浅谈地下综合管廊统一管理平台研究与设计

摘 要：本文介绍了综合管廊统一管理平台的系统组成，分析各子系统的配置原则和逻辑功能， 以综合管廊实际运行和后期维护的需求为出发点， 提出了一套管廊统一管理平台的联动逻辑， 实现对城市综合管廊的一体化智能监控管理。
关键词：综合管廊； 监控系统； 统一管理平台； 联动逻辑
１ 研究背景
   地下综合管廊是指建设在城市地下， 用于集中敷设电力、给排水、通信、燃气等市政管线的建筑［１］。相比于传统的各类管线单位各自为阵， 地下直埋管线的方式， 综合管廊具有其显著的优势： 避免道路反复开挖， 优化利用城市土地资源尤其是地下资源， 提升城市形象； 管线扩容方便， 路径清晰明了， 有效减少施工损坏其他管线的风险； 管廊主体统一管理， 便于管线的检修维护， 提升管线安全和防灾水平， 有效的延长管线的使用寿命。
  市政管线汇集于地下综合管廊中， 供往城市的各个角落。它既是支撑城市活动的营养线， 也是安全不容有失的生命线。作为其承载主体的综合管廊， 重要性不言而喻。在《城市综合管廊工程技术规范》（ＧＢ５０８３８－２０１５）中，对地下管廊的统一管理平台建设， 提出了一些强制要求。但由于我国的管廊建设还在铺开建设的初期阶段， 真正进入实际运营的综合管廊还不多。地下综合管廊的统一管理平台应该如何设计才能更好的为后期的管廊运营服务，解放人力，各地都还在建设中不断摸索，尚没有形成一个统一的标准。本文从工程实践出发，对管廊统一管理平台的方案设计，做出有益的探讨。
2 系统组成
  综合管廊的运行涉及环境与设备监控系统、 安防系统、通信系统和火灾报警系统等多个相关的弱电子系统（消防系统作为一个相对独立的系统， 本文中不讨论）。子系统内部的监测仪表和控制设备类繁多， 信号接口也各不相同。整个系统的架构如图１所示。

图1 管廊综合管理平台架构图
2.1 环境与设备监控系统
    环境与设备监控系统主要实现对管廊内环境状态（包 括温湿度， 氧含量， 甲烷含量， 水位等）的数据采集和可控设备（包括水泵、风机、井盖、照明系统等）的状态监 测和控制。环境参数的检测内容在《城市综合管廊工程技术规范》（GB50838-2015）中有详细的要求，如表1所示。
    环境与设备监控系统通常会设置多个ACU（区域控制单元）来采集控制管廊内各防火分区的设备。ACU采集到的信息可以通过TCP/IP 通讯模块接入临近工业交换机，经由光纤环网上传给管廊统一管理平台。
表１ 环境参数监测内容

注：●应监测；▲宜监测
系统内需要实现的联动逻辑包括：
（1）根据检测到的廊内环境状态参数， 自动启停相应的进排风设备来保证人员和设备的安全。
（2）根据集水坑的液位来联动排水泵的启停动作， 将集水坑的水位控制在一个合理的范围之内。
2.2 安全防范系统
   安全防范系统通过视频监控、防入侵监测、门禁控制三个模块， 集中监控管廊的内部通道、通风口、人员出入口等重要节点， 在报警发生时及时向监控中心发出告警， 保障管廊内部不遭受非法侵入和破坏。
   安全防范系统自身的三个子模块之间需要实现的联动逻辑包括：
     （1）防入侵模块监测到异常入侵信号后，联动相应的视频信号实时投射到监控中心的大屏上显示。
     （2）防入侵模块监测到异常入侵信号后，联动锁定附近相关的门禁控制模块， 待相关人员确认后方可打开。
     （3）门禁控制模块在检测到读卡或者非法进入的状态时，也将相应的视频信号实时投射到监控中心的大屏上显示， 方便监控人员掌握人员的进出管廊状况。
2.3通信系统
    通信系统包含应急IP 有线电话和无线通信两个子系统，用以保障综合管廊的运维人员和外界的即时通讯。IP有线电话布置在廊内各个重要节点，无需拨号直接与监控中心连通， 主要用于应急通讯和报警。无线通信网络覆盖整个管廊内区域，借助手持式设备，一方面可实现巡检维护人员间和与监控中心工作人员的实时通话， 另一方面， 借助无线发射装置与手持设备之间的信号交接， 可以实现对入廊维护人员的实时定位， 进一步提升综合管廊的运维水准和安全标准。
2.4 火灾报警系统
    综合管廊作为地下封闭系统，内部包含大量电缆和可燃气体管线，火灾报警系统是其不可缺少的重要安全预警系统。其中，电气火灾监测系统通过管廊内分布的烟感/ 温感探测器、手报等检测火灾的发生并告警；可燃气体监测系统则通过可燃气体探头来感知廊内可燃气体浓度的变化，及时发现可燃气体舱室的泄露隐患和故障位置并预先处理。防火门监控系统主要负责管理管廊各舱室分区间的防火门开关状态，根据不同的现场情况对防火门的开闭做出控制。
   火灾报警系统内的联动控制设计遵循国标GB50116的相关规定， 功能应包括：
 （1）电气火灾、可燃气体监测系统监测到异常情况信号后， 联动声光报警器启动报警， 使管廊内和监控中心的工作人员能够时间对事故做出反应。
 （2）在检测到火灾报警信号后， 防火门监控系统应当联动关闭火灾报警分区及其相邻分区所有的常开防火门。
3系统间联动逻辑
    管廊统一管理平台下辖的4个系统单元又包含了多个子系统，各自承担的功能繁多， 且相互之间联系紧密。一个管廊监控中心通常会管辖区域内的数条综合管 廊， 如果这些系统各自独立运行， 则需要大量的人员来负责运行维护， 系统间的协调和联动也无法快速有效的完成，不利于综合管廊后期运营的标准化管理和效率提升。为了让几个系统之间相互协调， 信息互通互联， 管廊统一管理平台的设置必不可少。对内，将监控与报警系统的各子系统集成为相互协调关联的综合系统；对外，所有系统数据通过统一管理平台的对外接口与各外部系统实现数据交互。
   综合各系统自身的设备和功能特点，通过对管廊运维过程中实际需求的技术探讨，尤其是突发状况下的系统反应机制， 统一管理平台应当具备的联动功能如图2所示。

