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淺談綜合管廊環境與設備監控係統

更新時間：2024-03-28 點擊次數：379

摘要：在城市化發展進程中，城市綜合管廊綜合體(ti) 作為(wei) 市政管網的全新模式，得到了國家政策的大力支持，城市管廊的病害特征以及運行安全問題得到了業(ye) 內(nei) 人士的高度關(guan) 注。鑒於(yu) 此，本文以LP地下綜合管廊工程作為(wei) 案例，分析城市綜合管廊環境與(yu) 設備監控係統施工技術，設計城市綜合管廊環境與(yu) 設備監控係統，為(wei) 城市綜合管廊工程提供參考。

關(guan) 鍵詞：城市綜合管廊；環境與(yu) 設備監控係統；技術應用

0引言

隨著我國經濟的迅速發展，對於(yu) 大中城市的規劃建設愈發密集，甚至部分城市患上“城市病"，受到了地上電網、電杆的彌補形成以及地下管線更新、故障等因素的影響，需反複挖開地麵，不僅(jin) 影響城市建設用地與(yu) 市容市貌，同時也帶來了高昂的施工成本與(yu) 巨大的施工隱患。綜合管廊是以集約化設計作為(wei) 規劃理念，可對於(yu) 市政管線進行統一化管理，城市規劃中地下綜合管廊建設可滿足城市對於(yu) 新道路的功能要求，有利於(yu) 市政管線的維護與(yu) 保養(yang) ，強化城市的綜合承載力，也大大提升城市的服務水平。一旦綜合管廊結構出現較大變形無法及時修複時，將會(hui) 影響內(nei) 部管網的正常應用，導致管線出現損壞大大增加火災、爆炸等安全事故的發生概率。城市綜合管廊環境與(yu) 設備監控係統的設計應用，能夠大大提升管線安全運行效率，大大降低安全風險發生概率。

1項目概述

1.1項目簡述

LP地下綜合管廊工程項目全長供給3km，共分為(wei) 三艙分別是電力艙、熱力水信艙以及天然氣艙。環境與(yu) 設備監控係統主機放置在分控中心，對於(yu) 各個(ge) 區域進行管控的設備放置在風機房內(nei) 。LP地下綜合管廊工程內(nei) 所收容的管線種類相對較多，且大部分的管道具備危險性特征，在應用期間容易出現觸電、有毒有害氣體(ti) 泄漏以及爆炸性氣體(ti) 泄漏的情況，影響綜合管廊的安全應用，因此，環境與(yu) 設備監控係統的安全對於(yu) 安全事故的預防有著重要的意義(yi) 。

1.2綜合管廊病害特征

地下綜合管廊作為(wei) 城市生命線工程項目，對於(yu) 整個(ge) 城市發展均有著很大的影響，但LP地下綜合管廊工程的管廊跨度大、軸向剛度低，在運行過程中容易受到地質條件與(yu) 外界環境的影響，因此容易引發次生災害的出現，繼而給LP地下綜合管廊工程項目帶來利益損傷(shang) 。

（1）不均性沉降。LP地下綜合管廊工程修建於(yu) 淺層地下，廊體(ti) 狹長且采取分段拚接方法鋪設完成，容易受到水文地質條件以及周邊人類活動的影響，繼而導致廊體(ti) 結構出現不均性的沉降。

（2）裂縫。LP地下綜合管廊工程主要采取多段管廊拚接的施工方法，一旦管廊出現廊體(ti) 剛度分布不均勻，繼而產(chan) 生裂縫。同時，在水體(ti) 以及其他類型腐蝕性物質的影響下，廊體(ti) 也將會(hui) 出現腐蝕裂縫。

（3）收斂變形。管廊隧道在開挖掘進期間，挖掘區域周邊土地將會(hui) 出現地應力重分布，隧道表麵土地向隧道洞收攏變形，這一變形趨勢也被稱為(wei) 管廊收斂。LP地下綜合管廊工程的收斂變形程度受到管廊尺寸、岩體(ti) 成分以及挖掘方法等因素的影響。

2環境與(yu) 設備監控係統施工技術應用

2.1管廊環境監控技術應用

管廊環境主要包含濕度、溫度、有害氣體(ti) 、水泵、風機等相關(guan) 內(nei) 容，環境監控主要是對以上內(nei) 容進行檢測。管廊內(nei) 部本身是相對封閉的空間，能夠設置的逃生出口有限，隻有保證管廊內(nei) 部有害氣體(ti) 、溫度以及濕度等內(nei) 容的安全性，才能允許檢查維護人員進入管廊內(nei) 部。監控係統的設計應用能給確保管廊環境的安全性，當廊內(nei) 氧氣過低以及溫度濕度過高的情況下，監測係統將會(hui) 自動發出警報並開啟通風設備，並強行進行換氣處理，讓積水坑的水位過高時也會(hui) 發出警報，並立刻停止排水泵的運行。

