淺談城市智慧管廊中大數據技術(shù)的產(chǎn)品選型與應用

摘要

   作為繼物聯(lián)網(wǎng)、云計算后的新一代信息技術(shù)，大數據已成為當前受關(guān)注的概念之一。大數據技術(shù)和應用在全球得到了迅猛發(fā)展，并已對政府、企業(yè)決策和人們的生活方式產(chǎn)生了重要的影響。青島市作為國家綜合管廊試點(diǎn)城市，管廊試點(diǎn)項目陸續進(jìn)入交付、運營(yíng)階段。各試點(diǎn)管廊項目開(kāi)展了智慧管廊建設，為加強對各管廊試點(diǎn)項目的運維監管 , 提高城市管廊運行管理水平, 青島市匯聚各區域管廊數據, 建設城市級管廊運維監管指揮中心和城市級管廊運維監管平臺，為城市級管廊大數據的應用奠定了基礎。為此，青島市建委組織課題組對智慧管廊在青島市的應用進(jìn)行了總結，并對大數據技術(shù)在青島智慧管廊中的應用進(jìn)行了探索。

關(guān)鍵詞 智慧管廊;大數據技術(shù);大數據構建

0、引言

   城市地下綜合管廊大數據應用是涵蓋管廊數據采集、梳理、管理、服務(wù)、應用于一體的數據資源綜合服務(wù)與管理。也需要按照統一、集約、數據開(kāi)發(fā)利用理念，打造“新型智慧管廊"，有效解決“信息孤島"、“數據煙囪"等現象，通過(guò)以應用為抓手，打通信息流，滿(mǎn)足城市管廊多方位、多層次的數據需求，推進(jìn)全市地下綜合管廊信息資源共享及城市地下綜合管廊治理的現代化，從而不斷提升“智慧城市"公共基礎設施“智慧管廊"的管理水平。

1、廊內設備與環(huán)境監控系統

　　1.1監控系統功能

   根據國家《城市綜合管廊工程技術(shù)規范》提出的要求，具備地下綜合管廊的監控系統。綜合管廊環(huán)境與設備監控系統在廊內布設各種傳感器和多通道數據采集單元，對廊內有毒有害氣體濃度、可燃氣體濃度、環(huán)境溫濕度、集水坑水位等數據進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；由多通道數據采集單元進(jìn)行在線(xiàn)監測、預警、上傳至統一管理平臺，并利用多通道區域控制單元對排風(fēng)機、水泵、電氣等設備實(shí)現就地自動(dòng)或遠程控制操作。

                                    智慧管廊大數據構建

2、綜合管廊設備監控系統分析

　　2.1 管廊環(huán)境監控

　　管廊環(huán)境主要包括環(huán)境的濕度、溫度、有害氣體、水泵、風(fēng)機等內容，環(huán)境監控就是要對以上內容進(jìn)行監測。 管廊內部是一個(gè)比較封閉的空間，且逃生出口有限，所以要保證管廊中有害氣體、溫度、濕度等的安全，才能允許檢查維護人員進(jìn)入到管廊內部，這也是對人員安全的負責。監測系統的自動(dòng)化、智能化可以保證管廊環(huán)境的安全，如當廊內氧氣過(guò)低、溫度濕度等過(guò)高時(shí)，監測系統會(huì )自動(dòng)發(fā)出警報并開(kāi)啟通風(fēng)設備，強行換氣;如若積水坑的水位過(guò)高，它同樣會(huì )發(fā)出警報并停止排水泵的運行。

　　2.2 火災監測系統

   目前主流產(chǎn)品的信號總線(xiàn)、電話(huà)總線(xiàn)和 CAN 總線(xiàn)等信號傳輸距離都在 2km 以?xún)?，采用光纖通信能夠完成遠距離的信號傳輸。為實(shí)現組網(wǎng)，1#控制站作為主站，2#—4#控制站作為從站，主從站通過(guò)光纖通信完成。每個(gè)控制站站內含 1 臺電氣火災監控系器、1臺防火門(mén)監控器，通過(guò) CAN 總線(xiàn)與火災報警控制器連接。此外區段內各防火分區的氣體滅火裝置也通過(guò) CAN 總線(xiàn)接入本區段控制站火災報警控制器連接。要求達到每個(gè)控制站形成一個(gè)相對獨立的單元系統，并能與其余控制站通信。各防火分區內設接線(xiàn)端子箱，將各防火分區非氣體防護區內的各類(lèi)總線(xiàn)設備接入區段火災報警控制器。此外，火災自動(dòng)報警系統預留接口，接入綜合管廊的統一管理信息平臺。電氣火災監控系統綜合管廊內非消防配電箱內有關(guān)回路設置各類(lèi)電氣火災探測器。各類(lèi)配電箱基本安裝在各節點(diǎn)內部，需要探測監控的點(diǎn)數較多且分布于全線(xiàn)各節點(diǎn)。如果采用單臺電氣火災監控器，則同防火門(mén)監控系統一樣受到各類(lèi)總線(xiàn)長(cháng)度限制條件的影響。設計采用每個(gè)區段設置1臺電氣火災監控器，監控器同時(shí)監控 4 個(gè)剩余電流式電氣火災探測器及測溫式技術(shù)與應用電氣火災探測器回路。監控器通過(guò)CAN總線(xiàn)接入本區段火災報警控制器。

