城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案

城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案深圳市中廣控科技有限公司2016年6月城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案目錄一、項目背景-1-二、需求分析-2-2.1管廊建設類型-2-2.2管廊監(jiān)控需求-3-2.3管廊運營管理需求-4-三、系統(tǒng)建設總體思路-5-3.1綜合一體化設計思路-6-3.2物聯(lián)網(wǎng)架構設計-7-3.3感知平臺設計-8-3.4傳輸平臺設計-10-3.4.1一體化傳輸設計-11-3.4.2數(shù)據(jù)傳輸QoS設計-12-3.5數(shù)據(jù)中心設計-13-3.6應用平臺設計-14-3.6.1綜合一體化運營服務平臺建設思路-15-3.6.2應用平臺設計-15-3.6.3三方共同開發(fā)-17-3.7設計參考標準和規(guī)范-17-四、系統(tǒng)應用設計-18-4.1設計概述-18-4.2環(huán)境與設備監(jiān)控子系統(tǒng)-18-4.2.1環(huán)境監(jiān)測-18-4.2.2設備監(jiān)控-21-4.2.3設備配置清單-25-4.3安全防范子系統(tǒng)-25-4.3.1視頻監(jiān)控-25-4.3.2入侵報警-26-4.3.3出入口控制-27-I城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案4.5預警與報警子系統(tǒng)-31-4.5.1火災自動報警子系統(tǒng)-32-4.5.2可燃氣體探測報警系統(tǒng)-34-五、管廊監(jiān)測控制清單-34-II城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案一、項目背景2015年，繼國務院辦公廳發(fā)布《關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》、住建部修訂GB50838《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》和印發(fā)《城市地下綜合管廊工程規(guī)劃編制指引》后，10大試點城市及其他各省市相繼出臺了“綜合管廊規(guī)劃建設管理辦法”等政策文件。2016年在第十二屆全國人民代表大會第四次會議上，李克強總理的政府工作報告中指出，今年將開工建設城市地下綜合管廊2000公里以上。自此，城市管廊建設從過去的探索階段正式步入政府調(diào)控、多方融資、統(tǒng)一規(guī)劃和總體運營的平穩(wěn)發(fā)展道路上來。城市地下綜合管廊建設實現(xiàn)了包括供水、排水、燃氣、熱力、電力、通信、廣播電視、工業(yè)等多個城市重要管線的有序入廊，解決了以往多政府部門、多轄區(qū)、多使用單位的管理混亂難處，也最大程度改善了城市內(nèi)澇、“馬路拉鏈”式工程和地下空間資源利用率低等問題。根據(jù)財政部、住房城鄉(xiāng)建設部《關于開展中央財政支持地下綜合管廊試點工作的通知》（財建〔2014〕839號）和《關于組織申報2015年地下綜合管廊試點城市的通知》（財辦建〔2015〕1號），財政部、住房城鄉(xiāng)建設部公布10個城市進入2015年地下綜合管廊試點范圍：包頭、沈陽、哈爾濱、蘇州、廈門、十堰、長沙、?？凇⒘P水、白銀。圖1國內(nèi)地下綜合管廊建設案例國辦發(fā)〔2015〕61號《國務院辦公廳關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》中對城市管廊建設做了統(tǒng)籌規(guī)劃?！吨笇б庖姟分赋龉芾扰涮紫到y(tǒng)應具城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案有智能化管理水平，滿足運營維護需要。而在GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》中，則具體框定了該類系統(tǒng)的建設要求。二、需求分析綜合管廊可納入給水、雨水、污水、再生水、天然氣、熱力、電力、通信等城市工程管線，應按照統(tǒng)一規(guī)劃、設計、施工和維護，并滿足管線的使用和運營維護要求。綜合管廊應同步建設消防、供電、照明、監(jiān)控與報警、通風、排水、標識等設施。2.1管廊建設類型綜合管廊主要分為以下三類：1）干線綜合管廊：用于容納城市主干工程管線，采用獨立分艙方式建設的綜合管廊。以下為A、B（三艙）兩種管廊型式。該類型管廊需要按照三個獨立的分艙分別設計綜合監(jiān)控系統(tǒng)。管道艙：需要配置沉降監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、安防監(jiān)測、通信、出入口控制、入侵報警及排水和通風自動控制等系統(tǒng)。電力艙：需要配置火災自動報警、環(huán)境監(jiān)測、安防監(jiān)測、通信、出入口控制、入侵報警及排水和通風自動控制等系統(tǒng)。