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淺談智慧管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

更新時(shí)間: 2024-01-02   點(diǎn)擊次數(shù): 358次

摘要:綜合地下管廊為我國城市的發(fā)展發(fā)揮了積極的推動(dòng)作用,為了確保綜合地下管廊基本功能得以真正的發(fā)揮出來,有必要將智能監(jiān)控系統(tǒng)融入綜合地下管廊智能管理系統(tǒng)構(gòu)建中,以便于實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合地下管廊的智能管理。本文簡要概述了智慧管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)總體需求,分別從系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及管廊模型三個(gè)方面入手分析了智慧管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路,*終指出智慧管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)涵蓋三維立體可視化監(jiān)控、智能化虛擬場(chǎng)景運(yùn)維、數(shù)據(jù)分析與提前預(yù)警及設(shè)計(jì)應(yīng)急救援指揮方案這四項(xiàng)功能,以此確保綜合地下管廊得到安全可靠的管理。

關(guān)鍵詞:智慧管廊;智能監(jiān)控;報(bào)警系統(tǒng);設(shè)計(jì)功能

0引言

城市化進(jìn)程的推進(jìn)有助于社會(huì)的發(fā)展以及市政項(xiàng)目的開展,地下管線在市政項(xiàng)目公共基礎(chǔ)設(shè)施中占據(jù)較大比重,是維持企業(yè)生產(chǎn)與大眾生活的重要生命線。隨著城市發(fā)展腳步的加快,有限的地下空間變得愈加擁擠,由于管線單位的各行其是,使得全國各地頻繁出現(xiàn)“馬路拉鏈"問題,不僅嚴(yán)重影響了生產(chǎn)、生活秩序,還造成了很多不必要的經(jīng)濟(jì)損失。為了從根本上消除“馬路拉鏈"問題,我國第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)定位管線故障,為日常維護(hù)與檢修提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。

1智慧管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)總體需求

1.1土建結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)

使用專門的測(cè)量儀器分別對(duì)主體結(jié)構(gòu)沉降狀態(tài)、應(yīng)力應(yīng)變情況、外部水壓力、伸縮縫實(shí)際寬度等指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與管理,通過閾值設(shè)定分析檢測(cè)信息,及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題、發(fā)出告警信息。相關(guān)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的具體要求為:

(1)主體結(jié)構(gòu)沉降狀態(tài)監(jiān)測(cè):借助水準(zhǔn)儀、全站儀對(duì)綜合管廊主體結(jié)構(gòu)沉降狀態(tài)進(jìn)行絕對(duì)值和相對(duì)值的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析,相關(guān)工作人員手動(dòng)錄入采集處理后的數(shù)據(jù)信息。

(2)應(yīng)力應(yīng)變情況監(jiān)測(cè):借助錨桿將振弦式應(yīng)變計(jì)分別固定于地下混凝土結(jié)構(gòu)的兩端位置,以此實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)綜合管廊應(yīng)力變化情況。

(3)外部水壓力:通過將振弦式滲壓計(jì)固定在地下混凝土外側(cè)的方式,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)的壓力變化情況,進(jìn)而計(jì)算分析外部水水壓對(duì)于綜合管廊主體結(jié)構(gòu)的影響。

(4)伸縮縫實(shí)際寬度監(jiān)測(cè):為了確保綜合管廊主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,在施工建設(shè)時(shí)會(huì)在沿著管廊走向間隔設(shè)置伸縮縫,通過在伸縮縫表面安裝測(cè)縫計(jì)的方式動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)伸縮縫實(shí)際寬度,以便于從根本上規(guī)避伸縮縫滲水的不良情況。

1.2內(nèi)部環(huán)境監(jiān)控

智慧管廊內(nèi)部環(huán)境監(jiān)控不僅需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管廊內(nèi)部的溫度濕度、風(fēng)速風(fēng)向、PM2.5、含氧量、積水量等基礎(chǔ)參數(shù)變化,還需要對(duì)管廊內(nèi)部有毒,以便于準(zhǔn)確評(píng)估綜合管廊是否存在影響人員安全的危險(xiǎn)隱患。表1展示的智慧管廊監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)有關(guān)于內(nèi)部環(huán)境的具體監(jiān)測(cè)內(nèi)容,該系統(tǒng)還會(huì)定期生成內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告,有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)綜合管廊內(nèi)部問題、維護(hù)人身財(cái)產(chǎn)安全,同時(shí)也能為綜合管廊后續(xù)的維修保養(yǎng)提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

