城市綜合管廊智能監(jiān)控與報警系統(tǒng)

一、概述：
城市綜合管廊是指將電力、通信、燃?xì)?、給排水、熱力等市政公用管線集中敷設(shè)在同一地下建造的隧道空間內(nèi)，進(jìn)行綜合開發(fā)利用，以節(jié)約城市建設(shè)用地，便于統(tǒng)一管理規(guī)劃，美化城市的景觀。城市綜合管廊內(nèi)部整合了維持城市功能的自來水、煤氣、電力、通信管線，管廊自身功能使用的動力、照明、排水等設(shè)備繁多，無論納入管線出現(xiàn)故障，還是自身附屬設(shè)備出現(xiàn)故障，都將造成沿線城市功能的癱瘓甚至發(fā)生災(zāi)害性事故，因此城市綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)必須與綜合管廊的建設(shè)統(tǒng)一規(guī)劃、同步建設(shè)。監(jiān)測的主要內(nèi)容有：管廊內(nèi)環(huán)境溫、濕度，有害氣體濃度，通風(fēng)、水泵設(shè)備狀態(tài)，集水坑液位，入侵監(jiān)測，視頻監(jiān)控等。當(dāng)監(jiān)測到災(zāi)害及異常情況時，及時發(fā)出預(yù)警或報警信息至相關(guān)工作和管理人員，便于及時防范、指揮處理，對預(yù)防及減少管廊內(nèi)災(zāi)害事故起著重要的作用。
該系統(tǒng)就是綜合利用目前先進(jìn)的光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)、環(huán)境監(jiān)測技術(shù)、分布式光纖傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、安全防范監(jiān)控技術(shù)、地理信息技術(shù)以及系統(tǒng)集成技術(shù)，將地下管廊各類安全信息進(jìn)行綜合監(jiān)控。
二、系統(tǒng)組成：
該系統(tǒng)分為環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)、安全防范子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、預(yù)警與報警子系統(tǒng)、地理信息子系統(tǒng)、統(tǒng)一管理信息平臺、管線溫度實時監(jiān)測系統(tǒng)和電力電纜在線監(jiān)測。本系統(tǒng)方案不僅從軟件上通過數(shù)據(jù)中間件技術(shù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)接口的集成（不是簡單的提供鏈接按鈕方式），還從硬件設(shè)計上做到了從對環(huán)境多參數(shù)數(shù)據(jù)集成采集到多系統(tǒng)的接入集成。極大地減少設(shè)備的布線，不僅減少了投資，而且提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，便于安裝和維護，做到了真正意義上的“綜合監(jiān)控”。

城市綜合管廊智能監(jiān)控與報警系統(tǒng)各子系統(tǒng)
環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)：
該系統(tǒng)主要由本質(zhì)安全型的自帶液晶顯示及聲光報警功能的多參數(shù)智能組合檢測儀（O₂、CH₄、H₂S、CO、溫度、濕度傳感元件按需要自由組合）、設(shè)備開停傳感器、水位傳感器、風(fēng)速傳感器、煙霧傳感器、本質(zhì)安全型綜合網(wǎng)絡(luò)分站、本質(zhì)安全型控制器、隔爆兼本安型不間斷電源、地面監(jiān)控主機及環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)軟件等組成。
安全防范子系統(tǒng)：
該系統(tǒng)主要包含視頻監(jiān)控系統(tǒng)、防入侵系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)三部分。
1、視頻監(jiān)控系統(tǒng)：
在廊道中安裝視頻攝像頭對廊道內(nèi)的環(huán)境、異常情況和設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)視。實現(xiàn)對廊道的可視監(jiān)管和遠(yuǎn)程巡檢。攝像設(shè)備通過系統(tǒng)設(shè)置可與報警信息進(jìn)行聯(lián)動控制，當(dāng)報警發(fā)生時自動轉(zhuǎn)向和錄制報警設(shè)備信息，且監(jiān)控中心人員可遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)攝像頭。
2、防入侵系統(tǒng)：
· 紅外入侵報警探測      · 通風(fēng)口防入侵監(jiān)測      · 管廊異常監(jiān)測
3、門禁系統(tǒng)：
