淺談智慧管廊監控與報警管控一體化系統解決方案
發布時間：2023-04-23瀏覽次數：849返回列表
易允恒
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：智慧管廊監控與報警管控是一項綜合性質較高的管控操作系統。在各項系統結構之間因為技術管理體系之間的差異，所評價的標準也有著不同的區分，導致各項標準之間難以實現相互之間的聯通。這種形式下就需要實現環境與設備之間的監控管理、通信聯系、地理信息等內容的綜合聯通，同時也要加快災難事故的預警分析、安全防范綜合管理的圖像監控工作需求落實，另外也要綜合報警、門禁等配套設施之間的聯動。為此本文在智慧管廊監控與報警管控一體化建設的基礎上，通過加快問題梳理、綜合系統、統一標準的措施手段，制定出了智慧管廊監控與報警管控一體化系統解決方案，以滿足智慧管廊監控與報警管控的工作要求，為后期的工作質量優化提供保障。
關鍵詞：智慧管廊監控與報警管控；一體化；
1 概述
1.1行業背景
在現代化的城市發展背景支持下，由于城市管線的實際建設規模有限，管理水平也相對較低等問題的出現，很多城市內部的內澇問題相對較為明顯，加之管線泄漏所導致的爆炸問題，路面使用塌陷問題等等，都對于群眾的生命財產安全以及城市內部的穩定運行有著密切的關系。在現有環境模式下，為了有效地適應現代化的發展模式，明確工作任務內容下的工作缺失，相關國家政府單位在現有工作機制下，下發了強化基礎設施建設的工作文件，在全國很多城市之中開發了城市管廊項目。通過在不同環境下的城市之中因地制宜的建立起一批綜合性的管廊項目內容。新建的道路環境、城市新區以及各種園區都會設定綜合管廊模式對其進行開發建設。相關的國家管理單位，為了保證工作質量，在現有工作機制下，國務院下發了推進城市地下綜合管廊建設的指導工作意見，對于管廊的建設管理提出了細致的統籌規劃分析。相關的指導意見之中明確的提到了，管廊的相關工作要在智能化建設的基礎上實現，這樣才能好地滿足運營維護管理的實際需求，同時在相關的城市綜合管廊的工程技術規范之中，是對這項系統本身的建設要求進行了明確的規范。
1.2城市綜合管廊的內容
綜合管廊本身就是地下城市的管道綜合走廊，既便于在地下室構建出一道隧道環境空間，將不同的電力、通訊、燃氣、供熱、排水等相關工程結合在一個環境下，設定專項的檢修口、吊裝口以及監控管理工作系統。工作任務推進的同時，要加快統一規劃管理工作的落實，以統籌設計為基礎，形成綜合系統的建設管理工作方式。通過這種方式的落實推進，也有效地保證了城市運行的基礎設施等工作的有序推進落實。
2 具體需求分析
智慧管廊的建設工作落實推進可以將給水、雨水、天然氣、電力、通信等相關的城市工程基礎管線內容，按照相關的規范要求和技術管理要求，進行統一的規劃分析、設計處理、施工建設以及日常維護，同時這種方式也能全面實現管線的綜合使用，對于做好管線的成本控制管理有著積極的影響。綜合管廊就是實現消防設施、供電管理、照明管理、通風排水等相關工作的基礎設施，因此只有做好智慧管廊監控與報警管控工作落實，才能保證后期其他工作的全面推進。
2.1系統工作現狀
隨著計算機技術、信息化技術的發展落實，智慧管廊監控與報警管控的建設也逐漸完善，由于智慧管廊監控與報警管控的操作推進是依靠于環境、設施設備、安全消防、通信管理、預警、報警、智能巡查等方面所構建出的一種智能化一體化的信息平臺系統[1]。在日常的工作之中，由于所有的基礎設備都是來自不同的廠商，因此在數據的交換工作之中沒有建立起一個較為統一規范的工作標準，這種模式下，就導致了連接接口相對較多，訪問質量較差等問題，很容易導致信息孤島的產生。在傳統的管理模式下，為了實現監控管理和監控操作，都是以人工管理的模式進行操作的，運營過程中所消耗的基礎管理成本相對較高，管理的水平和管理的質量在這種傳統的管理機制下難以得到高效的保障。