燃氣艙：需要配置沉降監(jiān)測、可燃氣體探測報警、環(huán)境監(jiān)測、安防監(jiān)測、通信、出入口控制、入侵報警及排水和通風自動控制等系統(tǒng)。2）支線綜合管廊：用于容納城市配給工程管線，采用單艙或雙艙方式建設的綜合管廊。以下為C、D（兩艙）兩種管廊型式。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案管道艙：需要配置沉降監(jiān)測、火災自動報警、環(huán)境監(jiān)測、安防監(jiān)測、通信、出入口控制、入侵報警及排水和通風自動控制等系統(tǒng)。燃氣艙：需要配置沉降監(jiān)測、可燃氣體探測報警、環(huán)境監(jiān)測、安防監(jiān)測、通信、出入口控制、入侵報警及排水和通風自動控制等系統(tǒng)。3）纜線管廊：采用淺埋溝道方式建設，設有可開啟蓋板但其內(nèi)部空間不能滿足人員正常通行要求，用于容納電力電纜和通信線纜的管廊。以下為E（單艙）管廊型式。纜線管廊：在電力電纜表層設置線型感溫火災探測器，設置火災自動報警系統(tǒng)。2.2管廊監(jiān)控需求管廊綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)設計應包括消防子系統(tǒng)、通風子系統(tǒng)、供電子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、環(huán)境與設備監(jiān)控子系統(tǒng)、安全防范子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、預警與報警子系統(tǒng)、地理信息子系統(tǒng)、排水子系統(tǒng)等。按照《GB50838-2015城市綜合管廊工程技術規(guī)范》技術要求，管廊綜合監(jiān)城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案控管理系統(tǒng)應包括以下設計：1）200m設計為一個防火分區(qū)，設置防火墻及防火門。每個分區(qū)設計一套溫度、濕度、水位、氧氣、硫化氫和甲烷等環(huán)境參數(shù)監(jiān)測與報警系統(tǒng)。每個分區(qū)沿線設置滅火器材，并配置自動滅火系統(tǒng)。每個分區(qū)配置機械通風，采用就地手動、就地自動和遠程控制三種方式。2）每個分區(qū)設置一處卸料口、自然進風口（兼人員出入口），800m設計區(qū)段檢修口（兼人員出入口）。卸料口、檢修口、人員出入口等位置設置滅火器材。卸料口、檢修口、人員出入口等位置設置攝像機。卸料口、檢修口、人員出入口等位置配備出入口控制裝置和入侵報警探測裝置和聲光報警器。3）每個分區(qū)設置一個集水坑。設置水位在線監(jiān)測。設計水泵自動排水裝置。4）200m及交叉路口設置管線出艙口。管線出艙口位置設置滅火器材。管線出艙口位置設置攝像機。管線出艙口位置配備出入口控制裝置和入侵報警探測裝置和聲光報警器。管廊運營管理需求綜合管廊建成后，應由專業(yè)單位進行日常管理。初步統(tǒng)計，綜合管廊的每年管理費約為建設費用的0.3%，以下是近年來對部分建設城市綜合管廊后期運營管理費用的統(tǒng)計（統(tǒng)計數(shù)據(jù)來自網(wǎng)絡）：項目名稱長度年管理費單位管理費備注上海張楊路11.5公里220萬元約20萬元/公里.年兩艙綜合管廊城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案珠海橫琴綜33.4公里600多萬元約20萬元/公里.年兩、三艙為主合管廊廣州大學城18公里200多萬元約10萬元/公里.年單、兩艙為主綜合管廊佛山東平新9.8公里120多萬元約12萬元/公里.年單、兩艙為主城綜合管廊臺北市綜合約11萬元/公里.年單、兩艙為主管廊其中，綜合管廊的運營管理主要包括以下幾部分：圖2地下綜合管廊運營管理示意圖1）巡回檢查；2）工程維護；3）出入綜合管廊的管理；4）安防監(jiān)控管理；5）設備運行及管理；6）緊急時的應變處理。三、系統(tǒng)建設總體思路通過分析綜合管廊監(jiān)控管理的建設要求和后期的運營管理工作任務需求，我們認為在城市管廊基礎建設過程中，如何整體規(guī)劃城市管廊綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)顯得尤為關鍵，不僅僅關系到前期系統(tǒng)建設投資，也直接影響后期運營管理的效率和成本。管廊建設可以、也應該同時采用多種技術綜合解決問題，但是必須避免走因技術體制不同而同時安裝多個分系統(tǒng)——這些系統(tǒng)其實都是物聯(lián)網(wǎng)結構——這樣的高成本、低效率、長期使用不便于維護的套路。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案深圳圳市中廣控信息科技有限公司在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領域有著成熟的產(chǎn)品研發(fā)、系統(tǒng)集成和工程項目建設經(jīng)驗，擁有獨特的“綜合一體化”系統(tǒng)解決方案和產(chǎn)品。