管廊出入口設(shè)置門禁系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場情況還需要對進(jìn)入管廊內(nèi)的入口進(jìn)行門禁控制管理，采用門禁控制器（TCP/IP型網(wǎng)絡(luò)門禁控制器+電控鎖+讀卡器）的方式實現(xiàn)門禁現(xiàn)場及中心系統(tǒng)遠(yuǎn)程集中管理。
通訊系統(tǒng)：
通信子系統(tǒng)主要由廣播對講基站、WIFI無線手機和語音調(diào)度服務(wù)器等設(shè)備組成。
通信子系統(tǒng)的功能是實現(xiàn)管理、巡檢和施工人員的通信聯(lián)絡(luò)，管廊配備各區(qū)間工作人員之間、現(xiàn)場工作人員與監(jiān)控中心之間保持信息通暢，確保前端巡檢人員信息及時上報，監(jiān)控中心命令及時下達(dá)。
預(yù)警與報警系統(tǒng)：
該系統(tǒng)的功能是實現(xiàn)對綜合管廊的全程監(jiān)測，系統(tǒng)將預(yù)警和報警信息通過多綜合分站、分布式光纖測溫系統(tǒng)、光纖環(huán)網(wǎng)交換機及時、準(zhǔn)確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實現(xiàn)災(zāi)情預(yù)警、報警、處理及疏散，同時通過廣播系統(tǒng)，向綜合管廊內(nèi)的工作人員廣播，使他們及時撤離現(xiàn)場，保證人身安全等功能。預(yù)警與報警系統(tǒng)由火災(zāi)報警系統(tǒng)和可燃?xì)怏w探測報警系統(tǒng)兩部分組成。
1、火災(zāi)報警系統(tǒng)：
該系統(tǒng)主要由多參數(shù)組合檢測儀、煙霧傳感器、分布式光纖測溫系統(tǒng)（含系統(tǒng)軟件、主機、測溫光纖）、綜合分站和智能廣播基站等設(shè)備組成。
在每段防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置含CO、O₂、溫度探頭的組合檢測儀（自帶聲光報警器）、煙霧傳感器、分布式測溫光纖、手動報警按鈕、火災(zāi)電話、多功能廣播基站等設(shè)備。手動報警按鈕設(shè)置在卸料口兩邊的防火門處。基站與基站之間采用可插拔光纖連接。光纖測溫主機連接多條線性測溫光纜，測溫光纜主要監(jiān)測管廊內(nèi)電力電纜的溫度是否在正常的范圍內(nèi)運行，對于管廊內(nèi)110kv及以上的電力電纜，每根配置一條測溫光纜監(jiān)測其溫度的變化；對于10kv的電力電纜，每層橋架上敷設(shè)如正弦波般走向的測溫光纜。該系統(tǒng)溫度監(jiān)測精度為0.1℃，監(jiān)測距離可達(dá)30km，定位精度可達(dá)1m，可任意設(shè)置多級溫度報警值。在監(jiān)控中心設(shè)置火災(zāi)報警屏，通過總線回路巡檢、接收、顯示每個報警點的工作情況。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，啟動整個管廊內(nèi)聲光訊響器。
2、可燃?xì)怏w探測報警系統(tǒng)：
該系統(tǒng)主要由多參數(shù)組合檢測儀(含CH4檢測探頭)、分布式測溫光纖、綜合分站、遠(yuǎn)程控制器和智能廣播基站等設(shè)備組成。
為使系統(tǒng)有效工作，在每段防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置多參數(shù)組合檢測儀、手動報警按鈕、報警電話、多功能廣播基站和聲光報警器等設(shè)備。多參數(shù)組合檢測儀設(shè)置間距為10m；手動報警按鈕設(shè)置在卸料口兩邊的防火門處。
監(jiān)控中心可按需設(shè)定天然氣報警濃度的上限值（小于其爆炸下限值的20%），多參數(shù)組合檢測儀接入綜合分站，當(dāng)天然氣管道艙天然氣濃度超過報警濃度設(shè)定上限值時，由綜合分站自動啟動天然氣艙事故段分區(qū)及其相鄰分區(qū)的事故通風(fēng)設(shè)備，并通過遠(yuǎn)程控制器切斷施工動力電源，且緊急切斷濃度設(shè)定的上限值要小于其爆炸下限值的25%，如果天然氣管道發(fā)生泄漏，高壓氣體的體積膨脹將引起漏點附近溫度的下降，分布式光纖測溫系統(tǒng)同樣可通過溫度異常點的探測，發(fā)現(xiàn)并定位天然氣管道的泄漏情況。并通過可燃?xì)怏w報警系統(tǒng)解決燃?xì)庑孤┗蛭ｋU氣體累積帶來的爆炸隱患，確保燃?xì)夤芾仍O(shè)施正常、穩(wěn)定運行。
3、聯(lián)動功能：
（1）消防聯(lián)動：探測器發(fā)出檢測信號，報警裝置聯(lián)動視頻系統(tǒng)，跳出該防區(qū)的視頻畫面，確認(rèn)報警；
（2）聯(lián)動排煙/氣系統(tǒng)：每段防火分區(qū)設(shè)置有排風(fēng)及排煙/氣系統(tǒng)，正常時用于排風(fēng)；當(dāng)確認(rèn)探測到火災(zāi)/可燃?xì)怏w時，監(jiān)控中心可通過多功能基站傳輸指令實現(xiàn)遠(yuǎn)程啟動風(fēng)機排煙/氣；