加之政府等相關管理機構，在進行智慧管廊監控與報警管控的過程中，因為工作職責不同，分工不明確，分散的操作方式也會導致智慧管廊監控與報警管控工作質量相對偏低，工作落實能力弱。在日常工作的基礎上，很多工作的推進落實過程中，因為本身工作職責劃分不清晰，若是遇到了緊急的工作風險問題和事故問題，相關工作人員之間很容易出現推諉扯皮的問題。市政設施管理的基礎上，因為受到多方面因素的行業形象，而導致基礎設施的運維管理工作質量、監控管理綜合能力、應急調度指揮能力、綜合業務實現能力難以在此背景下得到有效的提升。管廊本身的視頻監控方式、監控數據的類別之間相差較大，各種系統之間所產生的信息孤島，讓相關的管理單位之間的決策落實難度大。
2.2監控管理工作要求
智慧管廊監控與報警管控的設計工作其中所包含的內容相對較多，主要有環境和設計監控子系統、通風子系統、供電子系統、照明子系統、排水子系統、安全防范子系統、語音通信子系統、智能巡查子系統、報警管控子系統、綜合管理一體化綜合平臺設施系統等等。這些系統的構建，實現了多元化的綜合管理模式構建，也讓整個工作環境質量逐漸的優化。結合相關的城市管廊工程技術規范的相關要求，管廊綜合監控系統的設計工作之中應當包含多個方面的內容。首先要在設計的同時設定出一個綜合性的防火管理綜合系統，在硬件設施方案方面要設定防火墻以及防火門。在每一個區間環境之中要設定出一套立足于多種環境因素下的火災監控預警工作裝置，以保證整個系統內部工作的有效性。同時在進行防火設施建設的同時要建立起電子巡查管理工作系統、通信設施無線溝通系統、自動滅火管理操作系統。通過相關防火系統的構建，形成一種高效的機械通風管理工作機制，進一步推動手動操作、全面自動化管理以及遠程自動控制管理工作的實現。其次要設定一個自然通風工作系統，在保證通風質量的同時，也讓人員可以靈活地出入，實現檢修工作。在具體工作的同時要在檢修口、卸料口以及人員主要出入的位置設定專項的通風管控操作系統以及防火器材。在進行工作的過程中，卸料口、檢修口以及人員出入的主要位置要加裝攝像機、出入控制指示裝置以及報警管理工作裝置等等。對于每一個分區來說都應當設置一個集水坑，在這個集水坑的位置之重要設定專項的水位在線監測裝置系統，設計出水泵自動排水工作裝置。
3 技術方案的設定
3.1方案內容
智慧管廊監控與報警管控的構建是為了滿足現代化的工作管理要求，這本身也是一項綜合性質相對較強的管控工作系統。這些系統之間因為技術管理體系之間的差異性，所使用的管理標準之間也有著較為明顯的區別性，導致相互之間的兼容性偏低，這種情況下不僅僅需要滿足環境本身與社會監控、通訊管控、信息管理的實際工作需求，同時也要兼顧災難事故預警管理、安全防范管理等方面內容對于圖像監控的工作需求，同時也要充分的考慮到報警管理、門禁管理等相關配套設施系統的集成管控以及廣播系統環境之間的聯動操作，為此這些系統間的相互聯動必然會出現系統異構的情況，讓信息孤島問題逐漸的明顯。要想實現信息孤島的優化，解決此類問題，復雜異構方式下的監控報警系統需要有效的應對不同廠家和產品形式結構上的兼容問題，同時要和多個系統結構之間構成相互的集成模式，考慮到平臺信息網絡接入以及信息資源的開發方式構建，同時也要建立起大型互聯網溝通機制，形成全方位的互聯網用戶工作模式，做好相互之間的信息溝通和信息交互。通過智慧管廊監控與報警管控一體化平臺系統的構建，本身就是將管控一體化技術和新興的溝通管理機制相融合所實現的，這種技術措施有效的應對了多種產品形式下所產生的系統信息兼容的各種問題，也成為了后期智慧管廊監控與報警管控系統發展構建的主要方向。結合綜合管廊的行業發展實際現狀及現代化新昌綜合管理控制應用的具體需求，進一步綜合信息管理工作和智能化發展模式的統籌配置，以物聯網、智慧城市等多種技術開發模式為核心，綜合各行業的發展需求和平臺建設管理經驗，從而提出了此方案。
