INDUSTRY CASE
智慧城市管廊綜合管控方案
一、項目概況
城市地下管線是指城市范圍內(nèi)供水、排水、燃氣、熱力、電力、通信、廣播電視、工業(yè)等管線及其附屬設(shè)施，是保障城市運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”。近年來，隨著城市快速發(fā)展，地下管線建設(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，嚴重影響了人民群眾生命財產(chǎn)安全和城市運行秩序。
城市綜合管廊是指在城市地下建造的管線公共隧道，將電力、通信、燃氣、給水、熱力、排水等兩種以上市政管線集中敷設(shè)在該隧道內(nèi)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計、施工和維護。綜合管廊在日本被稱為“共同溝”，在我國亦被稱為“共同管道、綜合管溝”。日本是目前世界上綜合管廊建設(shè)最先進的國家。目前，日本綜合管溝建設(shè)已經(jīng)處于國際領(lǐng)先水平，實現(xiàn)了大規(guī)模綜合管溝建設(shè)，其國內(nèi)管線管理以綜合管廊管理為主。
推進城市地下綜合管廊建設(shè)，是創(chuàng)新城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要舉措，能夠逐步消除“城中看海”“馬路拉鏈”“空中蜘蛛網(wǎng)”等問題。實行“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理”，以做到地下空間的綜合利用和資源的共享。
建設(shè)管廊綜合管控系統(tǒng)，能夠全面了解管廊大量設(shè)備的運行情況以及環(huán)境參數(shù)、集成多個子系統(tǒng)，如火災報警、消防、安防、語音通訊、視頻監(jiān)控等，從而實現(xiàn)不同子系統(tǒng)的聯(lián)動，并為城市中多個區(qū)域的管廊提供集中的綜合管理監(jiān)控平臺。
1.設(shè)備和環(huán)境監(jiān)控
管廊中有大量不同種類的設(shè)備，如風機、水泵、氣體檢測儀等環(huán)境設(shè)備，通過對設(shè)備的監(jiān)控能夠全面了解管廊內(nèi)環(huán)境以及設(shè)備的運行情況。
2.電力監(jiān)控
管廊中具有大量的電力設(shè)備，如高低壓柜、變壓柜、UPS等，通過對這些電力設(shè)備的監(jiān)控能夠了解電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和管廊的用電量等信息。
3.火災報警監(jiān)控
火災報警監(jiān)控系統(tǒng)用于管廊內(nèi)發(fā)生火災時，自動或人工發(fā)出報警信號，在綜合管廊內(nèi)部及監(jiān)控中心進行聲光報警， 系統(tǒng)同時在監(jiān)控中心進行聲光報警，迅速通告管廊監(jiān)控室，請求滅火、救援等活動，并完成相應(yīng)的消防聯(lián)動。
4.消防系統(tǒng)
主要對各種消防器件進行監(jiān)控。并編制大量的消防預案。
5.語音通訊系統(tǒng)
語音通訊系統(tǒng)可以分為緊急電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)。
6.安防系統(tǒng)
安防系統(tǒng)包含視頻監(jiān)控、紅外入侵報警、門禁出入口控制、電子巡查等功能。一旦安防系統(tǒng)產(chǎn)生報警，可在監(jiān)控中心大屏幕上看到報警詳細位置并引發(fā)聲光報警，并聯(lián)動視頻系統(tǒng)等。
7.視頻監(jiān)控
對管廊關(guān)鍵位置和主要設(shè)備進行視頻監(jiān)控，一方面能更直接、清楚的掌握管廊關(guān)鍵部位和設(shè)備的狀態(tài)，另一方面視頻監(jiān)控還能夠與火災報警系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等子系統(tǒng)無縫集成從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)層面的聯(lián)動。
8.設(shè)備維護和管道養(yǎng)護
管廊中使用到的設(shè)備數(shù)量大，種類多，管道養(yǎng)護復雜，管廊綜合管控系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備和管道養(yǎng)護進行統(tǒng)一的管理維護。
9.預案管理
針對管廊綜合管控系統(tǒng)中可能發(fā)生的報警、預警，制定一系列緊急事故處理預案。
