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摘要：城市综合管廊监控及报警系统是实现管廊智能运维的关键。文章以陕西省西安市综合管廊监控及报警系统为例，阐明系统的构成、主要功能以及数据接口形式，重点介绍监控及报警系统的核心，设计统一管理平台的功能及界面，分析平台及设备选型的重点注意事项，为类似工程项目的设计及实施提供参考。
关键词：综合管廊；监控及报警系统；统一管理平台
0 引言
城市地下综合管廊是市政地下管线的综合体，将给水、雨水、污水、供热、电力、通信、燃气、工业 等市政管线在集中空间进行统一管理，是保障城市高 效运行的重要基础设施。完善的监控及报警系统为综合管廊的监测、控制、运营、安全提供有力保证，是 综合管廊设计的重要组成部分。根据《城市综合管廊工程技术规范》（GB 50838—2015），城市综合管廊监控及报警系统应设置环境与设备监控系统、安全防范 系统、通信系统、预警与报警系统和统一管理平台。本研究以陕西省西安市某地下管廊项目为实例，以规 范要求为框架，以统一管理平台为核心搭建集成环境与设备监控系统、安全防范系统、通信系统、预警与报警系统等子系统的监控及报警系统，实现管廊中多个子系统的协同运行，提升系统的智能化水平，提高运营维护效率及质量。
1 管廊监控及报警系统构成及主要功能
陕西省西安市某地下管廊监控及报警系统构成如图1所示。
图1 陕西省西安市地下管廊监控及报警系统构成
1.1 统一管理平台
统一管理平台将综合管廊与报警各子系统集成为 相互关联和协同的综合系统，实现子系统的统一管理、信息共享及联动控制。平台采用C/S架构，可以在多个地点、多台工作站部署客户端，实现不同身份与数量 的用户使用。使用客户端访问搭建在统一管理服务器 的数据库，实现人机的数据交互。
统一管理平台的物理介质安装在综合管廊的监控中心，是管廊运维人员的主要工作地点。运维人员通过统一管理平台全面获知管廊内各个地点现场情况及各类设备的运行状态，根据实际需要向现场设备自动或手动发出控制命令。
1.2 环境与设备监控系统
环境与设备监控系统主要通过PLC设备采集管廊环境参数（温湿度、氧浓度等），可以对管廊内的通风设备、给排水设备、照明设备进行监测和控制，根据 不同工况划分单体控制及模式控制。环境与设备监控 系统通过约定的Modbus-TCP接口协议接入统一管理平台，与统一管理平台实现数据交互，在统一管理平台 提供环境与设备监控系统的操控界面。环境与设备监 控系统可以实时监测综合管廊全域环境、设备情况， 通过数据采集装置将数据参数及时地传输至统一管理平台，运维管理人员在后端可以及时发现现场问题， 排除异常、隐患，及时处理危险情况。
1.3 安全防范系统
安全防范系统包括视频监控、门禁、入侵报警及 离线巡更设备等，对外提供软件开发工具包 （SDK）。统一管理平台通过调用安全防范系统的SDK对安全防 范系统各项功能进行界面集成，展示摄像头位置、门 禁设备状态及入侵检测点位状态。用户通过统一管理 平台对安全防范系统相关设备下发控制命令，实现摄像头的全方位（左右/上下） 移动及镜头变倍、变焦控制，进行远程开关门禁设备以及控制入侵报警设备布防/撤防。
1.4 通信系统
通信系统包括有线电话系统和无线对讲系统，实现管廊内与监控中心的实时语音通信。本项目的有线电话为消防专用电话，可以节省投资。管廊内的有线电话摘机后与控制中心电话直通，紧急情况时实现快速沟通。中心有线电话主机可以对管廊内全部有线电话终端进行组呼外放，在特殊情况下可作为管廊内广播进行使用。无线对讲系统实现管廊内巡检人员与控制中心的移动通信，可以选择组呼或点对点多种通话方式，适用于不同使用场景。通信系统通过Modbus-TCP接口协议接入统一管理平台，由统一管理平台对 其进行界面集成，监视通信设备运行状态。
1.5 预警及报警系统
预警及报警系统具有独立的火灾报警平台，即FAS系统以及防火门监视平台。FAS系统设置独立的 消防控制主机及专用工作站，可以独立实现监控功能。预警及报警系统通过Modbus-TCP协议与统一管理平台服务器进行数据交互，统一管理平台提供冗余的预警 及报警系统界面，便于运维人员对预警及报警系统进行集中管理。
1.6 大屏幕系统
