1377441640813774416408
王丹丹
星空体育彩票手机版下载官网最新 上海嘉定 201801
摘 要：從(cong) 網絡拓撲結構、開放式實時以太網協議、控製層係統配置方麵介紹了綜合管廊的係統網絡架構設計，分析了無線網絡特性，闡述了基於(yu) HTML5架構所能實現的功能的初步構想，以便於(yu) 綜合管廊運維人員巡檢，確保管廊本體(ti) 安全。
關(guan) 鍵詞：綜合管廊；網絡架構設計；無線網絡；人員定位
0 引 言
綜合管廊的控製部分是保證綜合管廊安全、可靠運行的核心。區域控製器負責所在片區的綜合監控任務及數據處理，將現場采集到的數據上傳(chuan) ，同時下發上位的控製指令。因此，對產(chan) 品的穩定性、可靠性、環境耐受性提出很高的要求。根據國家標準規定，綜合管廊自動化控製主要包含七大係統：消防係統，通風係統，供電係統，照明係統，監控與(yu) 報警係統，排水係統，標示係統。實際應用中，根據以上七大係統，每個(ge) 區域控製器(ACu)需要對本區域的信息進行采集，並且控製本區域內(nei) 的相關(guan) 設備。一般綜合管廊中需要采集的信息：儀(yi) 表，包括溫度、濕度、O2、CO、C02、CH4；通風，包括通風機開啟、關(guan) 閉狀態以及運行故障；照明，照明係統運行工況；給排水，排水泵運行工況，積水坑低液位、高液位及報警液位信號，水管上壓力；供電，電壓、電流、功率因數、電源進線信號；安防，紅外對射裝置報警信號；攝像機影像。需要控製的設備：通風，通風機開啟、關(guan) 閉；照明，照明係統；排水，排水泵啟動、停止；供電，其他設備供電。
1 係統網絡架構設計
綜合管廊控製係統的可靠性要求高，且現場環境濕度大，存在腐蝕性、可燃性氣體(ti) ，對硬件產(chan) 品品質有很高的要求。同時控製係統還需要有靈活的結構，以便於(yu) 後期係統的擴展，冗餘(yu) 光纖工業(ye) 以太環網及信息技術的高度集成也是項目的一個(ge) 特點。綜合管廊是未來智慧城市重要組成部分，所以對綜合管廊自控係統的信息化程度要求很高。綜合管廊信息化程度很大程度上決(jue) 定於(yu) 綜合管廊的係統網絡架構。
1.1網絡拓撲結構
一般，綜合管廊係統架構可分為(wei) 如下三類。
(1)傳(chuan) 統離散型網絡架構。每個(ge) ACu均配置PLc，再由交換機組成環網。傳(chuan) 統離散型網絡架構如圖1所示。
圖1 傳(chuan) 統離散型網絡架構
這種網絡結構優(you) 點是可以分散Acu故障風險，每個(ge) 區域Acu相對獨立，可以單獨完成簡單邏輯控製；缺點是網絡可擴展性差，設備成本和運維成本高。如果區域Acu損壞，因涉及到編程，需要專(zhuan) 業(ye) 人員重新下載程序。
（2）中央控製結合遠程IO網絡架構如圖2所示。
圖2 中央控製結合遠程IO網絡架構
這種網絡架構可*大程度節省硬件成本、調試成本、維護成本，通常硬件損壞不涉及到編程，可以直接更換IO模塊，降低運維成本；缺點是中心PLc運行負荷大，風險高，網絡擴展性能也相對較差。
（3）分級式網絡架構。每1～2 km設置控製PLc，其間5～10個(ge) ACU采用遠程IO。這些PLc再組成環網，*終上傳(chuan) 到監控中心。分級式網絡架構如圖3所示。
圖3 分級式網絡架構
監控中心冗餘(yu) PLC+分變電所異地冗餘(yu) PLC+防火分區Acu遠程IO的分級式網絡架構兼具以上網絡架構的優(you) 點。
（1）硬件成本降低。將原來10個(ge) 分區PLc縮減成為(wei) 2個(ge) 冗餘(yu) PLc，ACu部分替換為(wei) 遠程IO，降低硬件成本。
（2）故障風險降低。一般，與(yu) PLc同係列同檔次的遠程IO接口模塊成本要比PLC低。但在穩定性上，由於(yu) 遠程10模塊隻處理信號轉換(不做邏輯運算)，在硬件本身的設計上相對簡單、牢固、發熱量小、抗電磁幹擾能力強，發生故障的概率小於(yu) PLc。而在分變電所采用異地冗餘(yu) PLC本身的檔次定位、產(chan) 品性能等各方麵高於(yu) 離散式方案的防火分區PLc，其發生故障概率小。又因為(wei) 采用冗餘(yu) 係統，故障概率進一步降低。綜上所述，采用分變電所異地冗餘(yu) PLC+防火分區Acu遠程IO係統結構，其故障風險會(hui) 比傳(chuan) 統離散式網絡架構的穩定性高。
