1智慧管廊目前的建造情況及其存在的問(wèn)題

1.1智慧管廊目前的建造情況

在*近幾年中，通過(guò)參與建造管廊的各個(gè)主體在經(jīng)歷了持續(xù)性的工程項(xiàng)目正式實(shí)施以后，在以智慧化地區(qū)建設(shè)、建筑自動(dòng)化和工業(yè)智能化的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，逐步地建構(gòu)起一整套結(jié)構(gòu)較為完備的智慧管廊方案。在諸多不同的建設(shè)提議中，智慧化管廊的建設(shè)通常所采用的是分體系的方式，主要包括如下的幾類(lèi)體系：監(jiān)督控制環(huán)境與設(shè)備、預(yù)防安全、消防預(yù)警體系以及管線(xiàn)監(jiān)督控制體系等。在基于分體系的基礎(chǔ)上，構(gòu)建智慧管廊管理軟件平臺(tái)。現(xiàn)有的方案在體系架構(gòu)的基礎(chǔ)上，主要包括如下的幾類(lèi)：

1）中心管理層。主要包括的設(shè)備有，工作站、視頻錄像機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器以及Web服務(wù)器等。服務(wù)器與工作站所運(yùn)行的架構(gòu)一般為服務(wù)器/客戶(hù)端（B/S）。另外，該層把監(jiān)督控制環(huán)境與設(shè)備、視頻和安全防范以及火災(zāi)預(yù)警等均集中于服務(wù)器展開(kāi)管理，從而達(dá)到分體系的聯(lián)動(dòng)效應(yīng)；

2）網(wǎng)絡(luò)層。經(jīng)由光纖環(huán)網(wǎng)建設(shè)冗余、具有較高可靠度的傳遞互聯(lián)網(wǎng)；

3）現(xiàn)場(chǎng)化的設(shè)備層。在綜合式管廊每一個(gè)監(jiān)督控制的分區(qū)處，安排一臺(tái)地區(qū)性的控制單元ACU（AreaControlUnit）設(shè)施，其內(nèi)界所集成的是具有編程功能的邏輯控制器設(shè)備，主要包括以下的組件設(shè)備：工業(yè)級(jí)別以太網(wǎng)的交換機(jī)、PLC以UPS，ACU經(jīng)由PLC抵達(dá)管廊的內(nèi)界環(huán)境，且主要集中于具備監(jiān)督和控制功能的設(shè)備，至于安全系數(shù)較高以及響應(yīng)應(yīng)急性的通訊體系等經(jīng)由ACU內(nèi)界集成性的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)把數(shù)據(jù)傳遞至上層體系，管廊的各個(gè)分區(qū)之中的ACU經(jīng)由中心管理層與光纖環(huán)網(wǎng)介質(zhì)各自的服務(wù)器相互連通。

1.2智慧管廊目前建造存在的問(wèn)題

從目前的情況來(lái)講，智慧管廊的建造已成功地在多個(gè)地區(qū)的得以實(shí)施，且在當(dāng)?shù)匾搏@得了不錯(cuò)的反響。然而，就工程實(shí)踐過(guò)程中也逐漸地暴露出部分的問(wèn)題，它們對(duì)于管廊智慧化建造的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生了一定的障礙影響，因此，亟需尋求化解的方案，這些問(wèn)題可以歸結(jié)如下：

1）管廊中的各個(gè)體系處于互相獨(dú)立運(yùn)行的，這也使得設(shè)備層上沒(méi)有辦法做到數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。綜合管廊里面包括多種服務(wù)系統(tǒng)。通常情況下，它們應(yīng)該是有不同制造商開(kāi)發(fā)的，同時(shí)也是自成一派的。它們被安裝于設(shè)備層通過(guò)對(duì)應(yīng)的主機(jī)進(jìn)行控制，各自獨(dú)立運(yùn)行。并且不能進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，也不能完成聯(lián)動(dòng)控制。聯(lián)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)互聯(lián)互通僅可以通過(guò)軟件管理平臺(tái)來(lái)完成。這一過(guò)程都是通過(guò)軟件來(lái)完成的，因此可靠性較弱，響應(yīng)速度也較慢，同時(shí)平臺(tái)的工作量也會(huì)隨之增多。如果將平臺(tái)設(shè)置在云端，那么這種現(xiàn)象就會(huì)更為復(fù)雜。全部交互式的信息與數(shù)據(jù)均要經(jīng)由云端中轉(zhuǎn)，如果云與實(shí)際設(shè)備的交互或許頻道，那么就勢(shì)必云資源與網(wǎng)絡(luò)帶寬會(huì)有一定的消耗。一旦通訊中斷，整體的聯(lián)動(dòng)控制就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

