自動化監控系統在城市地下綜合管廊中的應用

更新時間：2024-03-13 點擊次數：1097

0引言

城市建設規劃和城市的整體發展水平密切相關，對城市的發展而言，應該提高對土地資源的利用效率，才能*地發揮出城市的規模效益，由此在城市建設項目中出現了地下工程。城市地下綜合管廊的構成較為復雜，涉及較多的線路，包括電力系統、通信系統、燃氣系統、給排水系統等多種線路，要實現對各種線路的合理布置和綜合管控，*加強對城市地下綜合管廊的監控，且在當前智能化技術不斷被應用的前提下，應加強對城市地下綜合管廊的自動化監控，才能顯著提高城市地下管廊的安全系數，并為各類管線的穩定運行提供支持。

1城市地下綜合管廊的構成分析

城市地下綜合管廊在近年來受到大家的廣泛關注，對于城市地下綜合管廊的施工和維護人員而言，*對地下綜合管廊的構成有充分的了解。在地下綜合管廊中，涵蓋較多的管線系統，其中包括能源管線系統和各種結構的管線系統。其中能源管線系統包括高壓管線、低壓管線和通信管線等，而對于給排水等結構管線而言，則涵蓋給水管線、排水管線、電力管線等。對于城市地下綜合管廊而言，需要在建設的過程中關注其能夠為城市發展提供的保障，包括電力供應、熱力供應、供水供應以及通信供應等，做好這些保障，才能夠充分發揮城市地下綜合管廊的效益。

對于我國的城市建設而言，在建設地下綜合管廊建筑時，其采取的主要結構形式還是預制的鋼筋混凝土結構，對于管廊的單倉而言，其采取的建筑結構為口字型，構建口字型結構時，采取的單倉的合理間距為10m/段。在布設好單倉后，要對其進行相互拼接，通過合理的拼接可以形成長距離的地下綜合管廊。在建設地下綜合管廊時，可能會遇到較為復雜的建造位置，一般需要將地下綜合管廊布設在公路結構的中間位置等，在公路結構的中間位置常見的構造是綠化帶，這種構造能夠很好地實現穩定的地下綜合管廊結構的建造，能夠提高地下綜合管廊結構的堅固性。

在實際的地下綜合管廊的布設和建造過程中，需要根據城市區域的發展要求和該區域的整體結構布局來確定城市地下綜合管廊的結構形式，結合工程實際可知，可以將城市地下綜合管廊分為幾種管廊結構形式，即高壓管路、低壓管路、供水管路和熱力管路等管廊結構。不同的管廊結構其功能存在差異，因此需要在實際的城市地下綜合管廊工程中對不同的管廊結構進行區分，可以借助隔板分離管廊結構，從而使不同管廊結構的功能充分地發揮出來，避免出現功能交叉和效益受損的現象。

2城市建設過程中自動化監控系統在綜合管廊建設中的應用價值

城市地下綜合管廊的施工基本是在地下進行，且需要建設的地下綜合管廊的線路較長，較長的施工工期會導致在施工過程中遇到較多的施工阻礙，包括地下環境潮濕和雨水積水的長期侵蝕等。對城市地下綜合管廊進行施工一般要在城市整體建筑還沒有竣工前進行，因此，城市整體建筑的質量得不到保證，可能會出現地基沉降等問題。一旦出現地基沉降問題，地下綜合管廊結構中的各種管道很可能會出現管路破裂的情況，包括供水管路破裂和供暖管路破裂等。尤其是在管廊伸縮縫位置更容易出現管道壓裂或破壞的問題。城市地下綜合管廊中的任何一個管道或者管路出現破壞，都會引發一系列的連鎖反應，從管道或管路破壞出發進而導致管理中的建筑設施和相關設備出現損壞。在管廊施工過程中，以天然氣管路為例，一旦其管道出現破裂，會導致天然氣泄漏，從而引發人身安全隱患。

從上述論述可知，對于城市地下綜合管廊的建設而言，*加強對其的自動化監控，要加強對地下綜合管廊施工各個關鍵位置的實時監控，并實現自動化監控和追蹤，由此才能及時發現城市地下綜合管廊建設過程中出現的管道或管路的破裂問題，還可以及時加以預防和控制。

