任国华，姜 川

(中国城市发展规划设计咨询有限公司，北京 100120)

0 引言

综合管廊工程是美化城市环境、节约土地资源、促进城市一体化快速发展、提高城市经济发展的设施。相对于传统的地下管线建设及管理工作，管廊运维存在多种管线入廊、设备种类繁多、地下环境及内部空间复杂、控制系统繁多等特点，这些都给管廊建设及后期维护管理工作带来运维成本高、管理工作分散、安全管理难度大等问题。目前大多数管廊运管中心一体化平台建设，基本都能完成多系统的统一接入，其中包括环境、消防、 视频、对讲、巡查等，但是各个系统独立，未能实现应用联动，导致运管中心所需操作人员多、所需学习操作系统多，培训成本高的同时系统应用调用繁琐复杂。

因此，运维管理平台的建设需要利用先进成熟的计算机技术、地理信息系统技术、定位技术、通讯技术，结合物联网、大数据等技术，对综合管廊的进行全面的智慧化管理，实现对综合管廊的实时监控、动态管理，为综合管廊运维工作提供完整、准确的信息支撑。

1 系统总体设计方案

管廊内风机、水泵、环境监测传感器、设备监控传感器等设备接入配控间的PLC中，使用工业环网交换机组成数据环网，其中工业环网交换机与管廊内配控间PLC相连，通过环网接入到主控室核心交换机，与上位机进行通讯，用于采集配控间PLC 设备中的数据，进行储存和转发给管廊监控运维管理软件平台。其中，火灾自动报警子系统、安防监控系统、防爆手机直接通过各自的专用网络接入管廊监控运维管理软件平台，所有系统由平台进行统一监测、控制、分析和管理。系统总体框架如图1所示。

图1 方案系统架构图

图2 软件系统架构图

2 管廊监控运维管理软件平台

系统的设计与开发都要从整体和系统的角度考虑其角色和作用，有效地利用最新三维引擎技术、BIM 技术、物联网技术、数据库技术等，实现项目基本信息与空间数据的结合，建成信息共享、集成的、综合的管廊管理信息化作业管理平台，实现经济和社会效益的最大化。系统的设计框架基于三层体系结构——感知传输层、数据层、应用层。这种体系结构无论从平台的角度还是从开发的方面，均是一个结构灵活、便于调整的应用体系。而对整个系统的业务逻辑和数据访问、共享等通过组件层进行封装，各个应用可以基于组件迅速搭建。系统框架见图2。

服务应用层：应用层为各业务模块系统，为整体管廊的运维运营工作提供应用服务支撑。其中Web应用采用响应式前端框架进行开发，因此可适用于PC、Pad、手机等不同设备。

服务接口层：通过业务服务接口向上为应用，如可视化监控系统、决策分析、运营中心、运维中心、运行监控、巡检APP、决策APP等提供接口支撑，并通过数据交换接口为智慧城市平台以及各管线单位提供数据共享与交换服务。

融合层：将业务数据与空间数据进行深度融合处理，其中业务融合引擎将各子系统的业务进行融合处理，数据融合引擎将各子系统的数据进行融合处理，可视化融合引擎将空间数据与业务数据进行融合处理。

数据层：采用高速数据缓存和关系型数据库对各子系统数据进行采集和存储，其中业务数据为各子系统中需要进行融合处理的业务型数据，空间数据主要包括BIM数据和GIS数据。

现场接口层：通过标准化的接口向下连接现场子系统。其中，标准数据接口服务可接收来自子系统的标准化数据，事件接口服务可接收来自子系统的事件告警数据，现场控制接口可对现场设备进行远程控制。

3 管廊控制中心硬件系统

综合管廊管理系统以数据库系统和SCADA系统为基础进行建设，SCADA系统是管理系统的前端，数据库系统作为后台为分析管理提供数据支撑。管理系统将各地分散的数据集中汇总，实现了数据采集、存储、展示、报警预警、智能联动等综合监控和运营维护功能。系统功能架构见图3。