2）智慧管廊軟件平臺(tái)要給所有的服務(wù)系統(tǒng)提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序和連接器程序。在大型管理走廊的建設(shè)中，有許多廠(chǎng)商提供子系統(tǒng)。在大多數(shù)情況下，平臺(tái)的研究和開(kāi)發(fā)需要為企業(yè)采用專(zhuān)有的協(xié)議和系統(tǒng)。在工程項(xiàng)目的實(shí)踐過(guò)程中，不同商家所采納的協(xié)議規(guī)范存在著差異性，技術(shù)規(guī)定存在著區(qū)別，研發(fā)的語(yǔ)言也并不相同，相應(yīng)的接口模式亦迥然有別，這就要求軟件的研發(fā)者應(yīng)有更高的技術(shù)性含量。再者，研發(fā)的周期也較長(zhǎng)，工作量并不小，研發(fā)完畢之后還需經(jīng)過(guò)測(cè)試，軟件平臺(tái)須通過(guò)較長(zhǎng)的一段時(shí)間的迭代才可以處于平穩(wěn)的狀態(tài)。這類(lèi)開(kāi)發(fā)模式還造成一個(gè)新的問(wèn)題，即每項(xiàng)的軟件均為高度定制化的，難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)品化的目標(biāo)。

2基于邊緣計(jì)算架構(gòu)的管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1管理需求分析

管廊的內(nèi)部有不少亟需管理的機(jī)電化設(shè)施，包含通風(fēng)體系的風(fēng)機(jī)、排水體系的水泵和電氣照明的燈具以及提供配電的設(shè)施等組成部分。環(huán)境和設(shè)施監(jiān)督控制主要涉及到如下的幾點(diǎn)：

1）風(fēng)機(jī)控制和有害性氣體的測(cè)試：管廊屬于地下的密閉環(huán)境，會(huì)制造出部分的有毒和有害的氣體，另外，本項(xiàng)目天燃?xì)夤艿酪啾患{進(jìn)管廊的統(tǒng)一化管理體系之中，亦也許會(huì)導(dǎo)致燃?xì)獾男孤┖蠊瑥亩＜肮芾拳h(huán)境中的管理工作者，因而，須設(shè)計(jì)并控制好風(fēng)機(jī)的換氣和排氣等相關(guān)的舉措。

2）積水水位的測(cè)試及其水泵的掌控：在管廊內(nèi)安置集水井，若集水井的水位超出警戒值之際，開(kāi)啟水泵加以排水，規(guī)避由于水位的上漲而導(dǎo)致事故。

3）溫濕度的測(cè)試：確保管廊設(shè)施處于正常的運(yùn)作狀態(tài)，工作人員有一個(gè)良好的工作環(huán)境。同時(shí)，管廊的溫度和濕度的監(jiān)督測(cè)試必不可缺的，科學(xué)正常化的溫度和濕度環(huán)境是確保管廊設(shè)施處于正常運(yùn)作狀態(tài)的一個(gè)核心因素。

4）掌握好照明設(shè)備：把握好照明回路設(shè)備，達(dá)到管廊之中工作人員與檢修工作人員對(duì)于采光照明的所需。

5）提供電能設(shè)施的監(jiān)督控制功能：對(duì)于設(shè)備電能提供可以控制的參數(shù)，從而有助于明白設(shè)施的電能提供情況是否處于正常狀態(tài)，另外，還應(yīng)區(qū)分好消防電源以及非消防電源的有效性掌控及其管理。

2.2系統(tǒng)架構(gòu)

圖1基于邊緣計(jì)算架構(gòu)的智慧管廊綜合監(jiān)控體系架構(gòu)示意圖

在整體系統(tǒng)將邊緣設(shè)計(jì)的理論引入之后，對(duì)管廊視頻多功能監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)如下：每一個(gè)邊緣計(jì)算的單元（ECU）匹配單臺(tái)小型化NVR（NetworkVideoRecorder），此標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)置的防火式分區(qū)視頻圖像展開(kāi)處置與儲(chǔ)存，僅僅通過(guò)報(bào)警與聯(lián)動(dòng)所制造出的視頻流才可以往監(jiān)控中心加以上傳，ECU擁有智能化視頻的研究功能，能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的防火式分區(qū)中視頻的聯(lián)動(dòng)作用，根據(jù)邊緣計(jì)算所構(gòu)架的管廊視頻監(jiān)督控制系統(tǒng)的架構(gòu)示意如圖1所示。

