王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著現代物聯網技術的快速發展，基于物聯網技術的地下綜合管廊智能化建設正在成為智慧管廊重要的建設方式。借鑒地下綜合管廊的建設經驗，應當充分發揮現代物聯網技術的優勢，引進智慧管廊內涵和支撐技術，提高地下綜合管廊智能化建設效果，有利于提升新型城市基礎設施水平，完善城市數字化管理功能，實現地下綜合管廊全生命周期的智慧化運營和管理。

關鍵詞：物聯網技術；地下綜合管廊；智慧化建設

0 引言

地下綜合管廊是城市基礎設施的重要組成部分，在建設過程中依托物聯網技術能夠提高地下綜合管廊的建設效果，實現智慧化建設的目標。在地下綜合管廊建設過程中采用現代物聯網技術，為地下綜合管廊全生命周期的運營提供有力支持，保證地下綜合管廊在建設目標方面能夠達到精細化、智慧化的要求。

1 地下綜合管廊建設概述

地下綜合管廊主要是指建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施，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可納人綜合管廊。圍繞地下綜合管廊的建設要求，在地下綜合管廊的建設方面需要采取多種先進的智能化技術提高建設效果，目前地下綜合管廊智慧化建設尚停留在子系統實施以及系統集成狀態，與要達到的智慧管廊目標還存在較大差距。

2 地下綜合管廊智能化建設

2.1做好全面規劃

　　在地下綜合管廊建設過程中，智慧化建設是重要的發展目標。要提高智慧化建設的效果，應當在地下綜合管廊建設前進行充分論證，做到全面規劃、科學實施，從而使地下綜合管廊在建設方法、建設內容和以及智能化技術的應用都能做到提前規劃和提前籌備，解決地下綜合管廊建設中存在的諸多問題。目前智慧管廊建設需要多方面協同才能保證地下綜合管廊建設取得智慧化的效果。

2.2引進智慧管廊內涵和支撐技術

　　在地下綜合管廊智慧化建設過程中引進現代物聯網技術至關重要，智慧管廊建設包含的內容多，通過采用物聯網技術實現管廊的數據收集、管線監控、管廊安全防范、安全機器人巡檢、廊內環境與設備監控等功能，實現地下綜合管廊管理的智慧化，提高地下綜合管廊的管理效率，更好地融入智慧城市管理和服務體系。智慧管廊利用物聯網技術，通過信息傳感設備，按約定的協議，將管廊內設備與網絡相連接，設備通過物聯網進行信息交換和通信，實現對廊內設備智慧化識別、定位、跟蹤、監管等功能。

2.3地下綜合管廊智能化系統構成

　　地下綜合管廊智能化建設的總體架構分為設備層、網絡層、支撐層、應用層。設備層主要由走廊內部署的各種監控設備實現。網絡層使用物聯網進行數據傳輸，并將數據信息上傳到支撐層。支撐層由一系列數據庫和服務平臺組成，是智慧管廊的數據基礎，也是應用層進行信息處理的數據來源。應用層由根據智慧管廊運維管理平臺需求制定的相關功能模塊或系統組成，包括綜合監控、綜合數據服務、運營管理、應急管理等。

3 基于物聯網技術的地下綜合管廊智慧化建設要點

3.1安全機器人巡檢系統

安全機器人巡檢系統采用物聯網進行控制和數據傳輸，對地下管廊的管線進行全面的巡檢，既解決了管線的巡查問題，同時也提高了巡檢質量，規避地下

圖1巡檢機器人安裝橫斷面圖

圖2(靜力水準系統結構圖)

　　管線的泄露風險，快速發現地下管線的安全隱患并予以有效解決，使地下管線在運行過程中具備更強的安全性。采取安全機器人巡檢的方式針對性強，巡檢效果好，在巡檢過程中能夠滿足巡檢要求，對解決地下綜合管廊的管線巡檢問題具有重要影響，在具體實施過程中需要根據地下綜合管廊的建設位置，管線類型以及管線的走向情況合理設置安全機器人的巡檢路線。

3.2結構安全監測系統

　　地下綜合管廊結構安全監測系統可實現對多點相對沉降、結構傾斜、管廊振動、伸縮縫相對位移的監測，提升檢測的便利性，提高管廊養護維修的管理水平，降低潛在危險性事件的發生概率。因此對地下綜合管廊的結構沉降及位移、振動加速度進行實時監測是非常必要的。

