淺談物聯網技術在地下綜合管廊智能化平台建設中的應用

摘   要:物聯網是21世紀傳(chuan) 感技術、通信技術、信息技術的應用大集成利用物聯網技術實現地下綜合管廊的智能化管理符合經濟和城市規劃發展的需要分析了物聯網技術的特點及地下綜合管廊建設中物聯網技術的應用並結合物聯網技術在地下綜合管廊建設的應用實例對物聯網技術在地下綜合管廊智能化建設市場前景進行了預測為(wei) 物聯網技術應用對地下綜合管廊智能化建設提供參考。

關(guan) 鍵詞:地下綜合管廊物聯網智能化建設

1 地下綜合管廊發展綜述

       隨著我國城鎮化進程的推進地下管線的鋪設錯綜複雜有可能影響管網係統的承載能力。地下綜合管廊可有效地提高地下空間的利用率，1833年，法國對排水網絡進行規劃，將自來水、通訊管線設置在地下綜合管廊之中。隨後各國相繼開始修建地下綜合管廊， 如:1861年時英國倫(lun) 敦修建地下綜合管廊。1890年時德國漢堡市修建了地下綜合管廊。俄羅斯莫斯科和北美的加拿大和美國密集城市，也均設置地下綜合管廊係統。 1958年我國的第一條地下管廊在天安門廣場改造工程中建成長約1km。1994年上海浦東(dong) 綜合管廊係統建成。近年來我國又相繼開展管廊係統的建設， 如廈門市的集美大道綜合管廊建設等。2015年發布的,《城市綜合管廊工程技術規範》，完善了綜合管廊的設計和施工規範、標準及流程。 在宏觀政策方麵， 頒布了《關(guan) 於(yu) 加強城市地下管線建設管理的指導意見》 《 關(guan) 於(yu) 推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》， 推動了地下綜合管廊建設的迅猛發展。

2 地下綜合管廊監控和運營管控平台係統的開發

       物聯網包含了三個(ge) 主要層次 :感知層、網絡層和應用層。 對地下綜合管廊在前期規劃、設計、建設和運營維護過程中對地下綜合管廊的智能化建設提供了技術上強有力的支撐。 根據物聯網的特點感知層應當包含攝像頭、RFID、傳(chuan) 感器、監測設備等。 網絡層包含基礎網絡係統、有線通信係統、無線通信係統等。應用層通過監控主機和相應的預警分析軟件將綜合管廊的實時信息進行分析、研判、管理。

       結合綜合管廊的監控係統與(yu) 運營管控係統綜合管廊監控物聯網技術的應用已在原有的1.0圖形時代發展至現在的智慧時代4.0。本文作者參與(yu) 了對某綜合管廊監控係統和運營管控係統的項目開發該係統由環境與(yu) 設備監控係統、設備監控、安全防範係統、語音通信係統、火災自動報警係統、可燃氣體(ti) 探測報警係統、智能巡檢機器人係統、結構健康監測係統、18luck新客户端係統、巡檢管理、運營管理、應急處置管理、專(zhuan) 業(ye) 管線監控接口、跨係統聯動控製係統構成。主要係統功能簡介如下:  

       環境監控進行環境參數監控並設置報警閾，如濕度、溫度、水位、氧氣濃度、甲烷濃度等,根據相關(guan) 規範規定若管廊內(nei) 氧氣含量低於(yu) 19.5% ,則報警;廊內(nei) 硫化氫(H2S)含量高於(yu) 10mg /m3（V/V）時或甲烷( CH4 ) 含量高於(yu) 1%（V/V）中,則報警。安全防範中視頻監控管理對管廊監控。入侵報警管理通過雙光束紅外線判斷是否需要激發語音報警。出入口控製管理指的是在出入口設置出入口控製裝置對進出管廊人員的身份進行識別認證同時具備對非正常開啟、出入口長時間不關(guan) 閉、通訊中斷、設備故障等非正常情況的實時報警功能。 電子巡查管理是指在管廊每個(ge) 艙內(nei) 下列場所設置離線電子巡查點。

       固定語音通信係統和無線通信係統構成了語音控製係統。觸發裝置、火災報警裝置及輔助裝置構成火災報警係統。 可燃氣體(ti) 報警係統用於(yu) 監測安裝有燃氣管道的艙室內(nei) 可燃氣體(ti) 泄漏，及時向管廊監控中心發出報警信號啟動應急搶險預案。機器人巡檢係統通過智能巡檢機器人能夠對管廊現場視頻畫麵、溫濕度環境以及有毒有害氣體(ti) 濃度等監測要素進行不間斷地自動巡檢與(yu) 信息采集，對其他固定式在線監測係統無法覆蓋的情況進行有效補充。