（3）施工成本降低。程序調試時可以利用對象編程(每個(ge) 防火分區功能基本相同)來減少編程調試人員工作量。工作人員隻需要在分變電所冗餘(yu) PLC上對各個(ge) 防火分區完成編程，不需要到每個(ge) 防火分區設備間單獨調試，節省編程調試時間，加快項目進度。
（4）降低後期運維成本。在後期運維方麵
如果采用離散式結構，若防火分區PLc故障、損壞，則要廠家專(zhuan) 業(ye) 人員到現場安裝、下載程序、調試設備，運維成本增加，響應時間延長。如果采用遠程IO，若設備損壞，現場的管廊運維人員就可以完成更換操作(隻需要拆裝接線)，廠家可以通過遠程調試完成設置。現場維護人員不需要具有PLC編程經驗，降低後期運維成本，加快故障處理響應速度。
（5）網絡擴展性好。根據該網絡架構，可以
將網絡劃分與(yu) 道路客觀地理情況結合，按照道路的排布劃分為(wei) 子網絡。在將來單條管廊形成路網，綜合管廊擴建時仍可按照該網絡結構，將增加的道路以路段為(wei) 環網單位加人整個(ge) 網絡結構中。因此，網絡結構可擴展性好，結構層次清晰。
（6）網絡容錯性好。環網上的網絡節點數越多，網絡發生故障的風險越高。當環網兩(liang) 個(ge) 節點以上故障時，整個(ge) 故障節點區間的網絡設備全部掉線、失聯。故環網上節點數越少，環網故障率越低。對於(yu) 分變電所異地冗餘(yu) PLC+防火分區Acu遠程IO網絡架構，主幹網絡上隻有分變電所PLC為(wei) 網絡節點(即可以理解為(wei) l～2 km設一個(ge) 網絡節點)，可以把主幹網絡的節點數量控製在非常少的範圍內(nei) 。每個(ge) 分變電所冗餘(yu) PLC下的子環網隻有遠程IO作為(wei) 子環網絡的節點，即每個(ge) 子環網約10個(ge) 遠程IO節點。故采用此種架構，可以減少環形網絡節點數和網絡負荷降低網絡故障風險。
1.2開放式實時以太網協議
由於(yu) 存在遠程IO，同時網絡節點數量多，拓撲複雜，故對現場網絡實時性有很高的要求。傳(chuan) 統TCP／IP網絡已成為(wei) 辦公網絡統一標準，但由於(yu) 其協議本身的缺點，不能作為(wei) 工業(ye) 現場網絡協議。基於(yu) 此種需求，近年來工業(ye) 實時以太網協議在工業(ye) 現場環境得到廣泛應用。目前，主流工業(ye) 實時以太網協議主要有PROFINET和Ethernet／IP兩(liang) 種。其中Ethernet／IP具有數據量小、速度快等特點，主要適用於(yu) 運動控製領域；PROFINET具有數據量大、實時性好等特點，特別適用於(yu) 大型網絡。采用PROFINET協議組成網絡架構，硬件上可以做到“一網到底"，現場光纖環網可同時接入視頻信號、電話信號等網絡通信。PROFINET是新一代基於(yu) 工業(ye) 以太網技術的自動化總線標準，可以確保在網絡傳(chuan) 輸中重要數據的傳(chuan) 輸可靠性。每個(ge) 區域內(nei) 需要將攝像機影像傳(chuan) 送至監控中心。攝像機影像數據與(yu) 信號采集控製數據特點如表1所示。
表1 攝像機影像數據與(yu) 信號采集控製數據特點
將PROFINET應用於(yu) 管廊監控，可以將數據采集、控製信號、視頻影像信號在同一個(ge) 物理網絡傳(chuan) 輸。PROFINET協議相較於(yu) 普通以太網協議具有更高的數據可靠性，確保整個(ge) 監控網絡正常運行。
1.3控製層係統配置
PLC是控製層邏輯控製的核心，根據綜合管廊使用環境、功能要求等，可分為(wei) 如下幾種類型。
(1)監控中心PLc。負責與(yu) 下層PLc通信，將所有收集數據進行匯總，並提供開放數據接口，與(yu) 上位信息係統進行通信。一般采用大型冗餘(yu) PLc，以保證穩定性、可靠性。