我們研究了管廊的結構特征、分布特點和監(jiān)控任務的詳細需求，結合分析國家和各級政府發(fā)布的關于城市管廊的相關政策、法規(guī)和意見后，認為，采用綜合一體化監(jiān)控系統(tǒng)，不僅符合城市管廊建設所遵循的根本思路，而且在效率、成本等各項關鍵指標上，均可獲得最佳效果。3.1綜合一體化設計思路城市管廊綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)建設采用“綜合一體化”設計思路。所謂“綜合”，即是對于各個不同的應用系統(tǒng)/分系統(tǒng)，把它們共同的部分整合到一起，以提高性能（如可靠性、維護性、可管理性等）和降低成本（如建設成本、維護成本等）。這些共同的部分包括統(tǒng)一的信息傳輸網(wǎng)絡/平臺，適配所有物聯(lián)網(wǎng)傳感器的小型且模塊化的綜合接入設備，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，基于云計算和移動設備的服務器系統(tǒng)和用戶界面等等。圖3綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)架構設計如上圖所示，通過城市管廊綜合監(jiān)控管理平臺實現(xiàn)原本不同架構、不同數(shù)據(jù)格式、不同管理模式的分立系統(tǒng)融合成為統(tǒng)一架構、標準協(xié)議、協(xié)同管理的綜合應用系統(tǒng)。在系統(tǒng)建設過程中，我們將會配合管廊主管部門、運營單位及其他合作單位制定符合國家指導意見和技術規(guī)范的行業(yè)規(guī)范。所謂“一體化”，是指針對管廊監(jiān)控這種典型的物聯(lián)網(wǎng)應用環(huán)境，在“綜合”城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案的指導思想下，連接各種子/分系統(tǒng)傳感器的節(jié)點設備，應設計為一臺標準的，同時具有綜合接入和傳輸能力的、模塊化的通信/傳輸分站，并通過優(yōu)化拓撲結構的標準光纜（或光電混合纜）實現(xiàn)所有節(jié)點的連接。圖4一體化分站設計如上圖所示，系統(tǒng)的核心設備為模塊化、智能化的綜合通信分站，該分站具有以下特點：1）分站的設計核心是構建千兆工業(yè)以太網(wǎng)，即利用一根光纜實現(xiàn)通訊連接。同時，各功能模塊也統(tǒng)一采用以太網(wǎng)接口與分站主通信組件數(shù)據(jù)交互。2）采用模塊化通信組件設計，每個通訊組件均具有標準的機械尺寸和物理接口，涵蓋了千/百兆光/電網(wǎng)絡模塊、WiFi通訊模塊、模擬信號（4-20mA和頻率）接口模塊、數(shù)字信號（RS485）接口模塊及自動化控制模塊等組件。3）每個模塊組件均采用獨立核心CPU設計，模塊組件有了自己的“大腦”，整個系統(tǒng)業(yè)務應用、智能化管理及擴容開發(fā)能力進一步得到提升。3.2物聯(lián)網(wǎng)架構設計本次平臺采用“綜合一體化”建設思路，即綜合管理包括通風管理、供電管理、供水管理、環(huán)境監(jiān)測、安全防范、通信系統(tǒng)、預警與報警及地理信息系統(tǒng)等業(yè)務應用。系統(tǒng)設計建設統(tǒng)一的傳輸平臺、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心、統(tǒng)一的應用平臺。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案圖5綜合一體化系統(tǒng)架構3.3感知平臺設計城市管廊綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)的感知平臺以“全面感知”為設計思路，設計標準的適配所有傳感器的小型且模塊化的接入設備。首先，我們來描述下城市管廊項目中所涉及到的監(jiān)測類、控制類和通訊類的應用場景。監(jiān)測類參照GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》，需要實現(xiàn)：環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、水位、氧氣、硫化氫、甲烷、地表沉降的在線監(jiān)測；設備如通風設備、排水泵、電氣設備等工作狀態(tài)監(jiān)測；以及與其他專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)如火災自動報警、通風管理、供電管理、安防監(jiān)控等的聯(lián)通。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案圖6監(jiān)控類綜合一體化系統(tǒng)如上圖所示，監(jiān)測類系統(tǒng)的物理連接主要由模擬信號（4-20mA和頻率）接口模塊、數(shù)字信號（RS485）接口模塊構成。接口模塊主要實現(xiàn)信號接入并轉(zhuǎn)化成IP/以太網(wǎng)報文，經(jīng)由以太網(wǎng)絡交互數(shù)據(jù)至服務器，實現(xiàn)監(jiān)測類應用?？