淺談智慧管廊監控與報警係統設計

程瑜 187  0211  2087

韦德1946网址 上海嘉定 201801

摘要：綜合地下管廊為(wei) 我國城市的發展發揮了積極的推動作用，為(wei) 了確保綜合地下管廊基本功能得以真正的發揮出來，有必要將智能監控係統融入綜合地下管廊智能管理係統構建中，以便於(yu) 實現對綜合地下管廊的智能管理。本文簡要概述了智慧管廊監控與(yu) 報警係統總體(ti) 需求，分別從(cong) 係統平台架構、數據庫係統及管廊模型三個(ge) 方麵入手分析了智慧管廊監控與(yu) 報警係統的設計思路，*終指出智慧管廊監控與(yu) 報警係統涵蓋三維立體(ti) 可視化監控、智能化虛擬場景運維、數據分析與(yu) 提前預警及設計應急救援指揮方案這四項功能，以此確保綜合地下管廊得到安全可靠的管理。

關(guan) 鍵詞：智慧管廊；智能監控；報警係統；設計功能

0引言

城市化進程的推進有助於(yu) 社會(hui) 的發展以及市政項目的開展，地下管線在市政項目公共基礎設施中占據較大比重，是維持企業(ye) 生產(chan) 與(yu) 大眾(zhong) 生活的重要生命線。隨著城市發展腳步的加快，有限的地下空間變得愈加擁擠，由於(yu) 管線單位的各行其是，使得全國各地頻繁出現“馬路拉鏈”問題，不僅(jin) 嚴(yan) 重影響了生產(chan) 、生活秩序，還造成了很多不必要的經濟損失。為(wei) 了從(cong) 根本上消除“馬路拉鏈”問題，我國第一時間發現定位管線故障，為(wei) 日常維護與(yu) 檢修提供準確的數據信息。

1智慧管廊監控與(yu) 報警係統總體(ti) 需求

1.1土建結構監測

使用專(zhuan) 門的測量儀(yi) 器分別對主體(ti) 結構沉降狀態、應力應變情況、外部水壓力、伸縮縫實際寬度等指標進行動態監測與(yu) 管理，通過閾值設定分析檢測信息，及時發現故障問題、發出告警信息。相關(guan) 監測指標的具體(ti) 要求為(wei) ：

（1）主體(ti) 結構沉降狀態監測：借助水準儀(yi) 、全站儀(yi) 對綜合管廊主體(ti) 結構沉降狀態進行絕對值和相對值的動態監測與(yu) 分析，相關(guan) 工作人員手動錄入采集處理後的數據信息。

（2）應力應變情況監測：借助錨杆將振弦式應變計分別固定於(yu) 地下混凝土結構的兩(liang) 端位置，以此實時監測綜合管廊應力變化情況。

（3）外部水壓力：通過將振弦式滲壓計固定在地下混凝土外側(ce) 的方式，實時監測混凝土結構的壓力變化情況，進而計算分析外部水水壓對於(yu) 綜合管廊主體(ti) 結構的影響。

（4）伸縮縫實際寬度監測：為(wei) 了確保綜合管廊主體(ti) 結構穩定性，在施工建設時會(hui) 在沿著管廊走向間隔設置伸縮縫，通過在伸縮縫表麵安裝測縫計的方式動態監測伸縮縫實際寬度，以便於(yu) 從(cong) 根本上規避伸縮縫滲水的不良情況。

1.2內(nei) 部環境監控

智慧管廊內(nei) 部環境監控不僅(jin) 需要實時監測管廊內(nei) 部的溫度濕度、風速風向、PM2.5、含氧量、積水量等基礎參數變化，還需要對管廊內(nei) 部有毒、的占比進行動態監測，以便於(yu) 準確評估綜合管廊是否存在影響人員安全的危險隱患。表1展示的智慧管廊監控報警係統有關(guan) 於(yu) 內(nei) 部環境的具體(ti) 監測內(nei) 容，該係統還會(hui) 定期生成內(nei) 部環境監測報告，有助於(yu) 及時發現綜合管廊內(nei) 部問題、維護人身財產(chan) 安全，同時也能為(wei) 綜合管廊後續的維修保養(yang) 提供可靠的參考數據。

