王蘭

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

 

摘 要：本文介紹了綜合管廊統(tǒng)一管理平臺的系統(tǒng)組成，分析各子系統(tǒng)的配置原則和邏輯功能， 以綜合管廊實際運行和后期維護的需求為出發(fā)點， 提出了一套管廊統(tǒng)一管理平臺的聯(lián)動邏輯， 實現(xiàn)對城市綜合管廊的一體化智能監(jiān)控管理。

關鍵詞：綜合管廊； 監(jiān)控系統(tǒng)； 統(tǒng)一管理平臺； 聯(lián)動邏輯

 

     地下綜合管廊是指建設在城市地下， 用于集中敷設電力、給排水、通信、燃氣等市政管線的建筑［１］。相比于傳統(tǒng)的各類管線單位各自為陣， 地下直埋管線的方式， 綜合管廊具有其顯著的優(yōu)勢： 避免道路反復開挖， 優(yōu)化利用城市土地資源尤其是地下資源， 提升城市形象； 管線擴容方便， 路徑清晰明了， 有效減少施工損壞其他管線的風險； 管廊主體統(tǒng)一管理， 便于管線的檢修維護， 提升管線安全和防災水平， 有效的延長管線的使用壽命。

    市政管線匯集于地下綜合管廊中， 供往城市的各個角落。它既是支撐城市活動的營養(yǎng)線， 也是安全不容有失的生命線。作為其承載主體的綜合管廊， 重要性不言而喻。在《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》（ＧＢ５０８３８－２０１５）中，對地下管廊的統(tǒng)一管理平臺建設， 提出了一些強制要求。但由于我國的管廊建設還在鋪開建設的初期階段， 真正進入實際運營的綜合管廊還不多。地下綜合管廊的統(tǒng)一管理平臺應該如何設計才能更好的為后期的管廊運營服務，解放人力，各地都還在建設中不斷摸索，尚沒有形成一個統(tǒng)一的標準。本文從工程實踐出發(fā)，對管廊統(tǒng)一管理平臺的方案設計，做出有益的探討。

 

    綜合管廊的運行涉及環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、 安防系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和火災報警系統(tǒng)等多個相關的弱電子系統(tǒng)（消防系統(tǒng)作為一個相對獨立的系統(tǒng)， 本文中不討論）。子系統(tǒng)內(nèi)部的監(jiān)測儀表和控制設備類繁多， 信號接口也各不相同。整個系統(tǒng)的架構(gòu)如圖１所示。

圖1 管廊綜合管理平臺架構(gòu)圖

2.1 環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)

      環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對管廊內(nèi)環(huán)境狀態(tài)（包 括溫濕度， 氧含量， 甲烷含量， 水位等）的數(shù)據(jù)采集和可控設備（包括水泵、風機、井蓋、照明系統(tǒng)等）的狀態(tài)監(jiān) 測和控制。環(huán)境參數(shù)的檢測內(nèi)容在《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》（GB50838-2015）中有詳細的要求，如表1所示。

      環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)通常會設置多個ACU（區(qū)域控制單元）來采集控制管廊內(nèi)各防火分區(qū)的設備。ACU采集到的信息可以通過TCP/IP 通訊模塊接入臨近工業(yè)交換機，經(jīng)由光纖環(huán)網(wǎng)上傳給管廊統(tǒng)一管理平臺。

表１ 環(huán)境參數(shù)監(jiān)測內(nèi)容

 

注：●應監(jiān)測；▲宜監(jiān)測

系統(tǒng)內(nèi)需要實現(xiàn)的聯(lián)動邏輯包括：

 （1）根據(jù)檢測到的廊內(nèi)環(huán)境狀態(tài)參數(shù)， 自動啟停相應的進排風設備來保證人員和設備的安全。

 （2）根據(jù)集水坑的液位來聯(lián)動排水泵的啟停動作， 將集水坑的水位控制在一個合理的范圍之內(nèi)。

2.2 安全防范系統(tǒng)

