綜合管廊解決方案

綜合管廊概述

綜合管廊（地下城市管道綜合走廊），是城市建設現代化、科技化、集約化的標志之一，即在城市地下建造一個(gè)隧道空間，保障城市安全運轉、促進(jìn)統籌協(xié)調、節約空間資源，提高管理水平的基礎設施。將電力、通訊，燃氣、供熱、給排水等各種工程管線(xiàn)集于一體，設有專(zhuān)門(mén)的檢修口、吊裝口和監測系統，實(shí)施統一規劃、統一設計、統一建設和管理，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線(xiàn)”。

●支線(xiàn)綜合管廊：設置在道路兩側或單側，采用單艙或雙艙敷設配給管線(xiàn)

●纜線(xiàn)綜合管廊：電纜專(zhuān)用管廊

●干線(xiàn)綜合管廊：設置于機動(dòng)車(chē)道或道路中央下方，采用獨立分艙敷設主干管線(xiàn)的綜合管廊。

綜合管廊建設目的

建設智慧管廊綜合管理平臺，通過(guò)智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)化控制、GIS地理信息、三維可視化等技術(shù)，促進(jìn)綜合管廊由“二維”到“多維”、“自動(dòng)化”到“智慧化”的轉型，以信息平臺為支撐，智能控制為手段，實(shí)現對綜合管廊的基礎數據及動(dòng)態(tài)信息共享、資源整合、精準管控及智能決策等，實(shí)現綜合管廊綜合管控、智慧運維等的空間化、智能化、自動(dòng)化、智慧化和可視化，提高綜合管廊建設和運營(yíng)管理的效率和質(zhì)量。

城市管廊建設從過(guò)去的探索階段正式步入政府調控、多方融資、統一規劃和總體運營(yíng)的平穩發(fā)展道路上來(lái)。城市地下綜合管廊建設實(shí)現了包括供水、排水、燃氣、熱力、電力、通信、廣播電視、工業(yè)等多個(gè)城市重要管線(xiàn)的有序入廊，解決了以往多政府部門(mén)、多轄區、多使用單位的管理混亂難處，也最大程度改善了城市內澇、“馬路拉鏈”式工程和地下空間資源利用率低等問(wèn)題

綜合管廊監控系統現狀及需求

系統現狀   

技安電子綜合管廊監控系統，由于依靠環(huán)境與設備監控、安全防范、通信、預警與報警子、地理信息等多個(gè)不同功能的系統，或者由于產(chǎn)品提供來(lái)自不同的廠(chǎng)商，在數據交換中沒(méi)有一個(gè)統一的標準，因此造成接口眾多、訪(fǎng)問(wèn)性差，容易形成一個(gè)個(gè)的“信息孤島”：

（1）傳統監控采用人工管理模式，運營(yíng)管理成本高，管理水平與管理質(zhì)量也無(wú)法得到有力保障：

（2）政府多頭管理、分散操作易產(chǎn)生各種問(wèn)題；

（3）解決緊急事故發(fā)生時(shí)易相互推諉、扯皮；

（4）市政設施管理的運維監測監控能力、應急調度指揮能力、綜合業(yè)務(wù)能力很難提高；

（5）管廊監控視頻、監控數據類(lèi)別不一，各系統間信息孤島導致相關(guān)部門(mén)決策困難。

需求分析

（1）在監控中心設置監控計算機、管理計算機、服務(wù)器、通信計算機和智能化模擬屏等設備組成中央計算機系統。

（2）智能化模擬顯示屏可直觀(guān)地顯示管廊內各種設備的運轉情況，及時(shí)了解災情和非法入侵的發(fā)生及其位置。

模擬顯示屏的顯示內容有：管廊內各區段的位置和建筑模擬圖，各防火分區排水泵的狀態(tài)、通風(fēng)裝置狀態(tài)、照明的狀態(tài)、火災檢測的狀態(tài)、環(huán)境溫度/濕度和氧含量和非法入侵等各種報警信號等。

