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智慧城市管廊綜合管控方案
發布時間:2017-04-13 10:22:3331    閱讀次數:

智慧城市管廊綜合管控方案

一、項目概況
       城市地下管線是指城市范圍內供水、排水、燃氣、熱力、電力、通信、廣播電視、工業等管線及其附屬設施,是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”。近年來,隨著城市快速發展,地下管線建設規模不足、管理水平不高等問題凸現,一些城市相繼發生大雨內澇、管線泄漏爆炸、路面塌陷等事件,嚴重影響了人民群眾生命財產安全和城市運行秩序。
       城市綜合管廊是指在城市地下建造的管線公共隧道,將電力、通信、燃氣、給水、熱力、排水等兩種以上市政管線集中敷設在該隧道內,實施統一規劃、設計、施工和維護。綜合管廊在日本被稱為“共同溝”,在我國亦被稱為“共同管道、綜合管溝”。日本是目前世界上綜合管廊建設最先進的國家。目前,日本綜合管溝建設已經處于國際領先水平,實現了大規模綜合管溝建設,其國內管線管理以綜合管廊管理為主。

       推進城市地下綜合管廊建設,是創新城市基礎設施建設的重要舉措,能夠逐步消除“城中看海”“馬路拉鏈”“空中蜘蛛網”等問題。實行“統一規劃、統一建設、統一管理”,以做到地下空間的綜合利用和資源的共享。
       建設管廊綜合管控系統,能夠全面了解管廊大量設備的運行情況以及環境參數、集成多個子系統,如火災報警、消防、安防、語音通訊、視頻監控等,從而實現不同子系統的聯動,并為城市中多個區域的管廊提供集中的綜合管理監控平臺。
1.設備和環境監控
        管廊中有大量不同種類的設備,如風機、水泵、氣體檢測儀等環境設備,通過對設備的監控能夠全面了解管廊內環境以及設備的運行情況。
2.電力監控
        管廊中具有大量的電力設備,如高低壓柜、變壓柜、UPS等,通過對這些電力設備的監控能夠了解電力系統的運行狀態和管廊的用電量等信息。
3.火災報警監控
        火災報警監控系統用于管廊內發生火災時,自動或人工發出報警信號,在綜合管廊內部及監控中心進行聲光報警, 系統同時在監控中心進行聲光報警,迅速通告管廊監控室,請求滅火、救援等活動,并完成相應的消防聯動。
4.消防系統
        主要對各種消防器件進行監控。并編制大量的消防預案。
5.語音通訊系統
        語音通訊系統可以分為緊急電話系統、無線通信系統和廣播系統。
6.安防系統
        安防系統包含視頻監控、紅外入侵報警、門禁出入口控制、電子巡查等功能。一旦安防系統產生報警,可在監控中心大屏幕上看到報警詳細位置并引發聲光報警,并聯動視頻系統等。
7.視頻監控
        對管廊關鍵位置和主要設備進行視頻監控,一方面能更直接、清楚的掌握管廊關鍵部位和設備的狀態,另一方面視頻監控還能夠與火災報警系統、安防系統等子系統無縫集成從而實現整個系統層面的聯動。
8.設備維護和管道養護
        管廊中使用到的設備數量大,種類多,管道養護復雜,管廊綜合管控系統能夠對設備和管道養護進行統一的管理維護。
9.預案管理
        針對管廊綜合管控系統中可能發生的報警、預警,制定一系列緊急事故處理預案。
10.遠程監控
        管廊綜合管控系統提供多種遠程監控的方式,如通過網頁瀏覽器、手機、平板電腦等,便于實現管廊現場無人值守的監控系統。
11.信息展示平臺
管廊綜合管控系統信息展示部分,能夠適應復雜的顯示設備,如大屏幕或電視拼接墻,便于在監控中心搭建綜合的信息展示平臺,實現對一個城市所有管廊的綜合監控。
二、系統方案
1.技術原則

