孙雅婧

摘要 文章提出城市智慧综合管廊监控与报警系统设计方案，以及基于GIS的统一管理平台。平台结合BIM理念，在三維空间构造管廊建筑模型，实现综合监控，保证各子系统信息互通和共享，为管廊智能化管理提供软件后台，实现数据库集成以及网络管理、维护、开发、升级，并提供外系统接入的平台。

关键词 综合管廊;监控与报警;统一管理平台;BIM+GIS

中图分类号 TU990.3 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）02-0018-03

0 引言

综合管廊是集中设置电力、通信、燃气、热力、给排水等管线，以及检修口、吊装口、监控与报警系统的城市地下空间[1]。而建设综合管廊统一管理平台，不仅满足现有监控与报警系统的监控、运营、管理的需求，而且为系统扩容、功能扩展、多系统融合等预留条件[2]。

1 监控与报警系统设计

监控与报警系统是以统一管理平台为基础，通过主干网将各子系统集成为一个统一完整的自动化平台[3]，其结构如图1所示[4]。

1.1 环境与设备监控系统

主要功能有水泵、风机的手/自动状态监视、启停控制、运行状态显示、运行记录、故障报警、电源状态监视;照明设备的开关状态监视、开关控制;通风口电控井盖开闭状态监视、异常状态报警、开关控制等;温湿度、氧含量、集水井液位、爆管液位等环境参数监测及控制;电力监控等。系统采用分层分布式结构[5]，由中央层、现场控制层、现场设备层组成。

1.2 火灾自动报警系统

在管廊含有电力电缆的舱室、监控中心、设备间等配套用房设置火灾自动报警系统，包含火灾自动报警子系统、防火门监控子系统、电气火灾监控子系统、消防电源监控子系统，由中央层、现场控制层、现场设备层组成。

1.3 可燃气体探测系统

系统采用独立网络，出现可燃气体报警信号时，系统报警及联动关闭紧急切断阀，并通过统一管理平台联动相关子系统。

1.4 安防系统

（1）视频监控系统。对管廊内部、出入口、设备间等重要位置进行实时图像监控。视频信号通过光纤传输至区域安防交换机，再通过安防系统主干光纤环网送至监控中心的磁盘整列，管理人员通过统一管理平台可调取实时和历史视频信号并投放到大屏上。

（2）入侵报警系统。入侵报警系统由红外双鉴探测器、声光警报器等组成。红外双鉴探测器接入就近分区ACU控制器，信号通过主干网络上传监控中心。当有外部人员进入时，监控中心平台上将显示有入侵的相应区间和位置图像元素闪烁，并产生语音报警信号，同时调取附近摄像机画面到平台显示。

（3）出入口控制系统。门禁系统的读卡器把用户信息发送到门禁控制主机，主机检查信息合法性后决定是否进行开门动作。电子井盖探测器探测到的管廊井盖开关状态信号通过以太网交换机送至监控中心安防工作站，并可在监控中心进行远程控制其开启、关闭，也可以及时发现井盖被盗或者有人非法进入管廊内部的情况。

（4）电子巡查系统。用于考察巡更者是否在指定时间按巡更路线到达指定地点。巡检人员通过手持巡检器接触巡检点完成巡检过程，巡查完后通过通信座和数据线将巡检器内的数据上传到巡更管理计算机，并通过软件生成报表。

（5）人员定位系统。将入廊人员定位于单个舱室，在监控中心可实时显示管廊内人员位置。

1.5 通信系统

（1）固定式通信系统。由固定光纤电话、光纤环网、数字程控交换机、光纤接入主机、语音网关、录音服务器、管理工作站、话务台及系统软件平台组成。

（2）无线对讲系统。为巡逻人员与监控中心管理人员之间建立通信联络，可通过监控中心的调度台对管廊内巡检人员传送信息、通知及命令等。

2 统一管理平台

平台基于云架构，运用物联网实现系统设备的状态监视、远程控制、报警/故障处理与分析等[6]。平台的3DGIS+BIM引擎实现空间和信息集成，提供地理信息、城市地形、建筑模型等数据的存储、查询、空间定位、空间分析和发布服务[7]。基于统一的传输网络和通信接口，平台以三维一体化空间为载体集成管廊环境质量参数、附属设施监测信息，实现管廊监控与报警功能;以BIM模型和属性为基础构建管廊运维管理流程，实现设施设备运维、运营管理的一体化。

2.1 平台架构

平台采用分层分布式架构，由前端检测系统和后端综合管理平台通过通信网络组成一个完整的系统[8]，如图2所示。

感知层：通过IP环网和通信接口汇集管廊内环境附属设备和专业管线等运行状态信息以及管廊外部环境信息，并提供报警联动等命令的上传下达通道。

平台层：为上层应用提供业务支撑环境，实现统一的存储服务，集成3DGIS+BIM引擎，提供空间定位、空间分析和发布服务，实现业务处理逻辑、系统对外连接等功能。可实现GIS宏观视角下的管廊三维监控和BIM微观视角下的管线监控。