刂祁悈⒄誈B50838-2015《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》，需要實現(xiàn)：對通風設備、排水泵、電氣設備等進行控制，包括就地手動、就地自動和遠程控制。-9-城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案圖7控制類綜合一體化系統(tǒng)如上圖所示，控制類系統(tǒng)的物理連接主要包括兩部分，參數(shù)輸入及控制信號輸出。其中，監(jiān)測連接類同上面章節(jié)；控制類系統(tǒng)主要由自動化控制模塊構成，提供繼電器型輸出、晶體管型輸出和晶閘管型輸出三種典型的控制輸出方式。通訊類參照GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》，需要實現(xiàn)：綜合管廊設置固定式通信系統(tǒng)和無線對講系統(tǒng)。圖8通訊類綜合一體化系統(tǒng)如上圖所示，通訊類系統(tǒng)采用基于IP-PBX電話交換系統(tǒng)的語音通訊技術。固定式通信系統(tǒng)采用電話網(wǎng)關模塊的FXS口接入并轉(zhuǎn)化成IP/以太網(wǎng)報文，實現(xiàn)包括語音調(diào)度、視頻通訊等功能應用；無線對講系統(tǒng)采用WiFi通訊模塊提供WiFi無線接入，配合WiFi終端或類微信對講的APP軟件。注：IP-PBX電話交換系統(tǒng)是結合傳統(tǒng)電話交換和IP網(wǎng)絡技術而發(fā)展起來的，實現(xiàn)以IP方式進行的數(shù)據(jù)通信，包括傳統(tǒng)的語音通訊，以及文本、數(shù)據(jù)、圖像等的傳輸。3.4傳輸平臺設計城市管廊綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)傳輸平臺主要由核心交換機和綜合通信分站組城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案成，根據(jù)城市管廊結構特點和設備分布情況，可實際拓撲成環(huán)形網(wǎng)絡、星型網(wǎng)絡或樹形網(wǎng)絡。綜合通信分站具有數(shù)據(jù)交換功能，并提供多個千/百兆光/電網(wǎng)絡接口，即是一臺具有多業(yè)務功能的二層交換機。任意數(shù)量的核心交換機和綜合通信分站的組合，以及其任意連接方式、任意位置分布都在邏輯上等同于一臺交換機。這樣在系統(tǒng)網(wǎng)絡設計和網(wǎng)絡管理方面，就極其簡單和方便。圖9網(wǎng)絡拓撲方式同時，在系統(tǒng)網(wǎng)絡設計過程中，我們引入了SNMP(簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議)管理機制，實現(xiàn)對整個網(wǎng)絡的快速拓撲構建、節(jié)點檢索、故障定位、故障診斷等功能。除此之外，每個模塊組件均采用獨立核心CPU設計，能實現(xiàn)到模塊、到端口的智能管理。即，系統(tǒng)能實現(xiàn)全網(wǎng)絡、全業(yè)務模塊、全功能端口的智能化管理，并具有可視化。綜合一體化傳輸平臺由若干“一臺一體化設備、一根光纜”（即一個監(jiān)控節(jié)點）及其網(wǎng)絡管理組成。3.4.1一體化傳輸設計1）一體化傳輸平臺提供帶寬為千兆的工業(yè)以太網(wǎng)絡，并設計Vlan以提供基于大數(shù)據(jù)量的視頻、及時響應的控制數(shù)據(jù)、低延遲的語音數(shù)據(jù)等QoS網(wǎng)絡服務質(zhì)量。保證各類型應用系統(tǒng)的傳輸技術指標需求。2）一體化傳輸平臺提供標準制式的模擬、數(shù)字、網(wǎng)絡、無線射頻等多類型終端接入，并轉(zhuǎn)化成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，統(tǒng)一傳輸。保證了較高的兼容性和可拓展性。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案3）一體化傳輸平臺提供標準接口協(xié)議，可解析大多數(shù)廠家標準數(shù)據(jù)接口的傳感器或執(zhí)行單元。4）一體化傳輸平臺提供硬件接口標準，可供合作廠家開發(fā)功能模塊。圖10綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)傳輸平臺拓撲結構如上圖所示，200m防火分區(qū)，只需要設計安裝一臺“綜合一體化通信分站”，并配置相應的監(jiān)測模塊、控制模塊、電話網(wǎng)關模塊、網(wǎng)絡模塊及無線模塊，利用一根光纜連接。即可實現(xiàn)各功能子系統(tǒng)的網(wǎng)絡傳輸應用。備注：在綜合管廊建設過程中，天然氣管道、污水管道及其他需要防爆設計的艙室需要選用一定防爆等級的設備。綜合分站采用本安型設計，可以安裝在防爆等級最高要求的區(qū)域，而且設備之間采用具有電信號隔離的光纜連接，在防爆設備或非防爆設備混合拓撲結構的情況下，不影響隔爆性能。