胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

   摘要:綜合管廊智慧運維模式要解決的主要問題是把政府管理部門、管廊使用單位、運維單位自身管理流程和智能的運維技術(shù)如何通過軟、硬件系統(tǒng)有機整合起來，形成統(tǒng)一的“綜合管廊智慧運維管理系統(tǒng)"。而目前不同建設(shè)主體、不同時序建設(shè)的各管廊項目依靠項目招標的方式產(chǎn)生的單條管廊的機電設(shè)施和提供的“管理軟件"是不能滿足杭州市對綜合管廊統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一運維以及智慧運維的基本要求的。以Bim+gis相結(jié)合的信息系統(tǒng)為模型，打造杭州城市地下空間、地下管線綜合資源管理系統(tǒng)；以管廊運維應(yīng)用為基礎(chǔ)，搭設(shè)綜合管廊統(tǒng)一運維管理平臺；以云存儲、云計算為手段，提升城市管理的信息化、智慧化水平；以專用光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，構(gòu)建完成智能的杭州市綜合管廊智慧運維總體架構(gòu)。

   關(guān)鍵詞：綜合管廊 智慧運維模式 管理 技術(shù)體系 系統(tǒng)架構(gòu)

1、綜合管廊智慧運維系統(tǒng)架構(gòu)

   杭州智慧管廊綜合運維管理系統(tǒng)應(yīng)建成以一級杭州市指揮管理中心，二級區(qū)域分中心，三級管廊監(jiān)控獨立控制室為基本單元的三級架構(gòu)體系。

1.1一級中心（市指揮中心）杭州市指揮管理中心作為全市智慧管廊運維系統(tǒng)的管理、調(diào)度及指揮中心以及全市乃至全省管廊數(shù)據(jù)中心。

1.2二級中心（區(qū)級控制中心）根據(jù)中遠期城市管廊區(qū)域規(guī)劃，杭州市本級可先設(shè)立三個區(qū)域匯聚分中心，負責分區(qū)范圍內(nèi)所有管廊管理系統(tǒng)的接入以及負責區(qū)域內(nèi)的運維、管理、調(diào)度及指揮等職能。

1.3三級中心（監(jiān)控機房）各段管廊監(jiān)控機房作為基本的管廊管理單元，負責本管廊內(nèi)的運維、管理職能。

2、“四個一"綜合運維技術(shù)體系

2.1運維可視“一張圖"

   “一張圖"基于Geographic Information System（GIS）與Building information Modeling（BIM）相結(jié)合，采用地理信息和建筑信息模型技術(shù)直觀形象的展示管廊運維相關(guān)信息，提升運維管理能力?！耙粡垐D"是資產(chǎn)管理信息可視化的綜合呈現(xiàn)，也是管廊管線資源管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)載體。系統(tǒng)具有豐富的地圖展示效果，同時支持基于二維、三維地圖的在線展示、流暢切換，支持旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等基本操作，且具有統(tǒng)一坐標系，為監(jiān)控人員與決策人員提供準確的地理信息，確保信息統(tǒng)一可視，同時在應(yīng)急救援時提供有效的安全分析鏈。

圖1地下綜合管廊可視化三維界面示意圖

2.2綜合承載“一張網(wǎng)"

   “一張網(wǎng)"基于底層工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng)與傳輸PTN環(huán)網(wǎng)保護相結(jié)合，采用專網(wǎng)專用的方式，綜合承載管廊內(nèi)各類控制信息，如：環(huán)境監(jiān)控、排水通風監(jiān)控、視頻監(jiān)控、入侵報警、內(nèi)部電話等，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。其組網(wǎng)拓撲如下圖所示：

圖2通信網(wǎng)絡(luò)拓撲示意圖

2.3統(tǒng)一管理“一平臺"