2.3存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

在所有的邊緣計(jì)算單元即ECU上均各自配備一個(gè)小型的NVR，通過(guò)這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步完成與防火區(qū)域相應(yīng)的攝像機(jī)進(jìn)行展開(kāi)視頻的儲(chǔ)存及其管理，根據(jù)1個(gè)月的時(shí)間來(lái)對(duì)所需的儲(chǔ)存空間進(jìn)行計(jì)算：

0.62TB/臺(tái)×16臺(tái)=9.92TB

僅僅在報(bào)警與聯(lián)動(dòng)出現(xiàn)視頻流之后，才往監(jiān)控中心根據(jù)所有視頻流的1/4加以?xún)?chǔ)存，依舊將10km與3艙式管廊當(dāng)作例子展開(kāi)分析，所需的儲(chǔ)存空間計(jì)算如下：

0.62TB/臺(tái)×25%×800臺(tái)=124TB

再者，控制中心顯示的是警報(bào)聯(lián)動(dòng)的圖像與視頻的上墻，可以根據(jù)實(shí)際情況較少電視墻和解碼設(shè)施的數(shù)目。

2.4具體施工的工藝及其執(zhí)行的要點(diǎn)

綜合管廊的智慧體系根據(jù)結(jié)構(gòu)自身的特征，主要通過(guò)3個(gè)層次加以執(zhí)行，依次為控制中心、網(wǎng)絡(luò)通訊層以及傳感層。傳感層的主要工作內(nèi)容如下：配管、橋架施工、線(xiàn)纜鋪設(shè)、傳感器安置以及設(shè)備間的設(shè)施安置。

互聯(lián)網(wǎng)通訊層的核心工作項(xiàng)目有：線(xiàn)纜鋪設(shè)、通信設(shè)施安置以及聯(lián)網(wǎng)調(diào)控。其中，監(jiān)控中心設(shè)備的安置和調(diào)試。整體性施工的工藝程序如圖2所示。

1）管道的橋架方法。管廊的內(nèi)界橋架的安置要求是橋架的支架內(nèi)部間距通常所維持的范圍是0.5m~0.6m（比通常的建筑物的內(nèi)間距較小些），橋架的邊緣和支架的橫擔(dān)須有固定的處理手段。若對(duì)橋架提出的要求是橫跨伸縮縫對(duì)應(yīng)的橋架時(shí)，須根據(jù)要求設(shè)計(jì)好伸縮縫的相關(guān)要求，具體可如圖3所示。

2）接地式扁鐵制作方法。接地干線(xiàn)在廊道內(nèi)兩側(cè)均應(yīng)設(shè)置，和地表的距離是30cm，接地的干線(xiàn)須涂上警示的色澤，從而有助于辨識(shí)。另外，如果接地的干線(xiàn)超出伸縮縫之際，須預(yù)留出仲縮的余量空間，具體如圖4所示。

傳感器的鋪設(shè)。氣體測(cè)試儀表傳感器所安置的高度須基于測(cè)試氣體的密度情況加以界定。若它的密度比空氣的密度小時(shí)，傳感器須安置于距離管廊的頂端不超出0.3m的方位，若它的密度不小于空氣的密度之際，測(cè)試傳感器須安置于間距管廊的地坪約0.2~0.3m的方位；氧氣測(cè)試傳感器須安置于距離管廊的地坪約1.6~1.8m的方位，具體如圖5所示。

4）光纖探測(cè)報(bào)警設(shè)備的安置。就電力電纜的監(jiān)督控制報(bào)警設(shè)備而言，主要采納的是光纖式測(cè)試溫和光纜來(lái)檢測(cè)溫度的手段展開(kāi)監(jiān)督控制，就10kV與110kV規(guī)格電壓級(jí)別電纜的測(cè)控設(shè)備在安置時(shí)存在著差異，通常前者所采納的是感溫電纜，它順著橋架的內(nèi)部變?yōu)檎ㄊ降匿伵牛鐖D6（a）所示，后者采納的是感溫光纜，借助于固定于夾具牢固地安置于電纜的正上方處，如圖6（b）所示。

管廊的施工異于其它種類(lèi)的建筑，就工藝的標(biāo)準(zhǔn)及其要求而言均不低，以上工藝僅僅為管廊整個(gè)施工中的一部分而已，其還涉及到防護(hù)級(jí)別、防水火、防震、防塵以及防爆等領(lǐng)域，均做出嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。其余的施工項(xiàng)目均能夠借鑒常規(guī)型智能化體系進(jìn)行施工。