图2 系统间联动关系示意图
    （1）环境与设备监控系统与通信系统、安全防范系统的联动。
环境与设备监控系统检测到环境异常报警信息后， 联动通信系统的通信设备向报警区间的工作人员报警， 并将临近的门禁打开， 指导廊内人员迅速脱离危险区域。
    （2）通信系统与环境与设备监控系统的联动。巡更人员佩戴无线定位装置， 根据人员定位信息，联动开启当前及相邻分区的照明和通风系统，并在人员离开后自动关闭，保障人员安全的同时减少系统能耗。
    （3）安全防范系统和环境与设备监控系统的联动。防入侵系统检测到入侵报警信号后， 联动打开对应位置的照明，以便监控摄像头能够清晰捕捉到入侵点的实时图像。
    （4）火灾报警系统和其他系统的联动。火灾报警系统作为一个相对独立的系统，有强制规范， 一般不允许外部系统联动该系统内的设备， 主要通过向外输出火灾报警信号， 让其他系统做出火灾应急相应。系统检测到火灾报警信号后，联动打开报警分区及相邻分区的照明，弹出监控摄像头让监控中心及时了解火情； 打开临近分区的所有门禁和逃生井盖， 通过通信设备引导廊内的工作人员迅速撤离火灾区域；排风机的启停则跟报警类别有关，火灾报警信号联动关闭对应的排风机，可燃气体报警则联动开启报警分区及相邻分区的排风机， 以尽快减低可燃气体的浓度。
4  AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台
4.1平台概述
    AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台集电力监控、能源管理、电气安全、照明控制、环境监测于一体，为建立可靠、安全、高效的综合管廊管理体系提供数据支持，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计，解决了综合管廊在管理过程中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性，提升了管廊基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。
4.2平台组成
   安科瑞城市地下综合管廊能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所环境监控系统、智能马达监控系统、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、智能照明系统、消防应急照明和疏散指示系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可全局、整体的对管廊用电和用电安全进行进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足管廊用电可靠、安全、稳定、高效、有序的要求。
4.3平台拓扑

4.4平台子系统
4.4.1电力监控
     电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。

4.4.2环境监测
     环境监测包括温湿度、烟感温感、积水浸水、可燃气体浓度、门禁、视频、空调、消防数据的采集、展示和预警，同时也可接入管廊舱室内的水泵和通风排烟风机等设备集成的第三方系统完成管廊环境综合监控。


4.4.3电气安全
     AcrelEMS-UT能效管理系统针对配电系统的电气安全隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器，消防设备电源传感器、防火门状态传感器，接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示，并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视，发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。

4.5相关平台部署硬件选型清单
4.5.1电力监控及配电室环境监控系统





4.5.2电气火灾监控系统


4.5.3消防设备电源监控系统

5.5.4防火门监控系统


4.5.5消防应急照明和疏散指示系统



5 结语
   本文针对综合管廊统一管理平台子系统多， 相互间联系紧密的特点，着重探讨并梳理了各个系统内外的联动关系， 以提高管廊管理平台的统一性和智能化水平， 对提升管廊后期运维的效率和管线安全的水平起到积极作用。随 着机器人、无线检测等技术的逐渐成熟， 新的系统也会不断融入到管廊统一管理平台之中。 只有在实践中不断总结、完善、进步， 才能保证管廊管控系统长期运行的安全和高效。
参考文献
【1】姜  剑.地下综合管廊统一管理平台联动逻辑研究与设计.
【2】周亮．地下综合管廊统一管理平台联动逻辑研究与设计［J］．现代测绘
【3】安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05