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摘  要 ：城市綜合管廊監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)管廊智能運(yùn)維的關(guān)鍵。文章以陜西省西安市綜合管廊監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)為例，闡明系統(tǒng)的構(gòu)成、主要功能以及數(shù)據(jù)接口形式，重點(diǎn)介紹監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)的核心，設(shè)計(jì)統(tǒng)一管理平臺(tái)的功能及界面，分析平臺(tái)及設(shè)備選型的重點(diǎn)注意事項(xiàng)，為類似工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及實(shí)施提供參考。

關(guān)鍵詞：綜合管廊；監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)；統(tǒng)一管理平臺(tái)

0 引言

城市地下綜合管廊是市政地下管線的綜合體，將給水、雨水、污水、供熱、電力、通信、燃?xì)?、工業(yè) 等市政管線在集中空間進(jìn)行統(tǒng)一管理，是保障城市高 效運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施。完善的監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)為綜合管廊的監(jiān)測、控制、運(yùn)營、安全提供有力保證，是 綜合管廊設(shè)計(jì)的重要組成部分。根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50838—2015），城市綜合管廊監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)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)和統(tǒng)一管理平臺(tái)。本研究以陜西省西安市某地下管廊項(xiàng)目為實(shí)例，以規(guī) 范要求為框架，以統(tǒng)一管理平臺(tái)為核心搭建集成環(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)等子系統(tǒng)的監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管廊中多個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)行，提升系統(tǒng)的智能化水平，提高運(yùn)營維護(hù)效率及質(zhì)量。

1 管廊監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)成及主要功能

陜西省西安市某地下管廊監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 陜西省西安市地下管廊監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 統(tǒng)一管理平臺(tái)

統(tǒng)一管理平臺(tái)將綜合管廊與報(bào)警各子系統(tǒng)集成為 相互關(guān)聯(lián)和協(xié)同的綜合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)的統(tǒng)一管理、信息共享及聯(lián)動(dòng)控制。平臺(tái)采用C/S架構(gòu)，可以在多個(gè)地點(diǎn)、多臺(tái)工作站部署客戶端，實(shí)現(xiàn)不同身份與數(shù)量 的用戶使用。使用客戶端訪問搭建在統(tǒng)一管理服務(wù)器 的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)人機(jī)的數(shù)據(jù)交互。

統(tǒng)一管理平臺(tái)的物理介質(zhì)安裝在綜合管廊的監(jiān)控中心，是管廊運(yùn)維人員的主要工作地點(diǎn)。運(yùn)維人員通過統(tǒng)一管理平臺(tái)全面獲知管廊內(nèi)各個(gè)地點(diǎn)現(xiàn)場情況及各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際需要向現(xiàn)場設(shè)備自動(dòng)或手動(dòng)發(fā)出控制命令。

1.2 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要通過PLC設(shè)備采集管廊環(huán)境參數(shù)（溫濕度、氧濃度等），可以對管廊內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備、給排水設(shè)備、照明設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制，根據(jù) 不同工況劃分單體控制及模式控制。環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控 系統(tǒng)通過約定的Modbus-TCP接口協(xié)議接入統(tǒng)一管理平臺(tái)，與統(tǒng)一管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，在統(tǒng)一管理平臺(tái) 提供環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的操控界面。環(huán)境與設(shè)備監(jiān) 控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測綜合管廊全域環(huán)境、設(shè)備情況， 通過數(shù)據(jù)采集裝置將數(shù)據(jù)參數(shù)及時(shí)地傳輸至統(tǒng)一管理平臺(tái)，運(yùn)維管理人員在后端可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場問題， 排除異常、隱患，及時(shí)處理危險(xiǎn)情況。

1.3 安全防范系統(tǒng)

