淺談地下綜合管廊機電設備監控係統

摘要：為(wei) 了解決(jue) 地下管線的敷設問題和提高環境質量，從(cong) 城市地下綜合管廊的建設入手，闡述了城市地下綜合管廊監控係統的功能、結構及實現方案。對入廓管線運行狀態、管廊環境安全及維護人員進行監控和管理，使地下管廊內(nei) 設備的運行狀態和管廊的環境狀態一目了然，保證城市地下管廊的安全運行，實現城市地下管廊的“自動化監控、智能化管理"。

關(guan) 鍵詞：地下管廊；安全監控；環境監控；管理平台

0引言

城市地下綜合管廊又稱共同溝，是指在城市地下用於(yu) 集中敷設電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃氣等市政管線的公共隧道。城市地下綜合管廊避免了由於(yu) 敷設和維修地下管線頻繁挖掘道路而對交通和居民出行造成影響和幹擾，利於(yu) 保持路容完整和美觀，便於(yu) 各種管線的敷設、增減、維修和日常管理。在發達國家城市發展現代化、科學化的標準之一。

我國的地下管廊建設起步相對較晚，近年來，國務院高度重視推進城市地下綜合管廊建設，2013年以來先後印發了《國務院關(guan) 於(yu) 加強城市基礎設施建設的意見》（國發〔2013〕36號）、《國務院辦公廳關(guan) 於(yu) 加強城市地下管線建設管理的指導意見》（國辦發〔2014〕27號）《關(guan) 於(yu) 推進城市綜合管廊建設的指導意見》（國辦發〔2015〕61號），2015年6月又發布了《城市綜合管廊工程技術規範》，全麵推進城市地下綜合管廊建設。

圖1城市地下綜合管廊示意圖

1監控係統功能

根據國家《城市綜合管廊工程技術規範》(GB50838—2015)要求，城市地下綜合管廊（圖1)要設置監控係統。監控係統是采用計算機技術、通信技術、控製技術，對管廊各專(zhuan) 業(ye) 管線（電力電纜、給排水管、燃氣管道）運行安全、管廊環境（有害氣體(ti) 、淹積水、溫濕度、風機水泵、照明）安全及人員安全（出入口管理、人員定位、遠程廣播、應急通信）進行監控和管理的係統。使地下管廊內(nei) 設備的運行狀態和管廊的環境狀態一目了然，實現“自動化監控、智能化管理"。圖2顯示了城市地下綜合管廊監控係統功能。

圖2城市地下綜合管廊監控係統功能

1.1管廊環境安全監控

1)管廊有毒有害氣體(ti) 監測：實現管廊內(nei) 一氧化碳、硫化氫.、甲烷及空氣含氧量的遠程監測，並通過現場的LED屏實時顯示相應區域的有害氣體(ti) 含量^超標時實現與(yu) 風機的聯動控製，保證進入管廊人員的安全。

2)管廊淹積水監測：實現管廊內(nei) 積水井水位監測，水泵聯動控製。

3)超限報警：環境參數超標自動報警，在監控管理平台的圖形展慧畀商上閃爍顯藜，並可以通過語音、短信方式自動通知值班人員。

4)管廊內(nei) 供電設施監控：監測管廊供電係統開關(guan) 分合狀態，電能參數等。

1.2管廊防入侵及人員安全監控

1)遠程電子井蓋開啟：管廊出入口安裝電控電子井蓋/電控鎖，可通過監控中心、電話語音、短信開啟井蓋/電控鎖。

2)非法入侵報警：管廊井蓋/出入口非法開啟告警，監控中心對井蓋/出入口的異常狀況發出視聽告警，集中監控平台的圖形界麵上閃爍顯示，並通過語音、短信方式自動通知值班人員。

3)人員定位：對出入地下管廊的人員進行授權管理，隻有經授權的人員在授權時間內(nei) 可進入綜合管廊，並采用定位係統實現對進入管廊內(nei) 的人員進.行位置定位及人員軌跡跟蹤，實時拿握管廊內(nei) 人員的實際位置，既方便運維單位對進入管廊人員的管理，又能有效保障進入人員的人身安全。