（3）聯(lián)動電源：災(zāi)情探測信息確認(rèn)后，監(jiān)控中心可通過多功能基站進(jìn)行指令傳輸以切斷非消防電源；
（4）聯(lián)動廣播系統(tǒng)：災(zāi)情探測信息確認(rèn)后，監(jiān)控中心啟動廣播切換模塊進(jìn)行災(zāi)情信息廣播，特別針對災(zāi)情確認(rèn)區(qū)、相鄰分區(qū)進(jìn)行廣播疏散；
（5）聯(lián)動電話系統(tǒng)：監(jiān)控中心可啟動專用模塊與任一廣播基站通話；現(xiàn)場任一廣播基站或電話通過監(jiān)控中心確認(rèn)后實現(xiàn)與調(diào)度主機通話錄音。
地理信息子系統(tǒng)：
該系統(tǒng)通過先進(jìn)的GIS地圖方式對綜合管廊進(jìn)行地理標(biāo)注和各類設(shè)備運行數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息展示。同時通過三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)，渲染出逼真高效的地下綜合管廊三維環(huán)境，可實現(xiàn)三維漫游功能，巡檢功能，三維定位功能，設(shè)備或資源信息查詢功能，交互操作功能等。系統(tǒng)能實時對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在模型上進(jìn)行展示，直觀的反應(yīng)設(shè)備的工作狀況，并能對告警等作出不同的狀態(tài)展示。系統(tǒng)具有綜合管廊和內(nèi)部各專業(yè)管線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、圖檔管理、管線拓?fù)渚S護、數(shù)據(jù)離線維護、維修與改造管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享等功能。顯示內(nèi)容大致可以分為2D地圖顯示和3D虛擬展示。
統(tǒng)一管理信息平臺：
該平臺就是將以上環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)、安全防范子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、預(yù)警與報警子系統(tǒng)、地理信息子系統(tǒng)的信息通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，由統(tǒng)一管理信息平臺控制軟件在一個界面上進(jìn)行集成顯示或管理切換，是監(jiān)控中心的主要工作界面，對全部管廊的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分級分層的展示，并實現(xiàn)預(yù)報警管理、聯(lián)動控制操作應(yīng)急處置等功能，以達(dá)到綜合監(jiān)控的目的。統(tǒng)一管理信息平臺包括綜合數(shù)據(jù)支撐平臺和綜合信息顯示平臺兩大部分。
管線溫度實時監(jiān)測系統(tǒng)：
該系統(tǒng)主要以光纖測溫傳感技術(shù)，對溫度的變化進(jìn)行報警，主要解決電纜著火和熱力管道泄漏的安全隱患。本系統(tǒng)利用分布式光纖傳感器對熱力管道泄漏進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)熱力管道發(fā)生泄漏或管道附近的機械施工和人為破壞等事件產(chǎn)生的振動、壓力或溫度變化信號作用于光纖時，光波在光纖中傳輸時產(chǎn)生的損耗具有不同的信號特征，分布式光纖傳感器可以同時獲取損耗的空間分布及其隨時間的變化；在入射端利用光時域反射技術(shù)和在輸出端利用光功率檢測，可實現(xiàn)光纖上各點靜態(tài)與動態(tài)損耗的測量和定位；計算機通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和融合，根據(jù)信號特征判斷并準(zhǔn)確定位管道泄漏等事件的發(fā)生，提高熱力管道的監(jiān)測水平。
電力電纜在線監(jiān)測：
該系統(tǒng)是基于前端傳感技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析的整體解決方案。通過建立地下電力管溝綜合數(shù)據(jù)庫、電力管溝地理信息系統(tǒng)平臺、電力管溝綜合管理平臺、電力管溝三維分析系統(tǒng)、電力管溝巡檢管理系統(tǒng)和電力管溝動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，最終實現(xiàn)電力管溝數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計、分析、設(shè)計、竣工驗收、預(yù)警、應(yīng)急處理等一整套解決方案。