3.4.2數(shù)據(jù)傳輸QoS設計根據(jù)城市管廊綜合監(jiān)測系統(tǒng)應用特點，可分為以下五類數(shù)據(jù)：帶寬時延丟包抖動監(jiān)測類數(shù)據(jù)控制類數(shù)據(jù)低時延要求城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案報警類數(shù)據(jù)低時延要求視頻類數(shù)據(jù)高帶寬要求語音類數(shù)據(jù)低丟包率要求低抖動監(jiān)測類數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)種類多，數(shù)據(jù)量不大，對網(wǎng)絡傳輸?shù)目煽啃砸蟾??？刂祁悢?shù)據(jù)：數(shù)據(jù)量不大，但實時性、可靠性要求等級最高。報警類數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)具有突發(fā)性，高可靠性特點。視頻類數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)量大，對網(wǎng)絡負載能力要求高。語音類數(shù)據(jù)：要求語音包低丟包率。城市管廊綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡設計需要保證上述應用類數(shù)據(jù)傳輸QoS，傳輸網(wǎng)絡采用Differentiatedservice（區(qū)分服務模型）設計思路：1）設計Vlan，邏輯上將各類應用系統(tǒng)獨立成網(wǎng)；2）針對大數(shù)量的視頻監(jiān)控，傳輸網(wǎng)絡設計為1000M，采用分段本地傳輸，控制訪問權限；3）報警類、控制類數(shù)據(jù)采用“虛擬專線”設計，同時設計本地手動控制、本地自動控制和遠程自動控制三級權限；4）IP語音數(shù)據(jù)包傳輸采用語音壓縮、消音消除、靜噪抑制、話音抖動處理、話音優(yōu)先、包分割和前向糾錯技術優(yōu)化IP語音通話中的語音質(zhì)量。3.5數(shù)據(jù)中心設計數(shù)據(jù)中心設計應符合GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》。數(shù)據(jù)中心是整個綜合監(jiān)控系統(tǒng)建設的基礎，系統(tǒng)通常按照“分布式應用、集中化存儲”設計，自己建設和維護信息化機房，所有的數(shù)據(jù)都要集中存儲。而隨著云存儲、云計算在各行業(yè)的成熟應用，我們的數(shù)據(jù)中心建設應朝著“云端存儲”的方向發(fā)展，前期可直接租用公共云存儲和與計算服務。后期隨著數(shù)據(jù)業(yè)務量海量增多，數(shù)據(jù)分析、計算和挖掘等應用進一步開展，我們可采用按區(qū)域、按業(yè)務類別等方式建立私有云數(shù)據(jù)中心，為整個城市管廊的運營維護提供強有力的保障。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案圖11數(shù)據(jù)中心采用云服務2015年重新修訂的國標已經(jīng)將《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》更改成《數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》，以更好適應數(shù)據(jù)中心和云計算的快速發(fā)展。3.6應用平臺設計城市管廊綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)包括了給水、雨水、污水、再生水、天然氣、熱力、電力、通信等城市工程管線的信息化運營和維護應用，這些不同業(yè)務的管廊系統(tǒng)應統(tǒng)一規(guī)劃、設計和建設，但同時要求能靈活適應不同業(yè)務流程管理的差異性和服務要求的多樣性。平臺設計采用松耦合的結構，標準化中間件接口，規(guī)范應用開發(fā)。即，平臺可以提供應用服務商標準化的軟件開發(fā)接口，只需要關心應用服務層面開發(fā)即可，而不需要擔心數(shù)據(jù)的獲取、數(shù)據(jù)的傳輸。平臺保證數(shù)據(jù)資源的可靠獲取和充分共享。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案3.6.1綜合一體化運營服務平臺建設思路圖12一體化綜合管理應用平臺設計框架基于“物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、BIM、移動互聯(lián)”等信息技術為支撐的城市管廊綜合一體化運營服務平臺。這個平臺主要包括三方面內(nèi)容：基于綜合一體化的管廊綜合監(jiān)控數(shù)據(jù)層；基于大數(shù)據(jù)、云計算技術應用的電力、通信、燃氣、給水、中水及熱力等的業(yè)務支撐服務平臺；基于三維可視化、運營維護管理、成本管理的“綜合一體化城市管廊運營服務平臺”。3.6.2應用平臺設計平臺基于SOA設計，采用三層結構，即應用層、中間層及數(shù)據(jù)層。應用層，即面向?qū)ο蟮膽?