关于智慧综合管廊监控与报警系统的设计思路

安科瑞电气股份有限公司
2022-06-02

摘要：目前,综合管廊在我国的建设体系里已经取得了初步成效,但在综合管廊的技术方面依然需要逐步完善遥文章采用“四化”运维思想即自动化、可控化、可量化、可视化，分析智慧综合管廊监控与报警系统的设计思路，深入剖析其关键技术，初步给出系统的整体设计方案，为以后工程应用提供参考。

关键字：智慧综合管廊；四化运维思想；监控与报警系统；关键技术

引言

智慧城市建设在全国各地都开展的如火如荼，避免“拉链”马路、提高地下空间的利用率的综合管廊对我国智慧城市发展必将起到巨大的推动作用。为了保证综合管廊内的设备有效安全的运行，在管廊中需要设置众多的安全监控防护系统，例如院安防监控系统、环境及设备监控系统、通信系统、管道设施地理信息系统等，如何将上述各个系统有效的整合成一个**的整体，在出现紧急情况时能够有效及时的相互联动，充分发挥各个系统的相应功能，这就需要一套能够相互通联信息共享的综合管理平台。根据国内外地下综合管廊建设与运营管理的成功经验，采用现代化的综合一体化的自动监控设备和*监控方案是一种经济有效、快速反应的运营管理模式。本文采用“四化”运维思想即自动化、可控化、可量化、可视化，分析智慧综合管廊监控与报警系统的设计思路，围绕系统的关键技术开展探究，对工程实践提供参考。

1 设计思路

综合管廊是综合管廊运行管理单位与各专业管线单位共同参与管理的特殊场所。综合管廊监控与报警系统大致分为3层结构：设备层（现场各大安全监控防护系统）、网络传输层（信息网络中心）以及管控层（统一管理平台系统）。统一管理平台系统可集成、交叉管理综合管廊本体及专业管线运行信息，实现综合管廊运行管理单位与专业管线单位的信息互通，打造充满智慧的综合管廊监控与报警系统除了具有基本的信息共享和互通外，还需要具有自动化、可控化、可量化、可视化的要求。

设备层通过信息网络中心传递数据至管控层，实现自动监控，设备层还可以通过信息网络中心实现数据交互，系统间联动，自动启动相关设备，管控层可预见性的决策和行动，自动化的工作流程减少事故发生，实现综合管廊监控与报警系统的“自动化”。

管控层具有动态大数据平台，集中化、全息化进行展示，掌握设施设备数据，管控设施设备全生命周期，实现综合管廊监控与报警系统的“可视化”，从而达到更好的空间和能耗管理以及精益化的维修保养管理。

设备层数据的描述和预测可量化，智能运营维护管理绩效考核可量化，众多品牌相互兼容、各系统集成与融合、协议与接口标准可量化，可有效的实现综合管廊监控与报警系统的“可量化”。

设施设备全生命周期，成本可控以及全部设备可管控这一设计目标可实现综合管廊监控与报警系统的“可控化”。

2 关键技术

2.1 物联网技术

综合管廊监控与报警系统是一个综合性很强的管控系统，包括环境与设备监控系统、安全防范系统、通信系统、预警与报警系统尧地理信息系统等，各系统之间很*形成信息孤岛的局面。引入物联网技术，构建千兆工业以太网或光纤环网，各系统包含的各功能模块可统一通过数据信息网络中心实现数据交互，有效的解决信息孤岛的难题。

物联网技术主要包括RFID 技术、传感器技术、无线网络技术、云计算技术等，按约定的协议，将系统所需设备与互联网相连接袁进行信息交换和通讯，以实现智能化监控和管理，譬如，环境与设备监控系统包括温湿度传感器、水位计、氧气传感器、甲烷传感器、气体检测仪、风机和摄像头等数据采集设备，并通过一系列监控设备对综合管廊的公共环境进行监测。当环境不能满足管线运行要求，人员进入要求时，可通过数据信息网络中心实现数据交互，自动启动相关设备，使环境恢复到正常状态。当环境内产生有害气体时，经信息互换可启动风机排除有害气体。入侵报警系统包括通风口感应探测器和红外报警装置，当有人想要进入管廊中心时，感应探测器会将感应到的信息通过数据信息网络中心传递到管控系统并引发红外报警装置报警，物联网技术的应用和有效方案的实施，可以成功解决系统中众多品牌相互兼容、各系统集成与融合、协议与接口标准不统一的问题，实现环境与设备监控、安全防范以及预警和报警等系统的信息互通和联动，满足系统运维管理的自动化、可量化和可控化。