安全防范系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控、門禁、入侵報(bào)警及 離線巡更設(shè)備等，對外提供軟件開發(fā)工具包 （SDK）。統(tǒng)一管理平臺(tái)通過調(diào)用安全防范系統(tǒng)的SDK對安全防 范系統(tǒng)各項(xiàng)功能進(jìn)行界面集成，展示攝像頭位置、門 禁設(shè)備狀態(tài)及入侵檢測點(diǎn)位狀態(tài)。用戶通過統(tǒng)一管理 平臺(tái)對安全防范系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備下發(fā)控制命令，實(shí)現(xiàn)攝像頭的（左右/上下） 移動(dòng)及鏡頭變倍、變焦控制，進(jìn)行遠(yuǎn)程開關(guān)門禁設(shè)備以及控制入侵報(bào)警設(shè)備布防/撤防。

1.4 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)包括電話系統(tǒng)和無線對講系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)與監(jiān)控中心的實(shí)時(shí)語音通信。本項(xiàng)目的電話為消防專用電話，可以節(jié)省投資。管廊內(nèi)的電話摘機(jī)后與控制中心電話直通，緊急情況時(shí)實(shí)現(xiàn)快速溝通。中心電話主機(jī)可以對管廊內(nèi)全部電話終端進(jìn)行組呼外放，在特殊情況下可作為管廊內(nèi)廣播進(jìn)行使用。無線對講系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)巡檢人員與控制中心的移動(dòng)通信，可以選擇組呼或點(diǎn)對點(diǎn)多種通話方式，適用于不同使用場景。通信系統(tǒng)通過Modbus-TCP接口協(xié)議接入統(tǒng)一管理平臺(tái)，由統(tǒng)一管理平臺(tái)對 其進(jìn)行界面集成，監(jiān)視通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

1.5 預(yù)警及報(bào)警系統(tǒng)

預(yù)警及報(bào)警系統(tǒng)具有獨(dú)立的火災(zāi)報(bào)警平臺(tái)，即FAS系統(tǒng)以及防火門監(jiān)視平臺(tái)。FAS系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的 消防控制主機(jī)及專用工作站，可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。預(yù)警及報(bào)警系統(tǒng)通過Modbus-TCP協(xié)議與統(tǒng)一管理平臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，統(tǒng)一管理平臺(tái)提供冗余的預(yù)警 及報(bào)警系統(tǒng)界面，便于運(yùn)維人員對預(yù)警及報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行集中管理。

1.6 大屏幕系統(tǒng)

大屏幕系統(tǒng)位于管廊的監(jiān)控中心，本項(xiàng)目使用9塊55寸LCD屏幕拼接，展示重要畫面。正常工況下，大 屏幕用于展示統(tǒng)一管理平臺(tái)界面及關(guān)鍵視頻監(jiān)控畫面。緊急狀況下可以自動(dòng)或手動(dòng)切換目標(biāo)場景界面，及時(shí) 向運(yùn)維人員展示關(guān)鍵信息。

2 接口明確過程中的注意事項(xiàng)

監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的接口功能根據(jù)實(shí)際子系統(tǒng)設(shè)備 特點(diǎn)及控制要求進(jìn)行相應(yīng)的接口功能設(shè)計(jì)，需求對接 階段應(yīng)該明確物理接口類型、接口協(xié)議及接口功能。需要注意的是，制定接口文件時(shí)應(yīng)充分明確接口分界及相關(guān)方責(zé)任，確定接口功能實(shí)現(xiàn)的要求及檢查項(xiàng)目， 避免實(shí)施過程中就職責(zé)劃分問題產(chǎn)生爭議。

3 統(tǒng)一管理平臺(tái)功能界面設(shè)計(jì)

3.1 總覽界面

總覽界面清晰展示管廊的地理位置分布，標(biāo)明管 廊的艙室劃分、支管廊走向、出入口位置及周邊建筑情況?？傆[界面結(jié)合管廊實(shí)際尺寸進(jìn)行適當(dāng)比例調(diào)整，突出重點(diǎn)部位，界面簡明直觀。

3.2 導(dǎo)航界面

導(dǎo)航界面位于主界面上方，實(shí)現(xiàn)總覽界面及各子系統(tǒng)的切換選擇。對當(dāng)前選中界面的按鈕與未選中界面按鈕進(jìn)行顏色區(qū)分，便于操作人員定位及切換。

