蔡曉堅

摘要：城市地下“綜合管廊”（又名共同溝、共通管道、綜合管溝）是指利用城市地下空間建造的集約化的隧道空間，將分散獨立埋設在地下或架空的電力電纜、通信電纜、熱力管線、給水管線、中水管線、排水管線、燃氣管線等各種市政管線或公用管線部分或全部集中在一體實行“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設、統(tǒng)一管理”。為保證綜合管廊的安全運行，有必要在綜合管廊內建設現(xiàn)代化監(jiān)控與報警系統(tǒng)，借助多種自動化、信息化技術手段，能夠有效地提升綜合管廊的運行管理水平。

關鍵詞：智慧綜合管廊監(jiān)控；報警系統(tǒng)；關鍵技術

引言

智慧城市建設在全國各地都開展的如火如荼，避免“拉鏈”馬路、提高地下空間的利用率的綜合管廊對我國智慧城市發(fā)展必將起到巨大的推動作用。為了保證綜合管廊內的設備有效安全的運行，在管廊中需要設置眾多的安全監(jiān)控防護系統(tǒng)。

1綜合管廊的基本特點

（1）公用隧道空間。即在隧道空間容納多種專業(yè)工程管線。且地下隧道空間的環(huán)境有一定的特殊性（易積水或產(chǎn)生一些有害氣體等），故綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)應具備環(huán)境適應性。（2）城市生命線。納入綜合管廊的專業(yè)工程管線有很大一部分是主干管線，如主干水管、35kV以上高壓輸電線路。這些管線的服務范圍是一個或若干個區(qū)域，如果容納這些管線的綜合管廊發(fā)生事故，管線停運造成的影響非常大。因此，綜合管廊對城市的安全運行至關重要，須適當?shù)靥岣呔C合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)標準。（3）少人場所。綜合管廊內平時處于無人狀態(tài)，且進入綜合管廊的人員是專業(yè)檢修維護人員。因此，綜合管廊內設置的監(jiān)控與報警系統(tǒng)不應套用公共建筑物相關系統(tǒng)，應重點考慮管線的安全運行，并兼顧必要的人員保護措施。

2設計思路

綜合管廊是以運行管理單位為主，各專業(yè)管線單位共同參與管理的特殊場所。綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)大致分為3層結構：設備層（現(xiàn)場各大安全監(jiān)控防護系統(tǒng)）、網(wǎng)絡傳輸層（信息網(wǎng)絡中心）以及管控層（統(tǒng)一管理平臺系統(tǒng)）。統(tǒng)一管理平臺系統(tǒng)可集成、交叉管理綜合管廊本體及專業(yè)管線運行信息，實現(xiàn)綜合管廊運行管理單位與專業(yè)管線單位的信息互通。打造充滿智慧的綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)除了具有基本的信息共享和互通外，還需要具有自動化、可控化、可量化、可視化的要求，且應與人員日常巡檢、應急處置等管理手段相結合。設備層通過信息網(wǎng)絡中心傳遞數(shù)據(jù)至管控層，實現(xiàn)自動監(jiān)控，還可通過信息網(wǎng)絡中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)間聯(lián)動，自動啟動相關設備，管控層可預見性的決策和行動，自動化的工作流程減少事故發(fā)生，實現(xiàn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的“自動化”。管控層具有動態(tài)大數(shù)據(jù)平臺，集中化、全息化進行展示，掌握設施設備數(shù)據(jù)，管控設施設備全生命周期，實現(xiàn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的“可視化”。設備層數(shù)據(jù)的描述和預測可量化，智能運營維護管理績效考核可量化，眾多品牌相互兼容、各系統(tǒng)集成與融合、協(xié)議與接口標準可量化，可有效的實現(xiàn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的“可量化”。設施設備全生命周期、成本可控以及設備狀態(tài)可管控這一設計目標可實現(xiàn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的“可控化”。

3關鍵技術

3.1工業(yè)以太網(wǎng)技術

綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)是一個綜合性較強系統(tǒng)，包括環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、預警與報警系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等，各系統(tǒng)之間很容易形成信息孤島的局面。利用工業(yè)以太網(wǎng)技術，構建千兆工業(yè)以太網(wǎng)或光纖環(huán)網(wǎng)，各系統(tǒng)包含的各功能模塊可統(tǒng)一通過數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，有效的解決信息孤島的難題。實現(xiàn)智能化監(jiān)控和管理。譬如，環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)包括溫濕度傳感器、水位計、氧氣傳感器、甲烷傳感器、氣體檢測儀、風機和攝像頭等數(shù)據(jù)采集設備，并通過一系列監(jiān)控設備對綜合管廊的公共環(huán)境進行監(jiān)測。當環(huán)境不能滿足管線運行要求、人員進入要求時，可通過數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，自動啟動相關設備，使環(huán)境恢復到正常狀態(tài)。當環(huán)境內產(chǎn)生有害氣體時，經(jīng)信息交互及聯(lián)動控制可啟動風機排除有害氣體。入侵報警系統(tǒng)包括通風口感應探測器和紅外報警裝置。當有人想要進入管廊中心時，感應探測器會將感應到的信息通過數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡中心傳遞到管控系統(tǒng)并引發(fā)紅外報警裝置報警。工業(yè)以太網(wǎng)技術的應用和有效方案的實施，可以成功解決系統(tǒng)中眾多品牌相互兼容、各系統(tǒng)集成與融合、協(xié)議與接口標準不統(tǒng)一的問題，實現(xiàn)環(huán)境與設備監(jiān)控、安全防范以及預警和報警等系統(tǒng)的信息互通和聯(lián)動。

