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(tái)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(shí)際運(yùn)行和后期維護(hù)的需求為出發(fā)點(diǎn)， 提出了一套管廊統(tǒng)一管理平臺(tái)的聯(lián)動(dòng)邏輯， 實(shí)現(xiàn)對(duì)城市綜合管廊的一體化智能監(jiān)控管理。
關(guān)鍵詞：綜合管廊； 監(jiān)控系統(tǒng)； 統(tǒng)一管理平臺(tái)； 聯(lián)動(dòng)邏輯
１ 研究背景
地下綜合管廊是指建設(shè)在城市地下， 用于集中敷設(shè)電力、給排水、通信、燃?xì)獾仁姓芫€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(shì)： 避免道路反復(fù)開(kāi)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(kuò)容方便， 路徑清晰明了， 有效減少施工損壞其他管線的風(fēng)險(xiǎn)； 管廊主體統(tǒng)一管理， 便于管線的檢修維護(hù)， 提升管線安全和防災(zāi)水平， 有效的延長(zhǎng)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(gè)角落。它既是支撐城市活動(dòng)的營(yíng)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(shù)規(guī)范》（ＧＢ５０８３８－２０１５）中，對(duì)地下管廊的統(tǒng)一管理平臺(tái)建設(shè)， 提出了一些強(qiáng)制要求。但由于我國(guó)的管廊建設(shè)還在鋪開(kāi)建設(shè)的初期階段， 真正進(jìn)入實(shí)際運(yùn)營(yíng)的綜合管廊還不多。地下綜合管廊的統(tǒng)一管理平臺(tái)應(yīng)該如何設(shè)計(jì)才能更好的為后期的管廊運(yùn)營(yíng)服務(wù)，解放人力，各地都還在建設(shè)中不斷摸索，尚沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。本文從工程實(shí)踐出發(fā)，對(duì)管廊統(tǒng)一管理平臺(tái)的方案設(shè)計(jì)，做出有益的探討。
2 系統(tǒng)組成
綜合管廊的運(yùn)行涉及環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、 安防系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等多個(gè)相關(guān)的弱電子系統(tǒng)（消防系統(tǒng)作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)， 本文中不討論）。子系統(tǒng)內(nèi)部的監(jiān)測(cè)儀表和控制設(shè)備類繁多， 信號(hào)接口也各不相同。整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)如圖１所示。
圖1 管廊綜合管理平臺(tái)架構(gòu)圖
2.1 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)
環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shè)備（包括水泵、風(fēng)機(jī)、井蓋、照明系統(tǒng)等）的狀態(tài)監(jiān) 測(cè)和控制。環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)內(nèi)容在《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB50838-2015）中有詳細(xì)的要求，如表1所示。
環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通常會(huì)設(shè)置多個(gè)ACU（區(qū)域控制單元）來(lái)采集控制管廊內(nèi)各防火分區(qū)的設(shè)備。ACU采集到的信息可以通過(guò)TCP/IP 通訊模塊接入臨近工業(yè)交換機(jī)，經(jīng)由光纖環(huán)網(wǎng)上傳給管廊統(tǒng)一管理平臺(tái)。
表１ 環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)內(nèi)容
注：●應(yīng)監(jiān)測(cè)；▲宜監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)內(nèi)需要實(shí)現(xiàn)的聯(lián)動(dòng)邏輯包括：
（1）根據(jù)檢測(cè)到的廊內(nèi)環(huán)境狀態(tài)參數(shù)， 自動(dòng)啟停相應(yīng)的進(jìn)排風(fēng)設(shè)備來(lái)保證人員和設(shè)備的安全。
（2）根據(jù)集水坑的液位來(lái)聯(lián)動(dòng)排水泵的啟停動(dòng)作， 將集水坑的水位控制在一個(gè)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(guò)視頻監(jiān)控、防入侵監(jiān)測(cè)、門禁控制三個(gè)模塊， 集中監(jiān)控管廊的內(nèi)部通道、通風(fēng)口、人員出入口等重要節(jié)點(diǎn)， 在報(bào)警發(fā)生時(shí)及時(shí)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(gè)子模塊之間需要實(shí)現(xiàn)的聯(lián)動(dòng)邏輯包括：
（1）防入侵模塊監(jiān)測(cè)到異常入侵信號(hào)后，聯(lián)動(dòng)相應(yīng)的視頻信號(hào)實(shí)時(shí)投射到監(jiān)控中心的大屏上顯示。
（2）防入侵模塊監(jiān)測(cè)到異常入侵信號(hào)后，聯(lián)動(dòng)鎖定附近相關(guān)的門禁控制模塊， 待相關(guān)人員確認(rèn)后方可打開(kāi)。
（3）門禁控制模塊在檢測(cè)到讀卡或者非法進(jìn)入的狀態(tài)時(shí)，也將相應(yīng)的視頻信號(hào)實(shí)時(shí)投射到監(jiān)控中心的大屏上顯示， 方便監(jiān)控人員第一時(shí)間掌握人員的進(jìn)出管廊狀況。
2.3通信系統(tǒng)