2.5邊緣計(jì)算的運(yùn)用效果

就管廊綜合監(jiān)控體系內(nèi)引進(jìn)邊緣運(yùn)算架構(gòu)之后，能夠達(dá)到如下的效果：

首先，由于體系本身凸顯出高度的同步性和可靠性的優(yōu)勢(shì)，所以，將邊緣計(jì)算相關(guān)的設(shè)備使用以后，全部報(bào)警式聯(lián)動(dòng)與AI計(jì)算方法都處于邊緣計(jì)算的單元（ECU）之中所應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)范圍之內(nèi)，不單單可以確保其同步性，且能夠達(dá)到區(qū)域性獨(dú)立的效果。邊緣運(yùn)算單元中的攝像機(jī)視頻流都于本地區(qū)范圍內(nèi)達(dá)到一定的儲(chǔ)存效果，即便互聯(lián)網(wǎng)通訊處于斷掉的狀態(tài)，亦能夠單獨(dú)地展開(kāi)儲(chǔ)存的工作。等到網(wǎng)絡(luò)功能恢復(fù)后，可以在網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)時(shí)上傳到控制中心，進(jìn)而將相關(guān)信息進(jìn)行有效的儲(chǔ)存及監(jiān)視，從而在較大的程度上減少了互聯(lián)網(wǎng)的負(fù)載壓力，確保了體系的穩(wěn)定性，從而更加有助于視頻綜合體系的迅速辨識(shí)及其響應(yīng)，進(jìn)而更有助于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式報(bào)警等一系列的大數(shù)據(jù)研究功能。

其次，就節(jié)省投資之際，加強(qiáng)了體系的穩(wěn)定性與科學(xué)性。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)資料作為例子分析可知，假設(shè)控制中心處所匹配的DS-A71規(guī)格的儲(chǔ)存設(shè)備數(shù)量為1臺(tái)。采用視頻監(jiān)控系統(tǒng)配置，根據(jù)管廊的邊緣計(jì)算結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)設(shè)備一定要較一般視頻監(jiān)督控制體系方案的造價(jià)要低約30%，同時(shí)，儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)也會(huì)更加地科學(xué)合理。

2.6智能化管理平臺(tái)

2.6.1規(guī)劃和管理體系

主要涉及到：建構(gòu)項(xiàng)目工程管理、檔案管理、規(guī)劃和管理以及年度規(guī)劃與周報(bào)管理等部分，達(dá)到智慧管廊的綜合式規(guī)劃目的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目檔案管理、項(xiàng)目工程信息、審批以及竣工驗(yàn)收等多項(xiàng)功能。

2.6.2智能化監(jiān)控體系

對(duì)于入廊之后的提供水源、燃?xì)狻㈦娏Α⒅兴约巴ㄐ诺榷喾N管線(xiàn)情況展開(kāi)同步的監(jiān)督測(cè)試，包括溫度、壓力以及流量等多項(xiàng)運(yùn)作的指標(biāo)，同時(shí)涉及到閥室和閥井等一系列關(guān)鍵性設(shè)施的遠(yuǎn)程化掌控。采納和SCADA體系相一致的集成化處理方式，基于BIM與GIS的三維工具進(jìn)行模型的建構(gòu)，從而監(jiān)督測(cè)試并控制管廊內(nèi)的前端設(shè)施，包含管廊的內(nèi)環(huán)境和設(shè)施的監(jiān)督控制、安/消防監(jiān)督控制、廊體構(gòu)造的監(jiān)督控制與入廊的管線(xiàn)監(jiān)督控制等。通過(guò)把各個(gè)監(jiān)控分體系的集成化處理，能夠針對(duì)管廊的日常性運(yùn)作、維護(hù)與管理展開(kāi)可視化的呈現(xiàn)與聯(lián)動(dòng)式掌控的流程。具體可參見(jiàn)下圖7所示。

2.6.3應(yīng)急式處置體系

構(gòu)建完備的應(yīng)急式搶險(xiǎn)指揮體系，對(duì)應(yīng)急式隊(duì)伍、物資以及預(yù)案等方面展開(kāi)有效性的管理，且提供有關(guān)報(bào)警的定位、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督控制的抽取、附近檢索、應(yīng)急性疏散及其會(huì)商以及綜合式研判以及報(bào)警的推動(dòng)等多項(xiàng)功能，從而加強(qiáng)應(yīng)急式案例的響應(yīng)及其處置性能。如圖8所示。

3、AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)

3.1平臺(tái)概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動(dòng)控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，解決了綜合管廊在管理過(guò)程中存在內(nèi)部干擾性強(qiáng)、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問(wèn)題，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。

3.2平臺(tái)組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個(gè)深度集成的自動(dòng)化平臺(tái)，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、防火門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶(hù)可通過(guò)瀏覽器、手機(jī)APP獲取數(shù)據(jù)，通過(guò)一個(gè)平臺(tái)即可全局、整體的對(duì)管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)滿(mǎn)足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

參考文獻(xiàn)

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審核編輯 黃宇