孫雅婧

摘要 文章提出城市智慧綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以及基于GIS的統(tǒng)一管理平臺(tái)。平臺(tái)結(jié)合BIM理念，在三維空間構(gòu)造管廊建筑模型，實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)控，保證各子系統(tǒng)信息互通和共享，為管廊智能化管理提供軟件后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)集成以及網(wǎng)絡(luò)管理、維護(hù)、開(kāi)發(fā)、升級(jí)，并提供外系統(tǒng)接入的平臺(tái)。

關(guān)鍵詞 綜合管廊;監(jiān)控與報(bào)警;統(tǒng)一管理平臺(tái);BIM+GIS

中圖分類(lèi)號(hào) TU990.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）02-0018-03

0 引言

綜合管廊是集中設(shè)置電力、通信、燃?xì)狻崃?、給排水等管線，以及檢修口、吊裝口、監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的城市地下空間[1]。而建設(shè)綜合管廊統(tǒng)一管理平臺(tái)，不僅滿足現(xiàn)有監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)、管理的需求，而且為系統(tǒng)擴(kuò)容、功能擴(kuò)展、多系統(tǒng)融合等預(yù)留條件[2]。

1 監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)是以統(tǒng)一管理平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過(guò)主干網(wǎng)將各子系統(tǒng)集成為一個(gè)統(tǒng)一完整的自動(dòng)化平臺(tái)[3]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示[4]。

1.1 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

主要功能有水泵、風(fēng)機(jī)的手/自動(dòng)狀態(tài)監(jiān)視、啟?？刂?、運(yùn)行狀態(tài)顯示、運(yùn)行記錄、故障報(bào)警、電源狀態(tài)監(jiān)視;照明設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)視、開(kāi)關(guān)控制;通風(fēng)口電控井蓋開(kāi)閉狀態(tài)監(jiān)視、異常狀態(tài)報(bào)警、開(kāi)關(guān)控制等;溫濕度、氧含量、集水井液位、爆管液位等環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)及控制;電力監(jiān)控等。系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)[5]，由中央層、現(xiàn)場(chǎng)控制層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層組成。

1.2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

在管廊含有電力電纜的艙室、監(jiān)控中心、設(shè)備間等配套用房設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，包含火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警子系統(tǒng)、防火門(mén)監(jiān)控子系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控子系統(tǒng)、消防電源監(jiān)控子系統(tǒng)，由中央層、現(xiàn)場(chǎng)控制層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層組成。

1.3 可燃?xì)怏w探測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)采用獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，出現(xiàn)可燃?xì)怏w報(bào)警信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)關(guān)閉緊急切斷閥，并通過(guò)統(tǒng)一管理平臺(tái)聯(lián)動(dòng)相關(guān)子系統(tǒng)。

1.4 安防系統(tǒng)

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)管廊內(nèi)部、出入口、設(shè)備間等重要位置進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控。視頻信號(hào)通過(guò)光纖傳輸至區(qū)域安防交換機(jī)，再通過(guò)安防系統(tǒng)主干光纖環(huán)網(wǎng)送至監(jiān)控中心的磁盤(pán)整列，管理人員通過(guò)統(tǒng)一管理平臺(tái)可調(diào)取實(shí)時(shí)和歷史視頻信號(hào)并投放到大屏上。

（2）入侵報(bào)警系統(tǒng)。入侵報(bào)警系統(tǒng)由紅外雙鑒探測(cè)器、聲光警報(bào)器等組成。紅外雙鑒探測(cè)器接入就近分區(qū)ACU控制器，信號(hào)通過(guò)主干網(wǎng)絡(luò)上傳監(jiān)控中心。當(dāng)有外部人員進(jìn)入時(shí)，監(jiān)控中心平臺(tái)上將顯示有入侵的相應(yīng)區(qū)間和位置圖像元素閃爍，并產(chǎn)生語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)，同時(shí)調(diào)取附近攝像機(jī)畫(huà)面到平臺(tái)顯示。

（3）出入口控制系統(tǒng)。門(mén)禁系統(tǒng)的讀卡器把用戶(hù)信息發(fā)送到門(mén)禁控制主機(jī)，主機(jī)檢查信息合法性后決定是否進(jìn)行開(kāi)門(mén)動(dòng)作。電子井蓋探測(cè)器探測(cè)到的管廊井蓋開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)送至監(jiān)控中心安防工作站，并可在監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程控制其開(kāi)啟、關(guān)閉，也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)井蓋被盜或者有人非法進(jìn)入管廊內(nèi)部的情況。