通信系統(tǒng)包含應(yīng)急IP 和無(wú)線通信兩個(gè)子系統(tǒng)，用以保障綜合管廊的運(yùn)維人員和外界的即時(shí)通訊。IP布置在廊內(nèi)各個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，無(wú)需撥號(hào)直接與監(jiān)控中心連通， 主要用于應(yīng)急通訊和報(bào)警。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個(gè)管廊內(nèi)區(qū)域，借助手持式設(shè)備，一方面可實(shí)現(xiàn)巡檢維護(hù)人員間和與監(jiān)控中心工作人員的實(shí)時(shí)通話， 另一方面， 借助無(wú)線發(fā)射裝置與手持設(shè)備之間的信號(hào)交接， 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)入廊維護(hù)人員的實(shí)時(shí)定位， 進(jìn)一步提升綜合管廊的運(yùn)維水準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn)。
2.4 火災(zāi)報(bào)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?xì)怏w管線，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是其的重要安全預(yù)警系統(tǒng)。其中，電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)管廊內(nèi)分布的煙感/ 溫感探測(cè)器、手報(bào)等檢測(cè)火災(zāi)的發(fā)生并告警；可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則通過(guò)可燃?xì)怏w探頭來(lái)感知廊內(nèi)可燃?xì)怏w濃度的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可燃?xì)怏w艙室的泄露隱患和故障位置并預(yù)先處理。防火門監(jiān)控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)管理管廊各艙室分區(qū)間的防火門開(kāi)關(guān)狀態(tài)，根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)防火門的開(kāi)閉做出控制。
火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)的聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)遵循國(guó)標(biāo)GB50116的相關(guān)規(guī)定， 功能應(yīng)包括：
（1）電氣火災(zāi)、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到異常情況信號(hào)后， 聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警器啟動(dòng)報(bào)警， 使管廊內(nèi)和監(jiān)控中心的工作人員能夠第一時(shí)間對(duì)事故做出反應(yīng)。
（2）在檢測(cè)到火災(zāi)報(bào)警信號(hào)后， 防火門監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)聯(lián)動(dòng)關(guān)閉火災(zāi)報(bào)警分區(qū)及其相鄰分區(qū)所有的常開(kāi)防火門。
3系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)邏輯
管廊統(tǒng)一管理平臺(tái)下轄的4個(gè)系統(tǒng)單元又包含了多個(gè)子系統(tǒng)，各自承擔(dān)的功能繁多， 且相互之間聯(lián)系緊密。一個(gè)管廊監(jiān)控中心通常會(huì)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(dú)立運(yùn)行， 則需要大量的人員來(lái)負(fù)責(zé)運(yùn)行維護(hù)， 系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)和聯(lián)動(dòng)也無(wú)法快速有效的完成，不利于綜合管廊后期運(yùn)營(yíng)的標(biāo)準(zhǔn)化管理和效率提升。為了讓幾個(gè)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(tái)的設(shè)置。對(duì)內(nèi)，將監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的各子系統(tǒng)集成為相互協(xié)調(diào)關(guān)聯(lián)的綜合系統(tǒng)；對(duì)外，所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)一管理平臺(tái)的對(duì)外接口與各外部系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
綜合各系統(tǒng)自身的設(shè)備和功能特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)管廊運(yùn)維過(guò)程中實(shí)際需求的技術(shù)探討，尤其是突發(fā)狀況下的系統(tǒng)反應(yīng)機(jī)制， 統(tǒng)一管理平臺(tái)應(yīng)當(dāng)具備的聯(lián)動(dòng)功能如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)關(guān)系示意圖
（1）環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)與通信系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。
環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)到環(huán)境異常報(bào)警信息后， 聯(lián)動(dòng)通信系統(tǒng)的通信設(shè)備向報(bào)警區(qū)間的工作人員報(bào)警， 并將臨近的門禁打開(kāi)， 指導(dǎo)廊內(nèi)人員迅速脫離危險(xiǎn)區(qū)域。
（2）通信系統(tǒng)與環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。巡更人員佩戴無(wú)線定位裝置， 根據(jù)人員定位信息，聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟當(dāng)前及相鄰分區(qū)的照明和通風(fēng)系統(tǒng)，并在人員離開(kāi)后自動(dòng)關(guān)閉，保障人員安全的同時(shí)減少系統(tǒng)能耗。