表1內(nèi)部環(huán)境監(jiān)控內(nèi)容一覽表

管道類別

O2含量

H2S含量

CH4含量

天然氣

電纜通信

熱力

污水

給水、再生水

注:●代表應(yīng)監(jiān)控;▲代表宜監(jiān)控。

1.3管廊狀態(tài)監(jiān)控

管廊狀態(tài)監(jiān)控指的是對(duì)管廊內(nèi)部給水、排水、熱力、天然氣等管道線路以及電力、通信線纜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控,具體的監(jiān)測(cè)參數(shù)見表2。

表2管廊運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)一覽表

管廊類

負(fù)責(zé)主體

監(jiān)測(cè)指標(biāo)

給水管

權(quán)屬單位管

理系統(tǒng)

水質(zhì)、流速、流量、壓力及閥門狀態(tài)

排水管

運(yùn)維單位監(jiān)

控系統(tǒng)

有害氣體濃度

熱力管

權(quán)屬單位管

理系統(tǒng)

溫度、流量、壓力及閥門狀態(tài)

天然氣

管道

權(quán)屬單位管

理系統(tǒng)

溫度、流量、壓力、泄漏信號(hào)及閥門狀態(tài)

電力電

權(quán)屬單位管

理系統(tǒng)

電纜及接頭溫度

通信線

權(quán)屬單位管

理系統(tǒng)

通信故障

1.4日常運(yùn)維管理

為了確保智慧管廊的正常運(yùn)轉(zhuǎn),需要做好管廊的日常運(yùn)維管理,這項(xiàng)工作通常情況下需要占據(jù)日常管理90%以上的時(shí)間,日常運(yùn)維管理工作主要圍繞基本管理及集成管理這兩個(gè)方面展開,對(duì)應(yīng)的管理監(jiān)測(cè)指標(biāo)如表3所示。通過對(duì)日常運(yùn)維數(shù)據(jù)的整合處理,為巡檢、維修、保養(yǎng)等計(jì)劃的制定提供參考數(shù)據(jù),同時(shí)也有助于工單派發(fā)及結(jié)果溯源。

表3日常運(yùn)維管理監(jiān)測(cè)指標(biāo)

運(yùn)維管理需求

管理監(jiān)測(cè)指標(biāo)

基本管理需求

數(shù)據(jù)查詢、告警信息、臺(tái)賬管理、人員交接、報(bào)表生成、維護(hù)管理、權(quán)限識(shí)別、故障診斷

集成管理需求

環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備監(jiān)控、安全系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、智能巡檢、火災(zāi)報(bào)警

1.5應(yīng)急處理預(yù)警

綜合管廊為市政工程項(xiàng)目涉及到的公共管線提供了一個(gè)相對(duì)安全可靠的環(huán)境,因此需要綜合考慮不同管線可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)事故問題,例如電纜起火、天然氣管道泄漏、給水管破裂等。此時(shí)就需要智慧管廊應(yīng)急處理預(yù)警系統(tǒng)發(fā)揮作用,當(dāng)綜合管廊內(nèi)部管線突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)事故時(shí),應(yīng)急處理預(yù)警系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出報(bào)警信息,應(yīng)急預(yù)案管理功能則會(huì)根據(jù)管線實(shí)際險(xiǎn)情新建應(yīng)急預(yù)案,而應(yīng)急物資管理則有助于用戶清晰直觀的掌握應(yīng)急物資具體位置,以便第一時(shí)間做出應(yīng)急響應(yīng)。當(dāng)突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)事故處理完畢后,應(yīng)急處理預(yù)警系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)本次突發(fā)事件處理情況進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、信息總結(jié)、預(yù)案歸檔,以便經(jīng)驗(yàn)積累與后續(xù)管理。

2智慧管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念

2.1智慧管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)