3、平臺概述

    AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網(wǎng)絡(luò )、系統架構、聯(lián)動(dòng)控制和綜合數據服務(wù)等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過(guò)程中存在內部干擾性強、使用單位多及協(xié)調復雜的根本問(wèn)題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

   安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統是一個(gè)深度集成的自動(dòng)化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所環(huán)境監控系統、智能馬達監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門(mén)監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶(hù)可通過(guò)瀏覽器、手機APP獲取數據，通過(guò)一個(gè)平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監控、統一管理、統一調度，同時(shí)滿(mǎn)足管廊用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。

4、平臺拓撲圖

5、平臺子系統

   電力監控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進(jìn)行保護和監控，對0.4kV出線(xiàn)配置多功能計量?jì)x表，用于測控出線(xiàn)回路電氣參數和用能情況，可實(shí)時(shí)監控高低壓供配電系統開(kāi)關(guān)柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

環(huán)境監測

   環(huán)境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門(mén)禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時(shí)也可接入管廊艙室內的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機等設備集成的第三方系統完成管廊環(huán)境綜合監控。

馬達監控

   馬達監控實(shí)現對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實(shí)現對電機過(guò)載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監測和報警。在需要的情況下可以設置聯(lián)動(dòng)控制。

電氣安全

   AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門(mén)狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監視，發(fā)生異常時(shí)通過(guò)聲光、短信、APP及時(shí)預警。

智能照明控制

①　防火分區單獨控制，分區內設置智能控制面板就地驅動(dòng)器；開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器連接消防報警系統，接收消防報警信息，強制打開(kāi)驅動(dòng)器回路。

②　廊內上方安裝智能照明傳感器，使人員進(jìn)入管廊內自動(dòng)開(kāi)啟燈具，在管廊內停留燈具保持常亮，離開(kāi)后燈具關(guān)閉。

③　除了現場(chǎng)的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現集中控制，實(shí)時(shí)遠程監控當前區域的照明情況，必要時(shí)可遠程控制該區域的照明。

④　考慮現場(chǎng)模塊分布較廣，距離過(guò)長(cháng)，除了現場(chǎng)的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現集中控制，實(shí)時(shí)遠程監控當前區域的照明情況，必要時(shí)可遠程控制該區域的照明。

⑤　系統支持單控、區域控制、自動(dòng)控制、感應控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調光控制等多種控制方式，支持延時(shí)控制，避免同時(shí)亮燈負荷對配電系統造成沖擊。模塊不依賴(lài)系統，可獨立工作，每個(gè)模塊均自帶時(shí)間模塊，可根據經(jīng)緯度自動(dòng)識別日出日落時(shí)間實(shí)現自動(dòng)控制功能。

6、電相關(guān)平臺部署硬件選型清單

1.智能照明系統

2.電氣火災監控系統

3.消防設備電源監控系統

4.防火門(mén)監控系統

5.消防應急照明和疏散指示系統

7、結束語(yǔ)

   通過(guò)智慧管廊大數據來(lái)源、大數據構建及智慧應用的探索，以及大數據技術(shù)在青島智慧管廊中的應用實(shí)踐，可以看到大數據對保障管廊、管線(xiàn)和設備設施安全， 提升城市地下綜合管廊治理水平，提升政府決策能力和風(fēng)險防范能力，能夠發(fā)揮重要作用。而管廊內高溫、高濕、高鹽分、高腐蝕的惡劣環(huán)境對管廊、管線(xiàn)及管廊內設備設施的壽命造成的不良影響，通過(guò)大數據應用保障管廊、管線(xiàn)和設備設施的安全更具現實(shí)意義。此外，對大數據技術(shù)在智慧管廊數據采集處理、數據建模和應用方面方興未艾，還需要進(jìn)一步的探索與實(shí)踐。未來(lái)，大數據技術(shù)在智慧管廊的應用必將發(fā)揮重要作用。

參考文獻

[1]王亞男.大數據技術(shù)在青島智慧管廊中的應用與探索

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版

作者簡(jiǎn)介：魏健輝，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。