3.3 子系統(tǒng)界面

統(tǒng)一管理平臺(tái)各子系統(tǒng)界面根據(jù)設(shè)備進(jìn)行分頁，布局風(fēng)格與原系統(tǒng)保持一致，操作方式與原系統(tǒng)匹配，減少誤操作。針對接口系統(tǒng)中的不常用功能，對統(tǒng)一 管理平臺(tái)界面進(jìn)行優(yōu)化精簡，提升操作的便利性。

3.4 報(bào)警及事件界面

報(bào)警及事件界面位于畫面下方，一般顯示最近的 3條報(bào)警信息，按時(shí)間及優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序。用戶可以通過左下方的報(bào)警管理及事件管理按鈕展開報(bào)警及事件列表，獲得更全面的報(bào)警及事件信息展示。用戶可以根據(jù)時(shí)間或關(guān)鍵字對報(bào)警及事件進(jìn)行篩選，快速提取需要的信息。

3.5 用戶管理

用戶管理界面可以實(shí)現(xiàn)用戶添加、刪除及權(quán)限變 更操作。用戶分為管理、操作及瀏覽三個(gè)級(jí)別。管理 員針對不同用戶開放不同的界面以及不同界面的控制、瀏覽權(quán)限。

3.6 多屏幕支持

需要在一個(gè)工作站瀏覽多個(gè)子系統(tǒng)畫面時(shí)，可以使用統(tǒng)一管理平臺(tái)的多屏幕支持功能，在一臺(tái)監(jiān)控主機(jī)的多個(gè)顯示器上展示不同子系統(tǒng)界面，各個(gè)界面權(quán)限統(tǒng)一歸屬登錄用戶，不同顯示器上的界面可以自由切換組合。

4 主要聯(lián)動(dòng)功能設(shè)計(jì)

4.1 入侵報(bào)警-視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)

入侵報(bào)警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)被入侵時(shí)，會(huì)在監(jiān)控平臺(tái)產(chǎn)生報(bào)警信息，在統(tǒng)一用戶平臺(tái)入侵報(bào)警界面標(biāo)注入侵位置。為了使值班人員更快了解現(xiàn)場情況，判斷報(bào)警消息是否為誤報(bào)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了入侵報(bào)警-視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。

系統(tǒng)調(diào)試過程中，組合不同區(qū)域出入口的視頻監(jiān)控畫面，定義多個(gè)視頻場景，每個(gè)場景涵蓋出入口相關(guān)的全部攝像頭。通過統(tǒng)一管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)入侵報(bào)警-視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。

4.2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)-門禁系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

管廊中的門禁設(shè)備分為防煙門及疏散通道門，針對火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) （FAS） 發(fā)出的火災(zāi)信號(hào)，需要門禁系統(tǒng)根據(jù)門分類進(jìn)行開啟或關(guān)閉，保證防排煙及人員疏散。

門禁系統(tǒng)中，根據(jù)門的功能及所處區(qū)域進(jìn)行預(yù)先組合，區(qū)域范圍與FAS的防火分區(qū)一致。統(tǒng)一管理平臺(tái)收到FAS系統(tǒng)發(fā)出的火災(zāi)聯(lián)動(dòng)命令后，根據(jù)命令中的區(qū)域字段，下發(fā)指令給門禁系統(tǒng)，釋放該區(qū)域的疏散通道門，遠(yuǎn)程控制電動(dòng)開關(guān)門裝置關(guān)閉防煙門。為了防止防煙門關(guān)閉影響現(xiàn)場疏散，防煙門內(nèi)外側(cè)均設(shè)置開門按鈕，其控制信號(hào)具有優(yōu)先級(jí)，可以使遠(yuǎn)程關(guān)閉的防煙門打開并保持20s（具體時(shí)間可以設(shè)定），人員通過后再次關(guān)閉，優(yōu)先保證人員疏散。

