□ 文 /孫波 馮峻

當(dāng)前，越來越多的城市都在如火如荼的建設(shè)城市地下綜合管廊，向地下拓展空間，將電力、通訊、燃?xì)?、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，并設(shè)置專門的檢修口、吊裝口和統(tǒng)一管理平臺系統(tǒng)，為了滿足城市不斷發(fā)展的需要，著眼于未來，提前預(yù)留管線加裝空間，是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和生命線。

在城市地下空間建設(shè)綜合管廊，可以增加承載力，提高服務(wù)水平，節(jié)約城市土地資源，減少對城市道路的反復(fù)開挖，提高城市綜合防災(zāi)能力，降低對城市正常交通秩序的巨大沖擊，并且改善了城市景觀環(huán)境。因此，綜合管廊是保證城市具有可持續(xù)發(fā)展能力的重要基礎(chǔ)設(shè)施，已成為城市基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化更新與改造以及城市現(xiàn)代化建設(shè)的趨勢和潮流。

因此充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化手段對管廊運(yùn)行維護(hù)進(jìn)行智慧化管理，對管廊運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、融合應(yīng)用，為管養(yǎng)單位的精細(xì)化管理提供決策支持作用，發(fā)揮城市地下綜合管廊的建設(shè)投資效益，顯得尤為重要。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用解決方案現(xiàn)狀

目前國內(nèi)正在運(yùn)維的智慧化綜合管廊主要采用物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)，分為中央層、控制層、傳感層三層架構(gòu)。中央層是綜合管廊的核心部分，對管廊的各種機(jī)電設(shè)備的信息進(jìn)行分析、歸類、處理、判斷，采用最優(yōu)化的控制手段并結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對各系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行全面有效的監(jiān)控和管理，使各子系統(tǒng)設(shè)備始終處于有條不紊、協(xié)同一致的高效、有序狀態(tài)下運(yùn)行。在通常情況下，中央層系統(tǒng)保障管廊內(nèi)擁有正常的設(shè)備運(yùn)行環(huán)境；在發(fā)生突發(fā)事件的情況下，監(jiān)控管理人員能通過本系統(tǒng)獲得及時(shí)有效的信息，做出快速而準(zhǔn)確的響應(yīng)，同時(shí)綜合監(jiān)控平臺聯(lián)動(dòng)相關(guān)設(shè)備，做出入侵報(bào)警、疏散、災(zāi)害撲救等設(shè)備控制動(dòng)作，使得事故造成的損失降低到最小程度?？刂茖邮菍儆谖锫?lián)網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)的中間層，當(dāng)各類傳感器設(shè)備與中控因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中斷失去控制時(shí)，可由控制層按照預(yù)先設(shè)定好的程序進(jìn)行自動(dòng)處理。傳感層包括各個(gè)艙室內(nèi)的傳感設(shè)備，可對管廊內(nèi)各種信息進(jìn)行監(jiān)測，比如溫濕度傳感器、甲烷氣體傳感器、氧氣傳感器、傾角傳感器、三軸加速傳感器等。這些傳統(tǒng)的管廊物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是采用光纖有線傳輸?shù)姆绞剑谊P(guān)注方向是在設(shè)備監(jiān)控方面，而本文研究提出藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在人員定位、緊急情況下逃生的應(yīng)用。

存在問題分析

管廊內(nèi)有線布設(shè)的矛盾：目前的管廊物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施一般采用光纖布設(shè)，存在線路布設(shè)困難，對設(shè)備的安裝位置也有局域性要求，且建設(shè)成本偏高。

安全防控需求：管廊的各個(gè)檢修口、吊裝口、逃生口等都有安防需求，人員在管廊各個(gè)艙室移動(dòng)過程中定位識別也比較模糊，中控室管理人員無法在工作站或者大屏上實(shí)時(shí)查看檢修人員在管廊內(nèi)的具體位置。

消防應(yīng)急聯(lián)動(dòng)需求：當(dāng)發(fā)生重大火災(zāi)事故，有煙霧的情況下，人員視線受到影響，無法快速找到正確的逃生通道，并且無法準(zhǔn)確確定待救人員位置，影響救援速度。

藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)的綜合應(yīng)用

通過藍(lán)牙Mesh模塊，建立組網(wǎng)，因LED燈在管廊內(nèi)是全覆蓋的，因此可在照明燈具上加裝藍(lán)牙模塊傳感器，每盞燈相當(dāng)于一個(gè)感知和傳輸神經(jīng)單元，有燈即有網(wǎng)，廊道內(nèi)的其余系統(tǒng)的傳感器設(shè)備都可以連入到這張網(wǎng)，并通過燈聯(lián)網(wǎng)透傳至物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，連接至公有云上，通過較低的成本實(shí)現(xiàn)了信息智慧共享，并可通過每盞燈的不同標(biāo)識，建立了藍(lán)牙定位功能。藍(lán)牙Mesh的強(qiáng)大架構(gòu)還可以進(jìn)行擴(kuò)展，滿足管廊的新增設(shè)備需求，將數(shù)以萬計(jì)的節(jié)點(diǎn)連接起來，而不會(huì)產(chǎn)生故障。方案中藍(lán)牙組網(wǎng)采用藍(lán)牙5.0 Mesh傳輸技術(shù)，傳輸速度可以達(dá)到2M，傳輸距離可以到300米。

