《智慧管廊綜合監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案》

1、智慧管廊綜合監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1概述1.1行業(yè)背景隨看城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展Z綜合管線建設(shè)規(guī)模不足、管理水平不高等問題 凸現(xiàn)，一些城市相繼發(fā)生大雨內(nèi)澇、管線泄漏爆炸、路面塌陷等事件，嚴(yán) 重影響看生命、財(cái)產(chǎn)安全和城市運(yùn)行秩序。面對(duì)當(dāng)前現(xiàn)狀及存在的問題,中央適時(shí)出臺(tái)國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè) 施建設(shè)的意見【國(guó)發(fā)(2013)36號(hào)】文件：在全國(guó)36個(gè)大中城市全面啟 動(dòng)地下綜合管廊試點(diǎn)工程；中小城市因地制宜建設(shè)一批綜合管廊項(xiàng)目。新 建道路、城市新區(qū)和各類園區(qū)地下管網(wǎng)應(yīng)按照綜合管廊模式進(jìn)行開發(fā)建設(shè)。國(guó)辦發(fā)(2015)61號(hào)國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo) 意見中對(duì)管廊建設(shè)做了統(tǒng)籌規(guī)劃。指導(dǎo)意

2、見指出管廊配套系統(tǒng)就有 智能化管理水平，滿足運(yùn)營(yíng)維護(hù)需要。需在GB50838-2015城市綜合管 廊工程技術(shù)規(guī)范中，則具體規(guī)定了該系統(tǒng)的建設(shè)要求。12城市綜合管廊簡(jiǎn)介綜合管廊就是地下城市管道綜合走廊。即在城市地下建造一個(gè)瞇道空間, 將電力、通訊，燃?xì)狻⒐帷⒔o排水等各種工程管線集于一體，設(shè)有專門 的檢修口、吊裝口和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一建設(shè)和管 理，是保瞳城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和生命線。2 需求分析綜合管廊可納入給水、雨水、污水、再生水、天然氣、熱力、電力、通信 等城市工程管線，就按照統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)，并滿足管線的使 用和運(yùn)營(yíng)維護(hù)要求。綜合管廊就同步建設(shè)消防、供電、照

3、明、監(jiān)控與報(bào)警、 通風(fēng)、排水、標(biāo)識(shí)等設(shè)施。2.1系統(tǒng)現(xiàn)狀城市綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)，由于依靠環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控、安全防范、通 信、預(yù)警與報(bào)警子、智能巡檢及管控一體化信息平臺(tái)等多個(gè)不同功能的系 統(tǒng),或者由于產(chǎn)品提供來自不同的廠商，在數(shù)據(jù)交換中沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo) 準(zhǔn)Z因此造成接口眾多、訪問性差，容易形成一個(gè)個(gè)的信息孤島：(1) 傳統(tǒng)監(jiān)控采用人工管理模式，運(yùn)營(yíng)管理成本高,管理水平與管理質(zhì)量 也無法得到有力保障：(2) 政府多頭管理、分散操作易產(chǎn)生各種問題；(3 )解決緊急事故發(fā)生時(shí)易相互推諉、扯皮；(4)市政設(shè)施管理的運(yùn)維監(jiān)測(cè)監(jiān)控能力、應(yīng)急調(diào)度指揮能力、綜合業(yè)務(wù)能力很難提高；（5）管廊監(jiān)控視頻、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)類

4、別不一,各系統(tǒng)間信息孤島導(dǎo)致相關(guān)部門 決策困難。2.2監(jiān)控要求管廊綜合監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)就包括環(huán)境與設(shè)計(jì)監(jiān)控子系統(tǒng)、通風(fēng)子系統(tǒng)、 供電子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、排水子系統(tǒng)、安全防防范子系統(tǒng)、語音通信子 系統(tǒng)、預(yù)警與報(bào)警子系統(tǒng)、智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)、管理一體化信息平臺(tái)子 系統(tǒng)等。按照GB50838-2015城市結(jié)合管廊工程技術(shù)規(guī)范技術(shù)要求，管廊綜合 監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)包括以下設(shè)計(jì)：1）20Om設(shè)計(jì)為一個(gè)防火分區(qū)，設(shè)置防火墻及防火門。每個(gè)分區(qū)設(shè)計(jì)一套遍度、濕度、水位、氧氣、硫化氫和甲烷等環(huán)境參數(shù)監(jiān) 測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)。每個(gè)分區(qū)設(shè)計(jì)一套電子巡查管理系統(tǒng)。每個(gè)分區(qū)設(shè)計(jì)一套固定式通信和無線對(duì)講系統(tǒng)。每個(gè)分區(qū)沿線設(shè)置滅火器