3城市綜合地下管廊對自動化監控系統的具體應用

3.1掌握自動化監控系統的主要分類

在城市地下綜合管廊建設過程中應用自動化監控系統，需要相關人員了解自動化監控系統的主要價值，意識到通過應用自動化監控系統能夠很好地保障地下綜合管廊系統的穩定建設與運行，提高地下綜合管廊系統的安全性。對于城市地下綜合管廊而言，自動化監控系統的另一個重要作用在于實施監控與實時調控，能夠密切監視地下綜合管廊各個系統的運行狀態，包括照明系統、通風系統、排水系統和供暖系統等，對每一個系統而言，都應該實現自動化監控。在應用自動化監控系統之前，相關人員需要對自動化監控系統的分類進行掌握，并且要提高其與城市地下綜合管廊系統的結合度，主要可以將自動化監控系統分為環境監控系統、安全按防范系統、消防報警系統、設備監控系統和自動巡檢監控系統等。在應用上述系統時，要加強對每一個系統的適應性調整與優化，要滿足城市地下綜合管廊系統的運行要求，實現*配置與合理優化。

3.2對自動化監控系統的針對性應用措施

3.2.1環境監控系統

在城市地下綜合管廊運行過程中，要應用環境監控系統，加強對環境內氣體含量的監控、對空氣濕度的監控以及對集水井水位情況的監控等。一旦出現異常情況，環境監測系統可以自動發出報警，形成及時預警。

3.2.2安全防范系統

城市地下綜合管廊*保障長期安全運行，因此需要高度關注和應用安全防范系統，可以在綜合管廊的各個重要位置安裝監控器，確保*、自動化的監控。通過構建監控系統，能夠很好地幫助監控人員了解管廊內的實際情況，并形成圖像信息，可以很好地抵制綜合管廊現場出現的“非法入侵"情況，并及時報警。此外，還包括綜合管廊的門禁系統，能夠實現對綜合管廊出入口等位置的出入管廊，并且能夠實現對出入人員等的自動記錄，加強對總管廊的安全防范。

3.2.3消防報警監控系統

城市地下綜合管廊中常見的安全事故為火災和爆炸事故，因此，相關人員*提高對此類事故的重視程度。而通過自動化監控系統可以實現對該類事故很好的預防，主要體現在消防報警監控系統上。通過應用這一系統，可以很好地感應地下的煙氣變化和安全要素的變化，從而快速感知安全隱患，且能夠在很快發出通知，從而能盡量降低火災及爆炸事故出現的概率。

3.2.4設備監控系統

城市地下綜合管廊系統中存在較多的系統，包括照明系統、通風系統、供電系統等，因此要加強對各個系統內設備的監控，由此需要構建和應用設備監控系統。要搭建起設備監控平臺，以監測管廊內部的設備的功能，并協助設備維護人員做好設備的維修和保養工作。

3.2.5自動巡檢監控系統

自動巡檢監控系統強調的是監控工作的自動化水平，將其應用到地下綜合管廊中能夠代替人工監控模式，從而提高監控效率。城市地下綜合管廊本身的長度就較長，通過人工監控很難達到理想的效果，因此，需要改善以往的監控模式，積*地應用自動巡檢監控系統，可以利用監控機器人來實現對管廊內部的*巡檢，從而提高運行效率，優化監控措施。

4 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

4.1平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控制、環境監測于一體，為建立可靠、安全、*的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制和綜合數據服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協調復雜的根本問題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環境和設備的使用和恢復效率。

4.2平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所環境監控系統、智能馬達監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監控、統一管理、統一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩定、*、有序的要求。

4.3平臺架構

4.4平臺子系統

4.4.1電力監控

電力監控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數和用能情況，可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

4.4.2環境監測

環境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的三方系統完成管廊環境綜合監控。

4.4.3電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監視，發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