(2)防火分區PLC。如采用離散式係統架構，則該PLC負責該防火分區內(nei) 部數據采集與(yu) 邏輯運算，並與(yu) 監控中心PLc進行數據交換。由於(yu) 管廊現場環境惡劣(高溫、高濕、多塵)，一般也建議采用中型PLc(小型PLC普遍環境耐受性差，市場定位一般為(wei) 0EM工廠客戶，雖然邏輯功能和處理速度等方麵勉強能滿足係統要求，但在構成大型網絡拓撲的組網性能、對上位信息係統的開放性支持及鏈接數量、整個(ge) 產(chan) 品定位及產(chan) 品所采用的元器件方麵均導致該產(chan) 品在整體(ti) 性能上不能滿足綜合管廊苛刻的環境及功能要求)。管廊係統龐大，子站多，網絡結構複雜，整個(ge) 項目對防火分區PLc組網性能、可擴展性能上要求很高。另管廊所處地帶氣候潮濕，土地鹽堿，因此在管廊中的凝結水一般都具有很高的鹽堿性，對設備腐蝕及損害大。故對在該環境下運行的設備具有很高的要求。
管廊內(nei) 部需要共同人廊各種線纜，包括110 kV、10 kV高壓電以及各種通信電纜，內(nei) 部電磁環境複雜，要求設備本身具有良好的抗電磁幹擾能力，不向外發射電磁幹擾，即設備具有良好的電磁兼容性。
2無線網絡特性
綜合管廊同時需要實現人員對講、人員定位、設備監控維護等功能，而這些功能都可以通過無線網絡來實現。能否在同一個(ge) 無線網絡下實現這些功能，避免重複投資浪費，節約成本，成為(wei) 無線網絡覆蓋首先考慮的因素。
HTML5是*新—代萬(wan) 維網核心語言。Windows、androids、ioses等係統均支持H】['ML5協議，移動設備的常用APP，如瀏覽器、微信、QQ等也均支持HTML5協議。
利用該技術可以發布web網頁(相當於(yu) 集成在PLC內(nei) 的人機界麵係統)，達到對PLC的監控和診斷維護。利用支持HTML5協議的移動端進行PLC的監控和維護，實現人員定位和對講。
2.1設備監控、維護
利用HTML5編寫(xie) 的網絡界麵下載到PLc中(網絡界麵的內(nei) 容可根據項目具體(ti) 情況編輯)，通過現場工業(ye) 以太網進行訪問。另外，也可為(wei) PLC配備無線模塊，接入移動端(如手機、Pad等)。將PLc發布的網頁訪問路徑製作成二維碼，通過移動端APP掃二維碼功能進入到PLC監控界麵。將PLC本體(ti) 的運行狀態、故障信息等編輯到PLc發布的web畫麵中，從(cong) 而對PL設備進行維護。也可以在畫麵中包含現場儀(yi) 表、通風、照明、給排水、供電等狀態和控製信號，實現對現場設備的監控和維護。因此，利用HTML5技術為(wei) 每台PLC節省觸摸屏，同時方便人員對現場設備進行監控和維護。
2.2人員定位
為(wei) 現場ACu配置無線模塊，巡檢人員通過移動設備(手機、Pad、智能穿戴設備)接入到現場無線中，通過IP—Tech技術將巡檢人員連接數據上傳(chuan) 至監控中心實時監測巡檢人員的當前位置。巡檢人員定位示意如圖4所示。
進一步，可以將管廊實際地圖以及每套ACu的實際位置寫(xie) 入到現場PLC的HTML5畫麵中，現場人員通過移動設備訪問PLc，從(cong) 而巡檢人員和監控中心都可了解巡檢人員的實際位置，在發生危險情況時協助救援和巡檢人員自救。
圖4 巡檢人員定位示意圖
2.3人員對講
巡檢人員的移動設備連接無線模塊的WiFi而進入到現場工業(ye) 以太網中，通過手機APP可以實現實時對講，甚至視頻對講，幫助巡檢人員對現場狀況進行判斷，並采取正確的處理措施。以上是基於(yu) HTML5架構所能實現的功能的初步構想，便於(yu) 綜合管廊運維人員巡檢，確保管廊本體(ti) 安全。
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電力監控、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變電站電力監控係統、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平台拓撲圖
3.4平台子係統
3.4.1電力監控
電力監控主要針對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
3.5.1電力監控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
介紹了便於(yu) 綜合管廊運維的係統集成方案，可負責所在片區的綜合監控任務和數據處理，將現場采集到的數據上傳(chuan) ，下發上位的控製指令，同時係統還需要有靈活的結構，以便於(yu) 後期係統的擴展。
當前位置：