大屏幕系统位于管廊的监控中心，本项目使用9块55寸LCD屏幕拼接，展示重要画面。正常工况下，大 屏幕用于展示统一管理平台界面及关键视频监控画面。紧急状况下可以自动或手动切换目标场景界面，及时 向运维人员展示关键信息。
2 接口明确过程中的注意事项
监控与报警系统的接口功能根据实际子系统设备 特点及控制要求进行相应的接口功能设计，需求对接 阶段应该明确物理接口类型、接口协议及接口功能。需要注意的是，制定接口文件时应充分明确接口分界及相关方责任，确定接口功能实现的要求及检查项目， 避免实施过程中就职责划分问题产生争议。
3 统一管理平台功能界面设计
3.1 总览界面
总览界面清晰展示管廊的地理位置分布，标明管 廊的舱室划分、支管廊走向、出入口位置及周边建筑情况。总览界面结合管廊实际尺寸进行适当比例调整，突出重点部位，界面简明直观。
3.2 导航界面
导航界面位于主界面上方，实现总览界面及各子系统的切换选择。对当前选中界面的按钮与未选中界面按钮进行颜色区分，便于操作人员定位及切换。
3.3 子系统界面
统一管理平台各子系统界面根据设备进行分页，布局风格与原系统保持一致，操作方式与原系统匹配，减少误操作。针对接口系统中的不常用功能，对统一 管理平台界面进行优化精简，提升操作的便利性。
3.4 报警及事件界面
报警及事件界面位于画面下方，一般显示最近的 3条报警信息，按时间及优先级进行排序。用户可以通过左下方的报警管理及事件管理按钮展开报警及事件列表，获得更全面的报警及事件信息展示。用户可以根据时间或关键字对报警及事件进行筛选，快速提取需要的信息。
3.5 用户管理
用户管理界面可以实现用户添加、删除及权限变 更操作。用户分为管理、操作及浏览三个级别。管理 员针对不同用户开放不同的界面以及不同界面的控制、浏览权限。
3.6 多屏幕支持
需要在一个工作站浏览多个子系统画面时，可以使用统一管理平台的多屏幕支持功能，在一台监控主机的多个显示器上展示不同子系统界面，各个界面权限统一归属登录用户，不同显示器上的界面可以自由切换组合。
4 主要联动功能设计
4.1 入侵报警-视频监控联动
入侵报警系统发现系统被入侵时，会在监控平台产生报警信息，在统一用户平台入侵报警界面标注入侵位置。为了使值班人员更快了解现场情况，判断报警消息是否为误报，系统设计了入侵报警-视频监控系统的联动。
系统调试过程中，组合不同区域出入口的视频监控画面，定义多个视频场景，每个场景涵盖出入口相关的全部摄像头。通过统一管理平台实现入侵报警-视频监控系统的联动。
4.2 火灾报警系统-门禁系统联动
管廊中的门禁设备分为防烟门及疏散通道门，针对火灾报警系统 （FAS） 发出的火灾信号，需要门禁系统根据门分类进行开启或关闭，保证防排烟及人员疏散。
门禁系统中，根据门的功能及所处区域进行预先组合，区域范围与FAS的防火分区一致。统一管理平台收到FAS系统发出的火灾联动命令后，根据命令中的区域字段，下发指令给门禁系统，释放该区域的疏散通道门，远程控制电动开关门装置关闭防烟门。为了防止防烟门关闭影响现场疏散，防烟门内外侧均设置开门按钮，其控制信号具有最高优先级，可以使远程关闭的防烟门打开并保持20s（具体时间可以设定），人员通过后再次关闭，优先保证人员疏散。
4.3 火灾报警系统-环境与设备监控系统联动
FAS系统探测器检测到火灾发生，发送火灾信号 给统一管理平台，统一管理平台向环境与设备监控系统下发控制命令，根据预先定义的通风模式开关风阀及风机，限制现场烟气扩散，保障人员及设备安全。
4.4 火灾报警系统-视频监控系统联动
视频监控系统根据防火分区的划分范围，对区域内的摄像头进行组合，由区域内的全部摄像头画面定义该区域的视频监控火灾场景。统一管理平台收到FAS系统发出的火灾报警信息，根据报文中的区域字 段，调用视频监控区域的火灾场景。视频监控可以自动切换大屏幕画面展示火灾报警区域全部摄像头，便于值班人员快速判断火情，及时进行处置。
5 平台及设备选型注意事项
5.1视频监控设备建议
因管廊内部普遍为狭长形空间，无法发挥云台摄像机转向调节的优势，固定摄像机从成本及清晰度上更具优势，适当提高固定摄像机占比有助减少项目成本。摄像头数量方面，需要确保关键区域全覆盖，针对照明条件不好的区域，选用红外摄像头提供清晰的监控图像。