4.3 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)-環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

FAS系統(tǒng)探測器檢測到火災(zāi)發(fā)生，發(fā)送火災(zāi)信號(hào) 給統(tǒng)一管理平臺(tái)，統(tǒng)一管理平臺(tái)向環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)控制命令，根據(jù)預(yù)先定義的通風(fēng)模式開關(guān)風(fēng)閥及風(fēng)機(jī)，限制現(xiàn)場煙氣擴(kuò)散，保障人員及設(shè)備安全。

4.4 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)-視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)防火分區(qū)的劃分范圍，對區(qū)域內(nèi)的攝像頭進(jìn)行組合，由區(qū)域內(nèi)的全部攝像頭畫面定義該區(qū)域的視頻監(jiān)控火災(zāi)場景。統(tǒng)一管理平臺(tái)收到FAS系統(tǒng)發(fā)出的火災(zāi)報(bào)警信息，根據(jù)報(bào)文中的區(qū)域字 段，調(diào)用視頻監(jiān)控區(qū)域的火災(zāi)場景。視頻監(jiān)控可以自動(dòng)切換大屏幕畫面展示火災(zāi)報(bào)警區(qū)域全部攝像頭，便于值班人員快速判斷火情，及時(shí)進(jìn)行處置。

5 平臺(tái)及設(shè)備選型注意事項(xiàng)

5.1視頻監(jiān)控設(shè)備建議

因管廊內(nèi)部普遍為狹長形空間，無法發(fā)揮云臺(tái)攝像機(jī)轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)的優(yōu)勢，固定攝像機(jī)從成本及清晰度上更具優(yōu)勢，適當(dāng)提高固定攝像機(jī)占比有助減少項(xiàng)目成本。攝像頭數(shù)量方面，需要確保關(guān)鍵區(qū)域全覆蓋，針對照明條件不好的區(qū)域，選用紅外攝像頭提供清晰的監(jiān)控圖像。

5.2入侵檢測設(shè)備建議

入侵檢測設(shè)備選用靈敏度高且不容易誤觸發(fā)的設(shè)備，應(yīng)具有紅外及超聲探測多種方式，安裝高度及朝向需要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整。

5.3統(tǒng)一管理平臺(tái)建議

統(tǒng)一管理平臺(tái)應(yīng)該采用較為成熟的平臺(tái)，最好具有多個(gè)實(shí)施案例。平臺(tái)需要支持多種接口接入，支持主流的各類接口協(xié)議，避免因接口不匹配進(jìn)行二次開發(fā)。統(tǒng)一管理平臺(tái)與子系統(tǒng)接口協(xié)議建議優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議，減少前期對接工作量，便于后續(xù)擴(kuò)容及日常維護(hù)。

6  AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)

6.1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。

6.2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。

6.3平臺(tái)拓?fù)鋱D

6.4平臺(tái)子系統(tǒng)

6.4.1電力監(jiān)控

電力監(jiān)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(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表，用于測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)測控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。

6.4.2環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、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。

6.4.3電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(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。

6.5相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

6.5.1電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

6.5.2電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

6.5.3消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

6.5.4防火門監(jiān)控系統(tǒng)

6.5.5消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

7 結(jié)語

不同的綜合管廊因其地理位置、承載的管道種類等各種因素差異而具有特性，綜合管廊報(bào)警及監(jiān)控系統(tǒng)包含的子系統(tǒng)存在普遍差異。統(tǒng)一管理平臺(tái)作為報(bào)警及監(jiān)控系統(tǒng)與使用人員交互的接口，其界面及功能設(shè)計(jì)在不同的綜合管廊環(huán)境下具有一定普適性。本研究以某管廊報(bào)警及監(jiān)控系統(tǒng)具體實(shí)施方案為例，闡述統(tǒng)一管理平臺(tái)與其他子系統(tǒng)的接口功能實(shí)現(xiàn)，為其他綜合管廊的報(bào)警及監(jiān)控系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)提供參考。

參考文獻(xiàn)

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