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淺談地下綜合管廊統一管理平臺研究與設計
更新時間：2022-11-01點擊次數：1372次
淺談地下綜合管廊統一管理平臺研究與設計
任運業(yè)
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一管理平臺的系統組成，分析各子系統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， 提出了一套管廊統一管理平臺的聯動邏輯， 實現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； 統一管理平臺； 聯動邏輯
１ 研究背景
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，尚沒有形成一個統一的標準。本文從工程實踐出發(fā)，對管廊統一管理平臺的方案設計，做出有益的探討。
2 系統組成
綜合管廊的運行涉及環(huán)境與設備監(jiān)控系統、 安防系統、通信系統和火災報警系統等多個相關的弱電子系統（消防系統作為一個相對獨立的系統， 本文中不討論）。子系統內部的監(jiān)測儀表和控制設備類繁多， 信號接口也各不相同。整個系統的架構如圖１所示。
圖1 管廊綜合管理平臺架構圖
2.1 環(huán)境與設備監(jiān)控系統
環(huán)境與設備監(jiān)控系統主要實現對管廊內環(huán)境狀態(tài)（包 括溫濕度， 氧含量， 甲烷含量， 水位等）的數據采集和可控設備（包括水泵、風機、井蓋、照明系統等）的狀態(tài)監(jiān) 測和控制。環(huán)境參數的檢測內容在《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)控系統通常會設置多個ACU（區(qū)域控制單元）來采集控制管廊內各防火分區(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，經由光纖環(huán)網上傳給管廊統一管理平臺。
表１ 環(huán)境參數監(jiān)測內容
注：●應監(jiān)測；▲宜監(jiān)測
系統內需要實現的聯動邏輯包括：
（1）根據檢測到的廊內環(huán)境狀態(tài)參數， 自動啟停相應的進排風設備來保證人員和設備的安全。
（2）根據集水坑的液位來聯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。
2.2 安全防范系統
安全防范系統通過視頻監(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， 保障管廊內部不遭受非法侵入和破壞。
安全防范系統自身的三個子模塊之間需要實現的聯動邏輯包括：
（1）防入侵模塊監(jiān)測到異常入侵信號后，聯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
通信系統包含應急IP 電話和無線通信兩個子系統，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。無線通信網絡覆蓋整個管廊內區(qū)域，借助手持式設備，一方面可實現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
綜合管廊作為地下封閉系統，內部包含大量電纜和可燃氣體管線，火災報警系統是其重要安全預警系統。其中，電氣火災監(jiān)測系統通過管廊內分布的煙感/ 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)測系統則通過可燃氣體探頭來感知廊內可燃氣體濃度的變化，及時發(fā)現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)，根據不同的現場情況對防火門的開閉做出控制。
火災報警系統內的聯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)測系統監(jiān)測到異常情況信號后， 聯動聲光報警器啟動報警， 使管廊內和監(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)控系統應當聯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。
3系統間聯動邏輯
管廊統一管理平臺下轄的4個系統單元又包含了多個子系統，各自承擔的功能繁多， 且相互之間聯系緊密。一個管廊監(jiān)控中心通常會管轄區(qū)域內的數條綜合管 廊， 如果這些系統各自獨立運行， 則需要大量的人員來負責運行維護， 系統間的協調和聯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。為了讓幾個系統之間相互協調， 信息互通互聯， 管廊統一管理平臺的設置非常重要。對內，將監(jiān)控與報警系統的各子系統集成為相互協調關聯的綜合系統；對外，所有系統數據通過統一管理平臺的對外接口與各外部系統實現數據交互。
綜合各系統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)狀況下的系統反應機制， 統一管理平臺應當具備的聯動功能如圖2所示。
圖2 系統間聯動關系示意圖
（1）環(huán)境與設備監(jiān)控系統與通信系統、安全防范系統的聯動。
環(huán)境與設備監(jiān)控系統檢測到環(huán)境異常報警信息后， 聯動通信系統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， 指導廊內人員迅速脫離危險區(qū)域。
（2）通信系統與環(huán)境與設備監(jiān)控系統的聯動。巡更人員佩戴無線定位裝置， 根據人員定位信息，聯動開啟當前及相鄰分區(qū)的照明和通風系統，并在人員離開后自動關閉，保障人員安全的同時減少系統能耗。
（3）安全防范系統和環(huán)境與設備監(jiān)控系統的聯動。防入侵系統檢測到入侵報警信號后， 聯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）火災報警系統和其他系統的聯動。火災報警系統作為一個相對獨立的系統，有強制規(guī)范， 一般不允許外部系統聯動該系統內的設備， 主要通過向外輸出火災報警信號， 讓其他系統做出火災應急相應。系統檢測到火災報警信號后，聯動打開報警分區(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，火災報警信號聯動關閉對應的排風機，可燃氣體報警則聯動開啟報警分區(qū)及相鄰分區(qū)的排風機， 以盡快減低可燃氣體的濃度。
4 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺
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據支持，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制和綜合數據服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協調復雜的根本問題，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。
4.2平臺組成
安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統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、變電所環(huán)境監(jiān)控系統、智能馬達監(jiān)控系統、電氣火災監(jiān)控系統、消防設備電源系統、防火門監(jiān)控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，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、統一管理、統一調度，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
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和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統開關柜、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、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、消防數據的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統完成管廊環(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
4.5.2電氣火災監(jiān)控系統
4.5.3消防設備電源監(jiān)控系統
5.5.4防火門監(jiān)控系統
4.5.5消防應急照明和疏散指示系統
5 結語
本文針對綜合管廊統一管理平臺子系統多， 相互間聯系緊密的特點，著重探討并梳理了各個系統內外的聯動關系， 以提高管廊管理平臺的統一性和智能化水平， 對提升管廊后期運維的效率和管線安全的水平起到積極作用。隨 著機器人、無線檢測等技術的逐漸成熟， 新的系統也會不斷融入到管廊統一管理平臺之中。 只有在實踐中不斷總結、完善、進步， 才能保證管廊管控系統長期運行的安全和高效。
參考文獻
【1】姜 劍.地下綜合管廊統一管理平臺聯動邏輯研究與設計.
【2】周亮．地下綜合管廊統一管理平臺聯動邏輯研究與設計［J］．現代測繪
【3】安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05
作者簡介：任運業(yè)，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事智慧管廊監(jiān)控研究發(fā)展。
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