5、材Z并配置自動(dòng)滅火系統(tǒng)。每個(gè)分區(qū)配置機(jī)械通風(fēng),采用就地手動(dòng)、就地自動(dòng)和遠(yuǎn)程控制三種方式。2）每個(gè)分區(qū)設(shè)置一處卸料口、自然進(jìn)風(fēng)口（兼人員出入口），800m設(shè)計(jì) 區(qū)段檢修口（兼人員出入口）。卸料口、檢修口、人員出入口等位置設(shè)置滅火器材。卸料口、檢修口、人員出入口等位置設(shè)置攝像機(jī)。卸料口、檢修口、人員出入口等位置配備出入口控制裝置和入侵報(bào)警探測(cè) 裝置和聲光報(bào)警器。3) 每個(gè)分區(qū)設(shè)置一個(gè)集水坑。設(shè)置水位在線監(jiān)測(cè)。設(shè)計(jì)水泵自動(dòng)排水裝置。4 ) 20Om及交叉路口設(shè)置管線出艙口。管線出艙口位置設(shè)置滅火器材。管線出艙口位置設(shè)置攝像機(jī)。管線出艙口位置配備出入口控制裝置和入侵報(bào)警探測(cè)裝置和聲光報(bào)警器。3技術(shù)方案

6、3.1方案概述綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)是一個(gè)綜合性非常強(qiáng)的管控系統(tǒng)。各系統(tǒng)之間由 于技術(shù)體系不一，采用的標(biāo)準(zhǔn)各異，導(dǎo)致難以兼容互通，這不僅需要兼顧 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控、通信聯(lián)絡(luò)、信息管理等需求,而且還要兼顧災(zāi)難事故預(yù) 警、安全防范等方面對(duì)圖像監(jiān)控的需求，同時(shí)還需要考慮報(bào)警、門禁等配 套系統(tǒng)的集成以及與廣播系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng),因此在這些系統(tǒng)的互聯(lián)過程中必然 會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)異構(gòu)的信息孤島問題。要打破信息孤島的局面，復(fù)雜異構(gòu)方式的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)需要解決不同廠商、 不同產(chǎn)品的兼容和多個(gè)系統(tǒng)相互集成的問題，需要考慮到平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)接入 和資源的開發(fā)方式，還需要立足大型聯(lián)網(wǎng)用戶的角度去設(shè)計(jì)，把握好互利 與共享的原則。開發(fā)的城市綜

7、合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)管控一體化平臺(tái)是基于管控一體 化技術(shù)成功地解決了眾多品牌相互兼容、各系統(tǒng)集成與融合、協(xié)議與接口 標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的難題f成為綜合管廊監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)未來的發(fā)展方向。根據(jù)綜合管廊行業(yè)背景，以及目前現(xiàn)場(chǎng)管理和控制應(yīng)用要求，充分考慮到 信息化和智能化的工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市的理念與技 術(shù),結(jié)合多年于電力、軌道交通、煤礦、化工行業(yè)等所開發(fā)的管控一體化 平臺(tái)的經(jīng)驗(yàn)，提出了本解決方案。3.2設(shè)計(jì)原則根據(jù)用戶現(xiàn)狀和需求分析,綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)平臺(tái)依據(jù)以下原則設(shè) 計(jì)：(1)可靠性系統(tǒng)應(yīng)確保管廊數(shù)據(jù)獲取、融合、傳輸?shù)冗^程的可靠性。其中，感知數(shù)據(jù) 是管廊各項(xiàng)應(yīng)用的基礎(chǔ)和判別依據(jù),可靠的數(shù)據(jù)獲取