     安全防范系統(tǒng)通過視頻監(jiān)控、防入侵監(jiān)測、門禁控制三個模塊， 集中監(jiān)控管廊的內(nèi)部通道、通風口、人員出入口等重要節(jié)點， 在報警發(fā)生時及時向監(jiān)控中心發(fā)出告警， 保障管廊內(nèi)部不遭受非法侵入和破壞。

     安全防范系統(tǒng)自身的三個子模塊之間需要實現(xiàn)的聯(lián)動邏輯包括：

       （1）防入侵模塊監(jiān)測到異常入侵信號后，聯(lián)動相應的視頻信號實時投射到監(jiān)控中心的大屏上顯示。

       （2）防入侵模塊監(jiān)測到異常入侵信號后，聯(lián)動鎖定附近相關的門禁控制模塊， 待相關人員確認后方可打開。

       （3）門禁控制模塊在檢測到讀卡或者非法進入的狀態(tài)時，也將相應的視頻信號實時投射到監(jiān)控中心的大屏上顯示， 方便監(jiān)控人員第一時間掌握人員的進出管廊狀況。

2.3通信系統(tǒng)

      通信系統(tǒng)包含應急IP --電話和無線通信兩個子系統(tǒng)，用以保障綜合管廊的運維人員和外界的即時通訊。IP--電話布置在廊內(nèi)各個重要節(jié)點，無需撥號直接與監(jiān)控中心連通， 主要用于應急通訊和報警。無線通信網(wǎng)絡覆蓋整個管廊內(nèi)區(qū)域，借助手持式設備，一方面可實現(xiàn)巡檢維護人員間和與監(jiān)控中心工作人員的實時通話， 另一方面， 借助無線發(fā)射裝置與手持設備之間的信號交接， 可以實現(xiàn)對入廊維護人員的實時定位， 進一步提升綜合管廊的運維水準和安全標準。

2.4 火災報警系統(tǒng)

      綜合管廊作為地下封閉系統(tǒng)，內(nèi)部包含大量電纜和可燃氣體管線，火災報警系統(tǒng)是其重要安全預警系統(tǒng)。其中，電氣火災監(jiān)測系統(tǒng)通過管廊內(nèi)分布的煙感/ 溫感探測器、手報等檢測火災的發(fā)生并告警；可燃氣體監(jiān)測系統(tǒng)則通過可燃氣體探頭來感知廊內(nèi)可燃氣體濃度的變化，及時發(fā)現(xiàn)可燃氣體艙室的泄露隱患和故障位置并預先處理。防火門監(jiān)控系統(tǒng)主要負責管理管廊各艙室分區(qū)間的防火門開關狀態(tài)，根據(jù)不同的現(xiàn)場情況對防火門的開閉做出控制。

     火災報警系統(tǒng)內(nèi)的聯(lián)動控制設計遵循國標GB50116的相關規(guī)定， 功能應包括：

   （1）電氣火災、可燃氣體監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到異常情況信號后， 聯(lián)動聲光報警器啟動報警， 使管廊內(nèi)和監(jiān)控中心的工作人員能夠第一時間對事故做出反應。

   （2）在檢測到火災報警信號后， 防火門監(jiān)控系統(tǒng)應當聯(lián)動關閉火災報警分區(qū)及其相鄰分區(qū)所有的常開防火門。

 

      管廊統(tǒng)一管理平臺下轄的4個系統(tǒng)單元又包含了多個子系統(tǒng)，各自承擔的功能繁多， 且相互之間聯(lián)系緊密。一個管廊監(jiān)控中心通常會管轄區(qū)域內(nèi)的數(shù)條綜合管 廊， 如果這些系統(tǒng)各自獨立運行， 則需要大量的人員來負責運行維護， 系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)和聯(lián)動也無法快速有效的完成，不利于綜合管廊后期運營的標準化管理和效率提升。為了讓幾個系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)， 信息互通互聯(lián)， 管廊統(tǒng)一管理平臺的設置。對內(nèi)，將監(jiān)控與報警系統(tǒng)的各子系統(tǒng)集成為相互協(xié)調(diào)關聯(lián)的綜合系統(tǒng)；對外，所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一管理平臺的對外接口與各外部系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

