綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)設計淺析

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《綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)設計淺析》一文通過分析綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)設計、施工及后期運管中需要注意的問題，對通信、廊內(nèi)設備與環(huán)境監(jiān)控、火災監(jiān)測、自動報警及消防聯(lián)動、IP電話、無線對講、視頻監(jiān)控、入侵監(jiān)測與無線電子巡更、監(jiān)控中心計算機等系統(tǒng)進行探討，初步給出各項系統(tǒng)的設計方案，并對優(yōu)化綜合管廊報警與監(jiān)控系統(tǒng)構建提出部分建議。

1引言綜合管廊是一種統(tǒng)籌建設管理地下管線的新模式，為電力、通信、供熱、燃氣、供水、排水等各種地下管線建造一個共同的“房子〞。全國已建成的綜合管廊項目中，入駐管廊的管線主要包括電力、通信、給水等，部分管廊中還含有排水管線，但燃氣、熱力、空氣輸送等管線入駐最少。管廊本體是鋼筋混凝土地下構筑物，原則上每隔200m設置一個防火分區(qū)，廊內(nèi)設有通風、供配電、排水、標識、監(jiān)控與報警系統(tǒng)等附屬設施。后期管廊運管部門會通過以上附屬設施對管廊進行科學的綜合管理，提高廊內(nèi)管線安全性、穩(wěn)定性等。其中監(jiān)控與報警系統(tǒng)是決定管廊是否正常運行及運管維護工作是否便利的重要因素之一，目前仍在不斷地改良創(chuàng)新。

綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)由管廊前端設備、通信網(wǎng)絡、監(jiān)控

中心三部分組成。

其中，前端設備包括布置在綜合管廊內(nèi)部的檢測、控制及報警設施，主要負責前端現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和控制；通信網(wǎng)絡由光纖通信網(wǎng)組成，可實現(xiàn)管廊前端設備與通信中心之間的通信功能；監(jiān)控中心為綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的業(yè)務管理和指揮中心，前端所有設備通過通信網(wǎng)絡接入監(jiān)控中心。筆者根據(jù)前期建設單位的看法、工程設計中監(jiān)控與報警系統(tǒng)設計經(jīng)驗、施工現(xiàn)場問題與后期運管部門提出的改進建議，對綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)的設計方案與措施提出以下建議。

2通信網(wǎng)絡通信網(wǎng)絡是綜合管廊內(nèi)部各子系統(tǒng)與監(jiān)控中心主系統(tǒng)之間通信傳輸及信息交換的重要樞紐，其系統(tǒng)構架具有多樣性。過去，通信網(wǎng)絡的設計采用主干環(huán)網(wǎng)結構，即在監(jiān)控中心設置核心交換機，再通過光纖與廊內(nèi)底層交換機連接成環(huán)。這種主干環(huán)網(wǎng)結構雖然較為經(jīng)濟，但由于目前好多綜合管廊項目規(guī)模較大，任意兩個節(jié)點之間的斷線就會造成斷點之間區(qū)段與監(jiān)控中心之間的通信中斷，嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以筆者建議將主干環(huán)網(wǎng)結構只運用于規(guī)模較小的工程中。

對于規(guī)模較大的綜合管廊，通信網(wǎng)絡可考慮采用底層區(qū)域環(huán)網(wǎng)＋主干冗余點對點通信的系統(tǒng)結構，管廊按每6~8個防火分區(qū)（可協(xié)同電氣供配電轄區(qū)考慮）組建一個底層區(qū)域光纖

環(huán)網(wǎng)，這樣就能將一段很長的通信網(wǎng)絡分成幾個較小的底層環(huán)網(wǎng)；每個防火分區(qū)內(nèi)設置1套底層交換機，接入本分區(qū)內(nèi)除火災報警系統(tǒng)和無線對講系統(tǒng)以外的設備；在每個區(qū)域環(huán)網(wǎng)靠近監(jiān)控中心的第一個分區(qū)內(nèi)，交換機通過光纜與監(jiān)控中心實現(xiàn)主干冗余點對點光纖通信；監(jiān)控中心配置2臺核心交換機，互為熱備，負責前端通信設備的接入，同時負責與中心計算機系統(tǒng)進行連接。上述的設計方案通過增設1套核心交換機實現(xiàn)主干冗余，廊內(nèi)分區(qū)各自成環(huán)，無論是主干網(wǎng)還是底層環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)斷線都不會影響系統(tǒng)運行，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，所以規(guī)模較大的綜合管廊宜采用底層區(qū)域環(huán)網(wǎng)＋主干冗余點對點的通信網(wǎng)絡結構。3廊內(nèi)設備與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