感應(yīng)式安防應(yīng)用是借助調(diào)光LED燈具上的人體感應(yīng)模塊，輕松實(shí)現(xiàn)對管廊內(nèi)的人員感知和定位。運(yùn)維人員進(jìn)入檢修口時(shí)，若佩戴了智能手環(huán)，手環(huán)上的藍(lán)牙信號自動(dòng)與Mesh網(wǎng)進(jìn)行配對，燈具中的藍(lán)牙模塊可通過接力的方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，與中控機(jī)房的服務(wù)器進(jìn)行通信，將人員感知與定位信息上報(bào)統(tǒng)一管理平臺，定位誤差在10米，中控室人員可在平臺上查看運(yùn)維人員活動(dòng)軌跡，統(tǒng)計(jì)進(jìn)出次數(shù)，實(shí)現(xiàn)廊道內(nèi)GPS功能，同時(shí)，可在后臺結(jié)合運(yùn)維管理平臺，自動(dòng)生成工單。當(dāng)非法人員闖入時(shí)，人體感應(yīng)模塊迅速感知，在統(tǒng)一管理平臺上觸發(fā)報(bào)警信號，通知監(jiān)控人員，并聯(lián)動(dòng)入口攝像機(jī)對非法人員進(jìn)行抓拍。

智能逃生應(yīng)急指引子系統(tǒng)，當(dāng)監(jiān)控中心的FAS系統(tǒng)收到火災(zāi)報(bào)警信號后，經(jīng)監(jiān)控人員確認(rèn)后進(jìn)行一鍵式應(yīng)急救援啟動(dòng)，開啟廣播設(shè)施、緊急電話、逃生指示標(biāo)識等，協(xié)助管廊內(nèi)人員第一時(shí)間躲避危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)快速化應(yīng)急逃生。系統(tǒng)在有效引導(dǎo)的同時(shí)，可大幅縮短應(yīng)急逃生時(shí)間，幫助管廊內(nèi)人員做出正確的處置、逃生行為。

實(shí)時(shí)定位功能

通過藍(lán)牙模塊的物聯(lián)網(wǎng)傳感器（煙感、溫濕度等）布設(shè)（內(nèi)含MESH模塊），可對靜態(tài)燈具和動(dòng)態(tài)標(biāo)簽以及設(shè)備、人員進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。優(yōu)化運(yùn)營單位原有的工單系統(tǒng)、手持APP系統(tǒng)中的養(yǎng)護(hù)作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施的快速查找，路徑指引及歷史數(shù)據(jù)保存功能。針對采集的人員進(jìn)入時(shí)間、時(shí)長以及作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)積累，為后期大數(shù)據(jù)分析及維修管理能力的提升提供依據(jù)。不需要重復(fù)布設(shè)硬件就可以提高運(yùn)營單位的維修效率。

能耗管理功能

將管廊內(nèi)內(nèi)原有的普通照明燈具改為低功耗、可進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)光的藍(lán)牙模塊LED照明燈具。并結(jié)合管廊作業(yè)頻次、作業(yè)需求及工作井最低光照度要求、逃生應(yīng)急狀況等，編制最優(yōu)調(diào)光策略，并根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境狀況對燈光、通風(fēng)進(jìn)行能耗優(yōu)化管理。

安防功能

原有安防采用攝像頭監(jiān)視，查看工作人員的進(jìn)出情況，更多的是起到監(jiān)視作用。

論文中所用藍(lán)牙安防功能，可在逃生口、檢修口等入口處安裝門禁系統(tǒng)，對未授權(quán)人員非法闖入情況，結(jié)合攝像頭進(jìn)行聯(lián)動(dòng)報(bào)警，并將非法闖入位置進(jìn)行記錄儲(chǔ)存。

養(yǎng)護(hù)運(yùn)營一體化功能

利用物聯(lián)網(wǎng)的綜合位置服務(wù)功能、數(shù)據(jù)采集功能、預(yù)警警告、軌跡統(tǒng)計(jì)等功能手段來完善隧道工作井內(nèi)的移動(dòng)式管理功能。提高養(yǎng)護(hù)管理效率。同時(shí)通過對隧道各空間的藍(lán)牙模塊布設(shè)，實(shí)現(xiàn)隧道各工區(qū)的定位，為精準(zhǔn)化養(yǎng)護(hù)維修及數(shù)據(jù)積累。人員的進(jìn)出時(shí)間及停留信息統(tǒng)計(jì)。同時(shí)可以利用現(xiàn)有煙感、有毒氣體監(jiān)測等智能化傳感器的接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)異常情況的自動(dòng)報(bào)警。

結(jié)束語

藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使得各行各業(yè)都發(fā)生了巨大的變化，并在傳統(tǒng)解決方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級。本文所研究系統(tǒng)方案已經(jīng)在天津科技商務(wù)區(qū)綜合管廊項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)。藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)在管廊中的人員定位，節(jié)能照明、安防、智能消防指引等功能是管廊未來發(fā)展的方向。該研究方案在國內(nèi)的地下設(shè)施運(yùn)維管理方面具有良好的推廣應(yīng)用前景。