     綜合各系統(tǒng)自身的設備和功能特點，通過對管廊運維過程中實際需求的技術探討，尤其是突發(fā)狀況下的系統(tǒng)反應機制， 統(tǒng)一管理平臺應當具備的聯(lián)動功能如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)間聯(lián)動關系示意圖

      （1）環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)與通信系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)的聯(lián)動。

環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)檢測到環(huán)境異常報警信息后， 聯(lián)動通信系統(tǒng)的通信設備向報警區(qū)間的工作人員報警， 并將臨近的門禁打開， 指導廊內(nèi)人員迅速脫離危險區(qū)域。

      （2）通信系統(tǒng)與環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動。巡更人員佩戴無線定位裝置， 根據(jù)人員定位信息，聯(lián)動開啟當前及相鄰分區(qū)的照明和通風系統(tǒng)，并在人員離開后自動關閉，保障人員安全的同時減少系統(tǒng)能耗。

      （3）安全防范系統(tǒng)和環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動。防入侵系統(tǒng)檢測到入侵報警信號后， 聯(lián)動打開對應位置的照明，以便監(jiān)控攝像頭能夠清晰捕捉到入侵點的實時圖像。

      （4）火災報警系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的聯(lián)動?；馂膱缶到y(tǒng)作為一個相對獨立的系統(tǒng)，有強制規(guī)范， 一般不允許外部系統(tǒng)聯(lián)動該系統(tǒng)內(nèi)的設備， 主要通過向外輸出火災報警信號， 讓其他系統(tǒng)做出火災應急相應。系統(tǒng)檢測到火災報警信號后，聯(lián)動打開報警分區(qū)及相鄰分區(qū)的照明，彈出監(jiān)控攝像頭讓監(jiān)控中心及時了解火情； 打開臨近分區(qū)的所有門禁和逃生井蓋， 通過通信設備引導廊內(nèi)的工作人員迅速撤離火災區(qū)域；排風機的啟停則跟報警類別有關，火災報警信號聯(lián)動關閉對應的排風機，可燃氣體報警則聯(lián)動開啟報警分區(qū)及相鄰分區(qū)的排風機， 以盡快減低可燃氣體的濃度。

 

4.1平臺概述

      AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)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(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)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。

4.2平臺組成

     安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

4.3平臺拓撲

4.4平臺子系統(tǒng)

4.4.1電力監(jiān)控

       電力監(jiān)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行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關柜、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(diào)、事故報警及記錄等。

4.4.2環(huán)境監(jiān)測

       環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

 

 

4.4.3電氣安全

       AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)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)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

4.5相關平臺部署硬件選型清單

4.5.1電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

4.5.2電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

4.5.3消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)

5.5.4防火門監(jiān)控系統(tǒng)

 

4.5.5消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)

     本文針對綜合管廊統(tǒng)一管理平臺子系統(tǒng)多， 相互間聯(lián)系緊密的特點，著重探討并梳理了各個系統(tǒng)內(nèi)外的聯(lián)動關系， 以提高管廊管理平臺的統(tǒng)一性和智能化水平， 對提升管廊后期運維的效率和管線安全的水平起到積作用。隨 著機器人、無線檢測等技術的逐漸成熟， 新的系統(tǒng)也會不斷融入到管廊統(tǒng)一管理平臺之中。 只有在實踐中不斷總結(jié)、完善、進步， 才能保證管廊管控系統(tǒng)長期運行的安全和高效。

 

 

【1】姜  劍.地下綜合管廊統(tǒng)一管理平臺聯(lián)動邏輯研究與設計.

【2】周亮．地下綜合管廊統(tǒng)一管理平臺聯(lián)動邏輯研究與設計［J］．現(xiàn)代測繪

【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05