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淺談地下綜合管廊統一管理平台研究與設計

更新時間：2022-10-28  |  點擊率：902
摘 要：本文介紹了綜合管廊統一管理平台的係統組成，分析各子係統的配置原則和邏輯功能， 以綜合管廊實際運行和後期維護的需求為出發點， 提出了一套管廊統一管理平台的聯動邏輯， 實現對城市綜合管廊的一體化智能管理。
關鍵詞：綜合管廊； 係統； 統一管理平台； 聯動邏輯
１ 研究背景

地下綜合管廊是指建設在城市地下， 用於(yu) 集中敷設電力、給排水、通信、燃氣等市政管線的建築［１］。相比於(yu) 傳(chuan) 統的各類管線單位各自為(wei) 陣， 地下直埋管線的方式， 綜合管廊具有其顯著的優(you) 勢： 避免道路反複開挖， 優(you) 化利用城市土地資源尤其是地下資源， 提升城市形象； 管線擴容方便， 路徑清晰明了， 有效減少施工損壞其他管線的風險； 管廊主體(ti) 統一管理， 便於(yu) 管線的檢修維護， 提升管線安全和防災水平， 有效的延長管線的使用壽命。

市政管線匯集於(yu) 地下綜合管廊中， 供往城市的各個(ge) 角落。它既是支撐城市活動的營養(yang) 線， 也是安全不容有失的生命線。作為(wei) 其承載主體(ti) 的綜合管廊， 重要性不言而喻。在《城市綜合管廊工程技術規範》（ＧＢ５０８３８－２０１５）中，對地下管廊的統一管理平台建設， 提出了一些強製要求。但由於(yu) 我國的管廊建設還在鋪開建設的初期階段， 真正進入實際運營的綜合管廊還不多。地下綜合管廊的統一管理平台應該如何設計才能更好的為(wei) 後期的管廊運營服務，解放人力，各地都還在建設中不斷摸索，尚沒有形成一個(ge) 統一的標準。本文從(cong) 工程實踐出發，對管廊統一管理平台的方案設計，做出有益的探討。

2 係統組成

綜合管廊的運行涉及環境與(yu) 設備係統、 安防係統、通信係統和火災係統等多個(ge) 相關(guan) 的弱電子係統（消防係統作為(wei) 一個(ge) 相對獨立的係統， 本文中不討論）。子係統內(nei) 部的監測儀(yi) 表和控製設備類繁多， 信號接口也各不相同。整個(ge) 係統的架構如圖１所示。

圖1 管廊綜合管理平台架構圖
2.1 環境與設備係統

環境與(yu) 設備係統主要實現對管廊內(nei) 環境狀態（包 括溫濕度， 氧含量， 甲烷含量， 水位等）的數據采集和可控設備（包括水泵、風機、井蓋、照明係統等）的狀態監 測和控製。環境參數的檢測內(nei) 容在《城市綜合管廊工程技術規範》（GB50838-2015）中有詳細的要求，如表1所示。

環境與設備係統通常會設置多個ACU（區域控製單元）來采集控製管廊內各防火分區的設備。ACU采集到的信息可以通過TCP/IP 通訊模塊接入臨近工業交換機，經由光纖環網上傳給管廊統一管理平台。
表１ 環境參數監測內容
注：●應監測；▲宜監測
係統內需要實現的聯動邏輯包括：
（1）根據檢測到的廊內環境狀態參數， 自動啟停相應的進排風設備來保證人員和設備的安全。
（2）根據集水坑的液位來聯動排水泵的啟停動作， 將集水坑的水位控製在一個合理的範圍之內。
2.2 安全防範係統

安全防範係統通過視頻、防入侵監測、門禁控製三個(ge) 模塊， 集中管廊的內(nei) 部通道、通風口、人員出入口等重要節點， 在發生時及時向中心發出告警， 保障管廊內(nei) 部不遭受非法侵入和破壞。

安全防範係統自身的三個子模塊之間需要實現的聯動邏輯包括：
（1）防入侵模塊監測到異常入侵信號後，聯動相應的視頻信號實時投射到中心的大屏上顯示。
（2）防入侵模塊監測到異常入侵信號後，聯動鎖定附近相關的門禁控製模塊， 待相關人員確認後方可打開。
（3）門禁控製模塊在檢測到讀卡或者非法進入的狀態時，也將相應的視頻信號實時投射到中心的大屏上顯示， 方便人員第一時間掌握人員的進出管廊狀況。
2.3通信係統

通信係統包含應急電話和無線通信兩(liang) 個(ge) 子係統，用以保障綜合管廊的運維人員和外界的即時通訊。電話布置在廊內(nei) 各個(ge) 重要節點，無需撥號直接與(yu) 中心連通， 主要用於(yu) 應急通訊和。無線通信網絡覆蓋整個(ge) 管廊內(nei) 區域，借助手持式設備，一方麵可實現巡檢維護人員間和與(yu) 中心工作人員的實時通話， 另一方麵， 借助無線發射裝置與(yu) 手持設備之間的信號交接， 可以實現對入廊維護人員的實時定位， 進一步提升綜合管廊的運維水準和安全標準。