　　結構安全監測系統通過在管廊結構內布置沉降(靜力水準儀)、相對位移(位移計)等監測傳感器，監測管廊在運營階段的結構變形變位，通過光纖光柵調制解調器采集管廊內靜力水準儀、位移計數據，利用物聯網進行數據傳輸，監控中心服務器采用光纖光柵測量系統客戶端軟件對采集的解調儀各通道數據進行數據處理和分析。振動加速度監測采用高精度、頻振動加速度傳感器實時監測結構動力狀態，通過物聯網實現遠程在線實時監測，后臺處理監控管廊上部人為活動(振動擾動)。任何接入互聯網的客戶端都可在服務器上觀測各監控點的變形信息。

3.3利用安全防范系統對管廊進行監控

　　地下綜合管廊在運行過程中需要掌握管廊內的安全狀況，利用安全防范系統能夠對地下綜合管廊進行生命周期的監控，提高地下綜合管廊的建設效果，解決了地下綜合管廊的安全防范問題。安全防范系統包括視頻安防監控系統、非法入侵報警系統、出入口控制系統、廊內人員實時定位系統及離線式電子巡查系統五大部分。管廊安全防范系統采用新一代傳感技術、視頻識別技術和物聯網技術，可以實現以下建設目標:

　　1)實現人侵防范監控管理，監控中心管理人員可以實時接收人侵報警信號、實時查看管廊內相關圖像。

　　2)實現運維巡更記錄和廊內人員定位，提高運維管理的安全管理水平。

　　3)通過綜合監控平臺實現安全防范各個系統之間聯動以及與其他系統聯動，提高管廊的安全防范能力和智能化程度。

　　視頻安防監控系統通過在管廊艙內設置一體化低照度網絡高清攝像機，在通風口、投料口、管廊內人員出入口等處設置網絡高清攝像機。監控中心值班人員能夠按照預先設定順序或地點顯示實時圖像畫面，當某地點有報警信號時，監控中心能自動顯示相應地點的圖像畫面。監控中心值班人員通過調閱瀏覽現場的視頻圖像進行分析和判斷，能夠清晰地了解地下綜合管廊的運行情況，同時還能分析地下綜合管廊的運行風險，并提前預防不良事件的發生，保障管廊安全運行。

　　入侵報警系統在綜合管廊人員出入口、通風口、投料口等外部人員容易入侵的位置設置入侵報警探測裝置和聲光報警器。外部人員進入時，通過分區ACU，及時向監控中心報警，并聯動監控中心安防工作站、監控大屏的相應區間和位置的圖像元素閃爍，產生語音報警信號，以便控制中心采取相應措施。

　　出入口控制系統主要由識讀部分、傳輸部分、管理／控制部分和執行部分以及相應的系統軟件組成。在管廊人員出入口對人或物的進、出進行放行或拒絕，同時具有實現井蓋開啟狀態監控、位置定位、非法拆除警告和報警等控制功能。電動液壓井蓋自帶控制器，狀態信號接入ACU箱，可通過遠程和專用工具開啟井蓋進入管廊。出入口控制系統能接入消防報警信號，當發生火災，接收到報警信號后，發送火災的區間及相鄰區間的各個出入口電控鎖均自動打開。

　　廊內人員實時定位系統在管廊艙內每隔60米左右設置一個無線路由器,吸頂安裝,路由器有效范圍不小于30m；每個艙內路由器采用級聯方式通信，由一條主通信光纖串接該艙內每個監控區間的所有無線路由。管廊內安裝無線全覆蓋網絡通訊系統后，通過手機、IPAD將實時位置信息傳送至監控中心平臺。人員進入管廊后，監控中心可根據地理信息實時跟蹤廊內人員所處位置，0~20米范圍對定位標識等目標進行識別和監控。