（4）電子巡查系統(tǒng)。用于考察巡更者是否在指定時(shí)間按巡更路線到達(dá)指定地點(diǎn)。巡檢人員通過(guò)手持巡檢器接觸巡檢點(diǎn)完成巡檢過(guò)程，巡查完后通過(guò)通信座和數(shù)據(jù)線將巡檢器內(nèi)的數(shù)據(jù)上傳到巡更管理計(jì)算機(jī)，并通過(guò)軟件生成報(bào)表。

（5）人員定位系統(tǒng)。將入廊人員定位于單個(gè)艙室，在監(jiān)控中心可實(shí)時(shí)顯示管廊內(nèi)人員位置。

1.5 通信系統(tǒng)

（1）固定式通信系統(tǒng)。由固定光纖電話、光纖環(huán)網(wǎng)、數(shù)字程控交換機(jī)、光纖接入主機(jī)、語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)、錄音服務(wù)器、管理工作站、話務(wù)臺(tái)及系統(tǒng)軟件平臺(tái)組成。

（2）無(wú)線對(duì)講系統(tǒng)。為巡邏人員與監(jiān)控中心管理人員之間建立通信聯(lián)絡(luò)，可通過(guò)監(jiān)控中心的調(diào)度臺(tái)對(duì)管廊內(nèi)巡檢人員傳送信息、通知及命令等。

2 統(tǒng)一管理平臺(tái)

平臺(tái)基于云架構(gòu)，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、報(bào)警/故障處理與分析等[6]。平臺(tái)的3DGIS+BIM引擎實(shí)現(xiàn)空間和信息集成，提供地理信息、城市地形、建筑模型等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢(xún)、空間定位、空間分析和發(fā)布服務(wù)[7]?；诮y(tǒng)一的傳輸網(wǎng)絡(luò)和通信接口，平臺(tái)以三維一體化空間為載體集成管廊環(huán)境質(zhì)量參數(shù)、附屬設(shè)施監(jiān)測(cè)信息，實(shí)現(xiàn)管廊監(jiān)控與報(bào)警功能;以BIM模型和屬性為基礎(chǔ)構(gòu)建管廊運(yùn)維管理流程，實(shí)現(xiàn)設(shè)施設(shè)備運(yùn)維、運(yùn)營(yíng)管理的一體化。

2.1 平臺(tái)架構(gòu)

平臺(tái)采用分層分布式架構(gòu)，由前端檢測(cè)系統(tǒng)和后端綜合管理平臺(tái)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)完整的系統(tǒng)[8]，如圖2所示。

感知層：通過(guò)IP環(huán)網(wǎng)和通信接口匯集管廊內(nèi)環(huán)境附屬設(shè)備和專(zhuān)業(yè)管線等運(yùn)行狀態(tài)信息以及管廊外部環(huán)境信息，并提供報(bào)警聯(lián)動(dòng)等命令的上傳下達(dá)通道。

平臺(tái)層：為上層應(yīng)用提供業(yè)務(wù)支撐環(huán)境，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的存儲(chǔ)服務(wù)，集成3DGIS+BIM引擎，提供空間定位、空間分析和發(fā)布服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)處理邏輯、系統(tǒng)對(duì)外連接等功能?？蓪?shí)現(xiàn)GIS宏觀視角下的管廊三維監(jiān)控和BIM微觀視角下的管線監(jiān)控。

應(yīng)用層：以B/S方式部署相關(guān)應(yīng)用模塊，為用戶(hù)提供交互接口，實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)操作，并通過(guò)監(jiān)控大屏、工作站、移動(dòng)終端等呈現(xiàn)。

2.2 設(shè)備設(shè)施運(yùn)維

（1）駕駛艙。提供管廊運(yùn)維的整體視圖，可視化地呈現(xiàn)管廊整體的運(yùn)維狀況，將管廊概況、健康狀況、入廊用戶(hù)信息、設(shè)備臺(tái)賬信息、巡查信息、維修維護(hù)信息集中呈現(xiàn)。

（2）三維瀏覽。多維度對(duì)管廊進(jìn)行全貌展示，還能夠進(jìn)行廊體、管線、附屬設(shè)施的構(gòu)件及信息查詢(xún)。同時(shí)虛擬巡檢實(shí)現(xiàn)廊內(nèi)的虛擬查詢(xún)和瀏覽，縮短訪問(wèn)、巡查時(shí)間。與管廊的設(shè)備編碼體系關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)定位漫游。

（3）設(shè)備管理。管理設(shè)備從入庫(kù)、安裝、運(yùn)行、檢修到報(bào)廢的整個(gè)生命周期，建立統(tǒng)一的設(shè)備資產(chǎn)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)和編碼標(biāo)準(zhǔn)，并形成完善的設(shè)備資產(chǎn)臺(tái)賬。