   “一平臺"是以智慧管廊“運維模型“和“管理模型"為核心而開發(fā)的一套綜合性管廊運維管理平臺，有機整合七大子系統(tǒng)以及對管廊的城市管理要求，并融入GIS+BIM等技術(shù)，支撐杭州市綜合管廊智慧運維管理。平臺采用“一個平臺"建設(shè)思路，平臺包括綜合展示、實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、應(yīng)急指揮四大核心系統(tǒng)，另外配備入廊收費、生產(chǎn)運維等模塊系統(tǒng)，實現(xiàn)對管廊的全生命周期的管理。具體綜合管理子系統(tǒng)包括排水子系統(tǒng)、消防子系統(tǒng)、報警與監(jiān)控子系統(tǒng)、通風子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、供電子系統(tǒng)、標識子系統(tǒng)等業(yè)務(wù)應(yīng)用。平臺功能要求實現(xiàn)：管廊管理可視化、檢修維護自動化、安全監(jiān)管精細化、管廊監(jiān)管一體化、應(yīng)急響應(yīng)智能化、數(shù)據(jù)接入標準化、數(shù)據(jù)分析全局化。系統(tǒng)設(shè)計建設(shè)統(tǒng)一的傳輸平臺、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心、統(tǒng)一的應(yīng)用平臺。由于統(tǒng)一管理信息平臺依靠多個不同功能的系統(tǒng)，為了有效消除各系統(tǒng)間的信息孤島，我們從門戶集成、應(yīng)用集成、通信集成、數(shù)據(jù)集成、安全集成和管理集成六個方面構(gòu)建一個全局SOA架構(gòu)和多系統(tǒng)集成互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化的統(tǒng)一管理信息平臺。

圖3平臺架構(gòu)示意圖

2.4智慧分析“一朵云"

   “一朵云"基于云計算和大數(shù)據(jù)相結(jié)合，采用私有專用云的方式，實現(xiàn)管廊運維信息的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一存儲、確保信息安全可靠；并通過大數(shù)據(jù)挖掘分析，對運維全流程進行質(zhì)量監(jiān)控和分析，構(gòu)建故障地圖，有效提升運維管理能力。物理層為實際的硬件資源，包括服務(wù)器、存儲、交換機等。虛擬化層將實際的硬件資源分別按計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源進行虛擬化。虛擬化管理層為對虛擬化資源進行管理的平臺。云管理層為能夠?qū)ν馓峁┫嚓P(guān)服務(wù)能力。業(yè)務(wù)層為相關(guān)服務(wù)的使用方。

圖4私有云平臺方案框架示意圖

3、平臺概述

         AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，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)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、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。

   安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺，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APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

4、平臺拓撲圖

5、平臺子系統(tǒng)

   電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。

環(huán)境監(jiān)測

   環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風排煙風機等設(shè)備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

馬達監(jiān)控

   馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現(xiàn)對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動控制。

電氣安全

          AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(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)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預(yù)警。

智能照明控制

①　防火分區(qū)單獨控制，分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能控制面板就地驅(qū)動器；開關(guān)驅(qū)動器連接消防報警系統(tǒng)，接收消防報警信息，強制打開驅(qū)動器回路。

②　廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進入管廊內(nèi)自動開啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開后燈具關(guān)閉。

③　除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

④　考慮現(xiàn)場模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

⑤　系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時控制，避免同時亮燈負荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能。

6、電相關(guān)平臺部署硬件選型清單

 1.智能照明系統(tǒng)

2.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

3.消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

4.防火門監(jiān)控系統(tǒng)

5.消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

7、結(jié)束語

目前，杭州市管廊建設(shè)項目中考慮的各管廊預(yù)留的機房面積無法滿足中遠期使用需求，不利于智慧運維的統(tǒng)一開展及落地，急需進行機房基礎(chǔ)設(shè)施的專項規(guī)劃和軟件平臺的統(tǒng)一立項開發(fā)。加快落實智慧運維統(tǒng)一管理平臺軟件開發(fā)立項，根據(jù)地下綜合管廊智慧運維管理架構(gòu)，統(tǒng)籌優(yōu)化各段管廊的管理系統(tǒng)平臺，完善全市統(tǒng)一平臺標準參數(shù)，引導(dǎo)管廊實際建設(shè)，作為今后全市乃至全省統(tǒng)一智慧運維的軟件平臺。同時建議選取市區(qū)具有代表性的管廊開展統(tǒng)一運維軟件平臺的開發(fā)試點，積累平臺開發(fā)、試運行經(jīng)驗，為杭州市綜合管廊智慧運維平臺提供技術(shù)實踐。

參考文獻

【1】聞軍能.關(guān)于杭州市綜合管廊智慧運維建設(shè)方案的探討.杭州市地下管道開發(fā)有限公司.2020

【2】曾拾生 田淑杭.某新區(qū)智慧管廊建設(shè)方案探討.中國科技縱橫.2019

【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計及應(yīng)用手冊.2020.06版