　　離線式電子巡查系統在管廊每個防火分區中部、人員出入口各設置離線電子巡查點一個。人員參與巡查時，使用手持設備即可進行位置信息實時上傳，實現巡檢功能。

3.4不斷完善設備及環境監控

　　地下綜合管廊在運營管理過程中需要監控廊內各種設備的運行狀況，并對廊內環境進行監測，了解廊內設備和環境的基本情況，提供廊內各種設備監控方式，為監控中心提供管廊日常運行狀態數據，從而有效保障管廊安全運行和運維人員的人身安全。設備與環境監控系統由監控模塊、控制設備、物聯網設備組成。環境監控模塊實現廊內環境參數數據顯示、報警定位、告警通知功能。設備監控模塊實現通風、排水、照明等設備監測與管控。系統設計應遵循集散管控系統集中管理、分散控制的建設原則，采用管理層、自動控制層和現場控制層三層結構。各層設備應具有標準、開放的通信協議與接口。

　　設備與環境監控系統包括廊內環境參數檢測、通風、排水、照明等設備監測與管控。環境檢測參數包括廊內溫濕度、氧氣濃度、排水泵水位、污水艙內硫化氫和燃氣艙內甲烷等。系統采集管廊內環境參數、通風、排水、照明等狀態數據，通過可編程控制器控制風機、排水泵、照明系統等設備的運行，同時監控中心也可通過綜合監控平臺實現系統的遠程監控功能，當有環境參數超闕值時觸發報警并啟動應對控制。系統可根據實際需要對風機、水泵、照明燈附屬設備進行遠程監控和管理，提供環境監測數據、系統設備狀態等歷史數據。

3.5優化地下綜合管廊運營平臺

　　地下綜合管廊在運營過程中既要了解其特點和運行要求，同時也要在運營方面充分發揮基于物聯網技術的智慧管廊的優勢，將管廊智慧運營服務運用其中，并根據地下綜合管廊的智慧運營特點制定科學的運營方式，保證地下綜合管廊在運營過程中能夠達到運營目標，降低運營難度。智慧管廊的目標是實現智慧化運營、管理，并為管線單位提供高效、優質的服務，確保管廊全生命周期的安全運維。

　　地下綜合管廊智慧運維管理平臺由基礎網絡設施、軟件、硬件等構成。功能子平臺包括設備設施運維平臺、監控與報警平臺、運營管理平臺、綜合數據服務平臺、BIM、GIS應用服務平臺、應急指揮平臺等。智慧運維管理平臺具有以下功能：

　　基于GIS(地理信息系統)和BIM(建筑信息模型)技術，可以進行管廊的精細化模型創建以及大場景地理信息的管理和分析，實現了分析、管理從微觀到宏觀的海量數據，同時又能更全面地展示可視化信息。

　　實時數據采集和推送，實時動態監測綜合管廊運行狀況，通過異常報警和風險評估，掌控風險分布。數據共享和交換，通過使用大數據分析技術對實時數據和海量歷史數據進行分析和處理，對可能發生的安全事件進行預警，提前采取應對措施，保障綜合管廊整體安全，助力運維單位履行安全職責。

　　管廊本體與入廊管線一體化監測，使運維單位與管線權屬單位形成協同機制，輔助綜合管廊各相關方履職履責。

對廊體、管線、附屬設施設備進行全生命周期管理，實現巡檢、養護、維修、報廢業務流程化、精細化管理。提供二次開發接口，實現智慧綜合管廊運營平臺的各項專業功能。

4、AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

4.1平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控制、環境監測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制和綜合數據服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及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，提升了管廊基礎設施、環境和設備的使用和恢復效率。

4.2平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所環境監控系統、智能馬達監控系統、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。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監控、統一管理、統一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。

4.3平臺拓撲

4.4平臺子系統

4.4.1電力監控

電力監控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數和用能情況，可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

4.4.2環境監測

環境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統完成管廊環境綜合監控。

4.4.3電氣安全

 AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監視，發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

4.5相關平臺部署硬件選型清單

4.5.1電力監控及配電室環境監控系統

5 結語

通過對地下綜合管廊建設的理解，在建設過程中引入物聯網技術和智能化技術，提升了地下綜合管廊的智慧性，對地下綜合管廊的運營效果具有重要意義，即能夠切實解決地下綜合管廊的運行、維護問題，同時將管廊的管理從監控、運維層面提升到運營、服務層面，實現地下綜合管廊全生命周期內監控、運維、管理、運營、服務的智慧化。

參考文獻

【1】王勝.基于物聯網技術的地下綜合管廊智能化建設[J].

【2】陳焱.基于物聯網技術的智慧綜合管廊建設.

【3】安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05