劉細(xì)鳳

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

   摘要:綜合管廊智慧運(yùn)維模式要解決的主要問題是把管理部門、管廊使用單位、運(yùn)維單位自身管理流程和智能的運(yùn)維技術(shù)如何通過軟、硬件系統(tǒng)有機(jī)整合起來，形成統(tǒng)一的“綜合管廊智慧運(yùn)維管理系統(tǒng)"。而目前不同建設(shè)主體、不同時(shí)序建設(shè)的各管廊項(xiàng)目依靠項(xiàng)目招標(biāo)的方式產(chǎn)生的單條管廊的機(jī)電設(shè)施和提供的“管理軟件"是不能滿足杭州市對(duì)綜合管廊統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一運(yùn)維以及智慧運(yùn)維的基本要求的。以Bim+gis相結(jié)合的信息系統(tǒng)為模型，打造杭州城市地下空間、地下管線綜合資源管理系統(tǒng)；以管廊運(yùn)維應(yīng)用為基礎(chǔ)，搭設(shè)綜合管廊統(tǒng)一運(yùn)維管理平臺(tái)；以云存儲(chǔ)、云計(jì)算為手段，提升城市管理的信息化、智慧化水平；以專用光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，構(gòu)建完成智能的杭州市綜合管廊智慧運(yùn)維總體架構(gòu)。

   關(guān)鍵詞：綜合管廊 智慧運(yùn)維模式 管理 技術(shù)體系 系統(tǒng)架構(gòu)

1、綜合管廊智慧運(yùn)維系統(tǒng)架構(gòu)

   杭州智慧管廊綜合運(yùn)維管理系統(tǒng)應(yīng)建成以一級(jí)杭州市指揮管理中心，二級(jí)區(qū)域分中心，三級(jí)管廊監(jiān)控獨(dú)立控制室為基本單元的三級(jí)架構(gòu)體系。

1.1一級(jí)中心（市指揮中心）杭州市指揮管理中心作為全市智慧管廊運(yùn)維系統(tǒng)的管理、調(diào)度及指揮中心以及全市乃至全省管廊數(shù)據(jù)中心。

1.2二級(jí)中心（區(qū)級(jí)控制中心）根據(jù)中遠(yuǎn)期城市管廊區(qū)域規(guī)劃，杭州市本級(jí)可先設(shè)立三個(gè)區(qū)域匯聚分中心，負(fù)責(zé)分區(qū)范圍內(nèi)所有管廊管理系統(tǒng)的接入以及負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)的運(yùn)維、管理、調(diào)度及指揮等職能。

1.3三級(jí)中心（監(jiān)控機(jī)房）各段管廊監(jiān)控機(jī)房作為基本的管廊管理單元，負(fù)責(zé)本管廊內(nèi)的運(yùn)維、管理職能。

2、“四個(gè)一"綜合運(yùn)維技術(shù)體系

2.1運(yùn)維可視“一張圖"

   “一張圖"基于Geographic Information System（GIS）與Building information Modeling（BIM）相結(jié)合，采用地理信息和建筑信息模型技術(shù)直觀形象的展示管廊運(yùn)維相關(guān)信息，提升運(yùn)維管理能力。“一張圖"是資產(chǎn)管理信息可視化的綜合呈現(xiàn)，也是管廊管線資源管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)載體。系統(tǒng)具有豐富的地圖展示效果，同時(shí)支持基于二維、三維地圖的在線展示、流暢切換，支持旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等基本操作，且具有統(tǒng)一坐標(biāo)系，為監(jiān)控人員與決策人員提供準(zhǔn)確的地理信息，確保信息統(tǒng)一可視，同時(shí)在應(yīng)急救援時(shí)提供有效的安全分析鏈。

圖1地下綜合管廊可視化三維界面示意圖

2.2綜合承載“一張網(wǎng)"

   “一張網(wǎng)"基于底層工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng)與傳輸PTN環(huán)網(wǎng)保護(hù)相結(jié)合，采用專網(wǎng)專用的方式，綜合承載管廊內(nèi)各類控制信息，如：環(huán)境監(jiān)控、排水通風(fēng)監(jiān)控、視頻監(jiān)控、入侵報(bào)警、內(nèi)部電話等，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。其組網(wǎng)拓?fù)淙缦聢D所示：

圖2通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D

2.3統(tǒng)一管理“一平臺(tái)"

