韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

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(lái)，有必要將智能監控系統融入綜合地下管廊智能管理系統構建中，以便于實(shí)現對綜合地下管廊的智能管理。本文簡(jiǎn)要概述了智慧管廊監控與報警系統總體需求，分別從系統平臺架構、數據庫系統及管廊模型三個(gè)方面入手分析了智慧管廊監控與報警系統的設計思路，*終指出智慧管廊監控與報警系統涵蓋三維立體可視化監控、智能化虛擬場(chǎng)景運維、數據分析與提前預警及設計應急救援指揮方案這四項功能，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；智能監控；報警系統；設計功能

 

0引言

      城市化進(jìn)程的推進(jìn)有助于社會(huì )的發(fā)展以及市政項目的開(kāi)展，地下管線(xiàn)在市政項目公共基礎設施中占據較大比重，是維持企業(yè)生產(chǎn)與大眾生活的重要生命線(xiàn)。隨著(zhù)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(xiàn)單位的各行其是，使得全國各地頻繁出現“馬路拉鏈"問(wèn)題，不僅嚴重影響了生產(chǎn)、生活秩序，還造成了很多不必要的經(jīng)濟損失。為了從根本上消除“馬路拉鏈"問(wèn)題，我國政府指出了加快推進(jìn)地下綜合管廊建設工程的重要性，以此更好的利用地下空間、節約土地資源、保障管線(xiàn)安全。由于地下綜合管廊涉及到給水、熱力、燃氣、通信、電力、廣播等多個(gè)市政領(lǐng)域，使得布線(xiàn)敷設工序復雜、日常管理難度較大，容易出現很多故障風(fēng)險問(wèn)題。此時(shí)就需要科學(xué)設計一個(gè)智能監控系統，以便于為地下綜合管廊布線(xiàn)敷設工作的順利開(kāi)展創(chuàng )造穩定安全的公共環(huán)境，同時(shí)也能在及時(shí)發(fā)現定位管線(xiàn)故障，為日常維護與檢修提供準確的數據信息。

 

1.1土建結構監測

      使用專(zhuān)門(mén)的測量?jì)x器分別對主體結構沉降狀態(tài)、應力應變情況、外部水壓力、伸縮縫實(shí)際寬度等指標進(jìn)行動(dòng)態(tài)監測與管理，通過(guò)閾值設定分析檢測信息，及時(shí)發(fā)現故障問(wèn)題、發(fā)出告警信息。相關(guān)監測指標的具體要求為：

   （1）主體結構沉降狀態(tài)監測：借助水準儀、全站儀對綜合管廊主體結構沉降狀態(tài)進(jìn)行絕對值和相對值的動(dòng)態(tài)監測與分析，相關(guān)工作人員手動(dòng)錄入采集處理后的數據信息。

   （2）應力應變情況監測：借助錨桿將振弦式應變計分別固定于地下混凝土結構的兩端位置，以此實(shí)時(shí)監測綜合管廊應力變化情況。

   （3）外部水壓力：通過(guò)將振弦式滲壓計固定在地下混凝土外側的方式，實(shí)時(shí)監測混凝土結構的壓力變化情況，進(jìn)而計算分析外部水水壓對于綜合管廊主體結構的影響。

   （4）伸縮縫實(shí)際寬度監測：為了確保綜合管廊主體結構穩定性，在施工建設時(shí)會(huì )在沿著(zhù)管廊走向間隔設置伸縮縫，通過(guò)在伸縮縫表面安裝測縫計的方式動(dòng)態(tài)監測伸縮縫實(shí)際寬度，以便于從根本上規避伸縮縫滲水的不良情況。

1.2內部環(huán)境監控

     智慧管廊內部環(huán)境監控不僅需要實(shí)時(shí)監測管廊內部的溫度濕度、風(fēng)速風(fēng)向、PM2.5、含氧量、積水量等基礎參數變化，還需要對管廊內部有毒、的占比進(jìn)行動(dòng)態(tài)監測，以便于準確評估綜合管廊是否存在影響人員安全的危險隱患。表1展示的智慧管廊監控報警系統有關(guān)于內部環(huán)境的具體監測內容，該系統還會(huì )定期生成內部環(huán)境監測報告，有助于及時(shí)發(fā)現綜合管廊內部問(wèn)題、維護人身財產(chǎn)安全，同時(shí)也能為綜合管廊后續的維修保養提供可靠的參考數據。

 

1.3管廊狀態(tài)監控

     管廊狀態(tài)監控指的是對管廊內部給水、排水、熱力、天然氣等管道線(xiàn)路以及電力、通信線(xiàn)纜的運行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監控，具體的監測參數見(jiàn)表2。

 

