網(wǎng)站首頁 - 技術(shù)文章 - 淺談城市綜合管廊智慧配電運(yùn)維管理平臺(tái)體系架構(gòu)

淺談城市綜合管廊智慧配電運(yùn)維管理平臺(tái)體系架構(gòu)

更新時(shí)間：2023-12-13點(diǎn)擊次數(shù)：776次

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：智能化是綜合管廊運(yùn)維管理的發(fā)展方向，但多地先后建設(shè)的綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)都缺乏體系架構(gòu)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本文在分析綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)體系架構(gòu)的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了一種5層智慧運(yùn)維管理平臺(tái)體系架構(gòu)的建議標(biāo)準(zhǔn)。在物理層分析了綜合管廊的功能需求。在數(shù)據(jù)層梳理并分析了運(yùn)維數(shù)據(jù)來源的不同生命期和所處位置，提出了一種基于情景分類的高性能數(shù)據(jù)服務(wù)方法。在服務(wù)層提出了一種分段分艙的位置服務(wù)方法。對(duì)應(yīng)用層功能進(jìn)行了梳理、總結(jié)和分析，把核心運(yùn)維工作分成了運(yùn)營、維護(hù)、安全和施工四大子系統(tǒng)。*終實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Web的綜合管廊運(yùn)維管理原型系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：綜合管廊；智慧運(yùn)維；運(yùn)維管理平臺(tái)體系架構(gòu)；管廊位置服務(wù)

0 引言

《全國城市市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五"規(guī)劃》提出，到2020年，綜合管廊建設(shè)達(dá)到8640公里，目前已建與在建達(dá)到目標(biāo)?！?020中國城市地下空間發(fā)展藍(lán)皮書》統(tǒng)計(jì)，根據(jù)全國31個(gè)省級(jí)行政區(qū)劃單位公布的城市地下綜合管廊建設(shè)規(guī)劃，合計(jì)擬建設(shè)城市地下綜合管廊12000公里以上。

綜合管廊是城市的生命線，包含了支持居民生活和工業(yè)的基本公共服務(wù)，需要得到高效的維護(hù)。但隨著綜合管廊規(guī)模不斷擴(kuò)大，里程數(shù)增加，納入的管線種類越來越多，傳統(tǒng)管理模式已無法滿足綜合管廊的運(yùn)維需求，需要借助科技的力量來減輕運(yùn)維人員的工作量，智能化是綜合管廊運(yùn)維管理的重要發(fā)展方向。多地先后都結(jié)合智能化手段建設(shè)了運(yùn)維管理平臺(tái)，但采用的信息技術(shù)、運(yùn)維數(shù)據(jù)分類、功能模塊劃分、體系架構(gòu)都缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。隨著綜合管廊智慧運(yùn)維的發(fā)展，亟待建立統(tǒng)一的智慧運(yùn)維體系架構(gòu)，明確各層的需求、功能、服務(wù)、接口等。

1 綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)體系架構(gòu)研究現(xiàn)狀

王婉等分析了綜合管廊智能運(yùn)維的關(guān)鍵影響敏感性因素。XianfeiYin等研究了管廊運(yùn)維數(shù)據(jù)類型，針對(duì)綜合管廊項(xiàng)目運(yùn)維特點(diǎn)，提出了基于BIM的綜合管廊運(yùn)維管理系統(tǒng)。梁忠恕［1］介紹了新加坡濱海灣綜合管廊的智慧運(yùn)維平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程。安徽阜陽試點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了感知、傳輸、數(shù)據(jù)、服務(wù)、應(yīng)用5層體系的運(yùn)維管理平臺(tái)，上海北島西路管廊項(xiàng)目采用了支撐層、感知層、數(shù)據(jù)層、中間服務(wù)層、業(yè)務(wù)服務(wù)層、接入層、用戶層的7層系統(tǒng)架構(gòu)。相關(guān)文獻(xiàn)中的綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)的統(tǒng)計(jì)分析如表1所示。

表1綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用項(xiàng)目

層級(jí)

各層詳細(xì)劃分

長沙管廊項(xiàng)目、沈陽南運(yùn)河

應(yīng)用層

服務(wù)層

（技術(shù)層）

數(shù)據(jù)層

物理支撐層

（物理層）

續(xù)表1

應(yīng)用項(xiàng)目

層級(jí)