，包括基于GIS的信息化管理門戶網(wǎng)站、通風管理子程序、供電管理子程序、排水管理子程序、環(huán)境與設備監(jiān)控子程序、安全防范子程序、通訊應用管理子程序、預警與報警子程序、消防管理子程序、照明管理子程序、地理信息管理子程序等。同時，提供基于B/S+CS模式的電腦、手機等客戶端軟件。中間層，即提供各種應用服務支撐，采用標準接口協(xié)議，可供第三方開發(fā)。包括數(shù)據(jù)訪問、消息管理、安全服務等基礎性服務，是整個綜合監(jiān)控平臺的應用城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案數(shù)據(jù)層，負責數(shù)據(jù)庫的訪問。而不需要關注具體的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)解析等操作，也不需要關注不同廠家、不同制式、不同類別終端設備的物理接口和拓撲方式。圖13三層應用平臺架構設計備注：SOA，即面向服務的體系結構。是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元（稱為服務）通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應該獨立于實現(xiàn)服務的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構建在各種各樣的系統(tǒng)中的服務可以使用一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互。1）三維可視化：在管廊規(guī)劃設計、建設安裝、交付試運行、運行維護及升級改造等全生命周期的3D立體的綜合管廊數(shù)據(jù)庫應用。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案圖14BIM綜合管廊運營管理系統(tǒng)2）運營維護系統(tǒng)：包括管廊實時在線監(jiān)測、設備管理、人員管理、備件管理、入廊管理、應急管理、數(shù)據(jù)分析管理等。3）成本管理系統(tǒng)：人員成本管理、維護成本管理、運營收益管理、耗能成本管理、成本預測管理等。3.6.3三方共同開發(fā)應用平臺設計具有高可用性、可拓展性、易維護性和開放性，中間層和數(shù)據(jù)層是標準化的，應用層則是模塊化的，可自由掛接和拆卸，并支持三方開發(fā)和聯(lián)接。3.7設計參考標準和規(guī)范國辦發(fā)[2014]27號《關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》城建[2015]70號《城市地下綜合管廊工程規(guī)劃編制指引》國辦發(fā)[2015]61號《關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》GB50838《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》GB50052《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50058《爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》GB50116《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50174《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》GB50217《電力工程電纜設計規(guī)范》GB50311《綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范》城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案GB50343《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范》GB550348《安全防范工程技術規(guī)范》GB50394《入侵報警系統(tǒng)工程設計規(guī)范》GB50395《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設計規(guī)范》GB50396《出入口控制系統(tǒng)工程設計規(guī)范》GB50493《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規(guī)范》GBZ/T205《密閉空間作業(yè)職業(yè)危害防護規(guī)范》DL/T5484《電力電纜隧道設計規(guī)程》GA306.1《阻燃及耐火電纜塑料絕緣阻燃及耐火電纜分級和要求第1部分：阻燃電纜》GA306.2《阻燃及耐火電纜塑料絕緣阻燃及耐火電纜分級和要求第2部分：耐火電纜》YD5102《通信線路工程設計規(guī)范》四、系統(tǒng)應用設計4.1設計概述按照《GB50838-2015城市綜合管廊工程技術規(guī)范》要求，綜合管廊每隔200m設置為一個防火區(qū)，采用不燃墻體（耐火極限不低于3.0h）和甲級防火門進行防火分隔。