(1)業務流程的統一整合:管廊是一個綜合建筑體,包含眾多的復雜的業務流程,包括智能監控、管網運行、設備維修、應急作業、運維調度、隱患管理,等等,這些業務流程需要統一整合到管廊綜合管控方案中。
(2)軟硬件新技術融合:管廊綜合管控方案中將利用到大量的最新的軟硬件技術,例如設備監控技術、物聯通訊技術、智能終端技術、數據中心技術、智能報表技術、數據挖掘分析技術、數據倉庫技術,等等。
(3)數據集成與智慧決策:管廊綜合管控方案是一個數據集成與智慧決策系統,包括大量的、多種類的數據集成,保證數據的完整性,各系統之間的數據關聯性,利用專家庫實現知識挖掘,利用大量的預案實現智慧決策。
(4)系統的開放與擴展:由于管廊系統管理設備眾多,監控內容龐雜,系統規模逐漸擴大,由現場監控系統到區域分監控中心到主控中心各層級逐步建設,因此對系統的開放性和擴展性要求很高,要求系統架構可靈活配置、監測設備可靈活配置、外圍系統接口可靈活添加修改、功能模塊可靈活添加、網絡層級可延伸擴展,等等。
2.方案概述
       依據城市綜合管廊實施范圍,并結合管理部門的運行管理需求,綜合管廊監控系統構架可以分為主控中心——區域分監控中心——管廊現場監控系統三層。
       主控中心需根據城市綜合管廊的整體實施計劃,除對所有區域綜合管廊設備監控及環境監測系統、火災報警系統、安防系統及通訊系統所需的上位系統外,還包括地理信息系統和統一管理信息平臺等上級管理調度系統。
       區域分監控中心負責各自片區范圍內綜合管廊具體的運行、維護及管理等功能,并將所有數據匯總至主控中心。
       管廊現場監控系統負責管廊內各現場運行設備、在線檢測設備的監控及報警等功能,并將所有數據匯總至對應的區域分監控中心。
       系統設計為分布式的結構。本方案主要描述每個區域管廊現場的現場監控系統。現場監控系統負責采集管廊內環境設備和電力設備的數據和視頻,實現對設備的自動化監控和視頻監控,與火災報警系統、安防系統、語音通訊系統等子系統進行數據交互,同時作為服務器為監控中心提供必需的數據、報警、視頻等服務。管廊現場系統監控包設備和環境監控系統、電力監控系統、照明系統、火災報警系統設備、消防系統、語音通訊系統設備、安防系統設備、視頻監控設備等。現場監控系統包含數據采集服務器、報警和事件服務器、數據記錄服務器、遠程監控服務器以及大屏或電視拼接墻等顯示設備。

3.系統架構圖
系統架構設計如下圖:

控制中心層:是計算機控制系統的監控中心, 由工作站、服務器及配套的軟件組成。實現現場各種設備數據流遠程采集,實現數據共享,遠程集中監控管理。服務器負責管理協調各子系統實時數據的儲存。管理工作站完成相應子系統的監控、歷史數據的查詢和顯示,生成和打印各類運行管理報表。
網絡通訊層:網絡層是計算機控制系統的信息高速通道。在管溝內的設備工作環境較為惡劣, 綜合管溝內的網絡層設備選用工業級以太網交換機作為中間連接設備,并采用光纖環網結構。光纖環網結構具有線路冗余功能,當光纜發生斷點時,通信網能自動恢復。
設備監測層:設備層包含各防火分區的監控系統、設備裝置和儀表等,通過分區交換機與網絡層連接。設備層包含網絡門禁、視頻監控及PLC 控制系統(照明、風機、排水泵、環境監測、電力參數監測等)。
三、系統功能
1、設備和環境監控