智慧管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格依照《城鎮(zhèn)綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51274)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約制定,該平臺(tái)囊括的數(shù)據(jù)層、中間層及應(yīng)用層對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)組成見圖1。數(shù)據(jù)層主要涵蓋了供配電、監(jiān)控、監(jiān)測(cè)等多個(gè)智能檢測(cè)模塊,收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息經(jīng)過解析整合經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸至中間層對(duì)應(yīng)模塊,以便于后續(xù)的分析處理。中間層是建立在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算兩大技術(shù)的基礎(chǔ)上,以此實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合管廊相關(guān)信息的分類整合、數(shù)據(jù)挖掘及歸檔保存,為綜合管廊重要信息的存儲(chǔ)、運(yùn)維狀態(tài)的評(píng)估提供參考數(shù)據(jù)。應(yīng)用層將建筑信息模型、地理信息系統(tǒng)及大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)這三大技術(shù)融合起來,以此實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合管廊的三維立體可視化監(jiān)控,并且通過智能化虛擬場(chǎng)景運(yùn)維實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合管廊相關(guān)數(shù)據(jù)的分析整合、提前預(yù)警,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出可行的應(yīng)急救援指揮方案。

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圖1智慧管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)

2.2智慧管廊監(jiān)控報(bào)警平臺(tái)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

智慧管廊監(jiān)控報(bào)警平臺(tái)涉及到海量的數(shù)據(jù)信息,為了能夠更好的處理紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息,就需要一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),以便于確保相關(guān)數(shù)據(jù)信息得到同一規(guī)范的管廊。智慧管廊監(jiān)控報(bào)警平臺(tái)使用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要包含三維模型、管線布局、運(yùn)維監(jiān)控、綜合業(yè)務(wù)等多項(xiàng)數(shù)據(jù)管理功能,并且還需要開通專門的數(shù)據(jù)管理權(quán)限,以便于相關(guān)負(fù)責(zé)人隨時(shí)查看調(diào)取數(shù)據(jù)信息。為了保證不同智慧管廊監(jiān)控報(bào)警平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息得以共享互通,還需要利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù),為數(shù)據(jù)信息的交流互通提供穩(wěn)定可靠的傳輸渠道,避免數(shù)據(jù)丟失、竊取的同時(shí)也能保證數(shù)據(jù)信息得到*為合理的利用。

2.3智慧管廊監(jiān)控報(bào)警平臺(tái)的管廊模型

智慧管廊監(jiān)控報(bào)警平臺(tái)利用建筑信息模型搭建了三維管廊模型,通過大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)直接從中調(diào)取信息,在此基礎(chǔ)上合理設(shè)置監(jiān)測(cè)位點(diǎn)、安裝調(diào)控設(shè)備,并利用減免優(yōu)化算法將相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行屬性劃分、模型抽取。三維管廊模型是以建筑信息模型技術(shù)及地理信息系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)建立的,因此能夠準(zhǔn)確、立體的呈現(xiàn)管廊真實(shí)狀態(tài),因此能夠?yàn)橄嚓P(guān)決策的制定提供可靠的數(shù)據(jù)信息。

智慧管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)模型是建立在建筑信息模型技術(shù)的集成上,利用eChart軟件將智能系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集中處理與整合,歸檔保存動(dòng)態(tài)視頻的同時(shí)還會(huì)生成數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)曲線,以便于對(duì)綜合地下管廊的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與管理。產(chǎn)生的土建、設(shè)備數(shù)據(jù)信息以IFC或xBIM的格式融入數(shù)據(jù)整合與監(jiān)控系統(tǒng),因此能夠?qū)⒕C合地下管廊空間維度信息全面系統(tǒng)的保存下來,以便于后續(xù)工作的開展。

3智慧管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)主要功能

3.1三維立體可視化監(jiān)控

智慧管廊監(jiān)控報(bào)警平臺(tái)在建筑信息模型技術(shù)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)的共同作用下具備三維立體可視化監(jiān)控功能,因此能夠清晰直觀的展示智慧管廊的系統(tǒng)布線、設(shè)施配備、位置布局等基本參數(shù)信息,并且能夠提供可視化的監(jiān)控服務(wù),以便于相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)綜合管廊進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控與管理。建筑信息模型技術(shù)搭建的智慧管理數(shù)據(jù)模型不僅能夠?yàn)榍捌诘姆桨敢?guī)劃與設(shè)計(jì)、施工管理與維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持,還能夠保證后期運(yùn)營工作的順利開展,同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的全數(shù)字化監(jiān)測(cè)與管理。

