綜合管廊作為一種集合地下管線于一體的城市基礎(chǔ)設(shè)施工程,具有空間的特性,其運營管理顯得十分重要。以計算機技術(shù)、電氣控制技術(shù)及傳感器技術(shù)為硬件基礎(chǔ),結(jié)合數(shù)據(jù)分析技術(shù)建立了一套適用于綜合管廊運營管理的智能化系統(tǒng),為管廊的運營管理提供可靠的技術(shù)保障。
綜合管廊作為解決城市地下空間與管網(wǎng)問題的有效方式,代表了城市基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的必然方向和全新模式,其發(fā)展前景是毋庸置疑的。目前,對綜合管廊的研究主要集中在開發(fā)利用的規(guī)劃、設(shè)計和施工階段,而對管廊后期的運營管理,特別是以電氣控制技術(shù)為手段的運營管理方面的研究比較少。因此,利用電氣控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)等建立一套適合管廊運營管理的智能化系統(tǒng),通過資源共享和信息互通,實現(xiàn)管廊中各子系統(tǒng)的聯(lián)動和快速反應(yīng),以提高管廊運營管理的服務(wù)質(zhì)量和效率具有十分重要的意義。
一、綜合管廊運營管理體統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
綜合管廊運營管理是一項綜合程度較高的系統(tǒng)性工作,智能化的運營管理系統(tǒng)由以下兩個方面構(gòu)成:
1、穩(wěn)定可靠的綜合系統(tǒng)。
2、高效準確的數(shù)據(jù)分析和評估系統(tǒng)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。
二、綜合監(jiān)控系統(tǒng)
為實現(xiàn)綜合管廊的運行安全及時有效的維護,進一步提高綜合管廊的管理效率與服務(wù)質(zhì)量,降低運營成本,采用計算機技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和綜合自動化的理念,建立一套具有集成功能的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。綜合監(jiān)控系統(tǒng)分為硬件層和軟件層兩部分,在系統(tǒng)構(gòu)建上考慮管廊的統(tǒng)一建設(shè),多單位管理維護的特性,采用硬件層統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計,軟件層分別管理的思路。
1、監(jiān)控系統(tǒng)硬件
硬件層由監(jiān)控中心、設(shè)備監(jiān)控、火宅監(jiān)控、視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、安全防范及電話通信系統(tǒng)構(gòu)成,將電力、燃氣、熱力、給排水等專屬檢測控制設(shè)備及通風、排水、照明等管廊附屬設(shè)備統(tǒng)一歸結(jié)到設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中,實現(xiàn)現(xiàn)場信號的統(tǒng)一采集與控制。整個系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)見圖2。
(1)監(jiān)控中心
監(jiān)控中心是整個管廊管理系統(tǒng)的核心,負責協(xié)調(diào)、控制和管理其它系統(tǒng)的工作。監(jiān)控中心由服務(wù)器、中心交換機、網(wǎng)絡(luò)打印機等設(shè)備構(gòu)成,與其它個子系統(tǒng)控制計算機按照服務(wù)器/客戶機模式構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)。
(2)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)
設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要由設(shè)置在ACU控制器中的冗余PLC構(gòu)成,實現(xiàn)對排風機、排水泵及動力、照明等設(shè)備的手/自動狀態(tài)監(jiān)視,啟??刂疲\行狀態(tài)顯示,運行記錄,故障報警以及實現(xiàn)各種相關(guān)的邏輯控制關(guān)系、統(tǒng)計分析、能耗計量、電力監(jiān)控等,確保各類設(shè)備系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全、可靠和高效,并達到節(jié)能和環(huán)保的管理要求。
(3)火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用感溫光纖、感溫探測器,信號傳入消防系統(tǒng)監(jiān)控主機。按每200m設(shè)置一個防火分區(qū),在管廊內(nèi)布置感溫光纖監(jiān)測艙內(nèi)溫度情況,在進風口、排風機房內(nèi)及入口設(shè)置點式智能感溫探測器,在管廊內(nèi)設(shè)置手動報警按鈕,報警信號接入?yún)^(qū)域火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。
