淺談城市管廊智能綜合監控系統的設計與實現

摘要：為解決設備監控、通信、報警等功能系統兼容性差、人廊單位交叉作業安全風險高、運維管理復雜等問題，設計了智能公用隧道監控管理系統，從整體設計、硬件系統設計、軟件平臺設計三個方面詳細介紹了系統的結構和功能。該系統實現了公用隧道的環境和設備監控、安全防范通信和定位、運維管理等功能。它具有集成化和精細化管理的優點，滿足了公用隧道運維管理的安全性、便利性和智能化要求。

關鍵字：公用隧道；智能監控系統；硬件系統；軟件平臺

引言

目前，雖然我國有三項國家標準闡述了公用隧道監控系統的基本組成、具體功能和性能指標，但對其智能管理沒有具體規定。在滿足上述國家標準的基礎上，筆者設計的公用隧道智能監控系統綜合應用了BIM、GIS、通過對管廊內環境和設備狀態的主動感知、異常問題的動態處理和運行情況的智能分析，大數據等先進技術實現了綜合管廊的智能化管理。

一整個系統設計

1系統組成

公用隧道智能監控系統的整體結構由中央層、控制層、設備層三級組成。其中，中心層設置在監控中心，硬件包括監控系統機柜、安全系統機柜、通信系統機柜、數據管理機柜、UPS機柜、各類工作站、監控大屏幕等。由統一管理平臺軟件、數據庫軟件、工業控制系統軟件、通信系統軟件、BIM軟件、手持終端APP等各類業務軟件組成?？刂茖訛樵O置在管廊現場各防火分區設備之間的區域控制單元。(ACU),機柜內的主要設備有交換機，PLC、UPS、NVR、中間繼電器、斷路器等.)該設備層是安裝在管廊內的各種類型的傳感器和前端設備，包括氣體傳感器（〇2、H2S、CH4、溫??度）、液位傳感器，煙霧傳感器，紅外線探測器，攝像機，無線AP、設備控制箱(風機、水泵、照明等)門禁、巡更點等。圖1顯示了系統架構。

圖一系統結構

2系統的整體功能

管廊監控系統可分為環境和設備狀態監控、安全視頻監控、人侵和門禁監控、火災自動報警、無線和固定語音通信、電子巡邏、人員定位、機器人自動巡邏等部分。該系統通過統一的管理平臺整合所有功能模塊，具有監控、報警管理、數據采集和存儲等功能。，并且可以通過大數據技術分析監控數據的趨勢；同時，它還具有應急預設、走廊管道數據管理、系統維護和診斷、基于GIS和BIM技術的運行和維護管理功能，可以實現位置。

圖2系統功能示意圖

二設計硬件系統

1監控中心硬件系統

該系統的中心層設置在監控中心，為管道走廊提供設備監控、維護和運行維護等配套服務。中央硬件系統需要滿足統一管理平臺軟件和各子系統后臺軟件的運行環境要求。

2區域控制單元（ACU)

ACU是集信號采集、地方控制、數據交換、遠程聯網等功能于一體的區域控制模塊。，以滿足公用隧道內多種檢測數據的集中控制和傳輸需求。ACU配有PLC控制器，通過數字輸入/模擬輸入和現場總線采集氣體濃度、溫度、人侵防范、液位等監測信息，控制通風機、排水泵、照明、電控井蓋、門禁、光報警器等設備的運行。ACU的網絡通道由安全交換機和監控交換機組成，分別連接人攝像機和無線AP。、通過環網光纖將門禁和PLC控制器上傳到監控中心。管轄范圍內的ACU機柜和監控設備通過各種斷路器和開關連接到機柜內的UPS輸出端和UPS外部配電柜。

3前端設備和傳感器

該系統的前端設備層主要由現場儀表和設備箱組成，如環境監控系統、安全系統、通信系統等，包括：

三軟件平臺設計

1軟件平臺架構

綜合管廊健康系統統一管理平臺軟件，應用SOA架構開發，充分整合各業務系統與其他系統之間的業務接口，利用WebserviceSOAP和REST等傳統三層架構構構建系統數據通道，實現多層服務模式。通過GIS地圖和BIM建模技術，軟件實現了監控數據與位置信息的實時聯系，以及管廊內的3D。同時，系統應用大數據技術實時采集和存儲管廊業務的相關結構化、半結構化和非結構化數據，然后通過數據挖掘和運維方式進行管理。平臺架構圖如圖3所示

圖3軟件平臺架構

四AcrelEMS-UT公用隧道能效管理平臺

1平臺概述

AcrelEMS-UT公用隧道能效管理平臺集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控制、環境監控于一體，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制、綜合數據服務等方面提供數據支持。為建立可靠、安全、高效的公用隧道管理系統，解決了公用隧道管理過程中內部干擾性強、用戶多、協調復雜的根本問題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性。

2平臺組成

安科瑞城市地下公用隧道能效管理系統是一個深度集成的自動化平臺，集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電站環境監控系統、智能電機監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可以通過瀏覽器和手機APP獲取數據，集中監控、統一管理和統一調度管廊用電和用電安全，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。

3平臺拓撲

4有關平臺部署硬件選擇清單

電力監控和配電室環境監控系統

五結語

綜合管廊智能監控系統的實現方法詳細介紹了系統的結構、構成和功能。該系統結合運營商的使用需求，應用B1M、GIS和大數據技術，用戶可以通過統一管理平臺對公用隧道的運行狀況進行統一檢測和管理，使業務處理更加方便高效，從而實現公用隧道的智能管理。該項目的研究成果已應用于武漢市武九線公用隧道項目和沈陽市中德園公用隧道項目，并取得了良好的使用效果和社會效益。

參考文獻

【1】劉玉昊，王昕煜，李芝宏，趙東波，趙少博.一種城市綜合管廊智能監控系統的設計與實現

【2】上海工程設計研究總院（集團)有限公司，等.城市綜合管廊工程技術規范:GB50838-2015[S].

【3】安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05