3.2智能化虛擬場(chǎng)景運(yùn)維

智慧管廊監(jiān)控報(bào)警平臺(tái)有助于實(shí)現(xiàn)巡檢監(jiān)察、運(yùn)營維護(hù)、應(yīng)急作業(yè)等操作流程的智能管理,依托可視化信息平臺(tái)完成項(xiàng)目審查、派單跟蹤、執(zhí)行監(jiān)管、歸檔保存等全自動(dòng)運(yùn)維管理。借助VR/AR信息技術(shù)及建筑信息模擬技術(shù)能夠?qū)⒅腔酃芾日w構(gòu)建情況以3D虛擬動(dòng)畫的形式展現(xiàn)出來,管理人員無需親臨現(xiàn)場(chǎng)就能掌握智慧管廊的總體布局,同時(shí)還能完成相應(yīng)的人員技能操作培訓(xùn)、遠(yuǎn)程維護(hù)檢修指導(dǎo)、隱匿工程操作查詢等相應(yīng)工作,進(jìn)一步的減少運(yùn)維開支、保證巡檢效率。

3.3數(shù)據(jù)分析與提前預(yù)警

綜合管廊的運(yùn)營管理會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息,如何對(duì)其進(jìn)行整合處理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)需要引起管理人員的格外重視。智慧管理監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)提供的設(shè)備信息查詢功能有助于在三維立體視角下準(zhǔn)確定位相關(guān)設(shè)備位置、清晰展示設(shè)備數(shù)據(jù),涵蓋的數(shù)據(jù)信息處理模塊能夠?qū)芾热粘_\(yùn)維產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行歸檔整理,通過相關(guān)程序的設(shè)定精準(zhǔn)挖掘故障信息、及時(shí)發(fā)出告警指令,以此提醒相關(guān)工作人員盡快處理故障問題,為智慧管廊的安全、穩(wěn)定運(yùn)營提供準(zhǔn)確可靠的參考信息。利用地理數(shù)據(jù)信息技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)綜合地下管廊的可視化管理,通過信息檢索、數(shù)據(jù)查詢、空間定位等多種功能,使得工單派發(fā)、任務(wù)調(diào)度工作變得更為高效便捷,相關(guān)負(fù)責(zé)人也能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控相關(guān)工作的實(shí)際開展情況。

3.4設(shè)計(jì)應(yīng)急救援指揮方案

根據(jù)實(shí)際情況合理制定應(yīng)急救援指揮方案,確保管廊上的各個(gè)監(jiān)控模塊全部由同一系統(tǒng)集成管理,并搭建聯(lián)動(dòng)響應(yīng)機(jī)制,以便于在發(fā)現(xiàn)異常故障問題時(shí)能夠精準(zhǔn)定位故障發(fā)生位置,系統(tǒng)分析故障出現(xiàn)原因,并對(duì)出現(xiàn)的應(yīng)急事件進(jìn)行危險(xiǎn)度分層及遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過對(duì)應(yīng)急救援指揮方案的歸檔整理、數(shù)據(jù)分析,為應(yīng)急救援指揮方案的優(yōu)化累積經(jīng)驗(yàn),為智慧管廊監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)一步完善夯實(shí)基礎(chǔ)。與此同時(shí)也能為相關(guān)負(fù)責(zé)人的應(yīng)急救援指揮工作的協(xié)調(diào)管理提供可靠的分析數(shù)據(jù),以此*大限度的降低突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)事件的危害程度。

4、AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)

4.1平臺(tái)概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)于一體,為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持,從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動(dòng)控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì),解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強(qiáng)、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問題,大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和可管理性,提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。

4.2平臺(tái)組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個(gè)深度集成的自動(dòng)化平臺(tái),它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機(jī)APP獲取數(shù)據(jù),通過一個(gè)平臺(tái)即可全局、整體的對(duì)管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度,同時(shí)滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

4.3平臺(tái)拓?fù)?/p>

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4.4平臺(tái)子系統(tǒng)

4.4.1電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對(duì)10/0.4kV地面或地下變電所,對(duì)變電所高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控,對(duì)0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表,用于測(cè)控出線回路電氣參數(shù)和用能情況,可實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS,包括遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。

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4.4.2環(huán)境監(jiān)測(cè)

環(huán)境監(jiān)測(cè)包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃?xì)怏w濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警,同時(shí)也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

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4.4.3電氣安全

 AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對(duì)配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器,消防設(shè)備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器,接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示,并且對(duì)UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視,發(fā)生異常時(shí)通過聲光、短信、APP及時(shí)預(yù)警。

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