4.5相關平臺部署硬件選型清單

4.5.1電力監控及配電室環境監控系統

應用場合（10KV）		產品	型號	功能
	10KV進/饋線		AM6-L	相間電流速斷保護，相間電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。
	10/0.4KV變壓器		AML-S	分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接點信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線、裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過流、過負荷、超溫報警、過溫報警、裝置告警、PT 斷線、CT 斷線、對時異常等) 、遙控開關、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、跳閘、故障電流電壓)等。
	智能操控裝置		ASD500	一次回路動態模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示（標配一路強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、柜內照明控制、RS485接口、高壓柜內電氣接點無線測溫。
	10KV計量		PZ72L- E4/UT	該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。具有許昌開普研究院有限公司、繼電保護及自動化設備質量監督檢驗*檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監控系統中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。
應用場合（0.4KV）		產品	型號	功能
	0.4KV進/出線		PZ72L- E4/UT	該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。具有許昌開普研究院有限公司、繼電保護及自動化設備質量監督檢驗*檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監控系統中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。
	無功補償		ARC	測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網諧波過大保護功能,可控制電容器的投切，RS485/Modbus協議
			ANSVC	ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯在整個供電系統中，能根據電網中負載功率因數的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關、控制器等組成。
			ANSVG	補償方式:線性補償，全響應時間<5ms，瞬時響應時間≤100us;補償效果:≥0.99，可補償容性無功和感性無功，濾除5、7、9、11、13次以內的諧波;自身損耗:≤2%，效率:>98%;監控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過PC機實時監控;具有人性化的人機交互界面，可通過該界面看到系統和本體的實時電能質量信息，操作簡單，可以遠控，也可以本控;標準模塊化設計，縮短交付周期，同時提高了使用的可靠性和可維護性。
	溫濕度控制器		WHD72- 11/UT	智能型溫濕度控制器以數碼管方式顯示溫濕度值，有加熱器、傳感器故障指示、變送功能、帶有RS485通訊接口可供遠程監控，用戶可通過按鍵編程自行設定系統參數。該儀表集測量、顯示、控制及通訊于一體，精度高、測量范圍寬，是一種適合于各個行業和領域的溫濕度測量控制儀表。具有許昌開普研究院有限公司、繼電保護及自動化設備質量監督檢驗*檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監控系統中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。
智能網關			Anet系列	8個RS485串口 2kV隔離， 2個以太網接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上傳協議、支持多*不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源:220V AC/DC。
應用場合（配電室）		產品	型號	功能
環境監測	溫濕度		/	用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC 85～265V 工作溫度：-40.0℃～99.9℃ 工作濕度：0%RH～99%RH
	煙霧		/	光電式煙霧傳感; 電源正*（DC 12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點
	水侵		/	接觸式水浸傳感器，監測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC 10-30V 工作溫度：-20℃~+60℃ 工作濕度：0%RH~80%RH 響應時間：1s 繼電器輸出：常開觸點
	局方檢測		/	監測變壓器、開關、開關柜的局部放電
	門禁		/	常開型；感應距離：30-50mm 材質：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出
	攝像機		/	視頻監控
	開關量模塊		ARTU-KJ8	8路開關量輸入,8路繼電器輸出
智能網關			ANet-2E4SM	4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。支持4G擴展模塊，485擴展模塊,*多可擴展16路。

4.5.2電氣火災監控系統

應用場合		產品	型號	功能
各變電所	0.4KV出線		ARCM200 系列	用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統中的剩余電流、溫度等電氣參數，從而預防電氣火災的發生。
各艙室	末端配電箱		ARCM300 系列	用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統中的剩余電流、溫度等電氣參數，從而預防電氣火災的發生。
區域變電所	區域分機		Acrel-6000/B3	接收電氣火災監控探測器信號，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，采用485通訊
主變點所監控*	控制主機		Acrel-6000/B	接收電氣火災監控探測器信號和各區域分機數據，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，可采用485通訊。
配套附件
配套附件	0.4kV電流互感器		AKH-0.66	測量型互感器，采集交流電流信號。

4.5.3消防設備電源監控系統

應用場合		產品	型號	功能
消防設備電源電壓監控			AFPM3-2AVM	監測兩路三相交流電壓，二總線通訊。
區域變電所	區域分機		AFPM100/B3	接收消防設備電源監控探測器信號，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，可采用二總線通訊。
主變點所監控*	控制主機		AFPM100/B1	接收消防設備電源監控探測器信號和各區域分機數據，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，可采用二總線通訊。

4.5.4防火門監控系統

應用場合		產品	型號	功能
普通艙室配電室	常開防火門		AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120	監測常開防火門的開閉狀態。
普通艙室配電室	常閉防火門		單扇：AFRD-CB1(YT) 雙扇：AFRD-CB2(YT)	監測常閉防火門的開閉狀態。
防爆艙室	常開/常閉防火門		AFRD-MC	監測常開、常閉防火門的開閉狀態。
防爆艙室	監測模塊		AFRD-CK/CB	接收AFRD-MC的狀態信息同步傳輸至防火門監控主機。
區域變電所	區域分機		AFRD100/B3	接收防火門監控模塊和防火門一體式探測器的信號，實現對防火門開閉狀態的報警、監視、控制與管理，采用二總線通訊。
主變點所監控*	控制主機		AFRD100/B	接收防火門監控模塊和防火門一體式探測器的信號以及各區域分機的實時數據，實現對防火門開閉狀態的報警、監視、控制與管理，采用二總線通訊。

