為提升綜合管廊運(yùn)維管理水平，實(shí)現(xiàn)管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，采用綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、BIM+GIS 可視化系統(tǒng)、智能機(jī)器人巡檢、結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)等技術(shù)，搭建實(shí)時(shí)監(jiān)控、應(yīng)急管理、數(shù)據(jù)分析等多功能為一體的智慧管廊運(yùn)維管理平臺(tái)，為綜合管廊運(yùn)維單位提供數(shù)字化運(yùn)維管理工具，綜合管廊智慧管理平臺(tái)是綜合管廊建設(shè)的重要組成部分。

1總體設(shè)計(jì)思路

       智慧管廊運(yùn)維管理平臺(tái)總體架構(gòu)采用“管、控、營(yíng)”一體化的設(shè)計(jì)理念，從平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)、廊內(nèi)各項(xiàng)數(shù) 據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析和各專業(yè)智能聯(lián)動(dòng)等多個(gè)方面考 慮；解決地下綜合管廊運(yùn)營(yíng)運(yùn)維過程中因管線產(chǎn)權(quán)單 位數(shù)量多、管線種類多且復(fù)雜導(dǎo)致的各專業(yè)干擾性 強(qiáng)，難以及時(shí)有效溝、通協(xié)、調(diào)解決的難題；同時(shí)設(shè)置 多級(jí)管理架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合管廊內(nèi)部設(shè)備的遠(yuǎn)程管理與聯(lián)動(dòng)控制。

       智慧管廊運(yùn)維管理平臺(tái)總體架構(gòu)為五級(jí)體系，自下而上依次為設(shè)備執(zhí)行層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用 層和展示層。設(shè)備執(zhí)行層是平臺(tái)體系架構(gòu)的核心， 是廊內(nèi)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集過程中*關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，通過該 層設(shè)置的各類攝像頭、傳感器以及探測(cè)儀器實(shí)現(xiàn)綜合管廊全領(lǐng)域內(nèi)環(huán)境和設(shè)備的全過程監(jiān)控；利用傳輸層和數(shù)據(jù)層的傳輸和存儲(chǔ)功能將海量數(shù)據(jù)提供給上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、實(shí)時(shí)控制、展示和應(yīng)用。見圖1

圖1智慧管廊運(yùn)維管理平臺(tái)總體架構(gòu)

2關(guān)鍵技術(shù)功能

       統(tǒng)一管理平臺(tái)以BIM+GIS 系統(tǒng)為基礎(chǔ)，融合聯(lián)動(dòng)安全防范系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)數(shù)據(jù)的深度融合和系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

2.1 BIM+GIS系統(tǒng)

       平臺(tái)信息可視化實(shí)現(xiàn)基于地理信息系統(tǒng)的綜合信息門戶、三維 BIM 的一體化監(jiān)控、融合 SCADA 的信息采集數(shù)據(jù)以及視頻信息。以“一張圖”模式展示所有環(huán)境與設(shè)備監(jiān)測(cè)信息、預(yù)警與報(bào)警信息、安防信息等，為綜合監(jiān)控平臺(tái)提供統(tǒng)一的、基于 BIM+GIS+ SCADA 的人機(jī)交互界面。

       BIM+GIS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)管廊空間以及設(shè)施設(shè)備三維呈現(xiàn)，可確定地下管廊正確分布位置，實(shí)現(xiàn)管廊所有出入口、通風(fēng)口、投料口管廊內(nèi)附屬設(shè)施的正確定位和查詢，既可總覽全局關(guān)鍵參數(shù)，又可從主要參數(shù)逐級(jí)導(dǎo)航到設(shè)備詳細(xì)參數(shù)。見圖2 和圖3。

圖2 管廊GIS 系統(tǒng)展現(xiàn)

圖3 管廊BIM系統(tǒng)展現(xiàn)