       當發生緊急情況時，巡檢機器人可代替人力在第一時間進入事故現場，把現場的視頻、圖像等數據發送回指揮中心，同時，也可以執行應急對講指揮等相關(guan) 的處置措施，起到更好的防災減災效果。混凝土管廊和附屬管道的監測由結構健康監測實現。18luck新客户端係統對箱式變電站高低壓部分供電回路進行遠程監測，保障管廊供電安全和穩定。運維管理主要分兩(liang) 部分:管廊自身運維和入廊管線運維。 圖1 所示為(wei) 管廊運維管理的流程圖。運營管理對入廊管線業(ye) 主單位的管理可進行信息錄入、查詢、修改等操作。應急處置管理主要由應急隊伍、應急物資、應急預案管理構成。專(zhuan) 業(ye) 管線監控管理是指入廊管線進行監控並配置相應的監控係統。跨係統聯動控製將所有子係統之間需要共享的數據收集並對不同的數據實行互聯互通。 圖2 所示為(wei) 某綜合管廊監控係統和運營管控係統建成後的運營情況在3D環境下,實時反應每個(ge) 設備的運行情況。

圖 1  管廊運維管理流程圖

圖 2   綜合管廊監控係統和運營管控係統

3 地下綜合智能管廊的建設及營運模式

地下綜合管廊建設在不同階段均存在一定的問題，在前期規劃、設計綜合管廊的建設缺乏統一的設計標準。 在建設階段會(hui) 麵臨(lin) 建設資金困難。 在營運期間綜合管廊中的不同管線的維修風險和維修成本不同因此不同的營運部門需要對運營風險進行評估。在投資方麵普遍采用投資、建設和運營一體(ti) 化＋入廊單位付費＋政府補貼的PPP模式:引入社會(hui) 資本成立相應的項目公司負責管廊的融資、建設及運營維護在管廊建成後項目公司根據地方的收費政策對相關(guan) 入廊單位收費在合作期結束後交付政府使用能夠有效減少地方財政的資金壓力。

4 綜合智能管廊物聯網技術應用的市場前景及市場機會(hui) 分析

隨著物聯網、大數據、AI 等技術的發展我國的智慧城市建設正在從(cong) 連接互聯網的1.0時代向更高效的數據互聯的2.0 時代邁進。智慧城市不再隻是信息化而是人工智能化的新型基礎設施的集合如智慧城市中的智慧市政（水電煤能源、管網、路燈等）智能交通、智能安監等。

在此背景下能源、建設、生產(chan) 、安保等城市經濟服務等 方麵的物聯網技術應用正在形成下一個(ge) 建設風口據統 計物聯網應用市場規模或達萬(wan) 億(yi) 級目前已吸引了包括騰訊、阿裏等互聯網以及移動、聯通等電信企業(ye) 布局市場。

綜合管廊的物聯網技術應用也屬於(yu) 政府智慧城市、提供城市公共服務的建設範疇建設需求取決(jue) 於(yu) 政府對城市市政設施的公共管理與(yu) 服務模式的創新從(cong) 法律法規到地方政策到行業(ye) 技術標準多維度推進綜合管廊物聯網技術應用的發展。綜合管廊物聯網技術的應用上應注重對相關(guan) 技術的突破逐步完善技術標準及法律法規。縱觀物聯網行業(ye) 由眾(zhong) 多的大、中、小企業(ye) 構成了綜合管廊物聯網技術的主要研發、應用、建設力量隨著政策、技術標準的完善和市場的 規模化綜合管廊物聯網企業(ye) 及市場必將呈現出整合、優(you) 化，再迅猛發展的態勢。

綜合管廊的物聯網技術應用將逐步實現地下綜合管廊的智能化ꎻ在行業(ye) 標準方麵對綜合管廊物聯網應用將實現智能、規範及標準化。 在產(chan) 業(ye) 應用方麵綜合管廊物聯網技術應用將實現人、物及服務智能的充分整合。總之隨著城市建設的規範化及標準化同時創新建設模 式吸引社會(hui) 資本地下綜合管廊的建設發展必將對物聯網產(chan) 品研發、實施、集成服務企業(ye) 帶來巨大的市場機會(hui) 市場前景可期。

5 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平台

5.1平台概述

        AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平台集18luck新客户端、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。

5.2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18luck新客户端係統、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。

5.3平台拓撲

5.4平台子係統

5.4.118luck新客户端

      18luck新客户端主要針對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。

5.4.2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。

5.4.3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。

5.5相關(guan) 平台部署硬件選型清單

5.5.118luck新客户端及配電室環境監控係統

5.5.2電氣火災監控係統

5.5.3消防設備電源監控係統

5.5.4防火門監控係統

5.5.5消防應急照明和疏散指示係統

6 結語

地下綜合管廊的智能化建設離不開物聯網技術本文對物聯網技術如何應用於(yu) 地下綜合管廊的建設中進行了分析，對工程項目案例進行了簡介，同時對某綜合管廊監控係統和運營係統的開發進行了概要說明，總結了目前地下綜合管廊的建設及營運模式、綜合管廊物聯網技術應用的市場前景及行業(ye) 市場機會(hui) 分析，對地下綜合管廊智能化建設進行了有益的探索與(yu) 思考。

安科瑞侯文莉