10.遠程監(jiān)控
管廊綜合管控系統(tǒng)提供多種遠程監(jiān)控的方式，如通過網(wǎng)頁瀏覽器、手機、平板電腦等，便于實現(xiàn)管廊現(xiàn)場無人值守的監(jiān)控系統(tǒng)。
11.信息展示平臺
管廊綜合管控系統(tǒng)信息展示部分，能夠適應(yīng)復雜的顯示設(shè)備，如大屏幕或電視拼接墻，便于在監(jiān)控中心搭建綜合的信息展示平臺，實現(xiàn)對一個城市所有管廊的綜合監(jiān)控。
二、系統(tǒng)方案
1.技術(shù)原則
（1）業(yè)務(wù)流程的統(tǒng)一整合：管廊是一個綜合建筑體，包含眾多的復雜的業(yè)務(wù)流程，包括智能監(jiān)控、管網(wǎng)運行、設(shè)備維修、應(yīng)急作業(yè)、運維調(diào)度、隱患管理，等等，這些業(yè)務(wù)流程需要統(tǒng)一整合到管廊綜合管控方案中。
（2）軟硬件新技術(shù)融合：管廊綜合管控方案中將利用到大量的最新的軟硬件技術(shù)，例如設(shè)備監(jiān)控技術(shù)、物聯(lián)通訊技術(shù)、智能終端技術(shù)、數(shù)據(jù)中心技術(shù)、智能報表技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘分析技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，等等。
（3）數(shù)據(jù)集成與智慧決策：管廊綜合管控方案是一個數(shù)據(jù)集成與智慧決策系統(tǒng)，包括大量的、多種類的數(shù)據(jù)集成，保證數(shù)據(jù)的完整性，各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性，利用專家?guī)鞂崿F(xiàn)知識挖掘，利用大量的預案實現(xiàn)智慧決策。
（4）系統(tǒng)的開放與擴展：由于管廊系統(tǒng)管理設(shè)備眾多，監(jiān)控內(nèi)容龐雜，系統(tǒng)規(guī)模逐漸擴大，由現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)到區(qū)域分監(jiān)控中心到主控中心各層級逐步建設(shè)，因此對系統(tǒng)的開放性和擴展性要求很高，要求系統(tǒng)架構(gòu)可靈活配置、監(jiān)測設(shè)備可靈活配置、外圍系統(tǒng)接口可靈活添加修改、功能模塊可靈活添加、網(wǎng)絡(luò)層級可延伸擴展，等等。
2.方案概述
依據(jù)城市綜合管廊實施范圍，并結(jié)合管理部門的運行管理需求，綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架可以分為主控中心——區(qū)域分監(jiān)控中心——管廊現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)三層。
主控中心需根據(jù)城市綜合管廊的整體實施計劃，除對所有區(qū)域綜合管廊設(shè)備監(jiān)控及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、安防系統(tǒng)及通訊系統(tǒng)所需的上位系統(tǒng)外，還包括地理信息系統(tǒng)和統(tǒng)一管理信息平臺等上級管理調(diào)度系統(tǒng)。
區(qū)域分監(jiān)控中心負責各自片區(qū)范圍內(nèi)綜合管廊具體的運行、維護及管理等功能，并將所有數(shù)據(jù)匯總至主控中心。
管廊現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)負責管廊內(nèi)各現(xiàn)場運行設(shè)備、在線檢測設(shè)備的監(jiān)控及報警等功能，并將所有數(shù)據(jù)匯總至對應(yīng)的區(qū)域分監(jiān)控中心。