       運(yùn)維人員可方便地實(shí)現(xiàn)地下廊體可視化監(jiān)控，減少入廊巡視頻次，提高運(yùn)維效率。

2.2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)

       智慧運(yùn)維管理平臺(tái)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)涵蓋了GB/T 51274—2017 要求的管廊內(nèi)設(shè)置環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、預(yù)警與報(bào)警系統(tǒng)并增加了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和機(jī)器人巡檢系統(tǒng)。各系統(tǒng)的傳感設(shè)備及執(zhí)行設(shè)備均按照防火分區(qū)設(shè)置。

2.2.1 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

       包括環(huán)境檢測(cè)、通風(fēng)設(shè)備和排水設(shè)備監(jiān)控、照明監(jiān)控和配電監(jiān)控。環(huán)境檢測(cè)包括廊內(nèi)溫度、濕度、氧氣濃度、集水坑水位、硫化氫氣體監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)能夠顯示設(shè)備目前的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，傳感器及時(shí)發(fā)出故障信號(hào)，管理人員通過攝像頭身處監(jiān)控室便能夠了解設(shè)備 故障發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)以及故障原因，方便及時(shí)、準(zhǔn)確地指導(dǎo)設(shè)備進(jìn)行維修和保養(yǎng)。

2.2.2 安全防范系統(tǒng)

       為保障管廊內(nèi)設(shè)施安全，有針對(duì)性地設(shè)置有效安全防范措施并在監(jiān)控中心設(shè)置相應(yīng)顯示、記錄和控制 設(shè)備，當(dāng)有外人非法入侵管廊時(shí)報(bào)警，控制中心采取相應(yīng)措施。安防系統(tǒng)包括門禁、防入侵、電子井蓋、電子巡更系統(tǒng)等。

2.2.3 通信系統(tǒng)

       為實(shí)現(xiàn)綜合管廊內(nèi)各區(qū)間巡檢維修人員之間及與控制中心值班人員之間內(nèi)部無障礙溝通，配備獨(dú)立 的內(nèi)部語音通信系統(tǒng)，每個(gè)防火分區(qū)每艙設(shè)置通信點(diǎn)；同時(shí)綜合管廊內(nèi)部實(shí)施無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對(duì)管廊內(nèi)無線通信主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和入廊巡檢維修人員狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，滿足巡檢維修人 員日常工作通信需求。

2.2.4 預(yù)警與報(bào)警系統(tǒng)

       主要針對(duì)電力艙室設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。監(jiān)控中心消防控制室設(shè)置中心火災(zāi)報(bào)警控制柜，柜內(nèi)設(shè) 火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)主機(jī)、防火門監(jiān)控主機(jī)及消防電源監(jiān)控 主機(jī)，通過監(jiān)控與報(bào)警統(tǒng)一管理平臺(tái)進(jìn)行軟硬件整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)控。

2.2.5 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

       由于本項(xiàng)目距離地鐵施工地段較近，為避免地鐵施工及運(yùn)行對(duì)管廊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，設(shè)置了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用壓差式沉降儀、傾角測(cè)量?jī)x、三軸測(cè)振儀等設(shè) 備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廊體結(jié)構(gòu)的沉降、傾斜及振動(dòng)信息。

2.2.6 智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)

       機(jī)器人本體搭載紅外熱成像儀、攝像機(jī)、氣體傳感器等設(shè)備，可針對(duì)電力艙、綜合艙等艙室進(jìn)行智能巡檢，可識(shí)別環(huán)境溫度及氣體變化等事故情況并將事故信號(hào)上傳至統(tǒng)一管理平臺(tái)，方便管理人員針對(duì)巡檢信息進(jìn)行處理。