8、、融合和傳輸是保證 管廊功能正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。(2)可擴(kuò)展性 系統(tǒng)應(yīng)能夠動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié),為不同網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供可擴(kuò)展性,包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 可擴(kuò)展、服務(wù)內(nèi)容可擴(kuò)展等。網(wǎng)絡(luò)的靈活拓展為滿足不同時(shí)期開發(fā)的管廊之線的接入,留有設(shè)計(jì)空間和 標(biāo)準(zhǔn)化的接口方式；服務(wù)內(nèi)容可擴(kuò)展為滿足服務(wù)方不同需求，為后期可能 接入的遠(yuǎn)程抄表、路燈智能管理等系統(tǒng)留有開放性的網(wǎng)絡(luò)接口。（3 ）兼容性、開放性和易維護(hù)性系統(tǒng)的軟、硬件采用模塊化、組態(tài)化設(shè)計(jì),可以方便地進(jìn)行容量的擴(kuò)充和 功能的維護(hù)升級(jí)。同時(shí)，系統(tǒng)建設(shè)基于Web、C/S結(jié)構(gòu)，軟件設(shè)置開放性 網(wǎng)絡(luò)接口，可實(shí)現(xiàn)將監(jiān)測(cè)信息上傳至監(jiān)控中心和各級(jí)主管部門、單位。（4）安全性監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的安

9、全標(biāo)準(zhǔn)要特別保護(hù)用戶的信息隱私，為各政府部門、 單位提供不同安全級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。2.4設(shè)計(jì)思路2.4.1從安全的角度考慮目前,綜合管廊主要存在以下四大問題：是人的不安全行為（違章）造成的人員安全問題,二是物的不安全狀態(tài) （隱患）導(dǎo)致的設(shè)備安全問題，三是環(huán)境的不安全條件（隱患）誘發(fā)的環(huán) 境安全問題，四是組織的不安全因素（管理漏洞）導(dǎo)致的管廊安全問題。 以上四大核心因素共同誘發(fā)能量的不正常傳遞，從而造成管廊事故。因此, 系統(tǒng)必須對(duì)這四個(gè)核心因素進(jìn)行管控,以實(shí)現(xiàn)對(duì)人的不安全行為、物的不 安全狀態(tài)和環(huán)境的不安全因素等迅速、靈活、正確地理解和解決，從而實(shí) 現(xiàn)地下管廊的本質(zhì)安全。(1)針對(duì)人員安全：通過人

10、員定位、門禁系統(tǒng)、便攜式巡檢儀、人員探測(cè) 計(jì)數(shù)器等管控人的不安全行為，使巡檢人員達(dá)到可視化管理、無關(guān)人員實(shí) 現(xiàn)防范入侵管理。以及可以使用智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，來完成目前人工巡 檢的一些任務(wù)，更能保證人員安全。(2 )針對(duì)環(huán)境安全：通過多功能監(jiān)測(cè)基站和智能傳感器對(duì)管廊溫度、濕度、 水位、氧氣、H2S、CH4等環(huán)境要素實(shí)時(shí)監(jiān)控Z實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)源管理、辨識(shí)、 評(píng)估和控制，從而消除環(huán)境的不安全因素。(3 )針對(duì)設(shè)備安全：通過智能傳感器、儀表和多功能監(jiān)測(cè)基站對(duì)監(jiān)控設(shè)備、 排水設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、通信設(shè)備、消防設(shè)備、照明設(shè)備、電纜遍度等進(jìn)行 實(shí)時(shí)在線感知、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、遠(yuǎn)程控制和指揮調(diào)度,使之始終處于安全狀態(tài)。(4 )針

11、對(duì)管理安全：通過建立安全機(jī)制和預(yù)警管理體系，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)可視化、 問題可視化和隱患的可視化,達(dá)到管理無失誤、指揮無失誤、操作無失誤, 在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)未雨綢繆、超前預(yù)報(bào)，防患于未然。城市綜合管廊的建設(shè)目標(biāo)是在信息化管理的基礎(chǔ)上Z逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，用 智慧覆蓋整個(gè)管廊運(yùn)行管理的全過程，實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、安全、環(huán)保的管、 控、營(yíng)一體化智慧型管廊。2.4.2從物聯(lián)網(wǎng)的角度考虎本系統(tǒng)利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過感、傳、知、用四層架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地 下管廊的屬性信息和狀態(tài)信息運(yùn)行透徹的感知和度量,通過感知實(shí)時(shí)獲取 人員、設(shè)備、環(huán)境、流程制度等在內(nèi)的一切數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)地下管廊管理的可 視化,提高管廊安全性和用戶滿意度。從上圖