各層詳細(xì)劃分

安徽合肥

展現(xiàn)層

應(yīng)用層

數(shù)據(jù)層

技術(shù)支撐層

北京世界園藝博覽會(huì)、安徽阜陽、南京

應(yīng)用層

服務(wù)（平臺(tái)）

數(shù)據(jù)層

傳輸（網(wǎng)絡(luò)）

感知

杭州

表現(xiàn)層

業(yè)務(wù)層

持久層

數(shù)據(jù)層

感知層

北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、連云港市徐圩新區(qū)示范應(yīng)用

展現(xiàn)層

應(yīng)用層

平臺(tái)層

數(shù)據(jù)層

傳輸層

感知層

上海北島西路

用戶層

接入層

業(yè)務(wù)服務(wù)層

中間服務(wù)層

數(shù)據(jù)層

感知層

支撐層

廈門（調(diào)整了數(shù)據(jù)層位置）

SAAS

PAAS

IAAS

數(shù)據(jù)層

傳輸層

邊緣層

感知層

長沙（調(diào)整了接入層位置）

終端平臺(tái)

展現(xiàn)層

應(yīng)用層

集成平臺(tái)

數(shù)據(jù)層

接入層

支撐層

江蘇北斗地下管線研究院有限公司

用戶層

應(yīng)用層

傳輸層

服務(wù)接口層

數(shù)據(jù)資源層

技術(shù)支撐層

西南交通大學(xué)

應(yīng)用層

數(shù)據(jù)鏈接和處理層

數(shù)據(jù)層

2 一種五層智慧運(yùn)維管理平臺(tái)體系架構(gòu)

圖1提出了一種綜合管廊智慧運(yùn)維管理平臺(tái)層體系架構(gòu)，從下向上依次是物理層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層。平臺(tái)可以應(yīng)用于PC機(jī)的Web系統(tǒng)、工業(yè)大屏、移動(dòng)App、巡檢機(jī)器人等。

圖1本文提出的綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)5層體系架構(gòu)

圖1本文提出的綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)5層體系架構(gòu)（續(xù)）

3 管廊運(yùn)維管理平臺(tái)物理層

綜合管廊中已大量應(yīng)用傳感器、RFID、物聯(lián)網(wǎng)、無線定位、紅外線熱成像、攝像頭等技術(shù)和設(shè)備，形成了豐富的綜合管廊信息系統(tǒng)，例如，管廊結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、監(jiān)控通風(fēng)設(shè)備、排水系統(tǒng)設(shè)備、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、電子巡查管理系統(tǒng)、機(jī)器人巡檢等系統(tǒng)。但這些系統(tǒng)大多還是局部性的粗糙應(yīng)用，并沒有精細(xì)化的明確綜合管廊的運(yùn)維需求。表2從全局的角度，結(jié)合綜合管廊運(yùn)維特點(diǎn)，將物理層的感知智能分為綜合管廊環(huán)境、本體結(jié)構(gòu)、入廊管線、附屬系統(tǒng)設(shè)備及運(yùn)維系統(tǒng)五種類型，明確了綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)中物理層的精細(xì)需求，如監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、方法、工具、內(nèi)容、測(cè)點(diǎn)布置和處置裝置等。

表2綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)物理層感知智能的功能需求


系統(tǒng)	監(jiān)測(cè)項(xiàng)目	方法及工具	監(jiān)測(cè)內(nèi)容、測(cè)點(diǎn)布置、處置裝置
	有毒氣體	甲烷傳感器等	CO、H2S（≤10mg/m3）、CH（4一級(jí)報(bào)警≤1%，二級(jí)報(bào)警≤2%）等
環(huán)境	溫度	溫度傳感器	-5℃～40℃
監(jiān)測(cè)	濕度	濕度傳感器	滿足設(shè)計(jì)要求，如設(shè)備、材料防潮保護(hù)要求
	氧氣濃度	氧氣傳感器	18%～22%
	集水坑水位	超聲波物位/液位計(jì)、投入式液位計(jì)/水位計(jì)	低液位、高液位、超高報(bào)警液位
管廊	裂縫觀測(cè)	裂縫計(jì)	根據(jù)普查情況，選取現(xiàn)有結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行觀測(cè)
本體	應(yīng)力監(jiān)測(cè)	應(yīng)力計(jì)	受力關(guān)鍵部位
結(jié)構(gòu)	水平位移	激光位移計(jì)	結(jié)構(gòu)三維位移監(jiān)測(cè)、差異沉降監(jiān)測(cè) 每10m設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面3～5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)
監(jiān)測(cè)	相對(duì)收斂
	豎向位移	靜力水準(zhǔn)儀
入廊	天然氣管道	聲波傳感器、壓力傳感器、流量傳感器	聲波（泄漏位置檢測(cè)）、壓力、流量數(shù)據(jù)
管線	電力管道	電流傳感器、電壓傳感器	電流、電壓數(shù)據(jù)，功率因數(shù)、電源進(jìn)線信號(hào)
監(jiān)測(cè)	熱力管道	紅外熱成像	保溫層破損、浸水、泄漏位置，管道內(nèi)部腐蝕、結(jié)垢