（3）監控中心

綜合管廊監控中心主要任務(wù)為確保管廊內管線(xiàn)及操控設備能正常運轉，并在發(fā)生事故時(shí)能迅速反應處理，因此管廊監控中心就是整個(gè)管廊安全管控系統的神經(jīng)中樞，通過(guò)自動(dòng)化監視與偵測設備，將管廊內任一角落的狀況資料迅速傳遞收集于監控中心中，使管理人員可以隨時(shí)輕易的掌握所有情況。 

（4）建立完善的預警、報警機制，解決城市管廊設施遭受人為破壞的地下隱患，保障管廊內的通風(fēng)、照明、排水、防火、通信等設備的正常運轉。

技安綜合管廊監控系統

技安綜合管廊監控系統是一個(gè)綜合性非常強的管控系統。各系統之間由于技術(shù)體系不一，采用的標準各異，導致難以兼容互通，這不僅需要兼顧環(huán)境與設備監控、通信聯(lián)絡(luò )、地理信息等需求，而且還要兼顧災難事故預警、安全防范等方面對圖像監控的需求，同時(shí)還需要考慮報警、門(mén)禁等配套系統的集成以及與廣播系統的聯(lián)動(dòng)，因此在這些系統的互聯(lián)過(guò)程中必然會(huì )出現系統異構的信息孤島問(wèn)題。

要打破信息孤島的局面，復雜異構方式的監控報警系統需要解決不同廠(chǎng)商、不同產(chǎn)品的兼容和多個(gè)系統相互集成的問(wèn)題，需要考慮到平臺的網(wǎng)絡(luò )接入和資源的開(kāi)發(fā)方式，還需要立足大型聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)的角度去設計，把握好互利與共享的原則。

物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)的基于物聯(lián)網(wǎng)的監控與報警系統成功地解決了眾多品牌相互兼容、各系統集成與融合、協(xié)議與接口標準不統一的難題，成為鋯創(chuàng )綜合管廊監控系統未來(lái)的發(fā)展方向，從而使信息孤島難題成為歷史。

系統設計原則

根據用戶(hù)現狀和需求分析，技安綜合管廊監控系統依據以下原則設計：

（1）可靠性原則 

 建立嚴格的質(zhì)量控制和數據校核機制，準確真實(shí)地各類(lèi)管廊線(xiàn)狀，提升管廊管理的全面性，保障管廊數據獲取、融合、傳輸等過(guò)程安全可靠。

（2）可擴展性原則

系統采用動(dòng)態(tài)調節，為不同網(wǎng)絡(luò )應用提供可擴展性，與專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)系統及其它系統平臺的對接提供接口，提供管廊及相關(guān)數據、管廊元數據訪(fǎng)問(wèn)接口，便于數據的交換與共享；

（3）兼容性、開(kāi)放性和易維護性

系統的軟、硬件采用模塊化、組態(tài)化設計，可以方便地進(jìn)行容量的擴充和功能的維護升級。同時(shí)，系統建設基于Web、B/S結構，軟件設置開(kāi)放性網(wǎng)絡(luò )接口，可實(shí)現將監測信息上傳至監控中心和各級主管部門(mén)、單位。

（4）安全性

監控與報警系統采用可控的軟件和設備，確保管廊及相關(guān)數據的邏輯安全和物理安全，避免數據存儲設備的物理?yè)p壞，并保證網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下數據的安全，防止病毒入侵、非法訪(fǎng)問(wèn)、惡意更改毀壞，采取完備的數據保護和備份機制，保護用戶(hù)的信息隱私，為各政府部門(mén)、單位提供不同安全級別的網(wǎng)絡(luò )應用。