表1內(nei) 部環境監控內(nei) 容一覽表

1.3管廊狀態監控

管廊狀態監控指的是對管廊內(nei) 部給水、排水、熱力、天然氣等管道線路以及電力、通信線纜的運行狀態進行動態監控，具體(ti) 的監測參數見表2。

表2管廊運行狀態監測參數一覽表

1.4日常運維管理

為(wei) 了確保智慧管廊的正常運轉，需要做好管廊的日常運維管理，這項工作通常情況下需要占據日常管理90%以上的時間，日常運維管理工作主要圍繞基本管理及集成管理這兩(liang) 個(ge) 方麵展開，對應的管理監測指標如表3所示。通過對日常運維數據的整合處理，為(wei) 巡檢、維修、保養(yang) 等計劃的製定提供參考數據，同時也有助於(yu) 工單派發及結果溯源。

表3日常運維管理監測指標

1.5應急處理預警

綜合管廊為(wei) 市政工程項目涉及到的公共管線提供了一個(ge) 相對安全可靠的環境，因此需要綜合考慮不同管線可能出現的風險事故問題，例如電纜起火、天然氣管道泄漏、給水管破裂等。此時就需要智慧管廊應急處理預警係統發揮作用，當綜合管廊內(nei) 部管線突發風險事故時，應急處理預警係統將會(hui) 發出報警信息，應急預案管理功能則會(hui) 根據管線實際險情新建應急預案，而應急物資管理則有助於(yu) 用戶清晰直觀的掌握應急物資具體(ti) 位置，以便第一時間做出應急響應。當突發風險事故處理完畢後，應急處理預警係統還會(hui) 根據本次突發事件處理情況進行數據匯總、信息總結、預案歸檔，以便經驗積累與(yu) 後續管理。

2智慧管廊監控與(yu) 報警係統設計概念

2.1智慧管廊監控與(yu) 報警係統平台架構

智慧管廊監控與(yu) 報警係統的平台架構設計需要嚴(yan) 格依照《城鎮綜合管廊監控與(yu) 報警技術標準》（GB/T51274）標準規約製定，該平台囊括的數據層、中間層及應用層對應的係統組成見圖1。數據層主要涵蓋了供配電、監控、監測等多個(ge) 智能檢測模塊，收集到的相關(guan) 數據信息經過解析整合經由網絡係統傳(chuan) 輸至中間層對應模塊，以便於(yu) 後續的分析處理。中間層是建立在大數據、雲(yun) 計算兩(liang) 大技術的基礎上，以此實現對綜合管廊相關(guan) 信息的分類整合、數據挖掘及歸檔保存，為(wei) 綜合管廊重要信息的存儲(chu) 、運維狀態的評估提供參考數據。應用層將建築信息模型、地理信息係統及大數據監測這三大技術融合起來，以此實現對綜合管廊的三維立體(ti) 可視化監控，並且通過智能化虛擬場景運維實現對綜合管廊相關(guan) 數據的分析整合、提前預警，在此基礎上設計出可行的應急救援指揮方案。

圖1智慧管廊監控與(yu) 報警係統平台架構

2.2智慧管廊監控報警平台數據庫係統

智慧管廊監控報警平台涉及到海量的數據信息，為(wei) 了能夠更好的處理紛繁複雜的數據信息，就需要一個(ge) 可靠的數據庫係統，以便於(yu) 確保相關(guan) 數據信息得到同一規範的管廊。智慧管廊監控報警平台使用的數據庫係統需要包含三維模型、管線布局、運維監控、綜合業(ye) 務等多項數據管理功能，並且還需要開通專(zhuan) 門的數據管理權限，以便於(yu) 相關(guan) 負責人隨時查看調取數據信息。為(wei) 了保證不同智慧管廊監控報警平台的數據信息得以共享互通，還需要利用雲(yun) 計算、大數據等技術，為(wei) 數據信息的交流互通提供穩定可靠的傳(chuan) 輸渠道，避免數據丟(diu) 失、竊取的同時也能保證數據信息得到*為(wei) 合理的利用。