系統(tǒng)設(shè)計為分布式的結(jié)構(gòu)。本方案主要描述每個區(qū)域管廊現(xiàn)場的現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)。現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)負責采集管廊內(nèi)環(huán)境設(shè)備和電力設(shè)備的數(shù)據(jù)和視頻，實現(xiàn)對設(shè)備的自動化監(jiān)控和視頻監(jiān)控，與火災報警系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、語音通訊系統(tǒng)等子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，同時作為服務(wù)器為監(jiān)控中心提供必需的數(shù)據(jù)、報警、視頻等服務(wù)。管廊現(xiàn)場系統(tǒng)監(jiān)控包設(shè)備和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)設(shè)備、消防系統(tǒng)、語音通訊系統(tǒng)設(shè)備、安防系統(tǒng)設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備等。現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、報警和事件服務(wù)器、數(shù)據(jù)記錄服務(wù)器、遠程監(jiān)控服務(wù)器以及大屏或電視拼接墻等顯示設(shè)備。
3．系統(tǒng)架構(gòu)圖
系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計如下圖：
控制中心層：是計算機控制系統(tǒng)的監(jiān)控中心， 由工作站、服務(wù)器及配套的軟件組成。實現(xiàn)現(xiàn)場各種設(shè)備數(shù)據(jù)流遠程采集，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，遠程集中監(jiān)控管理。服務(wù)器負責管理協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的儲存。管理工作站完成相應(yīng)子系統(tǒng)的監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)的查詢和顯示，生成和打印各類運行管理報表。
網(wǎng)絡(luò)通訊層：網(wǎng)絡(luò)層是計算機控制系統(tǒng)的信息高速通道。在管溝內(nèi)的設(shè)備工作環(huán)境較為惡劣， 綜合管溝內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備選用工業(yè)級以太網(wǎng)交換機作為中間連接設(shè)備，并采用光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有線路冗余功能，當光纜發(fā)生斷點時，通信網(wǎng)能自動恢復。
設(shè)備監(jiān)測層：設(shè)備層包含各防火分區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備裝置和儀表等，通過分區(qū)交換機與網(wǎng)絡(luò)層連接。設(shè)備層包含網(wǎng)絡(luò)門禁、視頻監(jiān)控及PLC 控制系統(tǒng)(照明、風機、排水泵、環(huán)境監(jiān)測、電力參數(shù)監(jiān)測等)。
三、系統(tǒng)功能
1、設(shè)備和環(huán)境監(jiān)控
管廊綜合管控系統(tǒng)能夠?qū)芾仁褂玫脑O(shè)備進行監(jiān)控，包括風機、水泵、氣體檢測儀等，還包括對管廊內(nèi)一氧化碳濃度、可見度等環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)控。為保證進入綜合管溝人員的安全， 每個防火分區(qū)綜合管溝內(nèi)每隔1OOm均設(shè)有一套環(huán)境探測儀，監(jiān)測參數(shù)包括CO (一氧化碳)、CH (甲烷)、0 (氧氣)、溫度和濕度。風機設(shè)備由溝內(nèi)的溫濕度、氧氣濃度、有害氣體濃度、火災警情控制。各防火分區(qū)集水坑設(shè)置超聲波液位傳感器，液位信號傳入PLC控制系統(tǒng)進行自動和遠程排水泵控制。設(shè)備和環(huán)境監(jiān)控還可以包括管線監(jiān)控，管廊內(nèi)管線的振動、泄露、陰極保護、管道沉降監(jiān)測，等等。
監(jiān)控系統(tǒng)能夠獲取所有設(shè)備的運行狀態(tài)和參數(shù)并記錄，在監(jiān)控系統(tǒng)界面上能夠展示與設(shè)備和環(huán)境有關(guān)的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警等，并可根據(jù)需要對設(shè)備進行控制，如風機的啟停、排水泵的啟停等，從而實現(xiàn)對設(shè)備和環(huán)境的全面監(jiān)控；管廊內(nèi)的情況可以通過數(shù)據(jù)、動畫、圖表曲線、3D、GIS等多種方式來展示。可以針對管廊內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備制作3D模型，并在監(jiān)控系統(tǒng)畫面上顯示，支持鼠標的平移、縮放、旋轉(zhuǎn)操作。可嵌入管廊GIS地理信息系統(tǒng)，并在GIS上面疊加監(jiān)控對象和監(jiān)控信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)的深度集成。