建議在綜合管廊內(nèi)部每個防火分區(qū)內(nèi)布設1套PLC控制單元，負責監(jiān)測控制本區(qū)內(nèi)的設備，包括風機、照明、排水泵、井蓋、出/入口控制器、綜合氣體檢測儀、溫/濕度檢測儀及液位檢測儀、供配電系統(tǒng)信息化數(shù)據(jù)設備等。

對于廊內(nèi)風機、照明、水泵、井蓋、環(huán)境監(jiān)測等設備，可采用點對點傳輸方式接入PLC；出/入口控制器、供配電系統(tǒng)信息化等自帶控制單元的設備可通過RS-485總線接入PLC，經(jīng)處理后通過TCP/IP通信模塊接入工業(yè)級交換機，從而將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心。在遠程控制模式下，PLC接收監(jiān)控中心發(fā)送的聯(lián)動指令，對上述設備進行監(jiān)控；在本地控制模式

下，將各設備將運行狀態(tài)輸入后根據(jù)PLC內(nèi)預設的程序進行控制，接收控制信號進行本地控制。

考慮到以往工程分區(qū)控制點數(shù)量較少的狀況，往往在多個分區(qū)內(nèi)共用1套PLC主機及數(shù)套分布式I/O系統(tǒng)，造成實際施工時反饋PLC主機與分布式I/O模塊間距過長不便于擴展，且部分PLC廠家主機與分布式I/O模塊之間的線纜需特別定制，會增加投資成本，所以從穩(wěn)定性及擴展性兩方面考慮，建議每個防火分區(qū)按1個自控單元設計。4火災監(jiān)測、自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)

綜合管廊內(nèi)部多為主干管線，擔負著城市或片區(qū)正常運行的重任。一旦沒有及時發(fā)現(xiàn)、撲滅火災，將導致城市或片區(qū)基礎設施癱瘓，使城市受到巨大的經(jīng)濟損失及不良的社會影響，故火災監(jiān)測、自動報警與聯(lián)動滅火系統(tǒng)的設置是十分有必要的。

4.1火災監(jiān)測系統(tǒng)

火災監(jiān)測宜采用線型光纖測溫，將光纖測溫主機與感溫光纖等作為主要的火災監(jiān)測裝置。先由測溫光纖確切定位火災發(fā)生的位置，將信息反饋給光纖測溫主機，再由測溫主機將實時溫度、火災發(fā)生位置、火災報警信號輸出至火災報警系統(tǒng)，最終由火災報警系統(tǒng)完成相應的消防聯(lián)動。

以往部分工程在廊內(nèi)設置感煙探測器、感溫光柵等作為輔助或主要的火災監(jiān)測裝置，但實際使用效果不佳，由于綜合管

廊內(nèi)納入的給排水管、通訊電纜一般不燃或難燃，且廊內(nèi)電力電纜均為阻燃或耐火電纜，在發(fā)生火災并產(chǎn)生大量煙氣時，感溫裝置早已動作，故采用感煙探測器意義不大；另外在管廊內(nèi)造成電纜局部升溫進而引發(fā)火災主要是由于電力線路出現(xiàn)相間短路、對地短路、接觸不良、線路過載等問題，而感溫光柵是點式感溫，監(jiān)測時間為循環(huán)非連續(xù)，故也不建議將感溫光柵作為綜合管廊內(nèi)部主要的火災探測器。所以建議采用感溫光纖測溫作為綜合管廊火災探測系統(tǒng)的首選。4.2火災報警系統(tǒng)

火災報警系統(tǒng)通過接收火災檢測信號或者手動按鈕報警信號，在綜合管廊內(nèi)部進行聲光報警，以警示管廊內(nèi)部的工作人員，并同時在監(jiān)控中心內(nèi)部進行聲光報警及軟件彈窗報警，監(jiān)控管理平臺自動將監(jiān)視器畫面切換到發(fā)生火災的位置并通知監(jiān)控中心工作人員采取相關措施。

該系統(tǒng)包括設置在監(jiān)控中心的火災報警控制主機、消防控制室圖形顯示裝置、綜合管廊內(nèi)的火災報警控制分機、手動火災報警按鈕、火災聲光報警器等設備。其中，監(jiān)控中心的火災報警控制主機