（4）綜合查詢(xún)/維修。建立“工單下發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)巡查/維修、事件/完工確認(rèn)、任務(wù)統(tǒng)計(jì)”的體系，規(guī)范管廊管理人員、巡檢/維保人員日常巡檢/維保過(guò)程的隱患排查。

2.3 監(jiān)控與報(bào)警

（1）全景監(jiān)測(cè)。將遙感地圖和管廊監(jiān)控系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)管廊監(jiān)控信息的聯(lián)動(dòng)查詢(xún)和瀏覽，使監(jiān)控人員實(shí)時(shí)了解管廊運(yùn)行狀況，并及時(shí)排查故障的范圍、類(lèi)別和危險(xiǎn)程度。

（2）報(bào)警與聯(lián)動(dòng)。針對(duì)廊空間狹小、設(shè)備繁多、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)復(fù)雜的環(huán)境將報(bào)警信息與BIM模型結(jié)合，動(dòng)態(tài)顯示報(bào)警點(diǎn)在管廊中的位置信息，按預(yù)設(shè)的策略進(jìn)行設(shè)備間的聯(lián)動(dòng)，并打開(kāi)對(duì)應(yīng)的視頻監(jiān)控畫(huà)面[9]。

（3）環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合管廊全域內(nèi)環(huán)境和設(shè)備的參數(shù)和狀態(tài)實(shí)施全程監(jiān)控，將實(shí)時(shí)監(jiān)控信息與模型進(jìn)行構(gòu)件級(jí)綁定，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

（4）供配電管理。對(duì)管廊變電所、防火分區(qū)內(nèi)供配電系統(tǒng)進(jìn)、出線回路的電壓、電流、功率等參數(shù)及開(kāi)關(guān)分合閘狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)對(duì)供配電設(shè)備狀況、管線路由情況通過(guò)BIM模型進(jìn)行三維展示，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前功率、總電量、電流、電壓等。

（5）安全防范。對(duì)管廊內(nèi)人員全程監(jiān)控，將實(shí)時(shí)視頻信息、人員定位信息與空間技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人員精準(zhǔn)定位。

（6）火災(zāi)報(bào)警。對(duì)管廊內(nèi)的火災(zāi)全方位監(jiān)控，通過(guò)感煙和感溫探測(cè)器監(jiān)測(cè)管廊內(nèi)異常狀況，及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患。結(jié)合光纖定位（ODTR）技術(shù)，對(duì)火災(zāi)隱患精確定位。

2.4 運(yùn)營(yíng)管理

（1）入廊用戶(hù)管理。提供管線入廊流程管理、管線權(quán)屬單位信息維護(hù)、專(zhuān)業(yè)管線管理規(guī)范、管線檔案資料管理等功能，實(shí)現(xiàn)管廊管理單位與管線權(quán)屬單位之間的業(yè)務(wù)銜接。

（2）空間管理。根據(jù)需求變化對(duì)管廊內(nèi)管線敷設(shè)位置進(jìn)行梳理和使用，優(yōu)化空間使用率。

（3）應(yīng)急聯(lián)動(dòng)。將管廊自身、各類(lèi)專(zhuān)業(yè)管線的監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)信號(hào)，以及需要對(duì)外提供的事件信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，依據(jù)聯(lián)動(dòng)信號(hào)類(lèi)別編制應(yīng)急預(yù)案、設(shè)置應(yīng)急聯(lián)動(dòng)邏輯，并進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案模擬。

（4）統(tǒng)計(jì)分析。獲取管廊的運(yùn)維數(shù)據(jù)，從設(shè)備運(yùn)行和告警報(bào)警兩方面對(duì)管廊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患。同時(shí)將管線的入廊情況、空間占用情況、人員的值守情況、維修保養(yǎng)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

（5）能耗管理。按管廊、分區(qū)、設(shè)備等多種維度進(jìn)行能源統(tǒng)計(jì)，并以柱狀圖、餅圖、趨勢(shì)曲線、表格等形式進(jìn)行對(duì)比分析和展示，為相關(guān)設(shè)備運(yùn)行模式的調(diào)節(jié)、管廊整體安全穩(wěn)定高效運(yùn)行以及未來(lái)的節(jié)能改造提供相關(guān)決策分析支持。

3 結(jié)語(yǔ)

智慧管廊是衡量綜合管廊科技化水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)智能化的監(jiān)控及管理方式，實(shí)時(shí)掌控管廊內(nèi)部結(jié)構(gòu)健康狀況、環(huán)境安全狀況以及與外部單位的信息互通，為管廊運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供有價(jià)值的參考信息。建設(shè)智慧統(tǒng)一管理平臺(tái)，運(yùn)用開(kāi)放式的信息服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享是未來(lái)智慧管廊發(fā)展的必然趨勢(shì)。

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