城市综合管廊监控系统的设计

    邵国强

    

    [摘要]本文以某地区新建城区的综合管廊项目为背景，介绍了城市综合管廊监控系统的构成及功能，并对该城区综合管廊监控系统做了详细设计。

    [关键词]综合管廊；监控系统；ACU；视频监控；安防；火灾报警；语音通讯；电力监控

    1、综述

    综合管廊一般是在城市地下建造，将电力、通信、供水、热力、能源等市政公用管线，根据规划要求集中敷设在同一个构建物内，实施统一设计、施工、管理的市政公用隧道空间。综合管廊的常见监控对象包括：管廊内环境温、湿度，有害气体浓度，通风、水泵设备状态，集水坑液位，入侵检测，视频监控等。

    2、监控系统的构成

    综合管廊监控系统是一个深度集成的自动化平台，它集成了设备和环境监控、视频监控、安防、火灾报警、语音通讯、电力监控等子系统。通过集成和互联管廊内的自动化系统，为运营和维检人员提供一个完整的、统一的监控平台。本工程综合监控系统的系统框图如下所示，它由监控中心、管委会监控室、现场检测及控制三部分组成。监控中心是整个监控系统的核心，它联系、协调、控制和管理各子系统的工作。管委会监控室设置LCD大屏幕，用于监控综合管廊内的实时情况。现场检测及控制部分主要由接入层交换机、网络摄像头、现场区域控制器ACU等组成。其中ACU负责采集管廊内的检测信号，并对根据信号对管廊内设备进行控制。综合管廊监控系统主要由上位监控软件平台、监控主干网、各子系统等组成。

    2.1上位监控软件平台

    上位监控软件平台具备数据库管理、数据处理、通用HMI、冗余设备的自动切换、系统安全与权限管理等通用功能，以及与其他集成通讯、联动等功能。

    2.2监控主干网

    综合管廊现场ACU、网络摄像头、火灾自动报警系统等均需与监控中心建立快速、可靠的数据通道，即监控主干网。根据综合管廊的走向及特点，本工程将监控主干网分为8个千兆光纤环网。其中监控中心设2台核心层交换机，一用一备，热备冗余，现场设130台接入层交换机，搭建一个安全、快速、可靠的数据、通讯通道。

    3、环境与设备监控子系统

    综合管廊按200米一个防火分区设计，单仓路段设1个防火分区，双仓路段设2个防火分区，三仓路段设3个防火分区。

    传统的方案是每个防火分区设1套ACU，本工程在传统方案的基础上进行优化，单仓路段，每个防火分区仍设置1套ACU；双仓路段，两个隔壁仓位防火分区合设1套ACU；三仓路段，相邻三个仓位防火分区共设1套ACU。此方案大大较少ACU的数量，降低投资成本，同时也具备控制节点少，维护方便等优点。

    4、视频监控子系统

    设置视频监控系统可以更加清晰直观地掌握综合管廊内各部位的实时状态，同时可以对历史视频数据进行存储、归档、管理。本工程综合管廊全线共设置约800台网络高清摄像头，与现场ACU共用监控主干网。为了减少网络摄像头对带宽的占用，本工程采用分布式视频监控方案。每隔1000米设置一套NVR（网络硬盘刻录机），用来存储附近约32台网络摄像头的视频数据，综合管廊全线共设置25套NVR。

    5、安防子系统

    综合管廊安防子系统主要由门禁系统和防入侵系统两部分组成。

    在出入口处设置门禁系统，有效防止未经许可人员进入，并可对综合管廊出入情况做实时记录。门禁处设触摸屏，实时显示管廊内环境信息，为巡检、维修人员进入管廊提供安全确认数据。在投料口及机械通风口设置防入侵系统，采用双光束红外线自动对射探测器。一旦有非法入侵，探测器就会发出报警信号，监控中心大屏幕上会显示出入侵的区段，并产生声光报警。

    6、火灾报警子系统

    综合管廊火灾自动报警系统保护对象为一级，采用控制中心报警系统，火灾自动报警系统供电电源末端双切。火灾报警控制器沿管廊等间距布置，通过光纤进行环网连接，确保网络安全可靠。本工程综合管廊火灾自动报警系统每隔1500米设置一套火灾报警控制器，综合管廊现场设17套，监控中心设1套，共计18套火灾报警控制器。其中，监控中心的火警控制器作为集中火警控制器，管廊现场的控制器作为区域控制器。主要监控设备有：防火门，消防泵，喷淋泵，排烟风机，防火阀。主要功能包括火灾报警、系统状态检测、排烟消防联动、防水消防联动等。

    7、语音通讯子系统

    综合管廊平时无固定人员值班，为便于管理、巡检和施工人员的通信联络，管廊配备各区间工作人员之间、现场工作人员与监控中心值班人员之间的语音通信系统。语音通讯系统由固定语音通讯和无线对讲两部分组成。固定语音通讯采用IP网络电话，每个防火分区设置1～2套IP电话，监控中心设置一台网络综合通讯器。IP网络电话与现场ACU、网络高清摄像头共用监控主干网，实现监控中心与现场IP电话通信。无线对讲由调度基台，中继器，功分器，泄露电缆等组成，在综合管廊沿线敷设泄漏电缆，泄漏电缆一端接在调度基台天线输出口，沿着泄露电缆进行无线电的收发。

    8、电力监控子系统

    本工程电力监控系统主要的监控对象包括：高压侧电量计量、高压开关柜至各供电分区变压器的开关状态监测、变压器出线侧开关状态检测、各防火分区进线柜进线开关状态检测等。对高压侧电量监测，可统计综合管廊的用电情况，并产生报表。对各用电设备的开关状态的监测，可对设备运行时间、故障时间进行统计，及时提示运维人员更换备品备件。

    9、结束语

    综合管廊是一个新兴产业，有很大的发展潜力和需求。本文以某地区新建城区的综合管廊为背景，介绍了综合管廊监控系统的构成，并对综合管廊监控系统做了具体详细的设计。综合管廊监控系统的最终实施，确保了管廊的安全运行，对推动新型市政基础设施建设，提高城市现代化管理水平，将起到良好的示范作用。

    参考文献

    [1]朱雪明.世博园综合管廊监控系统的设计.现代建筑电气，2011（1）：21-25.