2.3智慧管廊監控報警平台的管廊模型

智慧管廊監控報警平台利用建築信息模型搭建了三維管廊模型，通過大數據監測技術直接從(cong) 中調取信息，在此基礎上合理設置監測位點、安裝調控設備，並利用減免優(you) 化算法將相關(guan) 數據信息進行屬性劃分、模型抽取。三維管廊模型是以建築信息模型技術及地理信息係統技術為(wei) 基礎建立的，因此能夠準確、立體(ti) 的呈現管廊真實狀態，因此能夠為(wei) 相關(guan) 決(jue) 策的製定提供可靠的數據信息。

智慧管廊監控與(yu) 報警係統模型是建立在建築信息模型技術的集成上，利用eChart軟件將智能係統收集到的數據信息進行集中處理與(yu) 整合，歸檔保存動態視頻的同時還會(hui) 生成數據監測曲線，以便於(yu) 對綜合地下管廊的實際運轉情況進行動態監測與(yu) 管理。產(chan) 生的土建、設備數據信息以IFC或xBIM的格式融入數據整合與(yu) 監控係統，因此能夠將綜合地下管廊空間維度信息全麵係統的保存下來，以便於(yu) 後續工作的開展。

3智慧管廊監控與(yu) 報警係統主要功能

3.1三維立體(ti) 可視化監控

智慧管廊監控報警平台在建築信息模型技術與(yu) 地理信息係統技術的共同作用下具備三維立體(ti) 可視化監控功能，因此能夠清晰直觀的展示智慧管廊的係統布線、設施配備、位置布局等基本參數信息，並且能夠提供可視化的監控服務，以便於(yu) 相關(guan) 負責人對綜合管廊進行動態監控與(yu) 管理。建築信息模型技術搭建的智慧管理數據模型不僅(jin) 能夠為(wei) 前期的方案規劃與(yu) 設計、施工管理與(yu) 維護提供數據支持，還能夠保證後期運營工作的順利開展，同時也能夠實現對基礎設施的全數字化監測與(yu) 管理。

3.2智能化虛擬場景運維

智慧管廊監控報警平台有助於(yu) 實現巡檢監察、運營維護、應急作業(ye) 等操作流程的智能管理，依托可視化信息平台完成項目審查、派單跟蹤、執行監管、歸檔保存等全自動運維管理。借助VR/AR信息技術及建築信息模擬技術能夠將智慧管廊整體(ti) 構建情況以3D虛擬動畫的形式展現出來，管理人員無需親(qin) 臨(lin) 現場就能掌握智慧管廊的總體(ti) 布局，同時還能完成相應的人員技能操作培訓、遠程維護檢修指導、隱匿工程操作查詢等相應工作，進一步的減少運維開支、保證巡檢效率。

3.3數據分析與(yu) 提前預警

綜合管廊的運營管理會(hui) 產(chan) 生大量的數據信息，如何對其進行整合處理，及時發現異常數據需要引起管理人員的格外重視。智慧管理監控報警係統提供的設備信息查詢功能有助於(yu) 在三維立體(ti) 視角下準確定位相關(guan) 設備位置、清晰展示設備數據，涵蓋的數據信息處理模塊能夠對管廊日常運維產(chan) 生的數據信息進行歸檔整理，通過相關(guan) 程序的設定精準挖掘故障信息、及時發出告警指令，以此提醒相關(guan) 工作人員盡快處理故障問題，為(wei) 智慧管廊的安全、穩定運營提供準確可靠的參考信息。利用地理數據信息技術有助於(yu) 實現綜合地下管廊的可視化管理，通過信息檢索、數據查詢、空間定位等多種功能，使得工單派發、任務調度工作變得更為(wei) 高效便捷，相關(guan) 負責人也能夠實時監控相關(guan) 工作的實際開展情況。