3.2設計原則
結合智慧管廊監控與報警管控一體化系統特點，在進行設計工作的過程中要遵循四個方面的設計規劃原則。一是可靠性工作原則。系統操作的過程中要保證管廊本身數據獲取、綜合、傳輸的過程可靠合理。其中感知數據是整個管廊各項操作應用的基礎，可靠的數據傳輸以及綜合是保證管廊各項功能高效運作的基礎[2]。二是可擴展性設計原則。在現有工作機制下，系統可以實現動態的工作調節，以此為不同的網絡實踐應用提供一定的創新性，其中包含了網絡拓撲結構的優化、服務管理內容的升級等等。網絡的靈活優化是為了好地滿足不同發展階段的管廊接入，留存設計的基礎空間以及標準化的接入形態。服務工作的主要內容是為了滿足不同服務人員的實際需求，為后期的遠程控制管理提供一定的開發空間。三是要滿足兼容性以及開放性的工作原則。系統的軟件工作和硬件設施在長時間的操作過程中，往往都會出現一定的損傷，因此在進行系統構建的同時，也應當保證整個系統結構的兼容性以及可維護性。四是安全性原則。監控管理是整個智慧管廊監控與報警管控一體化系統構建的根本，因此做好信息的維護尤為必要。再具體設計的過程中，好全面分析，形成系統的設計模式。
3.3系統構建
智慧管廊監控與報警管控一體化系統本身就是一個深度集成的自動化工作平臺，其本身的工作涵蓋了多方面的系統結構形式。通過集成以及互聯管廊內部的綜合系統構建，為運營管理工作塑造了一個統一全面的監控管理工作平臺，智慧管廊監控與報警管控系統涵蓋了管理層、網絡傳輸層以及現場控制層。主要是為了保證各級管理工作的全面推進落實。現場數據處理智能單元的主要任務內容涵蓋了系統初始化，總線數據采集、總線數據解析、實際位置的讀信息獲取、實時信息讀取、數據整合分析、數據發送等等多項任務內容，且總線協議往往需要遵循多主發送機制，各項參數發送周期之間有著明顯的差異性，從而讓當前以時間為基礎的發送周期實現了以毫秒為基礎的參數構建，從而讓以時間為基礎的現場數據收集信息系統難以有效地適應當前的現場數據采集系統基礎要求，使用以事件為基礎的面向對象嵌入式的信息采集技術手段[3-5]。現階段所使用的面向對象的編程技術手段是高級語言之中所經常使用和操作的一種技術手段，而以DSP作為當前現場信息處理的信息采集系統則經過基礎的輸入以及輸出裝置實現實時的內核分享，將各種功能模塊結構作為IE不同的任務線程進行分析，高優先級的線程結構在現有的工作基礎上中斷低優先級的線程結構，從而有效的實現不同的線程結構模式之間的相互交互。當系統實現啟動操作之后，相關的數據設備開始實現自動化的配置，首先實現初始化的配置管理，之后進入不同的函數機制完成系統的定時周期規劃，再通過郵箱的基礎配置管理，數據相互接受以及緩沖區的配置管理等等，實現CPU工作控制管理的交互，繼而有效的執行各種任務線程。
4 綜合監控與報警系統的信息化技術運用
城市地下綜合管廊的監控和報警系統是一個具有高度自動化的管理控制系統。由于各系統之間所需的技術不統一，所需要的標準也存在差異，因此存在不能兼容等問題。不僅要考慮環境與設備監控、通信與信息管理等方面的要求，同時也對地下管道實時監控的可靠性及報警與控制系統的有機結合提岀高的要求。因此,在綜合管廊監控報警系統互聯的過程中,可能會產生信息孤島問題叫為了解決目前信息孤島的狀態,復雜多樣化的監測系統和報警系統有必要考慮訪問網絡信息資源及其開發模式平臺等問題。從廣大網民的角度進行設計,理解互聯網和共享的原則,解決各個廠家和產品之間的兼容性及多址接入系統的集成問題。
4.1整體架構與方案