（5）共享性原則

管廊的斷面線(xiàn)狀、艙位數量等信息和管線(xiàn)主管部門(mén)之間建立良好的數據交換和共享機制，將管廊數據利用率最大化；

（6）開(kāi)放性原則

管廊綜合信息管理的體系、方法及平臺應該具有復用性和可擴展性，在平臺建設過(guò)程中需要采用靈活的架構，低耦合的功能模塊設計，形成通用化、系列化、模塊化的開(kāi)放平臺，便于系統功能擴展、升級、維護等，并可按不同的業(yè)務(wù)需求封裝成各類(lèi)功能服務(wù)包，從而提高代碼的重用率以及研發(fā)的效率。

綜合管廊信息處理流程

從安全的角度看綜合管廊監控系統設計

目前，綜合管廊主要存在以下四大問(wèn)題：

一是人的不安全行為（違章）造成的人員安全問(wèn)題，二是物的不安全狀態(tài)（隱患）導致的設備安全問(wèn)題，三是環(huán)境的不安全條件（隱患）誘發(fā)的環(huán)境安全問(wèn)題，四是組織的不安全因素（管理漏洞）導致的管廊安全問(wèn)題。

以上四大核心因素共同誘發(fā)能量的不正常傳遞，從而造成管廊事故。因此，系統必須對這四個(gè)核心因素進(jìn)行管控，以實(shí)現對人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)和環(huán)境的不安全因素等迅速、靈活、正確地理解（——預測）和解決（——啟動(dòng)安全設備或報警），從而實(shí)現地下管廊的本質(zhì)安全。

（1）針對人員安全：通過(guò)人員標識卡、便攜式巡檢儀、人員探測計數器等管控人的不安全行為，使巡檢人員達到可視化管理、無(wú)關(guān)人員實(shí)現防范入侵管理。

（2）針對環(huán)境安全：通過(guò)多功能監測基站和智能傳感器對管廊溫度、濕度、水位、氧氣、H2S、CH4等環(huán)境要素實(shí)時(shí)監控，實(shí)現危險源管理、辨識、評估和控制，從而消除環(huán)境的不安全因素。

（3）針對設備安全：通過(guò)智能傳感器、儀表和多功能監測基站對監控設備、排水設備、通風(fēng)設備、通信設備、消防設備、照明設備、電纜溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)感知、報警聯(lián)動(dòng)、遠程控制和指揮調度，使之始終處于安全狀態(tài)。

（4）針對管理安全：通過(guò)建立安全機制和預警管理體系，實(shí)現現場(chǎng)可視化、問(wèn)題可視化和隱患的可視化，達到管理無(wú)失誤、指揮無(wú)失誤、操作無(wú)失誤，在此基礎上實(shí)現未雨綢繆、超前預報，防患于未然。

鋯創(chuàng )綜合管廊的建設目標是在信息化管理的基礎上，逐步實(shí)現自動(dòng)化，用智慧覆蓋整個(gè)管廊運行管理的全過(guò)程，實(shí)現高效、節能、安全、環(huán)保的“管、控、營(yíng)”一體化智慧型管廊。

從物聯(lián)網(wǎng)的角度看管廊監控設計

本系統利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)感、傳、知、用四層架構，實(shí)現對地下管廊的屬性信息和狀態(tài)信息運行透徹的感知和度量，通過(guò)感知實(shí)時(shí)獲取人員、設備、環(huán)境、流程制度等在內的一切數據，實(shí)現地下管廊管理的可視化，提高管廊安全性和用戶(hù)滿(mǎn)意度。

從上圖可以看出，井下所有的信息都要通過(guò)設備數據標準化傳到平臺監控中心，而監控中心的各種控制命令則要傳輸到各段管廊的各種設備上。

這些信息主要有：

（1）監控攝像機的視頻信號和控制信號；

（2）人員位置信息和人員報警信息；

（3）環(huán)境傳感器和設備傳感器的模擬量數據；

（4）風(fēng)機、水泵等設備的開(kāi)關(guān)量數據；

（5）Wi-Fi電話(huà)的語(yǔ)音信息和廣播信息；

（6）管廊的各種屬性信息和狀態(tài)信息；

（7）管理指令和流程信息等。

我們采用基于物聯(lián)網(wǎng)的整體解決方案化解以上所有問(wèn)題。系統基于物聯(lián)網(wǎng)的標準接口，用戶(hù)可以很順利的處理來(lái)自不同設備及環(huán)境的數據，滿(mǎn)足末端設備擴展需求。

