浅谈城市智慧管廊中大数据技术的应用
2023-05-10 11:30:09 来源：安科瑞陈芳芳
摘要
作为继物联网、云计算后的新一代信息技术，大数据已成为当前受关注的概念之一。大数据技术和应用在全球得到了迅猛发展，并已对政府、企业决策和人们的生活方式产生了重要的影响。青岛市作为国家综合管廊试点城市，管廊试点项目陆续进入交付、运营阶段。各试点管廊项目开展了智慧管廊建设，为加强对各管廊试点项目的运维监管 , 提高城市管廊运行管理水平, 青岛市汇聚各区域管廊数据, 建设城市级管廊运维监管指挥中心和城市级管廊运维监管平台，为城市级管廊大数据的应用奠定了基础。为此，青岛市建委组织课题组对智慧管廊在青岛市的应用进行了总结，并对大数据技术在青岛智慧管廊中的应用进行了探索。
关键词 智慧管廊;大数据技术;大数据构建
0、引言
城市地下综合管廊大数据应用是涵盖管廊数据采集、梳理、管理、服务、应用于一体的数据资源综合服务与管理。也需要按照统一、集约、数据开发利用理念，打造“新型智慧管廊”，有效解决“信息孤岛”、“数据烟囱”等现象，通过以应用为抓手，打通信息流，满足城市管廊多方位、多层次的数据需求，推进全市地下综合管廊信息资源共享及城市地下综合管廊治理的现代化，从而不断提升“智慧城市”公共基础设施“智慧管廊”的管理水平。
1、廊内设备与环境监控系统
1.1监控系统功能
根据国家《城市综合管廊工程技术规范》提出的要求，具备地下综合管廊的监控系统。综合管廊环境与设备监控系统在廊内布设各种传感器和多通道数据采集单元，对廊内有毒有害气体浓度、可燃气体浓度、环境温湿度、集水坑水位等数据进行实时采集；由多通道数据采集单元进行在线监测、预警、上传至统一管理平台，并利用多通道区域控制单元对排风机、水泵、电气等设备实现就地自动或远程控制操作。
智慧管廊大数据构建
2、综合管廊设备监控系统分析
2.1 管廊环境监控
管廊环境主要包括环境的湿度、温度、有害气体、水泵、风机等内容，环境监控就是要对以上内容进行监测。 管廊内部是一个比较封闭的空间，且逃生出口有限，所以要保证管廊中有害气体、温度、湿度等的安全，才能允许检查维护人员进入到管廊内部，这也是对人员安全的负责。监测系统的自动化、智能化可以保证管廊环境的安全，如当廊内氧气过低、温度湿度等过高时，监测系统会自动发出警报并开启通风设备，强行换气;如若积水坑的水位过高，它同样会发出警报并停止排水泵的运行。
2.2 火灾监测系统
目前主流产品的信号总线、电话总线和 CAN 总线等信号传输距离都在 2km 以内，采用光纤通信能够完成远距离的信号传输。为实现组网，1#控制站作为主站，2#—4#控制站作为从站，主从站通过光纤通信完成。每个控制站站内含 1 台电气火灾监控系器、1台防火门监控器，通过 CAN 总线与火灾报警控制器连接。此外区段内各防火分区的气体灭火装置也通过 CAN 总线接入本区段控制站火灾报警控制器连接。要求达到每个控制站形成一个相对独立的单元系统，并能与其余控制站通信。各防火分区内设接线端子箱，将各防火分区非气体防护区内的各类总线设备接入区段火灾报警控制器。此外，火灾自动报警系统预留接口，接入综合管廊的统一管理信息平台。电气火灾监控系统综合管廊内非消防配电箱内有关回路设置各类电气火灾探测器。各类配电箱基本安装在各节点内部，需要探测监控的点数较多且分布于全线各节点。如果采用单台电气火灾监控器，则同防火门监控系统一样受到各类总线长度限制条件的影响。设计采用每个区段设置1台电气火灾监控器，监控器同时监控 4 个剩余电流式电气火灾探测器及测温式技术与应用电气火灾探测器回路。监控器通过CAN总线接入本区段火灾报警控制器。
3、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。
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、平台拓扑图
5、平台子系统
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。
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。
马达监控
马达监控实现对管廊电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，实现对电机过载、短路、缺相、漏电等异常情况的保护、监测和报警。在需要的情况下可以设置联动控制。
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。
智能照明控制
① 防火分区单独控制，分区内设置智能控制面板就地驱动器；开关驱动器连接消防报警系统，接收消防报警信息，强制打开驱动器回路。
② 廊内上方安装智能照明传感器，使人员进入管廊内自动开启灯具，在管廊内停留灯具保持常亮，离开后灯具关闭。
③ 除了现场的控制方式外，还可用电脑端实现集中控制，实时远程监控当前区域的照明情况，必要时可远程控制该区域的照明。
④ 考虑现场模块分布较广，距离过长，除了现场的控制方式外，还可用电脑端实现集中控制，实时远程监控当前区域的照明情况，必要时可远程控制该区域的照明。
⑤ 系统支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，支持延时控制，避免同时亮灯负荷对配电系统造成冲击。模块不依赖系统，可独立工作，每个模块均自带时间模块，可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能。
6、电相关平台部署硬件选型清单
1.智能照明系统
2.电气火灾监控系统
3.消防设备电源监控系统
4.防火门监控系统
5.消防应急照明和疏散指示系统
7、结束语
通过智慧管廊大数据来源、大数据构建及智慧应用的探索，以及大数据技术在青岛智慧管廊中的应用实践，可以看到大数据对保障管廊、管线和设备设施安全， 提升城市地下综合管廊治理水平，提升政府决策能力和风险防范能力，能够发挥重要作用。而管廊内高温、高湿、高盐分、高腐蚀的恶劣环境对管廊、管线及管廊内设备设施的寿命造成的不良影响，通过大数据应用保障管廊、管线和设备设施的安全更具现实意义。此外，对大数据技术在智慧管廊数据采集处理、数据建模和应用方面方兴未艾，还需要进一步的探索与实践。未来，大数据技术在智慧管廊的应用必将发挥重要作用。
参考文献
[1]王亚男.大数据技术在青岛智慧管廊中的应用与探索
[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
作者简介：陈芳芳，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为电动机保护器的研究与应用
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