2.2火災監控技術應用

火災監控技術主要應用光纖測溫機以及感溫光纖等作為(wei) 管廊的火災檢測裝置。測溫光纖主要負責確定火災發生的具體(ti) 位置，並將相關(guan) 信息直接傳(chuan) 輸給光纖測溫主機。測溫光纖主機設計應用的任務主要是將火災的發生位置、溫度以及報警型號直接傳(chuan) 輸給火災報警裝置，而火災報警係統再發動消防聯動信號。同時，在部分管廊內(nei) 部設置感溫光纖測溫的火災監測裝置，感溫裝置能夠感受阻燃與(yu) 耐火的電力電纜。

2.3傳(chuan) 輸主幹網設計應用

為(wei) 了能夠構建一個(ge) 安全可靠的通信通道，可將管廊內(nei) 部的PLC控製器、門禁監控係統以及巡更管理係統等與(yu) 監控中心構建傳(chuan) 輸主幹網，充分結合綜合管廊的特點與(yu) 走向，設置兩(liang) 個(ge) 千兆光纖環網的傳(chuan) 輸主幹網，同時，需要設置兩(liang) 台S9700的核心層交換機，在項目施工現場

設置120台的S2700接入層交換機，並創建安全可靠的通信通道。

2.4安防技術應用

在綜合管廊項目的投料口以及機械通風口位置設置防入侵係統，借助傳(chuan) 感器技術以及電子信息技術進行探測，針對非法進入以及意圖非法進入設防區域行為(wei) 進行指示，及時處理報警信息、發出警報。同時也可在投料口以及機械通風口設置紅外對射探測器，幫助係統自動事兒(er) 別非法侵入的數據信息，經過探測器的準確判斷後，將相關(guan) 數據信息直接創術給報警控製係統，繼而發出相應的報警信號。此外，入侵的片段也會(hui) 直接傳(chuan) 送至指揮調度中心顯示屏內(nei) 顯示入侵區域的視頻信號。

2.5聯動控製技術應用

排風機自動係統的設計應用可根據市場溫度自行開啟通風機，在24h內(nei) 自動完成通風工作。自控係統可在人員進入管廊內(nei) 部自動提前通風換氣，*大程度保障技術人員的個(ge) 人安全。與(yu) 此同時，也能根據火災報警係統以及燃氣探測報警係統的各項需求，自動化控製通風排

風機的安全運行，如若發生排風機係統與(yu) 火災報警係統同時作用的情況下，火災報警係統將會(hui) 優(you) 先動作。在進行集水坑位運行管控方麵，消防係統設計可在集水坑內(nei) 安裝壓差液位計，集水坑位的具體(ti) 水位信息、排水泵啟、停、故障等狀態可顯示在監控中心發出相應的警報，借由遠程控製措施來開關(guan) 電控井蓋。

2.6燃氣探測報警技術應用

綜合管廊項目中的燃氣探測報警技術主要設置在燃氣監控工作站以及燃氣探測報警主機，管廊中的燃氣倉(cang) 需要設計氣體(ti) 報警係統、聲光報警係統、燃氣探測器等部分構成。燃氣倉(cang) 每個(ge) 防火分區擁有一台探測儀(yi) 控製箱，在其中布置氣體(ti) 報警控製器，收集現場燃氣探測器的信息充分顯示出現。每個(ge) 探測器以及控製器均有自動報警裝置，在燃氣探測器檢測值燃氣濃度達到報警要求後，將會(hui) 立即發出警報信號，監控中心可收到報警信息與(yu) 檢測燃氣濃度值。

氣體(ti) 報警控製器運行流程，為(wei) 天然氣管艙內(nei) 的天然氣濃度值達到可預報值時，管理係統將會(hui) 啟動燃氣事故區域以及相鄰區域的排風機以及送風機，有效降低天然氣濃度，同時也可將報警信號直接傳(chuan) 輸至火災自動報警係統的控製器。燃氣探測器與(yu) 聲光報警係統需要按照總

線連接至分區氣體(ti) 的報警控製器，同時，在燃氣管道的連接區域以及閥門區域等安裝燃氣探測器，每間隔15m安裝探測器。聲光探測器需要安裝防火分區，兩(liang) 端的距離需要低於(yu) 15m，且每間隔30m安裝聲光報警器。

2.7消防聯動技術應用

自動狀態下所設計的消防安全係統，能夠借助火災檢測裝置在檢測到火災的很快時間內(nei) 啟動事先編製好的消防方案，積極開展消防設備的管理工作，如果切斷非消防電源時，需要先啟動排風機進行排煙並開啟滅火裝置。在手動狀態下相關(guan) 人員則需要在確定火災具體(ti) 情況後啟動消防員，有效管控消防設備，手動控製相關(guan) 報警設備與(yu) 消防設備的開關(guan) 。