利用物聯(lián)網(wǎng)對地下管廊進(jìn)行感知和識別，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)，進(jìn)行傳輸、計算、處理和數據挖掘，實(shí)現對地下管廊的實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)決策。

系統組成

 技安綜合管廊監控系統由環(huán)境與設備監控系統、安全防范系統、通信系統、預警與報警系統、地理信息系統和統一管理信息平臺六部分組成。

綜合管廊系統架構圖

系統建立基于物聯(lián)網(wǎng)的“管、控、營(yíng)”一體化的智能管控系統，從數據采集、通信網(wǎng)絡(luò )、系統架構、智能聯(lián)動(dòng)和綜合數據服務(wù)等方面的設計，解決了管廊監控與報警建設中存在著(zhù)內部干擾性強、使用單位多及協(xié)調復雜的根本問(wèn)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(huán)境和設備的恢復效率，進(jìn)而實(shí)現了監控中心應用“五大系統，一個(gè)平臺，一根光纖，一組基站”即能對管廊內部設備的遠程管理與聯(lián)動(dòng)控制。

管廊3D展示

系統功能

綜合管廊采用二三維一體化的設計方式，平面視圖管廊表現為二維方式，轉換視角，管線(xiàn)表現為三維方式，可以直觀(guān)查看管廊內部入廊管線(xiàn)的分布情況、管廊各出口的位置和安裝在管廊內部附屬設施的位置。同時(shí)反映綜合管廊本體與周?chē)匦?、地物、建構筑物的關(guān)系。該系統參照CAD三視圖的展示方式，通過(guò)主視角度查看管線(xiàn)在管廊內部的空間分布情況，通過(guò)側剖面觀(guān)察管廊內各里程的實(shí)際情況。

系統價(jià)值

通過(guò)管廊地理信息系統，我們通過(guò)三個(gè)角度直觀(guān)的看到管廊內部的實(shí)際情況，為后續管理各運維管理提供了方便。同時(shí)系統將前端采集到的設備狀態(tài)數據以實(shí)際的位置映射到管廊三維空間上。為制定決策提供客觀(guān)的依據。

GIS管廊展示

綜合管廊之預警與報警系統設計方案

系統簡(jiǎn)介

預警與報警系統的功能是實(shí)現對綜合管廊的全程監測，系統將預警和報警信息通過(guò)多功能基站及時(shí)、準確地傳輸到監控中心，實(shí)現災情預警、報警、處理及疏散，同時(shí)通過(guò)廣播系統，向綜合管廊內的工作人員廣播，使他們及時(shí)撤離現場(chǎng)，保證人身安全等功能。

系統組成

預警與報警系統由火災報警系統和可燃氣體探測報警系統兩部分組成

火災報警系統

在每段防火分區內設置智能煙感探測器、分布式測溫光纖、手動(dòng)報警按鈕、火災電話(huà)、多功能廣播基站和聲光報警器等設備。煙感探測器設置間距為10m，手動(dòng)報警按鈕設置在卸料口、兩邊的防火門(mén)處?；九c基站之間采用可插拔光纖連接。

光纖測溫主機連接多條線(xiàn)性測溫光纜，測溫光纜主要監測管廊內電力電纜的溫度是否在正常的范圍內運行，對于管廊內110kv的電力電纜，每根配置一條測溫光纜監測其溫度的變化；對于10kv的電力電纜，每層橋架上敷設如正弦波般走向的測溫光纜。該系統溫度監測精度為1℃，可任意設置多級溫度報警值，光纖測溫主機可提供一組繼電器輸出報警信號。