3.2大數(shù)據(jù)技術

物聯(lián)網(wǎng)和人工智能之所以能取得突飛猛進的進展，不能不說是因為這些年來大數(shù)據(jù)長足發(fā)展的結果。正是由于各類感應器和數(shù)據(jù)采集技術的發(fā)展，綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)開始擁有以往難以想象的海量數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)技術是在海量、種類繁多的數(shù)據(jù)間發(fā)現(xiàn)其內在關聯(lián)，通過對大量、動態(tài)、持續(xù)的數(shù)據(jù)進行分析和預測，從而實現(xiàn)綜合管廊的遠程在線監(jiān)控、智能運營維護以及報警響應的實時化、精確化、智能化。利用大數(shù)據(jù)技術，通過分析積累的監(jiān)測傳感數(shù)據(jù)，可做故障點預判、廊內人員異常行為分析、新建項目部署規(guī)劃等增值業(yè)務。大數(shù)據(jù)技術的應用可提高系統(tǒng)的應變性，滿足管廊智慧運營的需求。

3.3BIM+技術

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術是基于三維建筑模型的信息集成和管理技術，是工程行業(yè)數(shù)字化的依托。

在綜合管廊中應用BIM技術，實現(xiàn)管廊管廊空間以及設施設備三維呈現(xiàn)，地下管廊精確分布位置，管廊所有出入/通風/投料口精確定位與查詢，既可總覽全局，又可從主要參數(shù)逐級導航到設備詳細參數(shù)。采用“BIM+GIS”三維數(shù)字化技術，將現(xiàn)狀地下管線、建筑物及周邊環(huán)境三維數(shù)字化建模，形成動態(tài)大數(shù)據(jù)平臺。在此基礎上，將綜合管廊、管線及道路等建設信息輸入，以指導綜合管廊的設計、施工和后期運營管理。

業(yè)務數(shù)據(jù)與BIM技術進行有效融合可以有效提升數(shù)據(jù)的可視化管理水平，降低人因失誤風險。監(jiān)控人員可以根據(jù)現(xiàn)場感知的可視化數(shù)據(jù)和業(yè)務流程干預設備的控制，并在事故狀態(tài)中進行快速評估和決策，減小事故的危害程度。BIM技術也有利于對綜合管廊進行全壽命周期運維管理，提供長期動態(tài)有效的數(shù)據(jù)和技術支撐。

3.4巡檢機器人技術

傳統(tǒng)的管廊人工巡檢方式存在勞動強度大、危險性較高、巡檢內容重復枯燥導致人員注意力不集中而出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)等狀況，機器人巡檢可有效杜絕以上問題，可精準執(zhí)行巡檢任務，同時在災后處置方面更有不可替代的優(yōu)勢。

當前巡檢機器人主要成熟應用功能有基于遙控巡檢、自動巡檢模式下的移動高清視頻監(jiān)控（可見光和紅外熱成像視頻監(jiān)控）和綜合管廊環(huán)境移動監(jiān)測（CH4、H2S、02、C0等）功能。

現(xiàn)有巡檢機器人創(chuàng)新功能有應急消防處置、綜合管廊結構健康監(jiān)測、設備紅外熱缺陷智能診斷等。當前巡檢機器人的創(chuàng)新功能在綜合管廊智慧管控運營中應用的有效性有待進一步論證，但在未來隨著機器人技術的提高，管廊運維風險的增加，機器人巡檢將成為綜合管廊巡檢的主流方式。實現(xiàn)上述創(chuàng)新功能的軟硬件系統(tǒng)的工程化、工業(yè)化程度（長時間可靠運行的穩(wěn)定系）有待進一步提升。隨著巡檢機器人功能的進一步提升完善，巡檢機器人的創(chuàng)新功能有望在工程應用中獲得認可，巡檢機器人也有機會成為綜合管廊智慧管控運營的關鍵子系統(tǒng)。

3.5火災探測報警技術

綜合管廊內的主要火災風險源為入廊的高壓電力電纜，尤其是電纜接頭部位，其火災特性為火災發(fā)展迅速、可產(chǎn)生大量熱、煙和火焰輻射，根據(jù)其特性，結合管廊內結構、環(huán)境特點等，為了達到對火災盡早發(fā)現(xiàn)并及時處置、在火災發(fā)生后可使滅火系統(tǒng)及其他聯(lián)動設備可靠動作，且避免因其他因素，在火災未發(fā)生情況下誤啟動自動滅火裝置等目的，火災探測器的選擇與配合尤為關鍵。

目前常用的管廊內火災探測器類型，其火災探測時效性基本為感煙>感溫>火焰，而火災探測準確性則為火焰>感溫>感煙，為了在火災初期快速探測并報警，通常需在具有火災風險的綜合管廊艙室內設置感煙探測器，需聯(lián)動啟動自動滅火裝置時另外設置感溫或火焰探測器。

由于管廊處于地下，環(huán)境較惡劣，尤其在沿海地區(qū)存在濕度較大、粉塵較多等情況，部分火災探測器在實際應用過程中發(fā)生設備損壞率及誤報率較高等情況，通過近些年來綜合管廊的持續(xù)建設、相關配套標準的制定及行業(yè)自身的發(fā)展，管廊內火災探測器的環(huán)境適應性及可靠性方面已有有效提升，并通過采用防塵防潮型設備、復合探測裝置、優(yōu)化布置形式等，使火災自動報警系統(tǒng)可靠性有進一步提升，保障管廊、管線及人員安全。

結語

在實際設計過程中，宜結合管廊規(guī)模、管線類型、區(qū)域內管廊管理模式等因素，綜合設計監(jiān)控和報警系統(tǒng)方案，以提升管廊信息化程度，降低綜合管廊運維人員作業(yè)風險和運維成本，提高綜合管廊運維的安全與智慧化水平

參考文獻

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