續(xù)表2
系統(tǒng)	監(jiān)測(cè)項(xiàng)目	方法及工具	監(jiān)測(cè)內(nèi)容、測(cè)點(diǎn)布置、處置裝置
	消防系統(tǒng)設(shè)備	煙感傳感器、溫感傳感器	手提式滅火器、水噴霧系統(tǒng)、脈沖干粉自動(dòng)滅火裝置
	通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備	—	通風(fēng)機(jī)電源狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、故障信號(hào)
附屬	給排水系統(tǒng)設(shè)備	—	水泵電源狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、故障信號(hào)；水管壓力
設(shè)施	照明系統(tǒng)設(shè)	照明智能控制系統(tǒng)	開關(guān)、故障、亮度
監(jiān)測(cè)	視頻系統(tǒng)	攝像頭	入侵、火災(zāi)
	入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)	紅外傳感器、電子圍欄、微波雷達(dá)、人臉識(shí)別	入侵
	人員定位系統(tǒng)	高精度無線定位、RFID	人員實(shí)時(shí)位置，監(jiān)測(cè)區(qū)域人員數(shù)量、人員名單、出入時(shí)間，禁qu違規(guī)
	電子巡更系統(tǒng)	RFID	—
	機(jī)器人巡檢系統(tǒng)	攝像頭、紅外成像儀	智能巡檢，滲漏水等管廊病災(zāi)，入廊管線狀態(tài)，應(yīng)急馳援和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控

4 管廊運(yùn)維管理平臺(tái)傳輸層

廊內(nèi)各類通信技術(shù)的使用是管廊安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提之一，很大程度上決定了管廊運(yùn)維過程中的實(shí)用性及有效性。運(yùn)維管理平臺(tái)的傳輸層包含管廊內(nèi)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)到分控中心，分控中心到總控中心，以及控制中心與控制設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。管廊內(nèi)可以通過分布式光纖、5G無線傳感網(wǎng)絡(luò)、WIFI等技術(shù)搭建。此外，由于存在遠(yuǎn)程IO，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，拓?fù)鋸?fù)雜，故對(duì)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性有很高的要求，可以采用新一代基于工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)PROFINET。

5 管廊運(yùn)維管理平臺(tái)數(shù)據(jù)層

5.1運(yùn)維數(shù)據(jù)來源

圖2從綜合管廊的各個(gè)生命期階段及不同結(jié)構(gòu)部分，分析了綜合管廊運(yùn)維數(shù)據(jù)的主要來源。

圖2綜合管廊運(yùn)維數(shù)據(jù)來源分析

其中，管廊BIM建筑模型，主要包含規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的幾何信息，如模型的空間位置關(guān)系和構(gòu)件尺寸等。管廊BIM結(jié)構(gòu)模型，主要包含建造施工階段的非幾何信息，如結(jié)構(gòu)材質(zhì)、設(shè)備型號(hào)等。入廊管線BIM模型，包含鋪設(shè)路徑、管線用途、性質(zhì)、使用單位等。內(nèi)部設(shè)備設(shè)施BIM模型，包含附屬設(shè)施幾何尺寸、材質(zhì)、構(gòu)造、名稱、型號(hào)等。完成施工建造后，應(yīng)依據(jù)實(shí)際建造情況對(duì)設(shè)計(jì)階段的BIM模型進(jìn)行校驗(yàn)，以提交虛實(shí)一致、準(zhǔn)確的BIM竣工模型。

3DGIS模型包含管線的起始點(diǎn)、監(jiān)測(cè)設(shè)備、安全進(jìn)出口等的位置。入廊管線BIM模型、內(nèi)部設(shè)備設(shè)施BIM模型、和3DGIS模型，通常在建造施工階段獲取，也可以在之后的運(yùn)維階段新增。

管廊內(nèi)基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)信息主要包含環(huán)境類參數(shù)，如溫濕度、氧含量、有毒氣體、可燃?xì)怏w濃度等，和介質(zhì)類參數(shù)，如水流量、用氣量、用電量、水壓、氣壓、電纜接頭溫度、積水坑液位等。

運(yùn)維數(shù)據(jù)主要包含運(yùn)營、維護(hù)、安全、施工四大部分，如設(shè)備和傳感器列表、員工信息、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、供應(yīng)商信息、設(shè)備維護(hù)計(jì)劃和其他傳統(tǒng)維護(hù)管理數(shù)據(jù)等。

數(shù)據(jù)層主要包含BIM模型數(shù)據(jù)庫、GIS數(shù)據(jù)庫、周邊環(huán)境數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、運(yùn)維數(shù)據(jù)庫等。

5.2基于場(chǎng)景的高性能數(shù)據(jù)服務(wù)