200m長管廊設置為1個防火區(qū)，每個分區(qū)設置一處卸料口、自然進風口（兼人員出入口）；每個分區(qū)設置一個集水坑。間隔200m及交叉路口設置管線出艙口，間隔800m設計區(qū)段檢修口（兼人員出入口）。4.2環(huán)境與設備監(jiān)控子系統(tǒng)4.2.1環(huán)境監(jiān)測環(huán)境與設備監(jiān)控子系統(tǒng)對管廊內(nèi)環(huán)境參數(shù)進行檢測與報警。環(huán)境參數(shù)檢測內(nèi)容如下表，氣體報警值設定符合國家標準GBZ/T205《密閉空間作業(yè)職業(yè)危害防護規(guī)范》的有關規(guī)定。表1環(huán)境參數(shù)檢測內(nèi)容城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案艙室容納給水管道、再電力電纜、生水管道、雨污水管道天然氣管道熱力管道管線類別通信線纜水管道溫度●●●●●濕度●●●●●水位●●●●●氧氣●●●●●硫化氫▲●▲▲▲甲烷▲●●▲▲注：●應監(jiān)測；▲宜監(jiān)測。綜合管廊每隔200m設置為一個防火分區(qū)，防火分區(qū)結構示意圖如下：圖15防火區(qū)每個綜合管廊防火分區(qū)設計一套環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括：2臺溫濕度傳感器、1臺水位傳感器、2臺氧氣傳感器、2臺硫化氫傳感器、2臺甲烷傳感器。溫濕度、氧氣、硫化氫和甲烷傳感器分別安裝在防火門兩側附近（靠近人員出入通道位置）；水位傳感器安裝于集水坑內(nèi)，外接顯示裝置。設計1臺綜合通信分站，配置2個傳感器模塊（含1個RS485接口和4個4-20mA接口）。環(huán)境監(jiān)測應用連接示意圖如下：城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案圖16綜合管廊環(huán)境監(jiān)測設備連接示意圖圖17綜合管廊環(huán)境監(jiān)測設備安裝實例如上圖所示，除了表1所列的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測外，還需要對綜合管廊進行實時在線的沉降監(jiān)測，防止管廊沿線下沉或下沉不均勻?qū)е吕葍?nèi)管線破損。對于預制拼裝方式的綜合管廊，應在接縫處設置2個沉降監(jiān)測點。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案圖18沉降監(jiān)測點分布圖19沉降監(jiān)測點安裝實例200m的防火區(qū)可以分為5個沉降監(jiān)測區(qū)域，共6個監(jiān)測點。每個沉降監(jiān)測點選用一臺靜力水準儀，多個靜力水準儀的容器用通液管聯(lián)接，每一容器的液位由磁致伸縮式傳感器測出，傳感器的浮子位置隨液位的變化而同步變化，由此可測出各測點的液位變化量。適用于測量綜合管廊多點的相對沉降。4.2.2設備監(jiān)控應對通風設備、排水泵、電氣設備等進行狀態(tài)監(jiān)測和控制，設備控制方式采用就地手動、就地自動和遠程控制。1）控制模塊采用獨立的CPU設計，可邏輯編程；2）具有繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出三種類型；3）控制模塊與交換底板采用以太網(wǎng)方式連接，實現(xiàn)控制的遠程狀態(tài)監(jiān)測以及輸出的遠程邏輯控制。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案圖20設備監(jiān)控示意圖通風監(jiān)控：天然氣管道艙和含有污水管道的艙室采用機械進、排風的通風方式，其他綜合管廊也采用自然進風和機械排風相結合的方式。每個綜合管廊防火分區(qū)設置一臺開停傳感器、一臺電壓電流互感器，實現(xiàn)對排風扇的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測。并實現(xiàn)（不限于）下列情形下的排風扇自動啟停。圖21風機自動控制邏輯示意圖1）自動通風換氣，正常情況下≥2次/h，事故通風換氣次數(shù)≥6次/h；其中，城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案天然氣管道艙正常通風換氣次數(shù)≥6次/h，事故通風換氣次數(shù)≥12次/h。2）可燃性氣體濃度達到爆炸報警值時，啟動事故段分區(qū)及其相鄰分區(qū)的事故通風設備。3）火災事故時，自動關閉火災發(fā)生點的防火分區(qū)及相鄰分區(qū)的通風設備。4）事故后的自動啟動通風設備進行排煙。5）管廊溫度高于40℃或檢修時啟動通風設備，控制管廊溫度和保證空氣流通。排水監(jiān)控：城市管廊綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)設置自動排水系統(tǒng)。每個防火區(qū)的集水坑設置一臺開停傳感器、一臺電壓電流互感器，實現(xiàn)對水泵的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測。