2.2.7 綜合監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

       運(yùn)行過程中可實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)各子系統(tǒng)本系統(tǒng)和跨系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)設(shè)自動(dòng)調(diào)度聯(lián) 動(dòng)、人員監(jiān)控中心手動(dòng)調(diào)度聯(lián)動(dòng)，還可以通過設(shè)置權(quán)限實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)人員手動(dòng)調(diào)度聯(lián)動(dòng)。本功能模塊向設(shè)備下發(fā)聯(lián)動(dòng)指令、記錄聯(lián)動(dòng)日志、提供聯(lián)動(dòng)界面通知等，主要實(shí)現(xiàn)告警聯(lián)動(dòng)設(shè)備跟蹤與處置、人員活動(dòng)時(shí)設(shè)備節(jié)能聯(lián)動(dòng)的功能。各系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制和調(diào)度場(chǎng)景較多，典型聯(lián)動(dòng)控制策略如下。

       1）當(dāng)某段防火區(qū)氧氣含量、溫度、濕度、有毒有害氣體濃度超過或低于各自設(shè)定閾值時(shí)，檢測(cè)儀表發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)綜合監(jiān)控平臺(tái)自動(dòng)啟動(dòng)該區(qū)段的通風(fēng)設(shè)備， 強(qiáng)制換氣，保障工作人員和綜合管廊內(nèi)設(shè)施的安全。

       2）在管廊集水坑內(nèi)設(shè)置液位計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)水泵控制箱根據(jù)液位報(bào)警信號(hào)自動(dòng)啟動(dòng)水泵，強(qiáng)制排水，保障集水坑積水液位保持在警戒液位之下；當(dāng)集水坑內(nèi)液位 超過超高液位時(shí)，向監(jiān)控中心報(bào)警，同時(shí)聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)監(jiān)控確認(rèn)，以便工作人員采取其他措施處理事故。在燃?xì)馀撛O(shè)置防爆型液位計(jì)，根據(jù)液位高低控制水泵啟停。

       3）當(dāng)非法人員由外部公共區(qū)域通過投料口進(jìn)入管廊內(nèi)部時(shí)，入侵報(bào)警系統(tǒng)可以聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，將攝像機(jī)現(xiàn)場(chǎng)圖像切換到監(jiān)控中心的大屏幕顯示器上。

       4）當(dāng)有人進(jìn)入管廊內(nèi)部巡檢時(shí)，出入口控制系統(tǒng)，可聯(lián)動(dòng)照明控制系統(tǒng)，將現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域的照明燈打開。

       5）視頻監(jiān)控與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)火警信號(hào)時(shí)，該區(qū)域攝像機(jī)信號(hào)切換 到控制室監(jiān)視器上，觀察火情大小、是否報(bào)；同時(shí)進(jìn)行 記錄，方便事后以報(bào)警事件為條件的查詢和回放。

       6）機(jī)器人系統(tǒng)與BIM+GIS 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，機(jī)器人拍攝畫面呈現(xiàn)于BIM或GIS界面上，數(shù)據(jù)和畫面同步，在巡檢和應(yīng)急處置的場(chǎng)景下，可快速搜集數(shù)據(jù)，展現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)。

2.3 應(yīng)急管理系統(tǒng)

       包括隱患管理、應(yīng)急預(yù)案管理、應(yīng)急指揮處置、應(yīng) 急保障管理，依據(jù)運(yùn)維單位的應(yīng)急管理體制，實(shí)現(xiàn)平臺(tái) 化管理。平臺(tái)典型應(yīng)急管理應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)：現(xiàn)場(chǎng)接收 到應(yīng)急事件報(bào)警時(shí)，地理信息系統(tǒng)+BIM 平臺(tái)自動(dòng)顯示報(bào)警地點(diǎn)并發(fā)出報(bào)警提示；獲取事件或報(bào)警信息后，自動(dòng)調(diào)取事件周邊攝像機(jī)圖像，自動(dòng)切換至監(jiān)控中心大 屏以便及時(shí)了解事件詳情，在展示平臺(tái)自動(dòng)顯示事件 發(fā)生點(diǎn)周邊可控制的設(shè)備；應(yīng)急模塊自動(dòng)生成相關(guān)預(yù) 警、告示、提醒等相關(guān)信息并在管理員確認(rèn)后發(fā)布，及 時(shí)發(fā)布預(yù)警信息以防止事態(tài)擴(kuò)大；發(fā)現(xiàn)事件后要求可 自動(dòng)顯示事件發(fā)生點(diǎn)附加的應(yīng)急資源，包括應(yīng)急人員 和車輛、醫(yī)院；事件處理過程要求能夠全程監(jiān)控，可將 過程通過系統(tǒng)反映到總監(jiān)控中心。