应用层：以B/S方式部署相关应用模块，为用户提供交互接口，实现相关业务操作，并通过监控大屏、工作站、移动终端等呈现。

2.2 设备设施运维

（1）驾驶舱。提供管廊运维的整体视图，可视化地呈现管廊整体的运维状况，将管廊概况、健康状况、入廊用户信息、设备台账信息、巡查信息、维修维护信息集中呈现。

（2）三维浏览。多维度对管廊进行全貌展示，还能够进行廊体、管线、附属设施的构件及信息查询。同时虚拟巡检实现廊内的虚拟查询和浏览，缩短访问、巡查时间。与管廊的设备编码体系关联，实现定位漫游。

（3）设备管理。管理设备从入库、安装、运行、检修到报废的整个生命周期，建立统一的设备资产分类标准和编码标准，并形成完善的设备资产台账。

（4）综合查询/维修。建立“工单下发、现场巡查/维修、事件/完工确认、任务统计”的体系，规范管廊管理人员、巡检/维保人员日常巡检/维保过程的隐患排查。

2.3 监控与报警

（1）全景监测。将遥感地图和管廊监控系统集成，实现管廊监控信息的联动查询和浏览，使监控人员实时了解管廊运行状况，并及时排查故障的范围、类别和危险程度。

（2）报警与联动。针对廊空间狭小、设备繁多、系统联动复杂的环境将报警信息与BIM模型结合，动态显示报警点在管廊中的位置信息，按预设的策略进行设备间的联动，并打开对应的视频监控画面[9]。

（3）环境与设备监控。实现对综合管廊全域内环境和设备的参数和状态实施全程监控，将实时监控信息与模型进行构件级绑定，实现精准定位。

（4）供配电管理。对管廊变电所、防火分区内供配电系统进、出线回路的电压、电流、功率等参数及开关分合闸状态进行监视，同时对供配电设备状况、管线路由情况通过BIM模型进行三维展示，实时显示当前功率、总电量、电流、电压等。

（5）安全防范。对管廊内人员全程监控，将实时视频信息、人员定位信息与空间技术结合，实现人员精准定位。

（6）火灾报警。对管廊内的火灾全方位监控，通过感烟和感温探测器监测管廊内异常状况，及早发现火灾隐患。结合光纤定位（ODTR）技术，对火灾隐患精确定位。

2.4 运营管理

（1）入廊用户管理。提供管线入廊流程管理、管线权属单位信息维护、专业管线管理规范、管线档案资料管理等功能，实现管廊管理单位与管线权属单位之间的业务衔接。

（2）空间管理。根据需求变化对管廊内管线敷设位置进行梳理和使用，优化空间使用率。

（3）应急联动。将管廊自身、各类专业管线的监控与报警系统的联动信号，以及需要对外提供的事件信息进行统一管理，依据联动信号类别编制应急预案、设置应急联动逻辑，并进行应急预案模拟。

（4）统计分析。获取管廊的运维数据，从设备运行和告警报警两方面对管廊进行统计分析，及时发现事故隐患。同时将管线的入廊情况、空间占用情况、人员的值守情况、维修保养情况进行统计。

（5）能耗管理。按管廊、分区、设备等多种维度进行能源统计，并以柱状图、饼图、趋势曲线、表格等形式进行对比分析和展示，为相关设备运行模式的调节、管廊整体安全稳定高效运行以及未来的节能改造提供相关决策分析支持。

3 结语

智慧管廊是衡量综合管廊科技化水平的重要标准。通过智能化的监控及管理方式，实时掌控管廊内部结构健康状况、环境安全状况以及与外部单位的信息互通，为管廊运营维护提供有价值的参考信息。建设智慧统一管理平台，运用开放式的信息服务平台，实现数据共享是未来智慧管廊发展的必然趋势。

参考文献

[1]安卫华.智慧管廊设计要点分析[J].智能建筑，2018（6）：

13-15.

[2]史寅玉.智慧管廊应用前景浅析[J].建筑工程技术与设计，2016（27）：2409+2405.

[3]林东.城市地下综合管廊机电建设要点分析[J].机电信息，2020（33）：123-125.

[4]陈惠，刘晓东，王洁瑜.综合管廊智能监控系统的研究与实现[J].山西建筑，2021（3）：196-198.

[5]邱威.基于PLC的综合管廊智能监控系统[J].工业控制计算机，2021（8）：55-56+59.

[6]纪蓉，苏嫣鈺，俞苗.基于BIM+GIS的智慧管廊监测管控运维一体化平台建设[J].江苏建筑，2018（2）：103-106.

[7]李应，来潘竹.BIM技术在智慧管廊平台的应用研究[J].山西建筑，2021（18）：182-185.

[8]翟乃斌，徐国梁.基于物联网与GIS的地下综合管廊智慧管控平台建设分析[J].电子技术与软件工程，2021（15）：185-186.

[9]解存福，刘杰，王俊杰.实例分析综合管廊监控与报警系统设计[J].自动化博览，2021（4）：5.