12、可以看出,管廊內(nèi)所有的信息都要通過設(shè)備數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化傳到平臺(tái)監(jiān)控中心,而監(jiān)控中心的各種控制命令則要傳輸?shù)礁鞫喂芾鹊母鞣N設(shè)備上。這些信息主要有：(1)環(huán)境傳感器和設(shè)備傳感器的模擬量數(shù)據(jù);(2 )人員位置信息和人員報(bào)警信息；(3 )監(jiān)控?cái)z像機(jī)的視頻信號(hào)和控制信號(hào)；(4 )風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備狀態(tài)信息；(5 ) IP電話的語音信息和無線對(duì)講信息；(6 )管廊的各種屬性信息和狀態(tài)信息；(7 )管理指令和流程信息等。采用基于管控一體化整體解決方案來化解以上所有問題。系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng) 的標(biāo)準(zhǔn)接口,用戶可以很順利的處理來自不同設(shè)備及環(huán)境的數(shù)據(jù)，滿足末 端設(shè)備擴(kuò)展需求。2.5系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)根據(jù)綜合管廊的運(yùn)營(yíng)復(fù)雜情況及特點(diǎn)

13、,建立基于管控一體化平臺(tái)的監(jiān)控系 統(tǒng),是實(shí)現(xiàn)智慧管廊的必由之路。綜合管廊要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，又要實(shí)現(xiàn)對(duì)供電、消防、照明、 通風(fēng)、排水等系統(tǒng)的集中管理：(1) 感知層：感知來自電力、給水、通信、能源等系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)。(2) 傳輸層：由物聯(lián)網(wǎng)多功能基站提供無線、有線通信等可靠傳輸。(3 )處理層：通過一個(gè)統(tǒng)一管理信息平臺(tái)集成環(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)、管控平臺(tái)系統(tǒng)五大中心模塊 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分布式應(yīng)用和縱向深入。(4)應(yīng)用層：由于政府管理部門和四大管線單位(自來水、電力、煤氣和 通信)的本專業(yè)管線運(yùn)行信息、會(huì)影響到管廊本體安全或其它專業(yè)管線安 全運(yùn)行,因此在應(yīng)

14、用層要對(duì)四大管線單位提供通信接口，以實(shí)現(xiàn)信息的共 享和聯(lián)動(dòng)。4.系統(tǒng)組成 綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)是一個(gè)深度集成的自動(dòng)化平臺(tái)，它集成了設(shè)備和 環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控、安防、火災(zāi)報(bào)警、語音通訊、電力監(jiān)控、智能機(jī)器 人巡檢與信息化管理平臺(tái)等子系統(tǒng)。通過集成和互聯(lián)管廊內(nèi)的自動(dòng)化系統(tǒng), 為運(yùn)營(yíng)和維修人員提供一個(gè)完整的、統(tǒng)一的監(jiān)控管理平臺(tái)。綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)分為三層六系統(tǒng)。三層包括管理層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層與現(xiàn)場(chǎng) 采集控制層三部分組成。管理層是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它聯(lián)系、協(xié)調(diào)、 控制和管理各子系統(tǒng)的工作。傳輸層包括名道口與監(jiān)控中心之間網(wǎng)絡(luò)通過 光纖傳送，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、TCP/IP控制數(shù)據(jù)和RS-485數(shù)據(jù)的 通信?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)控制層主要由接入層交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域控制 器PLC等組成。其中PLC負(fù)責(zé)采集管廊內(nèi)的檢測(cè)信號(hào)、邏輯運(yùn)算分析并對(duì)根據(jù)信號(hào)對(duì)管廊 內(nèi)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)控制。五系統(tǒng)包括由環(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)、智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)和統(tǒng)一管理信 息平臺(tái)組成。系統(tǒng)框圖如下圖所示：管理層班三IO服務(wù)器 數(shù)據(jù)庫脳務(wù)器 I NVR主機(jī)維護(hù) 終端設(shè)備監(jiān)控I 打緊急電話話務(wù)臺(tái) 印電視墻J安肪光纖戍環(huán)網(wǎng)工業(yè)交換機(jī) （遠(yuǎn)程分站內(nèi)）業(yè)交換機(jī) （遠(yuǎn)程分站內(nèi)）火災(zāi)報(bào) 警終端綜合管控V分區(qū)站控制層E綜合骨挖 分區(qū)站 Wlas設(shè)備監(jiān)控環(huán)境監(jiān)測(cè)