1.4日常運維管理

     為了確保智慧管廊的正常運轉，需要做好管廊的日常運維管理，這項工作通常情況下需要占據日常管理90%以上的時(shí)間，日常運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(kāi)，對應的管理監測指標如表3所示。通過(guò)對日常運維數據的整合處理，為巡檢、維修、保養等計劃的制定提供參考數據，同時(shí)也有助于工單派發(fā)及結果溯源。

 

1.5應急處理預警

     綜合管廊為市政工程項目涉及到的公共管線(xiàn)提供了一個(gè)相對安全可靠的環(huán)境，因此需要綜合考慮不同管線(xiàn)可能出現的風(fēng)險事故問(wèn)題，例如電纜起火、天然氣管道泄漏、給水管破裂等。此時(shí)就需要智慧管廊應急處理預警系統發(fā)揮作用，當綜合管廊內部管線(xiàn)突發(fā)風(fēng)險事故時(shí)，應急處理預警系統將會(huì )發(fā)出報警信息，應急預案管理功能則會(huì )根據管線(xiàn)實(shí)際險情新建應急預案，而應急物資管理則有助于用戶(hù)清晰直觀(guān)的掌握應急物資具體位置，以便及時(shí)做出應急響應。當突發(fā)風(fēng)險事故處理完畢后，應急處理預警系統還會(huì )根據本次突發(fā)事件處理情況進(jìn)行數據匯總、信息總結、預案歸檔，以便經(jīng)驗積累與后續管理。

智慧管廊監控與報警系統設計概念

1.6智慧管廊監控與報警系統平臺架構

    智慧管廊監控與報警系統的平臺架構設計需要嚴格依照《城鎮綜合管廊監控與報警技術(shù)標準》（GB/T51274）標準規約制定，該平臺囊括的數據層、中間層及應用層對應的系統組成見(jiàn)圖1。數據層主要涵蓋了供配電、監控、監測等多個(gè)智能檢測模塊，收集到的相關(guān)數據信息經(jīng)過(guò)解析整合經(jīng)由網(wǎng)絡(luò )系統傳輸至中間層對應模塊，以便于后續的分析處理。中間層是建立在大數據、云計算兩大先進(jìn)技術(shù)的基礎上，以此實(shí)現對綜合管廊相關(guān)信息的分類(lèi)整合、數據挖掘及歸檔保存，為綜合管廊重要信息的存儲、運維狀態(tài)的評估提供參考數據。應用層將建筑信息模型、地理信息系統及大數據監測這三大技術(shù)融合起來(lái)，以此實(shí)現對綜合管廊的三維立體可視化監控，并且通過(guò)智能化虛擬場(chǎng)景運維實(shí)現對綜合管廊相關(guān)數據的分析整合、提前預警，在此基礎上設計出可行的應急救援指揮方案。

 

1.7智慧管廊監控報警平臺數據庫系統

     智慧管廊監控報警平臺涉及到海量的數據信息，為了能夠更好的處理紛繁復雜的數據信息，就需要一個(gè)可靠的數據庫系統，以便于確保相關(guān)數據信息得到同一規范的管廊。智慧管廊監控報警平臺使用的數據庫系統需要包含三維模型、管線(xiàn)布局、運維監控、綜合業(yè)務(wù)等多項數據管理功能，并且還需要開(kāi)通專(zhuān)門(mén)的數據管理權限，以便于相關(guān)負責人隨時(shí)查看調取數據信息。為了保證不同智慧管廊監控報警平臺的數據信息得以共享互通，還需要利用云計算、大數據等技術(shù)，為數據信息的交流互通提供穩定可靠的傳輸渠道，避免數據丟失、竊取的同時(shí)也能保證數據信息得到較為合理的利用。

1.8智慧管廊監控報警平臺的管廊模型

    智慧管廊監控報警平臺利用建筑信息模型搭建了三維管廊模型，通過(guò)大數據監測技術(shù)直接從中調取信息，在此基礎上合理設置監測位點(diǎn)、安裝調控設備，并利用減免優(yōu)化算法將相關(guān)數據信息進(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)及地理信息系統技術(shù)為基礎建立的，因此能夠準確、立體的呈現管廊真實(shí)狀態(tài)，因此能夠為相關(guān)決策的制定提供可靠的數據信息。智慧管廊監控與報警系統模型是建立在建筑信息模型技術(shù)的集成上，利用eChart軟件將智能系統收集到的數據信息進(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 )生成數據監測曲線(xiàn)，以便于對綜合地下管廊的實(shí)際運轉情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監測與管理。產(chǎn)生的土建、設備數據信息以IFC或xBIM的格式融入數據整合與監控系統，因此能夠將綜合地下管廊空間維度信息全面系統的保存下來(lái)，以便于后續工作的開(kāi)展。

 