        管廊綜合管控系統能夠對管廊使用的設備進行監控,包括風機、水泵、氣體檢測儀等,還包括對管廊內一氧化碳濃度、可見度等環境參數進行監控。為保證進入綜合管溝人員的安全, 每個防火分區綜合管溝內每隔1OOm均設有一套環境探測儀,監測參數包括CO (一氧化碳)、CH (甲烷)、0 (氧氣)、溫度和濕度。風機設備由溝內的溫濕度、氧氣濃度、有害氣體濃度、火災警情控制。各防火分區集水坑設置超聲波液位傳感器,液位信號傳入PLC控制系統進行自動和遠程排水泵控制。設備和環境監控還可以包括管線監控,管廊內管線的振動、泄露、陰極保護、管道沉降監測,等等。
        監控系統能夠獲取所有設備的運行狀態和參數并記錄,在監控系統界面上能夠展示與設備和環境有關的實時數據、歷史數據、報警等,并可根據需要對設備進行控制,如風機的啟停、排水泵的啟停等,從而實現對設備和環境的全面監控;管廊內的情況可以通過數據、動畫、圖表曲線、3D、GIS等多種方式來展示。可以針對管廊內關鍵設備制作3D模型,并在監控系統畫面上顯示,支持鼠標的平移、縮放、旋轉操作。可嵌入管廊GIS地理信息系統,并在GIS上面疊加監控對象和監控信息,實現數據采集系統和GIS系統的深度集成。

管廊GIS地理信息系統,包含:基本地理地圖、管線單位、管線、增壓站、配電站、閘門、泵站、進出戶、管網監測點、地面附屬設施、SCADA數據、報警標識等。
2、電力監控
       綜合管溝設溝外箱式配變電站與溝內分區配電柜,各系統回路設置智能多功能儀表。
       管廊綜合管控系統能夠對管廊中的電力設備進行監控,如高低壓柜、變壓柜、UPS等,監控系統能夠獲取電力設備的運行狀態和參數并記錄,在監控系統界面上能夠展示與電力設備有關的實時數據、歷史數據、報警信息等,。包括輸入/輸出電壓、輸入頻率、電池電壓、環境溫度、UPS類型、UPS故障等等設備具體信息。綜合監控系統還可通過電力設備的關鍵參數監測(如高壓側的電量等)計算管廊的用電量,并根據需要定期出具管廊用電量報表。
3、照明系統
       管溝內值班照度為10Lx, 兼作火災應急照明;管溝巡視或檢修時照明燈全開啟,設計照度為30Lx。可在分區照明配電箱現場控制、控制中心遙控實施照明方式的切換。
       系統通過照明系統對各個照明節點和各個照明區域進行實時狀態的監視和控制,并可自行設置照明節能的預案,自動化的進行開關燈光的控制來達到節能的效果,延長設備的使用壽命。
       集成系統同時能根據協議接受智能照明控制系統的各種故障、異常等報警信息,并可與預先設置的相關相應動作進行聯動。
3、火災報警監控
        火災報警監控系統用于管廊內發生火災時,自動或人工發出報警信號,在綜合管廊內部及監控中心進行聲光報警, 系統同時在監控中心進行聲光報警,迅速通告管廊監控室,請求滅火、救援等活動,并完成相應的消防聯動。發生火災后,對火災信號的處理可以有自動和人工兩種方式,支持通過操作按鈕啟停相關報警設備和消防設備,通過監控平臺進行消防聯動,如啟動風機進行排煙,啟動氣體滅火裝置等。
4、消防系統
       主要對各種消防器件進行監控。監視各類火災報警探頭、手動報警器的正常、報警、報警狀態,以及火災報警系統中硬聯動設備的工作狀態。
       當出現消防報警時,報警情況直接反應在畫面中的報警設備上,同時自動啟動發生警報區的廣播系統,進行消防廣播,還可以聯動視頻系統采集消防區域圖像信息,等等。該系統還包括大量的消防預案,例如:設備的啟停控制、車輛和人員的疏散,等等。
5、語音通訊系統
       語音通訊系統可以分為緊急電話系統、無線通信系統和廣播系統。通過數字程控交換機系統的SDK(Software Development Kit)參與電話系統的監控。根據系統預案,將指定呼叫轉移到相關的接警處,進行指揮調度等功能,當有緊急電話呼叫時,系統會自動切換到主叫電話所在區域,并且能夠實時顯示撥號、通話和掛機等狀態,以及執行其他預案。
6、安防系統
       安防系統可以利用視頻手段和其他入侵檢測手段,包括紅外入侵檢測、門禁出入口控制、電子巡查等功能。
       本系統設計中可以將管廊環境數據提供給安防系統,便于在管廊入口處的門禁設備上顯示管廊環境信息,為巡檢、維修人員進入管廊提供安全確認數據。同時一旦安防系統產生報警,可在監控中心大屏幕上看到報警詳細位置并引發聲光報警,并聯動視頻系統,等等。
7、視頻監控
       為保證綜合管溝管理及運行安全, 以及進入綜合管溝的工作人員的安全, 管溝采用網絡視頻監控系統。
       管廊綜合管控系統的視頻監控功能能夠對管廊的關鍵部位或關鍵設備進行視頻監控,以便管廊運行維護人員更準確、直接的了解管廊的信息。監測范圍覆蓋管廊內所有重要節點,包括:人員出入口、投料口、通風口、引出段等。通過視頻監控功能,能夠查看關鍵部位和關鍵設備的實時視頻畫面,并可對視頻進行截圖、錄像、回放、云臺調整、調用預置點和巡航路徑、布防/撤防等操作。還可以實現與安防系統、火災報警系統的聯動。
8、設備維護和管道養護
        管廊中使用的設備種類多、數量大、且需要定期檢修和維護,以保證管廊的正常運行。在管廊綜合管控系統中能夠記錄管廊使用的所有設備的廠家、型號、采購日期、檢修記錄等信息,并對對設備運行時間、故障時間等信息進行記錄和分析,結合對設備運行時的報警和故障進行分析,提醒管廊運行維護人員定期對設備檢修或更換備品備件,實現統一的設備維護及管理。操作員也能夠在管廊綜合管控系統中根據需要查詢到任何一個設備的相關信息。
       管道養護包括:制定養護計劃、現場巡查管理、養護報告收集、養護完成情況統計、歷史資料匯總查詢、養護統計上傳、積水點管理、排放點管理,等等。