图3 功能架构图

(1)数据采集：搭建统一的信息平台，采集汇总环境和设备监控、电力监控、安防监控、有线通讯和火灾自动报警等子系统数据。部署的监控软件支持不同生产商制造的硬件设备，可实现稳定、可靠的通讯，同时支持特殊设备、系统通讯接口的开发。

(2)数据存储：工业数据库对各子系统数据进行高性能的压缩和存储，对海量的基础运行数据进行统计和分析，为科学管理决策提供支持。

(3)环境与设备监控：将防火分区和I/O站作为监控单元，绘制管廊3D效果图，动画模拟每个防火分区设备运行状况。将从各个子系统实时采集的数据进行可视化展示，结合防火分区的视频监控，让值班人员能够直观地查看系统运行信息，及时发现存在的问题，提高对整个管廊维护管理的效率。

(4)数据汇总：通过数据列表的方式实时对各防火分区和I/O站重点监测数据进行展示，值班人员可随时查看系统重要监测信息列表，并可将当前时刻监测信息列表保存为电子文档或直接打印，从而实现实时数据的保存。

(5)安防入侵：作为防盗报警入侵系统，可防止非法入侵或禁止未授权进入。每个防火分区入孔处均设有红外报警探头，I/O站设红外报警探头。报警系统布防后，若有人进入管廊、I/O站，则触发报警，以便管理人员及时获知报警信息，并通知现场巡查人员及时处理。

(6)消防报警：消防系统主要探测管廊内有无火灾发生，并形成报警信息。以单个防火分区为例，每个防火分区内设有多个手报、感温电缆、一个声光报警器(警铃)。感温电缆用于自动探测管廊内电力电缆的温度，在温度过高或发生火灾时，形成报警信息传送给消防主机。当巡查人员发现火灾警情时，可按下手报将报警信息传送给报警主机。

(7)人员定位：当管廊内管线发生紧急事件时，利用廊内实时高精度定位设备，能准确判断故障点位置，便于对其进行及时抢修及制定解决方案。通过定位标签与定位终端的集成，根据标签标识输入人员信息，实现数据共享；当人员进入定位区域，定位标签通过定位基站将实时定位数据传回后台服务中心，后台服务中心通过优化的高精度定位算法，解算出设备和人员精确的实时位置信息及运动轨迹，并将位置信息在室内地图上显示。

(8)巡查管理：结合地图查看巡查路线，并可对巡查路线进行设置和更改。通过通讯系统可实时对巡查人员下达指令，调取历史数据分析可以对巡查人员进行考核，判断其工作质量。

(9)无线通讯系统：该系统能实现廊下无线网络覆盖，为智慧管廊建设、无线可视对讲、数据传输提供硬件基础。网络通信服务将提供管廊内 Wi-Fi 网络模块，实现管廊内无线局域网信号的均匀分布，便于移动巡检、移动办公业务的顺利开展。无线网络覆盖系统主要由无线AP、无线AC、工业环网交换机、工业POE交换机以及电源、机柜等组成。无线通信系统与人员定位系统相结合，组成基于“智慧线”安防通信一体化系统。

智能手机可就近接入到智慧线，通过专用信道实现全双工的语音通信，保证通信质量，同时不占用数据业务宽带。系统采用多点服务的移动性管理策略，实现手机的全网无缝漫游，形成语音通信“专网”，系统可对智能手机实现精确定位。

(10)电子井盖：显示井盖基本信息和状态，并进行井盖资产管理，异常状态可进行报警，提醒相关人员处理。

(11)视频监控：在各防火分区、I/O站、监控中心都安装有视频摄像机，系统可嵌入视频监控信息，可选择查看对应区域的视频监控，并可对摄像机云台进行控制。当系统发生报警时，根据报警类型和报警级别自动弹出对应区域视频监控，方便值班人员及时对报警进行确认和处理。

(12)智能联动：当系统发生报警时，系统自动判断发生报警的类型和位置，对报警级别较高的报警信息，根据预定预案进行视频联动和相应的联动控制。

4 结束语