2.4 火災係統

綜合管廊作為(wei) 地下封閉係統，內(nei) 部包含大量電纜和可燃氣體(ti) 管線，火災係統的重要安全預警係統。其中，電氣火災監測係統通過管廊內(nei) 分布的煙感/ 溫感探測器、手報等檢測火災的發生並告警；可燃氣體(ti) 監測係統則通過可燃氣體(ti) 探頭來感知廊內(nei) 可燃氣體(ti) 濃度的變化，及時發現可燃氣體(ti) 艙室的泄露隱患和故障位置並預先處理。防火門係統主要負責管理管廊各艙室分區間的防火門開關(guan) 狀態，根據不同的現場情況對防火門的開閉做出控製。

火災係統內的聯動控製設計遵循國標GB50116的相關規定， 功能應包括：
（1）電氣火災、可燃氣體監測係統監測到異常情況信號後， 聯動聲光器啟動， 使管廊內和中心的工作人員能夠第一時間對事故做出反應。
（2）在檢測到火災信號後， 防火門係統應當聯動關閉火災分區及其相鄰分區所有的常開防火門。
3係統間聯動邏輯

管廊統一管理平台下轄的4個(ge) 係統單元又包含了多個(ge) 子係統，各自承擔的功能繁多， 且相互之間聯係緊密。一個(ge) 管廊中心通常會(hui) 管轄區域內(nei) 的數條綜合管 廊， 如果這些係統各自獨立運行， 則需要大量的人員來負責運行維護， 係統間的協調和聯動也無法快速有效的完成，不利於(yu) 綜合管廊後期運營的標準化管理和效率提升。為(wei) 了讓幾個(ge) 係統之間相互協調， 信息互通互聯， 管廊統一管理平台的設置不可少。對內(nei) ，將與(yu) 係統的各子係統集成為(wei) 相互協調關(guan) 聯的綜合係統；對外，所有係統數據通過統一管理平台的對外接口與(yu) 各外部係統實現數據交互。

綜合各係統自身的設備和功能特點，通過對管廊運維過程中實際需求的技術探討，尤其是突發狀況下的係統反應機製， 統一管理平台應當具備的聯動功能如圖2所示。
圖2 係統間聯動關係示意圖
（1）環境與設備係統與通信係統、安全防範係統的聯動。
環境與設備係統檢測到環境異常信息後， 聯動通信係統的通信設備向區間的工作人員， 並將臨近的門禁打開， 指導廊內人員迅速脫離危險區域。
（2）通信係統與環境與設備係統的聯動。巡更人員佩戴無線定位裝置， 根據人員定位信息，聯動開啟當前及相鄰分區的照明和通風係統，並在人員離開後自動關閉，保障人員安全的同時減少係統能耗。
（3）安全防範係統和環境與設備係統的聯動。防入侵係統檢測到入侵信號後， 聯動打開對應位置的照明，以便攝像頭能夠清晰捕捉到入侵點的實時圖像。
（4）火災係統和其他係統的聯動。火災係統作為一個相對獨立的係統，有強製規範， 一般不允許外部係統聯動該係統內的設備， 主要通過向外輸出火災信號， 讓其他係統做出火災應急相應。係統檢測到火災信號後，聯動打開分區及相鄰分區的照明，彈出攝像頭讓中心及時了解火情； 打開臨近分區的所有門禁和逃生井蓋， 通過通信設備引導廊內的工作人員迅速撤離火災區域；排風機的啟停則跟類別有關，火災信號聯動關閉對應的排風機，可燃氣體則聯動開啟分區及相鄰分區的排風機， 以盡快減低可燃氣體的濃度。
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、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變電站電力係統、變電所環境係統、智能馬達係統、電氣火災係統、消防設備電源係統、防火門係統、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、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

電力主要針對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，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。

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相關平台部署硬件選型清單
4.5.1電力及配電室環境係統
4.5.2電氣火災係統
4.5.3消防設備電源係統
5.5.4防火門係統
4.5.5消防應急照明和疏散指示係統
5 結語

本文針對綜合管廊統一管理平台子係統多， 相互間聯係緊密的特點，著重探討並梳理了各個(ge) 係統內(nei) 外的聯動關(guan) 係， 以提高管廊管理平台的統一性和智能化水平， 對提升管廊後期運維的效率和管線安全的水平起到積極作用。隨 著機器人、無線檢測等技術的逐漸成熟， 新的係統也會(hui) 不斷融入到管廊統一管理平台之中。 隻有在實踐中不斷總結、完善、進步， 才能保證管廊管控係統長期運行的安全和高效。