綜合管廊運(yùn)維會(huì)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)類型豐富，需要高性能的數(shù)據(jù)服務(wù)。GrossmannM等從數(shù)據(jù)項(xiàng)的更新頻率及查詢使用兩個(gè)角度，對(duì)數(shù)據(jù)及其應(yīng)用情景進(jìn)行了研究。結(jié)合綜合管廊的特征和GrossmannM的數(shù)據(jù)分類方法，可以對(duì)綜合管廊運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行如圖3所示的分類，根據(jù)其對(duì)存儲(chǔ)、讀寫、查詢等的不同需求，從而相應(yīng)的設(shè)置特定的數(shù)據(jù)服務(wù)器提供不同情景的高性能數(shù)據(jù)服務(wù)。

圖3 基于更新頻率和查詢使用的情景分類高性能數(shù)據(jù)服務(wù)

（1）靜態(tài)BIM數(shù)據(jù)。主要包括從前期設(shè)計(jì)和施工BIM竣工模型繼承的綜合管廊準(zhǔn)確的建筑模型和結(jié)構(gòu)模型、入廊管線模型、廊內(nèi)的內(nèi)部設(shè)備模型。

（2）靜態(tài)位置數(shù)據(jù)。管廊本體結(jié)構(gòu)、入廊管線、附屬設(shè)施的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)。例如，內(nèi)部管線的起點(diǎn)、接口、終點(diǎn)、所屬單位及周圍環(huán)境、路徑縮略圖等。

（3）靜態(tài)運(yùn)維數(shù)據(jù)。即運(yùn)維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，例如，傳感器和設(shè)備列表，入廊管線的鋪設(shè)路徑、管線用途、性質(zhì)、管理單位等。

（4）動(dòng)態(tài)位置數(shù)據(jù)。移動(dòng)對(duì)象，如巡檢人員、機(jī)器人等的動(dòng)態(tài)位置數(shù)據(jù)。

（5）動(dòng)態(tài)運(yùn)維數(shù)據(jù)。例如，值班、巡檢、作業(yè)、檢修、維護(hù)、應(yīng)急響應(yīng)等數(shù)據(jù)。

（6）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（歷史和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、時(shí)序數(shù)據(jù)）。具有靜態(tài)位置的傳感器實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集的管廊內(nèi)的環(huán)境、設(shè)備、管線等狀態(tài)數(shù)據(jù)都帶有時(shí)間標(biāo)記，對(duì)象ID與時(shí)間標(biāo)記共同唯yi標(biāo)識(shí)一筆歷史數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)一旦創(chuàng)建就不能修改。對(duì)于歷史和預(yù)測(cè)，可以通過使用壓縮算法或完quan放棄某些數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)歷史來減少數(shù)據(jù)量。

6 管廊運(yùn)維管理平臺(tái)服務(wù)層

綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)的服務(wù)層主要包含第三方的服務(wù)，如位置服務(wù)、BIM引擎、3DGIS引擎、工作流引擎等。

位置服務(wù)是綜合管廊運(yùn)維中常用的基礎(chǔ)服務(wù)，可采取分段分艙的方式提供，包含ID查詢、范圍查詢、*近鄰居查詢等功能，其層級(jí)規(guī)模具有高可伸縮性。綜合管廊分段分艙示意圖如圖4所示。

09a333e4-b1ef-4675-bca9-6bd7d7f2afa7

圖4綜合管廊分段分艙示意

圖5綜合管廊分段分艙位置服務(wù)

圖4對(duì)應(yīng)的位置服務(wù)如圖5所示，位置服務(wù)由一組層級(jí)結(jié)構(gòu)的位置服務(wù)器協(xié)作提供，每個(gè)位置服務(wù)器負(fù)責(zé)一片地理區(qū)域。僅葉子服務(wù)器才負(fù)責(zé)存儲(chǔ)在其負(fù)責(zé)區(qū)域中的對(duì)象的位置坐標(biāo)。高層服務(wù)器服務(wù)區(qū)域由其下全部葉子服務(wù)器負(fù)責(zé)區(qū)域組成，且僅存儲(chǔ)前向指針而不存儲(chǔ)對(duì)象坐標(biāo)。沿著前向指針可以逐級(jí)索引到葉子服務(wù)器，從而找到對(duì)象的實(shí)際位置坐標(biāo)。葉子服務(wù)器1負(fù)責(zé)中間分段管廊的中間艙室，葉子服務(wù)器2負(fù)責(zé)中間分段管廊的右側(cè)艙室。位置服務(wù)器1負(fù)責(zé)中間分段管廊所有艙室。葉子服務(wù)器3負(fù)責(zé)右側(cè)分段管廊的中間艙室，位置服務(wù)器2負(fù)責(zé)右側(cè)分段管廊所有艙室。根服務(wù)器負(fù)責(zé)全部管廊區(qū)域。