3.4設計應急救援指揮方案

根據實際情況合理製定應急救援指揮方案，確保管廊上的各個(ge) 監控模塊全部由同一係統集成管理，並搭建聯動響應機製，以便於(yu) 在發現異常故障問題時能夠精準定位故障發生位置，係統分析故障出現原因，並對出現的應急事件進行危險度分層及遠程監控。通過對應急救援指揮方案的歸檔整理、數據分析，為(wei) 應急救援指揮方案的優(you) 化累積經驗，為(wei) 智慧管廊監控報警係統的進一步完善夯實基礎。與(yu) 此同時也能為(wei) 相關(guan) 負責人的應急救援指揮工作的協調管理提供可靠的分析數據，以此*大限度的降低突發風險事件的危害程度。

4、AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平台

4.1平台概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平台集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控製、環境監測於(yu) 一體(ti) ，為(wei) 建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體(ti) 係提供數據支持，從(cong) 數據采集、通信網絡、係統架構、聯動控製和綜合數據服務等方麵的設計，解決(jue) 了綜合管廊在管理過程中存在內(nei) 部幹擾性強、使用單位多及協調複雜的根本問題，大大提高了係統運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環境和設備的使用和恢複效率。

4.2平台組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理係統是一個(ge) 深度集成的自動化平台，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控係統、變電所環境監控係統、智能馬達監控係統、電氣火災監控係統、消防設備電源係統、防火門監控係統、智能照明係統、消防應急照明和疏散指示係統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，通過一個(ge) 平台即可全局、整體(ti) 的對管廊用電和用電安全進行進行集中監控、統一管理、統一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。

4.3平台拓撲

4.4平台子係統

4.4.1電力監控

電力監控主要針對10/0.4kV地麵或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀(yi) 表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀(yi) 表，用於(yu) 測控出線回路電氣參數和用能情況，可實時監控高低壓供配電係統開關(guan) 櫃、變壓器微機保護測控裝置、發電機控製櫃、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

4.4.2環境監測

環境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體(ti) 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(nei) 的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方係統完成管廊環境綜合監控。

4.4.3電氣安全

 AcrelEMS-UT能效管理係統針對配電係統的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳(chuan) 感器、溫度傳(chuan) 感器，消防設備電源傳(chuan) 感器、防火門狀態傳(chuan) 感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示，並且對UPS的蓄電池溫度、內(nei) 阻進行實時監視，發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

4.5相關(guan) 平台部署硬件選型清單

4.5.1電力監控及配電室環境監控係統

5結語

地下綜合管廊是維持城市發展、企業(ye) 生產(chan) 及公眾(zhong) 生活的重要市政基礎設施，不僅(jin) 能夠大幅降低市政管線後期維護檢修難度，還有助於(yu) 從(cong) 根本上消除“馬路拉鏈”問題，以此避免不必要的經濟損失。智慧管廊監控與(yu) 報警係統有助於(yu) 地下綜合管廊的日常管理智能化，能夠滿足土建結構監測、內(nei) 部環境監控、管廊狀態監控、日常運維管理及應急處理預警等多種功能需求。由此可見，智慧管廊監控與(yu) 報警係統能夠對管廊內(nei) 部環境、機械設備設施、管線運行狀況進行全過程跟蹤與(yu) 管廊，因此能夠的保障環境、設備及人員的安全，進而為(wei) 城市化進程的推進夯實市政設施基礎。

參考文獻

[1]張浩喆.智慧管廊監控與(yu) 報警係統設計思路探究

[2]唐超,馬全明,王思鍇,等.基於(yu) GIS-BIM的城市綜合管廊智能運維管理平台研究與(yu) 設計[J].北京測繪,2017(2):22-27.

[3]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022.05

作者簡介：程瑜，現任職於(yu) 韦德1946网址，主要從(cong) 事智慧管廊監控研究發展。手機：18 70211 2087（微信同號）