2.1三維立體可視化監控

     智慧管廊監控報警平臺在建筑信息模型技術(shù)與地理信息系統技術(shù)的共同作用下具備三維立體可視化監控功能，因此能夠清晰直觀(guān)的展示智慧管廊的系統布線(xiàn)、設施配備、位置布局等基本參數信息，并且能夠提供可視化的監控服務(wù)，以便于相關(guān)負責人對綜合管廊進(jìn)行動(dòng)態(tài)監控與管理。建筑信息模型技術(shù)搭建的智慧管理數據模型不僅能夠為前期的方案規劃與設計、施工管理與維護提供數據支持，還能夠保證后期運營(yíng)工作的順利開(kāi)展，同時(shí)也能夠實(shí)現對基礎設施的全數字化監測與管理。

2.2智能化虛擬場(chǎng)景運維

    智慧管廊監控報警平臺有助于實(shí)現巡檢監察、運營(yíng)維護、應急作業(yè)等操作流程的智能管理，依托可視化信息平臺完成項目審查、派單跟蹤、執行監管、歸檔保存等全自動(dòng)運維管理。借助VR/AR信息技術(shù)及建筑信息模擬技術(shù)能夠將智慧管廊整體構建情況以3D虛擬動(dòng)畫(huà)的形式展現出來(lái)，管理人員無(wú)需親臨現場(chǎng)就能掌握智慧管廊的總體布局，同時(shí)還能完成相應的人員技能操作培訓、遠程維護檢修指導、隱匿工程操作查詢(xún)等相應工作，進(jìn)一步的減少運維開(kāi)支、保證巡檢效率。

2.3數據分析與提前預警

    綜合管廊的運營(yíng)管理會(huì )產(chǎn)生大量的數據信息，如何對其進(jìn)行整合處理，及時(shí)發(fā)現異常數據需要引起管理人員的格外重視。智慧管理監控報警系統提供的設備信息查詢(xún)功能有助于在三維立體視角下準確定位相關(guān)設備位置、清晰展示設備數據，涵蓋的數據信息處理模塊能夠對管廊日常運維產(chǎn)生的數據信息進(jìn)行歸檔整理，通過(guò)相關(guān)程序的設定準確挖掘故障信息、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(wèn)題，為智慧管廊的安全、穩定運營(yíng)提供準確可靠的參考信息。利用地理數據信息技術(shù)有助于實(shí)現綜合地下管廊的可視化管理，通過(guò)信息檢索、數據查詢(xún)、空間定位等多種功能，使得工單派發(fā)、任務(wù)調度工作變得更為高效便捷，相關(guān)負責人也能夠實(shí)時(shí)監控相關(guān)工作的實(shí)際開(kāi)展情況。

2.4設計應急救援指揮方案

    根據實(shí)際情況合理制定應急救援指揮方案，確保管廊上的各個(gè)監控模塊全部由同一系統集成管理，并搭建聯(lián)動(dòng)響應機制，以便于在發(fā)現異常故障問(wèn)題時(shí)能夠及時(shí)給出解決方案，以此從根本上提高綜合地下管廊的突發(fā)事件應急處理能力。借助智慧管廊監控報警平臺準確定位故障發(fā)生位置，系統分析故障出現原因，并對出現的應急事件進(jìn)行危險度分層及遠程監控。通過(guò)對應急救援指揮方案的歸檔整理、數據分析，為應急救援指揮方案的優(yōu)化累積經(jīng)驗，為智慧管廊監控報警系統的進(jìn)一步完善夯實(shí)基礎。與此同時(shí)也能為相關(guān)負責人的應急救援指揮工作的協(xié)調管理提供可靠的分析數據，以此較大限度的降低突發(fā)風(fēng)險事件的危害程度。

 

3.1電力監控及配電室環(huán)境監控系統

     地下綜合管廊是維持城市發(fā)展、企業(yè)生產(chǎn)及公眾生活的重要市政基礎設施，不僅能夠大幅降低市政管線(xiàn)后期維護檢修難度，還有助于從根本上消除“馬路拉鏈"問(wèn)題，以此避免不必要的經(jīng)濟損失。智慧管廊監控與報警系統有助于地下綜合管廊的日常管理智能化，能夠滿(mǎn)足土建結構監測、內部環(huán)境監控、管廊狀態(tài)監控、日常運維管理及應急處理預警等多種功能需求。由此可見(jiàn)，智慧管廊監控與報警系統能夠對管廊內部環(huán)境、機械設備設施、管線(xiàn)運行狀況進(jìn)行全過(guò)程跟蹤與管廊，因此能夠的保障環(huán)境、設備及人員的安全，進(jìn)而為城市化進(jìn)程的推進(jìn)夯實(shí)市政設施基礎。

 

[1]張浩喆. 智慧管廊監控與報警系統技術(shù)探究

[2]唐超,馬全明,王思鍇,等.基于GIS-BIM的城市綜合管廊智能運維管理平臺研究與設計

[J].北京測繪

[3][安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05

 

作者簡(jiǎn)介：韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事智慧管廊監控研究發(fā)展。