   “一平臺(tái)"是以智慧管廊“運(yùn)維模型“和“管理模型"為核心而開發(fā)的一套綜合性管廊運(yùn)維管理平臺(tái)，有機(jī)整合七大子系統(tǒng)以及對(duì)管廊的城市管理要求，并融入GIS+BIM等技術(shù)，支撐杭州市綜合管廊智慧運(yùn)維管理。平臺(tái)采用“一個(gè)平臺(tái)"建設(shè)思路，平臺(tái)包括綜合展示、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、應(yīng)急指揮四大核心系統(tǒng)，另外配備入廊收費(fèi)、生產(chǎn)運(yùn)維等模塊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管廊的全生命周期的管理。具體綜合管理子系統(tǒng)包括排水子系統(tǒng)、消防子系統(tǒng)、報(bào)警與監(jiān)控子系統(tǒng)、通風(fēng)子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、供電子系統(tǒng)、標(biāo)識(shí)子系統(tǒng)等業(yè)務(wù)應(yīng)用。平臺(tái)功能要求實(shí)現(xiàn)：管廊管理可視化、檢修維護(hù)自動(dòng)化、安全監(jiān)管精細(xì)化、管廊監(jiān)管一體化、應(yīng)急響應(yīng)智能化、數(shù)據(jù)接入標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)分析全局化。系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)統(tǒng)一的傳輸平臺(tái)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心、統(tǒng)一的應(yīng)用平臺(tái)。由于統(tǒng)一管理信息平臺(tái)依靠多個(gè)不同功能的系統(tǒng)，為了有效消除各系統(tǒng)間的信息孤島，我們從門戶集成、應(yīng)用集成、通信集成、數(shù)據(jù)集成、安全集成和管理集成六個(gè)方面構(gòu)建一個(gè)全局SOA架構(gòu)和多系統(tǒng)集成互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化的統(tǒng)一管理信息平臺(tái)。

圖3平臺(tái)架構(gòu)示意圖

2.4智慧分析“一朵云"

   “一朵云"基于云計(jì)算和大數(shù)據(jù)相結(jié)合，采用私有專用云的方式，實(shí)現(xiàn)管廊運(yùn)維信息的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一存儲(chǔ)、確保信息安全可靠；并通過大數(shù)據(jù)挖掘分析，對(duì)運(yùn)維全流程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控和分析，構(gòu)建故障地圖，有效提升運(yùn)維管理能力。物理層為實(shí)際的硬件資源，包括服務(wù)器、存儲(chǔ)、交換機(jī)等。虛擬化層將實(shí)際的硬件資源分別按計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行虛擬化。虛擬化管理層為對(duì)虛擬化資源進(jìn)行管理的平臺(tái)。云管理層為能夠?qū)ν馓峁┫嚓P(guān)服務(wù)能力。業(yè)務(wù)層為相關(guān)服務(wù)的使用方。

圖4私有云平臺(tái)方案框架示意圖

3、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。

   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。

4、平臺(tái)拓?fù)鋱D

5、平臺(tái)子系統(tǒng)

   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。

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。

馬達(dá)監(jiān)控

   馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對(duì)管廊電機(jī)的保護(hù)、遙測(cè)、遙信、遙控功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護(hù)、監(jiān)測(cè)和報(bào)警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動(dòng)控制。

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。

智能照明控制

①　防火分區(qū)單獨(dú)控制，分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能控制面板就地驅(qū)動(dòng)器；開關(guān)驅(qū)動(dòng)器連接消防報(bào)警系統(tǒng)，接收消防報(bào)警信息，強(qiáng)制打開驅(qū)動(dòng)器回路。

②　廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進(jìn)入管廊內(nèi)自動(dòng)開啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開后燈具關(guān)閉。

③　除了現(xiàn)場(chǎng)的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時(shí)可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

④　考慮現(xiàn)場(chǎng)模塊分布較廣，距離過長(zhǎng)，除了現(xiàn)場(chǎng)的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時(shí)可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

⑤　系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動(dòng)控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時(shí)控制，避免同時(shí)亮燈負(fù)荷對(duì)配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨(dú)立工作，每個(gè)模塊均自帶時(shí)間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動(dòng)識(shí)別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。

6、電相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

 1.智能照明系統(tǒng)

2.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

3.消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

4.防火門監(jiān)控系統(tǒng)

5.消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

7、結(jié)束語

目前，杭州市管廊建設(shè)項(xiàng)目中考慮的各管廊預(yù)留的機(jī)房面積無法滿足中遠(yuǎn)期使用需求，不利于智慧運(yùn)維的統(tǒng)一開展及落地，急需進(jìn)行機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施的專項(xiàng)規(guī)劃和軟件平臺(tái)的統(tǒng)一立項(xiàng)開發(fā)。加快落實(shí)智慧運(yùn)維統(tǒng)一管理平臺(tái)軟件開發(fā)立項(xiàng)，根據(jù)地下綜合管廊智慧運(yùn)維管理架構(gòu)，統(tǒng)籌優(yōu)化各段管廊的管理系統(tǒng)平臺(tái)，完善全市統(tǒng)一平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，引導(dǎo)管廊實(shí)際建設(shè)，作為今后全市乃至全省統(tǒng)一智慧運(yùn)維的軟件平臺(tái)。同時(shí)建議選取市區(qū)具有代表性的管廊開展統(tǒng)一運(yùn)維軟件平臺(tái)的開發(fā)試點(diǎn)，積累平臺(tái)開發(fā)、試運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，為杭州市綜合管廊智慧運(yùn)維平臺(tái)提供技術(shù)實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

【1】聞軍能.關(guān)于杭州市綜合管廊智慧運(yùn)維建設(shè)方案的探討.杭州市地下管道開發(fā)有限公司.2020

【2】曾拾生 田淑杭.某新區(qū)智慧管廊建設(shè)方案探討.中國(guó)科技縱橫.2019

【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用手冊(cè).2020.06版

作者簡(jiǎn)介：劉細(xì)鳳，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向?yàn)殡妱?dòng)機(jī)保護(hù)器的研究與應(yīng)用