7 管廊運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)用層

應(yīng)用層的核心功能主要?jiǎng)澐譃檫\(yùn)營管理（Operations）、維護(hù)管理（Maintenance）、安全管理（Security）和施工管理（Engineering）四大子系統(tǒng)。

運(yùn)營管理子系統(tǒng)主要包含供應(yīng)商管理、安裝公司管理、系統(tǒng)管理、組織機(jī)構(gòu)管理、人員管理、資料管理、設(shè)備管線管理、合同管理、成本管理、設(shè)備設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)管理、空間管理、日常巡視檢查、進(jìn)出管廊監(jiān)管理、值班（日常值守）管理系統(tǒng)、指揮調(diào)度系統(tǒng)、績效考核管理系統(tǒng)、設(shè)施損壞賠償?shù)取?/p>

維護(hù)管理子系統(tǒng)主要包含設(shè)施設(shè)備保潔、養(yǎng)護(hù)管理、維修管理、檢測(cè)管理、大中修管理、更新改造、安全保護(hù)、設(shè)備資產(chǎn)管理、備品備件管理、技術(shù)檔案管理、隱患管理、故障管理等。

安全管理子系統(tǒng)主要包含火災(zāi)和水淹應(yīng)急預(yù)案、停電應(yīng)急預(yù)案、暴力事件應(yīng)急預(yù)案、傳染病應(yīng)變計(jì)劃、煙霾（嚴(yán)重空氣污染）應(yīng)急計(jì)劃、事故報(bào)告模式等。

工程管理子系統(tǒng)主要包含保護(hù)區(qū)控制區(qū)管理、施工監(jiān)管、管線入廊管理、新管廊接管管理等。

8 原型系統(tǒng)

本文基于BIM+3DGIS技術(shù)，采用AutodeskRevit設(shè)計(jì)了綜合管廊BIM模型，并導(dǎo)出為UDBX數(shù)據(jù)源格式，通過SupermapiDesktop軟件生成工作空間與三維場(chǎng)景。將管廊模型、第三方公開的地理地圖信息、該地理位置的數(shù)字高程地形地勢(shì)信息、其他輔助構(gòu)件等數(shù)據(jù)有機(jī)融合，形成一體化的三維場(chǎng)景，方便了用戶對(duì)使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有直觀、便捷、高效的理解。原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了BIM可視化漫游、環(huán)境監(jiān)測(cè)、入廊管線監(jiān)測(cè)、附屬設(shè)施監(jiān)測(cè)、運(yùn)維管理等功能（圖6）。

圖6基于BIM和3DGIS的綜合管廊智慧運(yùn)維管理平臺(tái)原型系統(tǒng)

9 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)

9.1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。

9.2平臺(tái)組成

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。

9.3平臺(tái)拓?fù)?/p>

9.4平臺(tái)子系統(tǒng)

9.4.1電力監(jiān)控

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)量儀表，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。