3城市綜合管廊結構安全監控係統設計

3.1監控係統設計

城市綜合管廊結構安全監控係統設計應用階段，施工人員需要在管廊結構布設智能傳(chuan) 感器，對於(yu) 結構主體(ti) 以及管廊主要構件收斂變形、裂縫開展以及不均勻沉降等病害信息進行實時監測，借助數據采集終端以及通信技術實時數據信息的自動化采集與(yu) 傳(chuan) 輸。雲(yun) 端可結合管廊及其他監測係統所采集的各類型信息數據進行整理，借助海量異構數據信息實時綜合性的分析評估作業(ye) ，實現管廊結構全生命周期的安全監測與(yu) 監測數據實時可視化，在綜合管廊發生破壞前及時發布報警預警信息。城市綜合管廊結構安全監控係統架構包含數據感知、數據傳(chuan) 輸、雲(yun) 平台以及數據管理應用四個(ge) 方麵。

城市綜合管廊結構安全監控係統架構設計如圖1所示。

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圖1 城市綜合管廊結構安全監控係統架構

3.2數據感知模塊設計

這一模塊設計主要通過各種類型智能傳(chuan) 感器以及檢測儀(yi) 器設備，對於(yu) 管廊主體(ti) 結構中可能存在的收斂變形、裂縫開展以及管片錯動等病害進行自動化測量，對於(yu) 管廊結構的變化情況進行實時感知。同時，需要結合監控係統當中的智能巡檢模塊，而日常巡檢工作人員需要借助智能巡檢模塊，而日常巡檢工作人員則可以通過應用工業(ye) 智能機並借助智能巡檢APP任務驅動式方法開展巡檢作業(ye) 。對於(yu) 施工現場中的管廊結構信息、管線工作情況、廊內(nei) 運營以及周邊環境等情況進行無紙化記錄采集，借助照片直觀了解管廊結構的主要損傷(shang) 情況。與(yu) 此同時，可通過定期利用三維激光掃描儀(yi) 完整的掃描管廊內(nei) 部的斷麵情況，借助海量點雲(yun) 數據實現管廊結構的三維重建。此外，需要將各種類型的數據信息匯集至綜合數據采集儀(yi) 中，利用通信模塊將監測到的信息直接上傳(chuan) 至互聯網平台。

3.3數據傳(chuan) 輸模塊設計

這一模塊設計是將感知模塊中的各類檢測數據信息實時傳(chuan) 送至互聯網平台中，繼而實現施工現場與(yu) 遠程監控中心間數據信息的全時段互聯互通。現場傳(chuan) 感器主要采用Modbus協議，將RS485物理層與(yu) 監測數據綜合采集儀(yi) 的有效連接，通過DTU將串口數據轉換成為(wei) IP數

據實現監測數據。從(cong) 綜合管廊的工程特點來看，針對通信條件不佳的管段，是無法確保數據傳(chuan) 輸的有效性與(yu) 實效性，需要進一步加強數據傳(chuan) 輸模塊的通信能力。如可采取光纖光纜串聯信號中繼器的方法，將信號直接引至管廊檢測井、通風口等地。

3.4雲(yun) 平台設計

利用海量的IT資源池構成的雲(yun) 平台虛擬服務器，繼而實現監控係統的雲(yun) 上搭建運行。針對綜合管廊線路長以及覆蓋麵積廣泛的特征，需要憑借雲(yun) 平台彈性可擴展的應用優(you) 勢，充分滿足未來對於(yu) 安全監控係統中等各項功能增減的需求，實現與(yu) 其他管廊監測係統有效融合。與(yu) 此同時，可利用雲(yun) 平台強大的數據計算與(yu) 處理能力，根據不同模型算法對各種類型的檢測數據進行自動化處理，繼而獲得直觀性、連續性的管廊結構病害變化信息線圖，借助海量點雲(yun) 掃描數據可生成管廊全斷麵三維模型。此外，雲(yun) 平台係統設計包含項目管理、測點控製、預報警值設置以及巡檢記錄等功能子模塊以及自動預報警功能。所設計的雲(yun) 平台能夠對海量檢測數據進行存儲(chu) 與(yu) 歸檔，大數據信息檔案不僅(jin) 能夠滿足管廊安全運維日常監控需求，幫助監控工作人員全麵性分析與(yu) 評估管廊結構。

3.5數據管理與(yu) 應用模塊設計

這一模塊設計包含管廊安全可視化監控、係統管理、數據下載、信息查詢以及預報警信息等子係統。監控人員可利用各種客戶端來登錄雲(yun) 平台，隨時隨地了解管廊結構的*新安全動態，滿足管理人員快速查詢以及下載管廊安全評估所需數據信息的需求，繼而一鍵獲取圖文並茂的檢測報告。與(yu) 此同時，管理人員也可在管廊結構發生異常的很快內(nei) 獲取相關(guan) 的預警信息，及時采取相應的管理措施，有效防止安全事故的產(chan) 生。此外，監控人員也可基於(yu) 項目檢測需求以及可能出現的突發狀況，繼而滿足現場感知模塊以及巡檢人員的交互需求。

4AcrelEMS-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。

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。

4.3平台拓撲

4.4平台子係統

4.4.118luck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。

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。