在監控中心設置火災報警屏，通過(guò)總線(xiàn)回路巡檢、接收、顯示每個(gè)報警點(diǎn)的工作情況。當火災發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)整個(gè)管廊內聲光訊響器。

綜合管廊C/S及B/S兩種界面模式設計

綜合管廊除了支持傳統的GUI用戶(hù)顯示界面外，還支持基于Internet的WEB技術(shù)，管理者可以瀏覽器方式在Internet／Intranet環(huán)境中瀏覽綜合管廊所集成各種信息。這樣，遠程用戶(hù)可以撥號等方式通過(guò)Internet來(lái)對酒店內的各子系統進(jìn)行遠程監視、控制和管理，實(shí)現與酒店內的GUI面界相同的管理功能?？煞奖愕貙?shí)現對一個(gè)大的樓群或小區進(jìn)行綜合集成管理。

綜合管廊系統是一個(gè)開(kāi)放式的、廣泛兼容的智能建筑綜合管理平臺。系統中的所有子系統主機采用分布式管理技術(shù)，通過(guò)系統的控制總線(xiàn)與中央主機聯(lián)接，構成總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。

綜合管廊系統采用三層軟件體系結構，采用分布式Client／Medias／Server與Browser／Server兩種程序架構。數據層采用大型關(guān)系數據庫作為后臺數據庫；中間層為邏輯處理層即應用服務(wù)層，主要負責實(shí)時(shí)數據的處理、轉發(fā)、存貯管理和數據庫訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)；表現層即客戶(hù)端，采用專(zhuān)用客戶(hù)端軟件和瀏覽器的方式（瀏覽器IE6.0或以上）。采用這種軟件架構的好處是：

保證系統穩定可靠：系統邏輯層次分明，結構穩定可靠，系統性能得到均衡配置，并且容易實(shí)現功能擴展，特別適合大型應用。

加強系統的性能：大量的邏輯處理在減少數據庫的并發(fā)用戶(hù)，減少網(wǎng)絡(luò )負載，提高實(shí)時(shí)數據保證實(shí)時(shí)數據的響應速度。

提高系統安全性：由于用戶(hù)操作不直接對數據庫進(jìn)行操作，用戶(hù)端只能通過(guò)邏輯層來(lái)訪(fǎng)問(wèn)數據層，減少了入口點(diǎn)，把很多危險的系統功能都屏蔽了。因此可以提高系統的安全性。

軟件實(shí)現技術(shù)

開(kāi)發(fā)工具：界面及中間層應用程序采用C#+ASP.NET語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，底層接口程序采用VC進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

由于HTML語(yǔ)言的固有局限性——數據流的關(guān)閉，使得客戶(hù)端的瀏覽器頁(yè)面不能實(shí)時(shí)更新，對監控系統，在實(shí)時(shí)性方面不是很理想。因此我們采用ActiveX控件技術(shù)，瀏覽器下載ActiveX控件運行，ActiveX控件直接與應用服務(wù)器連接取數據，所以在能保證監控的實(shí)時(shí)性，同時(shí)，能提供比純HTML頁(yè)面更友好的用戶(hù)界面。ActiveX控件對網(wǎng)絡(luò )傳輸速度要求比較高，而基于Intranet方式可保證高速的傳輸。

方案亮點(diǎn)

●空間化 系統基于空間可視化等技術(shù)，集合二維地理信息、三維建模、衛星影像、室內地圖等，以“一張圖”模式以組件的方式向上層應用提供可視化的基于位置的服務(wù)，可直觀(guān)的展示綜合管廊整體情況、預警告警位置及報警狀態(tài)、以及查看對應地面上的情況。支持二維地圖和管廊內部結構圖的綜合展示，滿(mǎn)足大范圍地下綜合管廊的監控和管理的需要。同時(shí)支持VR展示，具有豐富的地圖展示效果。

●智能化 系統可在同一平臺上實(shí)現數據采集、管理、控制、分析、應急等所有應用。能夠為綜合管廊環(huán)境數據監測、設備管控、應急通訊、火災報警、入侵安防、資源管理、風(fēng)險跟蹤、聯(lián)動(dòng)預警、應急指揮等智能化管理。