9、預案管理
       本系統中的預案子系統為重要部分,當管廊事故時,它將調動所集成的所有子系統進行聯動控制,包括設備監控、電力監控、火災報警監控、消防系統、語音系統、安防系統、視頻監控等等。
例如,當某一火災報警點發生火災報警時,監控系統工作站首先將監控畫面自動定位至報警點,并以對話框形式彈出火災報警信息,同時聯動視頻監控子系統,自動切換報警點附近視頻圖像和本管廊入口處視頻圖像。
10、遠程監控
       通過管廊綜合管控系統提供的遠程監控功能,能夠將管廊現場的監控站建設成為無人值守監控站。可以遠程實現排水泵站、配電房、消防設施、通風系統、照明系等的實時遠程監控。
綜合監控系統的操作員能夠通過網頁瀏覽器、智能手機、平板電腦等多種方式瀏覽監控系統的畫面、了解系統運行情況,并能在需要的時候進行控制。
通過系統的web和手機訪問功能,在系統中配置遠程監控服務器,能夠實現遠程監控的功能。


11、信息展示
       在管廊綜合監控中心可以設立大屏展示,通過多個顯示器或者大屏完整呈現整個管廊的視頻信息和數據信息。易控天地支持大屏展示,將系統畫面不僅僅在顯示器上顯示,還可以在大屏或者電視拼接墻上也能夠很好的顯示,可對大屏進行多“窗口”布局,能構建簡潔而靈活的視頻、工藝、數據等展示系統,特別適合調度中心或者集中監控中心的應用。

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