管廊GIS地理信息系統(tǒng)，包含：基本地理地圖、管線單位、管線、增壓站、配電站、閘門、泵站、進出戶、管網(wǎng)監(jiān)測點、地面附屬設(shè)施、SCADA數(shù)據(jù)、報警標識等。
2、電力監(jiān)控
綜合管溝設(shè)溝外箱式配變電站與溝內(nèi)分區(qū)配電柜，各系統(tǒng)回路設(shè)置智能多功能儀表。
管廊綜合管控系統(tǒng)能夠?qū)芾戎械碾娏υO(shè)備進行監(jiān)控，如高低壓柜、變壓柜、UPS等，監(jiān)控系統(tǒng)能夠獲取電力設(shè)備的運行狀態(tài)和參數(shù)并記錄，在監(jiān)控系統(tǒng)界面上能夠展示與電力設(shè)備有關(guān)的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警信息等，。包括輸入/輸出電壓、輸入頻率、電池電壓、環(huán)境溫度、UPS類型、UPS故障等等設(shè)備具體信息。綜合監(jiān)控系統(tǒng)還可通過電力設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測（如高壓側(cè)的電量等）計算管廊的用電量，并根據(jù)需要定期出具管廊用電量報表。
3、照明系統(tǒng)
管溝內(nèi)值班照度為10Lx， 兼作火災應(yīng)急照明；管溝巡視或檢修時照明燈全開啟，設(shè)計照度為30Lx。可在分區(qū)照明配電箱現(xiàn)場控制、控制中心遙控實施照明方式的切換。
系統(tǒng)通過照明系統(tǒng)對各個照明節(jié)點和各個照明區(qū)域進行實時狀態(tài)的監(jiān)視和控制，并可自行設(shè)置照明節(jié)能的預案，自動化的進行開關(guān)燈光的控制來達到節(jié)能的效果，延長設(shè)備的使用壽命。
集成系統(tǒng)同時能根據(jù)協(xié)議接受智能照明控制系統(tǒng)的各種故障、異常等報警信息，并可與預先設(shè)置的相關(guān)相應(yīng)動作進行聯(lián)動。
3、火災報警監(jiān)控
火災報警監(jiān)控系統(tǒng)用于管廊內(nèi)發(fā)生火災時，自動或人工發(fā)出報警信號，在綜合管廊內(nèi)部及監(jiān)控中心進行聲光報警， 系統(tǒng)同時在監(jiān)控中心進行聲光報警，迅速通告管廊監(jiān)控室，請求滅火、救援等活動，并完成相應(yīng)的消防聯(lián)動。發(fā)生火災后，對火災信號的處理可以有自動和人工兩種方式，支持通過操作按鈕啟停相關(guān)報警設(shè)備和消防設(shè)備，通過監(jiān)控平臺進行消防聯(lián)動，如啟動風機進行排煙，啟動氣體滅火裝置等。
4、消防系統(tǒng)
主要對各種消防器件進行監(jiān)控。監(jiān)視各類火災報警探頭、手動報警器的正常、報警、報警狀態(tài)，以及火災報警系統(tǒng)中硬聯(lián)動設(shè)備的工作狀態(tài)。
當出現(xiàn)消防報警時，報警情況直接反應(yīng)在畫面中的報警設(shè)備上，同時自動啟動發(fā)生警報區(qū)的廣播系統(tǒng)，進行消防廣播，還可以聯(lián)動視頻系統(tǒng)采集消防區(qū)域圖像信息，等等。該系統(tǒng)還包括大量的消防預案，例如：設(shè)備的啟停控制、車輛和人員的疏散，等等。
5、語音通訊系統(tǒng)
語音通訊系統(tǒng)可以分為緊急電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)。通過數(shù)字程控交換機系統(tǒng)的SDK（Software Development Kit）參與電話系統(tǒng)的監(jiān)控。根據(jù)系統(tǒng)預案，將指定呼叫轉(zhuǎn)移到相關(guān)的接警處，進行指揮調(diào)度等功能，當有緊急電話呼叫時，系統(tǒng)會自動切換到主叫電話所在區(qū)域，并且能夠?qū)崟r顯示撥號、通話和掛機等狀態(tài)，以及執(zhí)行其他預案。
6、安防系統(tǒng)