整個管道工程以完整的管道運營管理為主，是對設備和基礎設施運營安全負責的特殊場所。綜合管道監控警報系統大致分為4個層面:應用層（包 括綜合管廊及其結構監控系統、安全隱患預防系統等、環境監控系統和設備、綜合監控平臺和系統、通信監控系統、入侵監控系統、火災警報系統、監視系統之間的有效鏈接）,業務邏輯層（確認警報產品的生成、生成通知信息、數據傳輸、數據分析統計、數據存儲和生成）、數據訪問層（數據訪問、數據傳輸、數據存儲、數據庫操作）、設備層（對應各子系統的具體設備）％系統的整體結構見表1、圖1。
表1綜合管廊監控運營一體化平臺整體架構
圖一 綜合管廊環境與設備監控系統
圖一 綜合管廊環境與設備監控系統
4.2綜合監控運營一體化平臺
綜合公共隧道平臺的運行監測是公共隧道監控系統、環境設備監測系統、安全系統、通信系統、火災自動報警系統結合檢測系統和監控平臺的信 息連接控制,實現公共隧道內部設備的遠程管理和 控制，平臺集成設備覆蓋自動化和智能的各個領 域,無連接地通過各種結構多元系統合并實現數據共享。通過監視平臺實現實時監控、自動報警、信息傳輸等功能。管道分布標識是以GIS/BIM的顯示和 管理為基礎，是管道隧道的設備、安裝、岀口位置和 管道內的輔助結構。BIM技術適用于公共工程隧道 的設計、施工運營的全過程，通過建立管道與附屬 設備管理系統，實現數量、類型信息管理,實現隧道 管道設備的所有權;施工單位通過管理企業明確各方責任，提高經濟管理效率。本平臺主要通過以下三方面進行管理:安全管理:消除用戶身份和權限管理的重復麻煩，促進用戶身份和權限管理的制度化、標準化,簡化不同系統的重復登錄;數據管理: 統一儲存各種結構化、非結構化數據,完成數據提取,支持其他應用；運營管理:確保管道安全運行，減少人員檢查次數,進行有目的的檢查和管理。通過收集分析，可以提前預測和維護現場設備和管道的運行狀態，迅速換，避免發生嚴重事故。綜合監控運行模式如圖2所示。
圖2綜合監控運營一體化模式圖
4.3設備聯動與報警
走廊發生緊急情況時，走廊內設備應及時響應，確保走廊內管道活動的安全。發生火災時，應進行消防連接,探測器發送檢測信號,將報警裝置與視頻系統連接；連接有害氣體/空氣的排氣系統:每個防火區設置可燃氣體/空氣系統，主要用于有害氣體防護。當檢測到可燃氣體時，監控平臺通過多功能基站發岀指示。當溫度達到火災強制滅火要求時,監控平臺可通過多功能基站和非消防鏈路傳輸系統發送命令，確認火災檢測信息后，監測平臺啟動傳輸轉換模塊,傳輸火災信息,特別是發送火災確認區域及鄰近區域；連接系統:監控平臺可啟動專用模塊與任何基站通信,所有基站或現場均可通過監控平臺確認,如與主機錄制通話。設備運行如圖3所示。
圖3 設備運行圖
4.4智慧運維
在傳感器的廣泛應用和快速發展，以及現代物聯網信息技術的廣泛應用過程中,綜合性工業管廊正在逐步深入實現自動化工程智慧運維。當一個設 備需要進行自動巡檢時,無需手動進行查看，可以通過系統自動檢測每個設備的所在位置,及時做好設備庫存、岀入庫的自動管理，設備轉置自動進行注冊。基于RFID的運維物聯網管理技術，可以直接自動進行高標準的實時管理，形成了一個完整的運維設備管理數據庫，記錄了設備的近期故障發生次數、換時間、使用壽命頻率、使用壽命期限等,對不同使用類型設備的故障，歷史數據情況進行跟蹤分析和統計歸納,系統會自動提前向用戶發岀相關設備使用壽命即將到期的相關設備換情況提示，設備的使用質量狀況進行跟蹤篩查。目前隨著智能巡檢技術的廣泛應用和快速發展，傳統的人工式巡檢幾乎己經由基于AI的移動式管廊巡檢管理方法完全代替了，常見的移動式管廊巡檢多是作為一個后臺搭載多種移動傳感檢測裝置的機器人式巡檢，可同時實現管廊后臺的遠程監控和管廊運維流程管理服務平臺之間的多種無縫互動接軌，準確、客觀地反映了其在管廊內各個系統的日常運行管理情況,7x24 h連續自動執行巡檢,低電量自動進行充電,避免了管廊巡檢工作人員在惡劣的工作環境中會遭遇的風險，同時它的自動化學習巡檢功能也有效解決了其在管廊內部的巡檢線路及傳感裝置之間的執行巡檢管理服務上的差異化，對管廊內部進行智慧化的公共交通管理運維。智慧運維流程如圖4所示，系統運行界面如圖5所示。