2.4 數(shù)據(jù)分析

       實(shí)現(xiàn)對(duì)管廊環(huán)境參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、事故告警、入廊 人員活動(dòng)等信息的匯總統(tǒng)計(jì)并與歷史同期水平進(jìn)行對(duì)比分析。

2.4.1統(tǒng)計(jì)分析功能

       1）告警統(tǒng)計(jì)。實(shí)現(xiàn)分年、月、日、時(shí)段分析；告警類別分析；分級(jí)別分析；分艙室、分設(shè)備、分管線分析； 分告警處理時(shí)長(zhǎng)分析；分監(jiān)控員分析；告警趨勢(shì)分析； 告警同比環(huán)比分析。

       2）環(huán)境趨勢(shì)分析。分年、月、日、時(shí)段分析；分艙室分析；分防火分區(qū)分析；分傳感器分析；環(huán)境參數(shù) 趨勢(shì)分析；環(huán)境參數(shù)同比環(huán)比分析。

       3）設(shè)備維護(hù)及能耗分析。按照分年、月、日、時(shí)段分析；按照不同艙室進(jìn)行分析；按照不同設(shè)備類型進(jìn)行分析；實(shí)現(xiàn)能耗趨勢(shì)分析、設(shè)備維護(hù)信息及健康度分析。

       4）入廊活動(dòng)分析。實(shí)現(xiàn)分年、月、日、時(shí)段分析；分艙室分析；分防火分區(qū)分析；分單位、組織、人員分析；分入廊作業(yè)分析；入廊時(shí)長(zhǎng)分段分析；結(jié)合人員安全告警分析。

2.4.2輔助決策功能

       對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和運(yùn)維過程信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理情況下，對(duì)海量運(yùn)維過程信息、能耗信息、設(shè)備養(yǎng)護(hù)信 息進(jìn)行處理，輸出運(yùn)維決策評(píng)估和建議。針對(duì)設(shè)備能 耗分析、人員入廊活動(dòng)分析等數(shù)據(jù)，配置相關(guān)預(yù)警規(guī)則，設(shè)置運(yùn)維決策建議，制定多種節(jié)能運(yùn)維措施，為管 理單位在低碳運(yùn)行、安全運(yùn)行方面提供輔助決策。

3 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)

3.1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。

3.2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。

3.3平臺(tái)拓?fù)?/p>

3.4平臺(tái)子系統(tǒng)

3.4.1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?jī)x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。

3.4.2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。

3.4.3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。

3.5相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

3.5.1電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

4 結(jié)語

       通過BIM+GIS、機(jī)器人、結(jié)構(gòu)檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合數(shù)據(jù)分析功能和輔助決策功能，切實(shí)保障了運(yùn)維人員人身安全和管廊運(yùn)行安全，減輕了人員工 作量，提升了運(yùn)維管理準(zhǔn)確度，提高了管廊綜合應(yīng)急響應(yīng)速度、提升了安全運(yùn)營(yíng)能力，實(shí)現(xiàn)了綜合管廊運(yùn)營(yíng)期間規(guī)范化和智能化管理的目標(biāo)。該平臺(tái)在工程實(shí)踐中的成功應(yīng)用，為其他同類地下綜合管廊運(yùn)營(yíng)運(yùn) 維管理提供參考和借鑒。