9.4.2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。

9.4.3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。

9.5相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

9.5.1電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

應(yīng)用場(chǎng)合（10KV）		產(chǎn)品	型號(hào)	功能
	10KV進(jìn)/饋線		AM6-L	相間電流速斷保護(hù)，相間限shi電流速斷保護(hù)（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護(hù)（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護(hù)，反時(shí)限相間過流保護(hù)（可帶低壓閉鎖），零序反時(shí)限過流保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)，控制回路異常告警。
	10/0.4KV變壓器		AML-S	分合閘位置、手車工作/試驗(yàn)位置、接地刀閘位置、硬接點(diǎn)信號(hào)(保護(hù)跳閘、裝置告警、控制回路斷線、裝置異常、未儲(chǔ)能、事故總等)、報(bào)文(過流、過負(fù)荷、超溫報(bào)警、過溫報(bào)警、裝置告警、PT斷線、CT斷線、對(duì)時(shí)異常等)、遙控開關(guān)、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、跳閘、故障電流電壓)等。
	智能操控裝置		ASD500	一次回路動(dòng)態(tài)模擬圖、彈簧儲(chǔ)能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗(yàn)電、核相、自動(dòng)溫濕度控制及顯示（標(biāo)配一路強(qiáng)制加熱）、遠(yuǎn)方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲(chǔ)能旋鈕、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、RS485接口、高壓柜內(nèi)電氣接點(diǎn)無線測(cè)溫。
	10KV計(jì)量		PZ72L- E4/UT	該儀表采用交流采樣技術(shù)，能分別測(cè)量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù)，可通過面板薄膜開關(guān)設(shè)置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協(xié)議;也可將電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的直流模擬信號(hào)輸出;或帶開關(guān)量輸入/輸出，繼電器報(bào)警輸出等功能。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)合格的型式檢驗(yàn)報(bào)告證書和電磁兼容檢驗(yàn)證書，產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)均達(dá)到IP65，符合管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)相關(guān)產(chǎn)品功能、防護(hù)等級(jí)及電磁兼容的要求。
應(yīng)用場(chǎng)合（0.4KV）		產(chǎn)品	型號(hào)	功能
	0.4KV進(jìn)/出線		PZ72L- E4/UT	該儀表采用交流采樣技術(shù)，能分別測(cè)量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù)，可通過面板薄膜開關(guān)設(shè)置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協(xié)議;也可將電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的直流模擬信號(hào)輸出;或帶開關(guān)量輸入/輸出，繼電器報(bào)警輸出等功能。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)合格的型式檢驗(yàn)報(bào)告證書和電磁兼容檢驗(yàn)證書，產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)均達(dá)到IP65，符合管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)相關(guān)產(chǎn)品功能、防護(hù)等級(jí)及電磁兼容的要求。
	無功補(bǔ)償		ARC	測(cè)量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護(hù)、欠流鎖定、電網(wǎng)諧波過大保護(hù)功能,可控制電容器的投切，RS485/Modbus協(xié)議
			ANSVC	ANSVC低壓無功功率補(bǔ)償裝置并聯(lián)在整個(gè)供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網(wǎng)中負(fù)載功率因數(shù)的變化通過控制器控制電力電容器投切進(jìn)行補(bǔ)償,無功功率補(bǔ)償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關(guān)、控制器等組成。
			ANSVG	補(bǔ)償方式:線性補(bǔ)償，全響應(yīng)時(shí)間<5ms，瞬時(shí)響應(yīng)時(shí)間≤100us;補(bǔ)償效果:≥0.99，可補(bǔ)償容性無功和感性無功，濾除5、7、9、11、13次以內(nèi)的諧波;自身損耗:≤2%，效率:>98%;監(jiān)控以及顯示具備遠(yuǎn)程通訊接口，可以通過PC機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控;具有人性化的人機(jī)交互界面，可通過該界面看到系統(tǒng)和本體的實(shí)時(shí)電能質(zhì)量信息，操作簡單，可以遠(yuǎn)控，也可以本控;標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)，縮短交付周期，同時(shí)提高了使用的可靠性和可維護(hù)性。
	溫濕度控制器		WHD72- 11/UT	智能型溫濕度控制器以數(shù)碼管方式顯示溫濕度值，有加熱器、傳感器故障指示、變送功能、帶有RS485通訊接口可供遠(yuǎn)程監(jiān)控，用戶可通過按鍵編程自行設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)。該儀表集測(cè)量、顯示、控制及通訊于一體，精度高、測(cè)量范圍寬，是一種適合于各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的溫濕度測(cè)量控制儀表。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)合格的型式檢驗(yàn)報(bào)告證書和電磁兼容檢驗(yàn)證書，產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)均達(dá)到IP65，符合管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)相關(guān)產(chǎn)品功能、防護(hù)等級(jí)及電磁兼容的要求。
智能網(wǎng)關(guān)			Anet系列	8個(gè)RS485串口2kV隔離，2個(gè)以太網(wǎng)接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設(shè)備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協(xié)議、支持多中心不同數(shù)據(jù)服務(wù)要求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，裝置電源:220VAC/DC。
應(yīng)用場(chǎng)合（配電室）		產(chǎn)品	型號(hào)	功能
環(huán)境監(jiān)測(cè)	溫濕度		/	用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0%RH～99%RH
	煙霧		/	光電式煙霧傳感;電源正極（DC12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點(diǎn)
	水侵		/	接觸式水浸傳感器，監(jiān)測(cè)變電所、電纜溝、控制室等場(chǎng)所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：-20℃~+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應(yīng)時(shí)間：1s繼電器輸出：常開觸點(diǎn)
	局方檢測(cè)		/	監(jiān)測(cè)變壓器、開關(guān)、開關(guān)柜的局部放電
	門禁		/	常開型；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度干接點(diǎn)輸出
	攝像機(jī)		/	視頻監(jiān)控
	開關(guān)量模塊		ARTU-KJ8	8路開關(guān)量輸入,8路繼電器輸出
智能網(wǎng)關(guān)			ANet-2E4SM	4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴(kuò)展模塊，485擴(kuò)展模塊,可擴(kuò)展16路。