圖5系統運行界面圖
5 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺
5.1平臺概述
AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控制、環境監測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制和綜合數據服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協調復雜的根本問題，大大提高了系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復效率。
5.2平臺組成
安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所環境監控系統、智能馬達監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可通過瀏覽器、APP獲取數據，通過一個平臺即可全局、整體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平臺拓撲
5.4平臺子系統
5.4.1電力監控
電力監控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于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系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、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的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統完成管廊環境綜合監控。
5.4.3電氣安全
AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監視，發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。
5.5相關平臺部署硬件選型清單
5.5.1電力監控及配電室環境監控系統
5.5.2電氣火災監控系統
5.5.3消防設備電源監控系統
5.5.4防火門監控系統
5.5.5消防應急照明和疏散指示系統
6 結語
綜合管道廊道的信息化建設是綜合管道廊道 安全運行和應急處置的保證，是綜合管道廊道管理和運行的有效手段，會使整體經濟效益顯著提高。為了綜合管道廊道的安全運行，本文在總結以往工程實踐經驗的基礎上,提岀建立管道廊道綜合監控平臺，通過信息技術實現設備與響應的聯動。實現對管道廊道的實時監測，實現對管道廊道的安全和自身狀態的智能檢測。系統已在多個項目中運行, 為的信息生命周期管理提供了強有力的技術支持。該系統在某實驗室進行了實驗分析,實驗結果表明，該系統能實時監測綜合管廊,發生火災可自動報警，可應用于火災自動報警程序中。
參考文獻
【1】廖榮健.智慧管廊監控與報警管控一體化系統解決方案
【2】汪志云.國內綜合管廊建設中存在的問題及解決思路[J].
【3】安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
Email：2851375246@qq.com ： QQ：2851375246 ：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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