5.2入侵检测设备建议
入侵检测设备选用灵敏度高且不容易误触发的设备，应具有红外及超声探测多种方式，安装高度及朝向需要结合现场实际情况调整。
5.3统一管理平台建议
统一管理平台应该采用较为成熟的平台，最好具有多个实施案例。平台需要支持多种接口接入，支持主流的各类接口协议，避免因接口不匹配进行二次开发。统一管理平台与子系统接口协议建议优先选用标准接口协议，减少前期对接工作量，便于后续扩容及日常维护。
6 AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台
6.1平台概述
AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台集电力监控、能源管理、电气安全、照明控制、环境监测于一体，为建立可靠、安全、高效的综合管廊管理体系提供数据支持，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计，解决了综合管廊在管理过程中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性，提升了管廊基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。
6.2平台组成
安科瑞城市地下综合管廊能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所环境监控系统、智能马达监控系统、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、智能照明系统、消防应急照明和疏散指示系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可全局、整体的对管廊用电和用电安全进行进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足管廊用电可靠、安全、稳定、高效、有序的要求。
6.3平台拓扑图
6.4平台子系统
6.4.1电力监控
电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。
6.4.2环境监测
环境监测包括温湿度、烟感温感、积水浸水、可燃气体浓度、门禁、视频、空调、消防数据的采集、展示和预警，同时也可接入管廊舱室内的水泵和通风排烟风机等设备集成的第三方系统完成管廊环境综合监控。
6.4.3电气安全
AcrelEMS-UT能效管理系统针对配电系统的电气安全隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器，消防设备电源传感器、防火门状态传感器，接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示，并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视，发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。
7 结语
不同的综合管廊因其地理位置、承载的管道种类等各种因素差异而具有独特性，综合管廊报警及监控系统包含的子系统存在普遍差异。统一管理平台作为报警及监控系统与使用人员交互的接口，其界面及功能设计在不同的综合管廊环境下具有一定普适性。本研究以某管廊报警及监控系统具体实施方案为例，阐述统一管理平台与其他子系统的接口功能实现，为其他综合管廊的报警及监控系统功能实现提供参考。
参考文献
【1】梁柱华.城市综合管廊监控及报警系统设计.
【2】秦燕.浅谈地下综合管廊智能监控系统设计及调试[J]. 工业控制计算机,2022,35(2):108-111
【3】安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05
来源：http://www.yidianzixun.com/article/0ikLJFPc
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发表于 2022-9-21 08:30:32