9.5.2電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

應(yīng)用場(chǎng)合		產(chǎn)品	型號(hào)	功能
各變電所	0.4KV出線	$C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\1457501z.jpg$	ARCM200 系列	用于檢測(cè)TN-C-S、TN-S及局部TT系統(tǒng)中的剩余電流、溫度等電氣參數(shù)，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。
各艙室	末端配電箱		ARCM300 系列	用于檢測(cè)TN-C-S、TN-S及局部TT系統(tǒng)中的剩余電流、溫度等電氣參數(shù)，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。
區(qū)域變電所	區(qū)域分機(jī)		Acrel-6000/B3	接收電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，采用485通訊
主變點(diǎn)所監(jiān)控中心	控制主機(jī)		Acrel-6000/B	接收電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器信號(hào)和各區(qū)域分機(jī)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，可采用485通訊。
配套附件
配套附件	0.4kV電流互感器		AKH-0.66	測(cè)量型互感器，采集交流電流信號(hào)。

9.5.3消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

應(yīng)用場(chǎng)合		產(chǎn)品	型號(hào)	功能
消防設(shè)備電源電壓監(jiān)控			AFPM3-2AVM	監(jiān)測(cè)兩路三相交流電壓，二總線通訊。
區(qū)域變電所	區(qū)域分機(jī)		AFPM100/B3	接收消防設(shè)備電源監(jiān)控探測(cè)器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，可采用二總線通訊。
主變點(diǎn)所監(jiān)控中心	控制主機(jī)		AFPM100/B1	接收消防設(shè)備電源監(jiān)控探測(cè)器信號(hào)和各區(qū)域分機(jī)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，可采用二總線通訊。

9.5.4防火門監(jiān)控系統(tǒng)

應(yīng)用場(chǎng)合		產(chǎn)品	型號(hào)	功能
普通艙室配電室	常開防火門		AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120	監(jiān)測(cè)常開防火門的開閉狀態(tài)。
普通艙室配電室	常閉防火門	$D:\WinEIM\users\682\temp\dfa0e266.png$	單扇：AFRD-CB1(YT) 雙扇：AFRD-CB2(YT)	監(jiān)測(cè)常閉防火門的開閉狀態(tài)。
防爆艙室	常開/常閉防火門		AFRD-MC	監(jiān)測(cè)常開、常閉防火門的開閉狀態(tài)。
防爆艙室	監(jiān)測(cè)模塊		AFRD-CK/CB	接收AFRD-MC的狀態(tài)信息同步傳輸至防火門監(jiān)控主機(jī)。
區(qū)域變電所	區(qū)域分機(jī)		AFRD100/B3	接收防火門監(jiān)控模塊和防火門一體式探測(cè)器的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)防火門開閉狀態(tài)的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，采用二總線通訊。
主變點(diǎn)所監(jiān)控中心	控制主機(jī)		AFRD100/B	接收防火門監(jiān)控模塊和防火門一體式探測(cè)器的信號(hào)以及各區(qū)域分機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)防火門開閉狀態(tài)的報(bào)警、監(jiān)視、控制與管理，采用二總線通訊。

