淺談城市智慧管廊中大數據技術的應用與產品選型

0、引言

   城市地下綜合管廊大數據應用是涵蓋管廊數據采集、梳理、管理、服務、應用于一體的數據資源綜合服務與管理。也需要按照統一、集約、數據開發利用理念，打造“新型智慧管廊"，有效解決“信息孤島"、“數據煙囪"等現象，通過以應用為抓手，打通信息流，滿足城市管廊多方位、多層次的數據需求，推進全市地下綜合管廊信息資源共享及城市地下綜合管廊治理的現代化，從而不斷提升“智慧城市"公共基礎設施“智慧管廊"的管理水平。

1、廊內設備與環境監控系統

　　1.1監控系統功能

   根據國家《城市綜合管廊工程技術規范》提出的要求，具備地下綜合管廊的監控系統。綜合管廊環境與設備監控系統在廊內布設各種傳感器和多通道數據采集單元，對廊內有毒有害氣體濃度、可燃氣體濃度、環境溫濕度、集水坑水位等數據進行實時采集；由多通道數據采集單元進行在線監測、預警、上傳至統一管理平臺，并利用多通道區域控制單元對排風機、水泵、電氣等設備實現就地自動或遠程控制操作。

智慧管廊大數據構建

2、綜合管廊設備監控系統分析

　　2.1 管廊環境監控

　　管廊環境主要包括環境的濕度、溫度、有害氣體、水泵、風機等內容，環境監控就是要對以上內容進行監測。 管廊內部是一個比較封閉的空間，且逃生出口有限，所以要保證管廊中有害氣體、溫度、濕度等的安全，才能允許檢查維護人員進入到管廊內部，這也是對人員安全的負責。監測系統的自動化、智能化可以保證管廊環境的安全，如當廊內氧氣過低、溫度濕度等過高時，監測系統會自動發出警報并開啟通風設備，強行換氣;如若積水坑的水位過高，它同樣會發出警報并停止排水泵的運行。

　　2.2 火災監測系統

   目前主流產品的信號總線、電話總線和 CAN 總線等信號傳輸距離都在 2km 以內，采用光纖通信能夠完成遠距離的信號傳輸。為實現組網，1#控制站作為主站，2#—4#控制站作為從站，主從站通過光纖通信完成。每個控制站站內含 1 臺電氣火災監控系器、1臺防火門監控器，通過 CAN 總線與火災報警控制器連接。此外區段內各防火分區的氣體滅火裝置也通過 CAN 總線接入本區段控制站火災報警控制器連接。要求達到每個控制站形成一個相對獨立的單元系統，并能與其余控制站通信。各防火分區內設接線端子箱，將各防火分區非氣體防護區內的各類總線設備接入區段火災報警控制器。此外，火災自動報警系統預留接口，接入綜合管廊的統一管理信息平臺。電氣火災監控系統綜合管廊內非消防配電箱內有關回路設置各類電氣火災探測器。各類配電箱基本安裝在各節點內部，需要探測監控的點數較多且分布于全線各節點。如果采用單臺電氣火災監控器，則同防火門監控系統一樣受到各類總線長度限制條件的影響。設計采用每個區段設置1臺電氣火災監控器，監控器同時監控 4 個剩余電流式電氣火災探測器及測溫式技術與應用電氣火災探測器回路。監控器通過CAN總線接入本區段火災報警控制器。

3、平臺概述

         AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控制、環境監測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制和綜合數據服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協調復雜的根本問題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環境和設備的使用和恢復效率。

   安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所環境監控系統、智能馬達監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，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控、統一管理、統一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。

4、平臺拓撲圖

5、平臺子系統

   電力監控主要針對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和用能情況，可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

環境監測

   環境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統完成管廊環境綜合監控。

馬達監控

   馬達監控實現對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監測和報警。在需要的情況下可以設置聯動控制。

電氣安全

          AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監視，發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

智能照明控制

①　防火分區單獨控制，分區內設置智能控制面板就地驅動器；開關驅動器連接消防報警系統，接收消防報警信息，強制打開驅動器回路。

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

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

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

⑤　系統支持單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調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造成沖擊。模塊不依賴系統，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能。

6、電相關平臺部署硬件選型清單

1.智能照明系統

2.電氣火災監控系統

3.消防設備電源監控系統

4.防火門監控系統

5.消防應急照明和疏散指示系統

7、結束語

   通過智慧管廊大數據來源、大數據構建及智慧應用的探索，以及大數據技術在青島智慧管廊中的應用實踐，可以看到大數據對保障管廊、管線和設備設施安全，提升城市地下綜合管廊治理水平，提升政府決策能力和風險防范能力，能夠發揮重要作用。而管廊內高溫、高濕、高鹽分、高腐蝕的惡劣環境對管廊、管線及管廊內設備設施的壽命造成的不良影響，通過大數據應用保障管廊、管線和設備設施的安全更具現實意義。此外，對大數據技術在智慧管廊數據采集處理、數據建模和應用方面方興未艾，還需要進一步的探索與實踐。未來，大數據技術在智慧管廊的應用必將發揮重要作用。

參考文獻

[1]王亞男.大數據技術在青島智慧管廊中的應用與探索

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版