(4)視頻監(jiān)控系統(tǒng)
在管廊內(nèi)設(shè)置高清智能網(wǎng)絡(luò)攝像頭,信號采用光纖傳輸,供電由ACU控制器內(nèi)的小母線集中供給。視頻及控制信號經(jīng)光纖收發(fā)光電轉(zhuǎn)換處理后,接入視頻網(wǎng)絡(luò)交換機,通過豬肝視頻網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控中心,在監(jiān)控中心可以任意切換、顯示管廊內(nèi)各個場所的實時畫面,同時結(jié)合其他子系統(tǒng),實現(xiàn)對管廊的高效管理。
(5)其他系統(tǒng)
環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng):在管廊內(nèi)設(shè)置了多通道氣體監(jiān)測裝置,監(jiān)測管廊內(nèi)空氣質(zhì)量、溫濕度,以保證管廊內(nèi)環(huán)境安全。探測器將環(huán)境信息上傳至PLC,PLC根據(jù)環(huán)境安全要求聯(lián)動風機運行,保證管廊內(nèi)空氣質(zhì)量。
安全防范系統(tǒng):在管廊出入口、投料口設(shè)置被動紅外探測器,監(jiān)視出入口處人員進出情況,報警信號接入PLC控制器,可聯(lián)動照明系統(tǒng)及視頻監(jiān)視系統(tǒng)進行現(xiàn)場確認及錄像。
通信系統(tǒng):在管廊的出入口及防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置電話插座,以在緊急情況下或人員維護時與外界通信。
2、監(jiān)控系統(tǒng)軟件
考慮到系統(tǒng)使用維護的便捷性,在軟件上采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)支撐服務(wù)平臺加接口服務(wù)的設(shè)計方式,數(shù)據(jù)支撐服務(wù)平臺為**監(jiān)控系統(tǒng),電力生產(chǎn)管理系統(tǒng),燃氣管理系統(tǒng)等相關(guān)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。
數(shù)據(jù)處理平臺是管廊監(jiān)控系統(tǒng)的核心,是管廊信息的匯聚地。管廊數(shù)據(jù)處理平臺接收管廊內(nèi)部各區(qū)域控制器的數(shù)據(jù)(包括傳感器信息,故障報警信息,日志記錄及狀變量等),在數(shù)據(jù)支撐平臺中按管理需求重新進行分組匯總,使系統(tǒng)數(shù)據(jù)按功能權(quán)限訪問。**監(jiān)控系統(tǒng)通過整體數(shù)據(jù)處理平臺的架構(gòu),使**監(jiān)控系統(tǒng)及各專業(yè)管理系統(tǒng)可以在同一界面下按需訪問各自的數(shù)據(jù),按權(quán)限對設(shè)備的控制,從而在管理上實現(xiàn)分別按需控制與管理的要求。
三、數(shù)據(jù)分級及評估系統(tǒng)
系統(tǒng)借助于管廊數(shù)據(jù)處理平臺,將監(jiān)控系統(tǒng)采集及現(xiàn)場人工監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行分層整理,并結(jié)合管廊生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù),通過按既定策略的深層次分析,從全局角度對數(shù)據(jù)進行處理與判斷,得出管廊實時結(jié)構(gòu)健康評分,提出相應(yīng)的維修和保養(yǎng)措施。數(shù)據(jù)分級及評估體系結(jié)構(gòu)見圖3。
1、數(shù)據(jù)分級及處理
數(shù)據(jù)指標的分層:數(shù)據(jù)指標層次的劃分需結(jié)合結(jié)構(gòu)、排水等專業(yè)共同制定,制定過程中還需盡量收集已有項目運營維護方面存在的問題。例如,將設(shè)計到管廊主題結(jié)構(gòu)及威脅到維護人員安全的環(huán)境指標(CO、SO2氣體)等劃分一級指標;將管廊內(nèi)集水坑液位劃分為二級指標等。
2、數(shù)據(jù)信息處理
專家評判與權(quán)重分析:對分層指標結(jié)合專家知識,構(gòu)造判斷矩陣,對指標參數(shù)設(shè)置合理的閾值。
評估指標采集與處理:由監(jiān)控系統(tǒng)人工定期巡檢對管廊內(nèi)運行數(shù)據(jù)進行收集整理,數(shù)據(jù)存儲于綜合管理數(shù)據(jù)庫平臺,并對數(shù)據(jù)進行無量綱化處理,建立分項指標評分。
數(shù)據(jù)信息評判:對管廊內(nèi)數(shù)據(jù)進行分層判斷,生成不同的報表,對管廊運營維護管理提出合理的建議。
四、結(jié)語
智能化監(jiān)控及管理手段的應(yīng)用,可以實時掌握管廊內(nèi)結(jié)構(gòu)參數(shù)以及環(huán)境安全狀況,進一步為管廊運營維護提供參考信息,使管廊的運營管理工作做到統(tǒng)一調(diào)度、有條不紊,有的放矢。