9.5.5消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

應(yīng)用場(chǎng)合		產(chǎn)品	型號(hào)	功能
各變電所和非防爆艙室	集中電源集中控制型消防應(yīng)急標(biāo)志燈具（高防護(hù)）		A-BLJC-1LROEII1W-A431H(單面安全出口)	防護(hù)等級(jí)：IP67 設(shè)備尺寸：14540015 安裝方式：壁掛
	集中電源集中控制型消防應(yīng)急標(biāo)志燈具（高防護(hù)）		A-BLJC-1LROEII1W-A431H(單面疏散出口)	防護(hù)等級(jí)：IP67 設(shè)備尺寸：14540015 安裝方式：壁掛
	集中電源集中控制型消防應(yīng)急照明燈具（高防護(hù)）		A-ZFJC-E*W-A604T8單管式應(yīng)急照明燈具	防護(hù)等級(jí)：IP67 設(shè)備尺寸：Φ26L400、Φ26L600、Φ26*L1200 安裝方式：吸頂、吊掛設(shè)備功率：3、6、9、12、15W
			A-ZFJC-E*W-A603HC高防護(hù)應(yīng)急照明燈具	防護(hù)等級(jí)：IP67 設(shè)備尺寸：Φ175*H60 安裝方式：吸頂、壁掛設(shè)備功率：3、6、9、12、15W
			A-ZFJC-E*W-A603HE高防護(hù)應(yīng)急照明燈具	防護(hù)等級(jí)：IP67 設(shè)備尺寸：1989855 安裝方式：吸頂、壁掛設(shè)備功率：3、6、9、12、15W
	消防應(yīng)急燈具專用電源		A-D-0.3KVA-A200L A-D-0.5KVA-A200L A-D-0.75KVA-A200L A-D-0.1KVA-A200L	防護(hù)等級(jí)：IP65 設(shè)備尺寸：500400200、600480230 安裝方式：壁掛設(shè)備功率：0.3、0.5、0.75、1KVA 回路數(shù)量：8路
防爆艙室	集中電源集中控制型消防應(yīng)急防爆標(biāo)志燈具		A-BLJC-1LROEI1W-A431EX（防爆單面出口)	防護(hù)等級(jí)：IP65 防爆等級(jí)：ExdeIICT6Gb/ExtDA21IP66T80℃ 設(shè)備尺寸：16537565 安裝方式：壁掛
	集中電源集中控制型消防應(yīng)急防爆標(biāo)志燈具		A-BLJC-1LROEI1W-A431EX（防爆單面左向)	防護(hù)等級(jí)：IP65 防爆等級(jí)：ExdeIICT6Gb/ExtDA21IP66T80℃ 設(shè)備尺寸：16537565 安裝方式：壁掛
	集中電源集中控制型消防應(yīng)急防爆照明燈具		A-ZFJC-E*W-A630EX	防護(hù)等級(jí)：IP65 防爆等級(jí)：ExdeIICT6Gb/ExtDA21IP66T80℃ 設(shè)備尺寸：25624378 安裝方式：壁掛設(shè)備功率：3、6、10W
	集中電源集中控制型消防應(yīng)急防爆照明燈具		A-ZFJC-E*W-A632EX	防護(hù)等級(jí)：IP65 防爆等級(jí)：ExdeIICT6Gb/ExtDA21IP66T80℃ 設(shè)備尺寸：Φ135mm*H168mm 安裝方式：吊管安裝設(shè)備功率：3、6、9、12、15W
	消防應(yīng)急燈具專用電源(防爆)		A-D-0.3KVA-A200EX A-D-0.5KVA-A200EX A-D-1KVA-A200EX	防護(hù)等級(jí)：IP43 設(shè)備尺寸：904702220、1354702220 安裝方式：壁掛設(shè)備功率：0.3、0.5、1KVA 回路數(shù)量：8路
區(qū)域變電所	區(qū)域分機(jī)		A-C-A100/B3	區(qū)域分機(jī)通過總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)終端，在險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，自動(dòng)將信息指令發(fā)布到每個(gè)終端，終端收到指令之后自動(dòng)開始工作，如頻閃、變向、開、滅燈等工作，實(shí)時(shí)指示安全的疏散路線。
區(qū)域變電所	中繼器		CAN轉(zhuǎn)光纖中繼	通過CAN轉(zhuǎn)光纖中繼實(shí)現(xiàn)把CAN總線傳輸轉(zhuǎn)換至光纖傳輸延長通訊距離增加方案多樣性。
主變電所監(jiān)控中心	監(jiān)控主機(jī)	$C:\Users\Administrator\Desktop\琴臺(tái)柜.jpg$	A-C-A100	監(jiān)控主機(jī)通過總線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)終端，在險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，自動(dòng)將信息指令發(fā)布到每個(gè)終端，終端收到指令之后自動(dòng)開始工作，如頻閃、變向、開、滅燈等工作，實(shí)時(shí)指示安全的疏散路線。

10 結(jié)語

我國綜合管廊已逐步從快速建設(shè)期進(jìn)入了正式運(yùn)維管理期，豐富的智慧運(yùn)維管理技術(shù)和手段被采納實(shí)施，但如何綜合應(yīng)用各種智慧運(yùn)維技術(shù)、盡快提出統(tǒng)一的運(yùn)維管理平臺(tái)體系架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)成為智慧運(yùn)維管理的關(guān)鍵問題之一。本文分析了綜合管廊運(yùn)維管理平臺(tái)的體系架構(gòu)的研究現(xiàn)狀，提出了一種5層體系架構(gòu)，并對(duì)每一層進(jìn)行了深入的分析和探討。在物理層分析了綜合管廊主要的監(jiān)測(cè)對(duì)象和方法。在數(shù)據(jù)層分析了運(yùn)維數(shù)據(jù)來源的不同生命期和所處位置，并提出了一種基于情景的綜合管廊運(yùn)維數(shù)據(jù)高性能服務(wù)方法。在服務(wù)層提出了一種分段分艙的位置服務(wù)方法。在應(yīng)用層把核心運(yùn)維工作分成了運(yùn)營、維護(hù)、安全和施工四大子系統(tǒng)。*后，本文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Web的綜合管廊運(yùn)維管理原型系統(tǒng)，對(duì)提出的5層平臺(tái)體系架構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

【1】梁忠恕.全生命周期管理：地下綜合管廊的新加坡模式［J］

【2】汪小波，暴雨，李開華.一種綜合管廊智慧運(yùn)維管理平臺(tái)體系架構(gòu)的研究

【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05

作者簡介：任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。

網(wǎng)站首頁

關(guān)于我們

新聞中心

產(chǎn)品中心

技術(shù)文章

在線留言

聯(lián)系我們

淺談城市綜合管廊智慧配電運(yùn)維管理平臺(tái)體系架構(gòu)