（3）安全防范系統(tǒng)和環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。防入侵系統(tǒng)檢測(cè)到入侵報(bào)警信號(hào)后， 聯(lián)動(dòng)打開(kāi)對(duì)應(yīng)位置的照明，以便監(jiān)控?cái)z像頭能夠清晰捕捉到入侵點(diǎn)的實(shí)時(shí)圖像。
（4）火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，有強(qiáng)制規(guī)范， 一般不允許外部系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)該系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備， 主要通過(guò)向外輸出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)， 讓其他系統(tǒng)做出火災(zāi)應(yīng)急相應(yīng)。系統(tǒng)檢測(cè)到火災(zāi)報(bào)警信號(hào)后，聯(lián)動(dòng)打開(kāi)報(bào)警分區(qū)及相鄰分區(qū)的照明，彈出監(jiān)控?cái)z像頭讓監(jiān)控中心及時(shí)了解火情； 打開(kāi)臨近分區(qū)的所有門禁和逃生井蓋， 通過(guò)通信設(shè)備引導(dǎo)廊內(nèi)的工作人員迅速撤離火災(zāi)區(qū)域；排風(fēng)機(jī)的啟停則跟報(bào)警類別有關(guān)，火災(zāi)報(bào)警信號(hào)聯(lián)動(dòng)關(guān)閉對(duì)應(yīng)的排風(fēng)機(jī)，可燃?xì)怏w報(bào)警則聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟報(bào)警分區(qū)及相鄰分區(qū)的排風(fēng)機(jī)， 以盡快減低可燃?xì)怏w的濃度。
4 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)
4.1平臺(tái)概述
AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)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(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動(dòng)控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，解決了綜合管廊在管理過(guò)程中存在內(nèi)部干擾性強(qiáng)、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問(wèn)題，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。
4.2平臺(tái)組成
安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個(gè)深度集成的自動(dòng)化平臺(tái)，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(dá)監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)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(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過(guò)瀏覽器、手機(jī)APP獲取數(shù)據(jù)，通過(guò)一個(gè)平臺(tái)即可全局、整體的對(duì)管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。
4.3平臺(tái)拓?fù)?/div>
4.4平臺(tái)子系統(tǒng)
4.4.1電力監(jiān)控
電力監(jiān)控主要針對(duì)10/0.4kV地面或地下變電所，對(duì)變電所高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對(duì)0.4kV出線配置多功能計(jì)量?jī)x表，用于測(cè)控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。
4.4.2環(huán)境監(jiān)測(cè)
環(huán)境監(jiān)測(cè)包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃?xì)怏w濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警，同時(shí)也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)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(duì)配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器，消防設(shè)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(shí)時(shí)顯示，并且對(duì)UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，發(fā)生異常時(shí)通過(guò)聲光、短信、APP及時(shí)預(yù)警。
4.5相關(guān)平臺(tái)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
4.5.3消防設(shè)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(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)
5 結(jié)語(yǔ)
本文針對(duì)綜合管廊統(tǒng)一管理平臺(tái)子系統(tǒng)多， 相互間聯(lián)系緊密的特點(diǎn)，著重探討并梳理了各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)外的聯(lián)動(dòng)關(guān)系， 以提高管廊管理平臺(tái)的統(tǒng)一性和智能化水平， 對(duì)提升管廊后期運(yùn)維的效率和管線安全的水平起到積作用。隨 著機(jī)器人、無(wú)線檢測(cè)等技術(shù)的逐漸成熟， 新的系統(tǒng)也會(huì)不斷融入到管廊統(tǒng)一管理平臺(tái)之中。 只有在實(shí)踐中不斷總結(jié)、完善、進(jìn)步， 才能保證管廊管控系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的安全和高效。
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