安防系統(tǒng)可以利用視頻手段和其他入侵檢測手段，包括紅外入侵檢測、門禁出入口控制、電子巡查等功能。
本系統(tǒng)設(shè)計中可以將管廊環(huán)境數(shù)據(jù)提供給安防系統(tǒng)，便于在管廊入口處的門禁設(shè)備上顯示管廊環(huán)境信息，為巡檢、維修人員進入管廊提供安全確認數(shù)據(jù)。同時一旦安防系統(tǒng)產(chǎn)生報警，可在監(jiān)控中心大屏幕上看到報警詳細位置并引發(fā)聲光報警，并聯(lián)動視頻系統(tǒng)，等等。
7、視頻監(jiān)控
為保證綜合管溝管理及運行安全， 以及進入綜合管溝的工作人員的安全， 管溝采用網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
管廊綜合管控系統(tǒng)的視頻監(jiān)控功能能夠?qū)芾鹊年P(guān)鍵部位或關(guān)鍵設(shè)備進行視頻監(jiān)控，以便管廊運行維護人員更準確、直接的了解管廊的信息。監(jiān)測范圍覆蓋管廊內(nèi)所有重要節(jié)點，包括：人員出入口、投料口、通風口、引出段等。通過視頻監(jiān)控功能，能夠查看關(guān)鍵部位和關(guān)鍵設(shè)備的實時視頻畫面，并可對視頻進行截圖、錄像、回放、云臺調(diào)整、調(diào)用預置點和巡航路徑、布防/撤防等操作。還可以實現(xiàn)與安防系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)的聯(lián)動。
8、設(shè)備維護和管道養(yǎng)護
管廊中使用的設(shè)備種類多、數(shù)量大、且需要定期檢修和維護，以保證管廊的正常運行。在管廊綜合管控系統(tǒng)中能夠記錄管廊使用的所有設(shè)備的廠家、型號、采購日期、檢修記錄等信息，并對對設(shè)備運行時間、故障時間等信息進行記錄和分析，結(jié)合對設(shè)備運行時的報警和故障進行分析，提醒管廊運行維護人員定期對設(shè)備檢修或更換備品備件，實現(xiàn)統(tǒng)一的設(shè)備維護及管理。操作員也能夠在管廊綜合管控系統(tǒng)中根據(jù)需要查詢到任何一個設(shè)備的相關(guān)信息。
管道養(yǎng)護包括：制定養(yǎng)護計劃、現(xiàn)場巡查管理、養(yǎng)護報告收集、養(yǎng)護完成情況統(tǒng)計、歷史資料匯總查詢、養(yǎng)護統(tǒng)計上傳、積水點管理、排放點管理，等等。
9、預案管理
本系統(tǒng)中的預案子系統(tǒng)為重要部分，當管廊事故時，它將調(diào)動所集成的所有子系統(tǒng)進行聯(lián)動控制，包括設(shè)備監(jiān)控、電力監(jiān)控、火災報警監(jiān)控、消防系統(tǒng)、語音系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、視頻監(jiān)控等等。
例如，當某一火災報警點發(fā)生火災報警時，監(jiān)控系統(tǒng)工作站首先將監(jiān)控畫面自動定位至報警點，并以對話框形式彈出火災報警信息，同時聯(lián)動視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，自動切換報警點附近視頻圖像和本管廊入口處視頻圖像。
10、遠程監(jiān)控
通過管廊綜合管控系統(tǒng)提供的遠程監(jiān)控功能，能夠?qū)⒐芾痊F(xiàn)場的監(jiān)控站建設(shè)成為無人值守監(jiān)控站。可以遠程實現(xiàn)排水泵站、配電房、消防設(shè)施、通風系統(tǒng)、照明系等的實時遠程監(jiān)控。
綜合監(jiān)控系統(tǒng)的操作員能夠通過網(wǎng)頁瀏覽器、智能手機、平板電腦等多種方式瀏覽監(jiān)控系統(tǒng)的畫面、了解系統(tǒng)運行情況，并能在需要的時候進行控制。
通過系統(tǒng)的web和手機訪問功能，在系統(tǒng)中配置遠程監(jiān)控服務(wù)器，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程監(jiān)控的功能。
11、信息展示
在管廊綜合監(jiān)控中心可以設(shè)立大屏展示，通過多個顯示器或者大屏完整呈現(xiàn)整個管廊的視頻信息和數(shù)據(jù)信息。易控天地支持大屏展示，將系統(tǒng)畫面不僅僅在顯示器上顯示，還可以在大屏或者電視拼接墻上也能夠很好的顯示，可對大屏進行多“窗口”布局，能構(gòu)建簡潔而靈活的視頻、工藝、數(shù)據(jù)等展示系統(tǒng)，特別適合調(diào)度中心或者集中監(jiān)控中心的應(yīng)用。