2.2 大数据技术

物联网和人工智能之所以能取得突飞猛进的进展，不能不说是因为这些年来大数据长足发展的结果。正是由于各类感应器和数据采集技术的发展，综合管廊监控与报警系统开始拥有以往难以想象的海量数据。大数据技术是在海量、种类繁多的数据间发现其内在关联，通过对大量、动态、能持续的数据进行描述和预测，从而实现综合管廊的远程在线监控、智能运营维护以及报警响应的实时化、精确化、智能化。

环境与设备监控系统主要包括对管廊内温度、湿度、水位、氧气、甲烷、硫化氢等环境参数进行监测与报警；安全防范系统用来防止外来人员误入管廊内部，包括入侵报警系统、视频监控系统、离线巡逻系统系统、人员定位系统等。这些不同系统的信号属性、维度多样，经常变化，大数据技术就是将这些信号转化为数据，将数据分析为信息，通过数据信息网络中心提炼促成各子系统间的联动以及管控系统的决策和行动。当环境与设备监控系统发出危险信号时，报警系统能联动视频系统，跳出该区域的视频屏画面，确认报警，报警系统能联动智能保护系统，实现自我保护。管控系统能联动应急通讯系统，实现任意广播以及电话互相通话。利用大数据技术，通过分析积累的监测传感数据，可做故障点预判、廊内人员异常行为分析、新建项目部署规划等增值业务遥大数据技术的应用可提高系统的应变性，满足系统运维管理的自动化和可控化。

2.3 BIM+技术

为了有效利用管廊在各个阶段的数据资料，整合前期构建的相关模型，避免重复采集、处理入廊地下管线的信息数据袁管廊建设中多采用BIM(Building Information Modeling建筑信息模型)技术。利用GIS渊Geography Information System地理信息系统技术，对城市中的多条管廊的运行情况进行集中化、全息化进行展示，实现管廊网络化的管理。通过BIM+GIS 结合，实现管廊管廊空间以及设施设备三维呈现，地下管廊分布位置，管廊所有出入/通风/投入口定位与查询，既可总览全局关键参数，又可从主要参数逐级导航到设备详细参数，采用“BIM+GIS”三维数字化技术，将现状地下管线、建筑物及周边环境三维数字化建模，形成动态大数据平台。在此基础上，将综合管廊、管线及道路等建设信息输入，以指导综合管廊的设计、施工和后期运营管理，有效提高地下综合管廊工程的建设和管理水平。

BIM+FM（Facility Management设施管理）的出现并不是因为创造了多么崭新的突破性技术，而是由于其系统的整合了若干既有因素，为用户带来了创新性的价值，如更好的空间和能耗管理，精益化的维修保养管理，更高建筑绩效表现及长设施寿命等。在国内推动综合管廊建设的形势下，有必要建立基于BIM+技术的管廊统一管理平台系统。充分发挥利用BIM的价值，不但可以提高运营维护的效率和质量，而且可以降低运营维护费用，基于BIM的空间管理、资产管理、设施故障的定位排除、能耗管理尧应急处理等功能实现，在可视化、智能化、数据性和一致性方面都大大优于传统的运维管理系统。BIM与云、大数据、移动应用、室内定位、GIS、传感器、智能机器人等新技术构成的集成应用“BIM+”帮助业主提升综合管廊运维水平，满足系统运维管理的可视化和可量化。

3 系统整体方案

综合管廊监控与报警系统大致分为设备层（现场各大安全监控防护系统）、网络传输层（信息网络中心）以及管控层（统一管理平台系统）三层。现场设备层即各子系统在现场进行数据采集的设备，通过工业级网络将数据信息传至统一管理平台系统。管控层采用B/S构架，分为应用服务端和应用客户端，应用服务端对所有实时数据进行应用分析，应用客户端包含报警监控中心以及监视大屏。操作台工作站与大屏皆可显示人机界面，可以实现数据采集功能、数据处理功能、遥控功能、报警处理功能、冗余设备自动切换功能、事故追忆和反演功能、故障数据录波功能、系统运行事务管理功能、数据转发以及信息查询功能等。

4以安科瑞智慧城市地下综合管廊产品选型方案为例。

4.1 管廊电力监控系统（10/0.4kV地面变电所）