4.5.5消防應急照明和疏散指示系統

應用場合		產品	型號	功能
各變電所和非防爆艙室	集中電源集中控制型消防應急標志燈具（高防護）		A-BLJC-1LROEII1W-A431H (單面安全出口)	防護等級：IP67 設備尺寸：14540015 安裝方式：壁掛
	集中電源集中控制型消防應急標志燈具（高防護）		A-BLJC-1LROEII1W-A431H (單面疏散出口)	防護等級：IP67 設備尺寸：14540015 安裝方式：壁掛
	集中電源集中控制型消防應急照明燈具（高防護）		A-ZFJC-E*W-A604T8 單管式應急照明燈具	防護等級：IP67 設備尺寸：Φ26L 400、Φ26L 600、Φ26*L 1200 安裝方式：吸頂、吊掛設備功率：3、6、9、12、15W
			A-ZFJC-E*W-A603HC 高防護應急照明燈具	防護等級：IP67 設備尺寸：Φ175*H 60 安裝方式：吸頂、壁掛設備功率：3、6、9、12、15W
			A-ZFJC-E*W-A603HE 高防護應急照明燈具	防護等級：IP67 設備尺寸：1989855 安裝方式：吸頂、壁掛設備功率：3、6、9、12、15W
	消防應急燈具電源		A-D-0.3KVA-A200L A-D-0.5KVA-A200L A-D-0.75KVA-A200L A-D-0.1KVA-A200L	防護等級：IP65 設備尺寸：500400200、600480230 安裝方式：壁掛設備功率：0.3、0.5、0.75、1KVA 回路數量：8路
防爆艙室	集中電源集中控制型消防應急防爆標志燈具		A-BLJC-1LROEI1W-A431EX （防爆單面出口)	防護等級：IP65 防爆等級：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 設備尺寸：16537565 安裝方式：壁掛
	集中電源集中控制型消防應急防爆標志燈具		A-BLJC-1LROEI1W-A431EX （防爆單面左向)	防護等級：IP65 防爆等級：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 設備尺寸：16537565 安裝方式：壁掛
	集中電源集中控制型消防應急防爆照明燈具		A-ZFJC-E*W-A630EX	防護等級：IP65 防爆等級：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 設備尺寸：25624378 安裝方式：壁掛設備功率：3、6、10W
	集中電源集中控制型消防應急防爆照明燈具		A-ZFJC-E*W-A632EX	防護等級：IP65 防爆等級：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 設備尺寸：Φ135mm*H 168mm 安裝方式：吊管安裝設備功率：3、6、9、12、15W
	消防應急燈具電源(防爆)		A-D-0.3KVA-A200EX A-D-0.5KVA-A200EX A-D-1KVA-A200EX	防護等級：IP43 設備尺寸：904702220、1354702220 安裝方式：壁掛設備功率：0.3、0.5、1KVA 回路數量：8路
區域變電所	區域分機		A-C-A100/B3	區域分機通過總線網絡實時監控各個終端，在險情發生時，自動將信息指令發布到每個終端，終端收到指令之后自動開始工作，如頻閃、變向、開、滅燈等工作，實時指示佳、安全的疏散路線。
區域變電所	中繼器		CAN轉光纖中繼	通過CAN轉光纖中繼實現把CAN總線傳輸轉換至光纖傳輸延長通訊距離增加方案多樣性。
主變電所監控*	監控主機		A-C-A100	監控主機通過總線網絡實時監控各個終端，在險情發生時，自動將信息指令發布到每個終端，終端收到指令之后自動開始工作，如頻閃、變向、開、滅燈等工作，實時指示佳、安全的疏散路線。

5結語

城市地下綜合管廊的長期穩定運行需要借助自動化的監控系統才能實現?；诔鞘械叵戮C合管廊的系統復雜性和監控*性的要求，在對其進行自動化監控時，*充分了解城市地下綜合管廊的結構，了解自動化監控系統對城市地下綜合管廊的重要性，并通過構建各種系統，包括環境監控系統、安全防范系統、消防報警系統、設備監控系統和自動巡檢監控系統，來*實現對城市地下綜合管廊的自動化監控。

參考文獻

【1】江立泳.自動化監控系統在城市地下綜合管廊中的應用.

【2】萬長恩，王偉珍，王棟梁.綜合管廊監控管理平臺[J].中國交通信息化

【3】安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05

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