并實現(xiàn)（不限于）下列情形下的排水泵自動啟停。圖22水泵自動控制邏輯示意圖1）綜合管廊的低點設置集水坑及自動水位排水泵。2）綜合管廊的排水就近接入城市排水系統(tǒng)，并設置逆止閥。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案圖23水泵自動控制安裝實例電氣設備監(jiān)控：供電管理系統(tǒng)在供配電設計之初就已經(jīng)做了專業(yè)配套設計，本章節(jié)主要描述設計標準通信接口實現(xiàn)其他專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的接入或聯(lián)通（包括接入到統(tǒng)一傳輸平臺和聯(lián)通到數(shù)據(jù)中心或應用平臺）。圖24專業(yè)供電管理系統(tǒng)的接入和聯(lián)通如上圖所示，綜合一體化傳輸平臺提供標準硬件接口，便于接入其他監(jiān)控系統(tǒng)的檢測設備、控制執(zhí)行機構或信號聯(lián)通。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案綜合管理信息化平臺提供開放的標準API接口，可供第三方做應用程序的開發(fā)。4.3安全防范子系統(tǒng)綜合管廊的安全防范系統(tǒng)應符合現(xiàn)行國家標準GB50348《安全防范工程技術規(guī)范》、GB50394《入侵報警系統(tǒng)工程設計規(guī)范》、GB50395《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設計規(guī)范》和GB50396《出入口控制系統(tǒng)工程設計規(guī)范》等有關規(guī)定。4.3.1視頻監(jiān)控綜合管廊內(nèi)設備集中安裝地點、人員出入口、變配電間和監(jiān)控中心等場所應設置攝像機。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案圖25視頻監(jiān)控示意圖綜合管廊內(nèi)沿線每個防火區(qū)內(nèi)：1）靠近防火門位置安裝兩臺槍式紅外攝像機；2）防火區(qū)段內(nèi)安裝3臺帶紅外功能的的中速球機；3）卸料口、自然進風口（兼人員出入口）或者檢修口安裝一臺紅外槍機。不分防火分區(qū)的艙室，攝像機設置間隔不應大于100m。設計說明：1）綜合通信分站配置2個以太網(wǎng)模塊，共提供8個以太網(wǎng)百兆電口；2）6個攝像機均采用超五類線連接，最大連接距離不超過100m；3）主干采用1000M光纖傳輸，滿足大容量視頻數(shù)據(jù)帶寬需求。4.3.2入侵報警綜合管廊人員出入口、通風口應設置入侵報警探測裝置和聲光報警器。圖26入侵報警示意圖城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案圖27入侵報警設備安裝實例綜合管廊防火分區(qū)設置有卸料口、自然進風口（兼人員出入口）或者檢修口，每個通道均設置一套紅外入侵報警和聲光報警裝置。系統(tǒng)原理：入侵報警探測器利用紅外技術自動檢測發(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的入侵行為，將相應信號傳輸至報警監(jiān)控中心的報警主機，主機根據(jù)預先設定的報警策略驅(qū)動相應輸出設備執(zhí)行相關動作，如自動啟動監(jiān)控系統(tǒng)錄像，撥打110等。設計說明：1）綜合通信分站配置1個RS485接口和1個控制模塊；2）2個紅外探測器采用RS485信號接入至監(jiān)測模塊的RS485接口；3）1個聲光報警器接入至控制模塊。4.3.3出入口控制綜合管廊人員出入口設置一套出入口控制裝置。城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案圖28出入口控制示意圖出入口控制系統(tǒng)accesscontrolsystem(ACS)是采用現(xiàn)代電子設備與軟件信息技術，在出入口對人或物的進、出、進行放行或拒絕，記錄和報警等操作的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)同時對出入人員編號，出入時間，出入門編號等情況進行登錄與存儲，從而成為確保區(qū)域的安全，實現(xiàn)智能化管理的有效措施。設計說明：1）采用指紋/人臉識別及ID刷卡等方式，并配合視頻監(jiān)控；2）門禁控制器直接接入綜合一體化接入平臺，采用RS485接口連接，實現(xiàn)全網(wǎng)絡、全管廊的綜合控制管理。4.5預警與報警子系統(tǒng)干線、支線綜合管廊含電力電纜的艙室應設置火災自動報警系統(tǒng)；天然氣管城市管廊智慧監(jiān)控管理系統(tǒng)綜合一體化建設方案道艙應設置可燃氣體探測報警系統(tǒng)。4.5.1火災自動報警子系統(tǒng)管廊內(nèi)應沿電纜設置線型感溫火災探測器，且在電纜接頭、端子等發(fā)熱部位應保證有效探測長度。在艙室頂部設置線型光纖感溫火災探測器或感煙火災探測器。200m防火分區(qū)