4)應急通信：管廊在地下，手機無法通信，在管廊內(nei) 建設通信係統，實現管廊內(nei) 與(yu) 監控中心之間的應急通信。

5)公共廣播：在管廊內(nei) 設置公共廣播，緊急情況下，指揮管廊內(nei) 人員安全疏散。

1.3專(zhuan) 業(ye) 管線狀態監測

1)電力電纜運行狀態監測：對入廊的電力電纜進行電纜運行電流監測、高壓電纜護層接地環流監測和高壓電纜接頭溫度監測，超限或異常狀況自動告警。曆史曲線、載流量柱狀圖展示，保證電纜的安全運行，為(wei) 運行單位提供電纜健康狀態分析。

2)給排水管網狀態監測：對入廊的給水管進行漏水、流量監測，異常時關(guan) 斷管路緊急切斷閥門。

3)燃氣管網狀態監測：對入廊的燃氣管道進行漏氣監測，異常時關(guan) 斷管路緊急切斷閥門，保障燃氣管網的安全運行。

1.4視頻圖像監控

1)出入口視頻圖像監控：在管廊井蓋/出入口安裝攝像機，實現與(yu) 井蓋/出入口監控係統的聯動，攝像機在井蓋/出入口開啟時自動啟動LED燈並傳(chuan) 送視頻信號。

2)重要設備視頻圖像監控：在管廊內(nei) 主要設備處安裝攝像機，實時監視現場設備的狀況。

3)視頻圖像偵(zhen) 測：視頻監控係統除了具備數字化攝像監控係統自身的視頻采集、存儲(chu) 、報警、聯動等基本功能外，還具備圖像分析處理能力，對寧進入的非法闖入行為(wei) 自動報警。

2地下管廊監控係統的應用

昆明市某地下綜合管廊，位於(yu) 昆明滇池國際會(hui) 展中心區域，長度7.6km，設電力倉(cang) 和管道倉(cang) 2個(ge) ，其斷麵結構如圖3所示

圖3昆明某地下綜合管廊斷麵圖

該管廊內(nei) 設置監控係統，其實現方案如下:

2.1係統結構

監控係統采用“分散控製，集中管理"的原則，係統由中心）、區域監控層（分控站）及監控終端層構成（圖4）

中心可對整個(ge) 城市的多條綜合管廊進行監控和管理，監控各專(zhuan) 業(ye) 管線運行狀況、管廊環境狀況，出入口管理、應急通信、視頻監控及消防係統接入，以及各係統之間的聯動控製、應急處置。

區域監控層（即分控站）：將監控終端的數據信息上傳(chuan) 到中心控製層對監控終端下達控製指令，實現對本管廊內(nei) 風機、水泵、出入口等控製終端的遠程控製。

監控終端層：包括各類采集器、現場控製器及通信設備，實現各類信息的采集及對風機、水泵、燈光、出入口等設備的控製。

圖4綜合管廊監控係統結構圖

2.2監控分區

地下綜合管廊每200m設一個(ge) 防火分區，防火分區之間用防火門分隔。監控係統也按防火分區設監控分區，每個(ge) 監控分區對防火分區內(nei) 的管廊有害氣體(ti) 、淹積水、溫濕度進行采集，對風機、水泵、照明等進行監控。

每個(ge) 監控分區設監控主機1台，采用可編程控製器（PLC)。分區內(nei) 的氣體(ti) 探測器通過PLC的AI接入，紅外探測器通過PLC的DI口接入。管廊內(nei) 的風機、水泵、照明、井蓋及門鎖因相互之間距離較遠，為(wei) 減少布線，采用遠程I/O模塊通過Modbus控製總線與(yu) 監控主機相聯實現控製。每個(ge) 監控分區設1台工業(ye) 交換機，將分區監控主機PLC、視頻信號、LED屏、應急等信息匯集向管廊的本地監控站或管廊區域監控中心上傳(chuan) 。圖5為(wei) 監控分區設備聯接圖。