當地下管廊發(fā)生火災時(shí)，指揮調度中心可基于綜合管理平臺和應急預案，進(jìn)行災情推演，預測事故影響范圍和發(fā)展趨勢，輔助規劃警戒區、集合點(diǎn)、疏

散路徑和救援陸續等。支持事故現場(chǎng)與指揮調度中心同步通訊，實(shí)現多方遠程會(huì )商和協(xié)同救援指揮。

系統還可以通過(guò)移動(dòng)終端（IPAD 或智能手機）進(jìn)行巡檢，將巡檢結果實(shí)時(shí)傳回指揮調度中心，以及通過(guò)VR技術(shù)，在地面上進(jìn)行巡檢。如發(fā)現有問(wèn)題，可在系統上直接生產(chǎn)工單上報給指揮調度中心，由指揮調度中心派遣給相關(guān)單位處理。 

●自動(dòng)化 系統通過(guò)有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將管廊內各傳感器、設施聯(lián)網(wǎng)，并對其運行數據監測，當出現問(wèn)題報警時(shí)，通過(guò)自動(dòng)控制平臺（ACU）和智慧管廊綜合管理平臺處理，形成報警或狀態(tài)信息，聯(lián)動(dòng)控制綜合管廊內通風(fēng)、照明、排水、消防、監控等系統，并經(jīng)過(guò)自動(dòng)控制程序或應急預案處理，形成自動(dòng)處理流程或人工響應流程，對信息進(jìn)行顯示、響應和處置，確保綜合管廊和各專(zhuān)業(yè)管線(xiàn)的運行安全

（1） 傳感器檢測到管廊某區段溫度超過(guò)閥值，控制單元自動(dòng)啟動(dòng)語(yǔ)音報警裝置，并啟動(dòng)風(fēng)機快速換風(fēng)，同時(shí)后臺大屏幕自動(dòng)顯示報警信號。

（2） 感溫光纖或溫感/煙感檢測到管廊某區段溫度異常、煙霧異常，控制單元自動(dòng)向后臺傳送報警信息，后臺智慧管廊綜合管理平臺控制該區域監控探頭實(shí)時(shí)信號上大屏幕，管理人員評估火災情況，啟動(dòng)自動(dòng)滅火裝置，并指揮調度應急人員赴現場(chǎng)撲救或救援。 

●智慧化 系統通過(guò)采集、處理、存儲各類(lèi)監測數據，利用大數據分析工具進(jìn)行建模分析，實(shí)現綜合研判、預警，若發(fā)現異常，提前告警，做到事前預測預判。系統可以應用事故仿真等模型進(jìn)行事故模擬評估，災情推演，預測事故影響范圍和發(fā)展趨勢，輔助規劃警戒區、集合點(diǎn)、疏散路徑等，為應急指揮提供支撐和輔助決策

系統基于大數據分析技術(shù)，通過(guò)對日常運維數據分析，實(shí)現管廊設施壽命分析，對管廊設施進(jìn)行全壽命管理。

系統通過(guò)對通風(fēng)、排水、照明等設備能耗監測，統計分析，以及結合大數據分析技術(shù)，智能化控制技術(shù)，選用節能產(chǎn)品等，通過(guò)分別分析各個(gè)艙、各個(gè)分區、各類(lèi)設備等能耗，以及日常運維的數據（如故障、開(kāi)啟時(shí)間、頻率）等，實(shí)現能耗管理和節能控制。

●可視化 將智慧管廊個(gè)采集、運行的數據、分析處理的數據通過(guò)豐富多樣的圖形顯示上大屏展示。

系統提供基于LBS、可穿戴設備相結合的交互式管理服務(wù)，通過(guò)VR技術(shù)還原現實(shí)，實(shí)現綜合管廊穿透式的數據查詢(xún)與展現，使得城市地上地下信息一體化。