2.3通信

地下綜合管廊長度一般在幾百米到幾千米之間，劃分為(wei) 多個(ge) 監控分區。通信傳(chuan) 輸網絡采用業(ye) 光纖環網構建整個(ge) 監控係統的數據通信傳(chuan) 輸網絡，以監控中心為(wei) 節點敷設6芯單模鎧裝信號光纜作為(wei) 通信主幹，每個(ge) 監控分區設置1台工業(ye) 級光纖環網交換機，作為(wei) 該監控分區所有監測數據的傳(chuan) 輸節點，光纖環網交換機等級達到IP66,保障係統通信帶寬的同時保障網絡的可靠性。每個(ge) 監控分區設置的光纖環網交換機負責該防區的所有網絡通信設備的數據接入（監測、控製、視頻、語音、消防）及傳(chuan) 輸，並支持網絡管理。

圖5監控分區設備聯接圖

2.4監控管理平台

在監控中心示意圖，圖7是監控管理平台功能圖，圖8是監控管理平台結構圖。

圖6監控中心示意圖

圖7監控管理平台功能

圖8監控管理平台結構

監控管理平台可實現如下功能：

1)集中設備管理：通過登錄監控中心管理平台可對綜合管廊內(nei) 所有監測設備進行統一管理監控。

2)智能分析：係統管理平台內(nei) 置智能分析數據庫動對實時采集的數據進行分析判斷，並與(yu) 曆史數據進行對比，為(wei) 用戶提供參考數據。

3)GIS地圖顯示：可將管轄範圍內(nei) 的設備準確地在GIS地圖上顯示，方便設備故障定位及時搶修，設備地理位置信息可采用GPS數據進行定位，如圖9所示。

4)WEB參數配置：管理人員可在監控中心通過工程師站對綜合管廊內(nei) 設備進行遠程參數調整配置。

5)WEB服務管理：服務器具備完善的WEB服務器管理功能，方便管理係統設備和各種資源。

6)網絡安全特性：采用CHAP協議認證、DES加密進行視頻數據保護，保證網絡通信安全可靠。

7)分級用戶管理：可根據地下綜合管廊內(nei) 設備的管理歸屬，實現分組管理；根據不同需要，設定各級用戶，使用不同權限訪問不同資源，實現分級管理。

8)操作記錄查詢：係統可自動存儲(chu) 各個(ge) 操作人員各個(ge) 時間段的操作記錄及操作內(nei) 容進行係統的分析統計。

9)日誌管理：服務器具備完善的日誌功能，便於(yu) 查詢和整理。

10)自動生成各種曆史表格。管理平台可根據用戶需求自動生成各種曆史數據、報警數據、曆史曲線等多種數據表格，並支持導出功能。

11)3D圖形顯示：電力電纜接頭溫度、電子井蓋支持3D顯示，實時查看電纜接頭每個(ge) 點位溫度及電子井蓋的開啟狀態，如圖10所示。

12)多種報警方式：管理平台支持語音、聲光、短信等多種報警提示方式，報警信息可直接短信發送至相關(guan) 負責人員手機。

圖10井蓋/出入口控製/狀態

3 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平台

3.1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。

3.2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。

3.3平台拓撲

3.4平台子係統

3.4.118luck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。

3.4.2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。

3.4.3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。

3.5相關(guan) 平台部署硬件選型清單

3.5.118luck新客户端及配電室環境監控係統

3.5.2電氣火災監控係統

3.5.3消防設備電源監控係統

3.5.4防火門監控係統

3.5.5消防應急照明和疏散指示係統

4結語

城市地下綜合管廊監控係統實施後，實現了地下綜合管廊內(nei) 環境設備運行狀況的實時監測和控製，可及時處置安全隱患、事件，為(wei) 地下綜合管廊相關(guan) 公共管線的對外服務提供可靠、安全、便利的環境保障。

監控係統可對管廊內(nei) 各類型參數進行數據采集、存儲(chu) 及分析，實現故障、報警、安全等事件/事故息的處理並進行反饋控製。監控中心可實時動態顯示管廊內(nei) 各設備的狀態、環境參數及其趨勢，實現各種報表的打印，並將前端設備的狀態、環境參數以及監控視頻圖像實時顯示，使管廊內(nei) 設備的運行狀態和管廊的環境狀態一目了然，實現“自動化監控、智能化管理"。

監控中心采用專(zhuan) 業(ye) 化的係統管理平台綜合分析研判聚各類數據信息，評估事件等級，製定合理的控製處置策略，並進行相關(guan) 外場巡檢及關(guan) 聯業(ye) 務部門協調聯動，有效保障綜合管廊的安全運行。

安科瑞侯文莉