智慧管廊设备与环境集中监控系统解决方案Word文件下载.docx

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2、智能化模拟显示屏可直观地显示管廊内各种设备的运转情况及环境参数，及时了解灾情和非法入侵的发生及其位置。

模拟显示屏的显示内容有：

管廊内各区段的位置和建筑模拟图，各防火分区排水泵的状态、液位开关状态、通风装置状态、灯光照明状态、环境温度/湿度和、氧气含量、CH4浓度、H2S浓度等各种报警信号等。

3、监控中心

综合管廊监控中心主要任务为确保管廊内管线及操控设备能正常运转，并在发生事故时能迅速反应处理，因此管廊监控中心就是整个管廊安全管控系统的神经中枢，通过自动化监视与侦测设备，将管廊内任一角落的状况资料迅速传递收集于监控中心中，使管理人员可以随时轻易的掌握所有情况。

4、建立完善的预警、报警机制，解决城市管廊设施遭受人为破坏的地下隐患，保障管廊内的通风、照明、排水、防火、通信等设备的正常运转。

三、智慧管廊设备与环境监控系统设计思路

宙视达研发的基于物联网的智慧管廊设备与环境监控系统成功地解决了综合管廊中众多品牌和系统相互兼容、各系统集成与融合、协议与接口标准不统一的难题，从而使信息孤岛难题成为历史。

3.1系统设计原则

根据用户现状和需求分析，综合管廊设备与环境监控系统依据以下原则设计：

（1）可靠性

系统应确保管廊数据获取、融合、传输等过程的可靠性。

其中，感知数据是管廊各项应用的基础和判别依据，可靠的数据获取、融合和传输是保证管廊功能正常运行的基础。

（2）可扩展性

系统应能够动态调节，为不同网络应用提供可扩展性，包括网络拓扑结构可扩展、服务内容可扩展等。

（3）兼容性、开放性和易维护性

系统的软、硬件采用模块化、组态化设计，可以方便地进行容量的扩充和功能的维护升级。

同时，系统建设基于Web、B/S结构，软件设置开放性网络接口，可实现将监测信息上传至监控中心和各级主管部门、单位。

（4）安全性

设备与环境监控系统的安全标准要特别保护用户的信息隐私，为各政府部门、单位提供不同安全级别的网络应用。

3.2系统设计依据

本设计方案依据国家相关规定，符合下列规范要求：

《国务院办公厅关于加强城市综合管线建设管理的指导意见》（2014）27号

《城市市政综合管廊技术规范》GB50838

《密闭空间作业职业危害防护规范》GBZ/T205

《安全防范工程技术规范》GB50348

《入侵报警系统工程设计规范》GB50394

《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395

《出入口控制系统工程设计规范》GB50396

《火灾自动报警系统设计规范》GB50116

《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493

《城镇燃气设计规范》GB50028

《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058

《电子信息系统机房设计规范》GB50174

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343

《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB50166

《自动化仪表工程施工及质量验收规范》GB50093

3.3从物联网的角度看管廊监控设计

本系统利用先进的物联网技术，通过感、传、知、用四层架构，实现对地下管廊的属性信息和状态信息运行透彻的感知和度量，通过感知实时获取人员、设备、环境、流程制度等在内的一切数据，实现地下管廊管理的可视化，提高管廊安全性和用户满意度。

从上图可以看出，管廊中所有的设备及环境信息都要通过设备数据标准化传到平台监控中心，而监控中心的各种控制命令则要传输到各段管廊的各种设备上。

利用物联网技术对地下管廊进行感知和识别，通过网络互联，进行传输、计算、处理和数据挖掘，实现对地下管廊的实时控制、精确管理和科学决策。

3.4系统流程设计

根据综合管廊的运营复杂情况及特点，建立基于物联网的设备与环境监控系统，是实现智慧管廊的必由之路。

综合管廊要实现系统的安全、稳定运行，又要实现对供电、消防、照明、通风、排水等系统的“集中管理”：

（1）感知层：

感知来自电力、给水、通信、能源等系统的各种数据。

（2）传输层：

由物联网多功能基站提供无线、有线通信等可靠传输。

（3）处理层：

通过一个“统一管理信息平台”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、地理信息系统五大中心模块实现系统的分布式应用和纵向深入。

（4）应用层：

由于政府管理部门和四大管线单位（自来水、电力、煤气和通信）的本专业管线运行信息、会影响到管廊本体安全或其它专业管线安全运行，因此在应用层要对四大管线单位提供通信接口，以实现信息的共享和联动。

3.5系统组成

城市管廊设备与环境监控系统建立基于物联网的“管、控、营”一体化的智能管控系统，从数据采集、通信网络、系统架构、智能联动和综合数据服务等方面的设计，解决了管廊设备与环境监控建设中存在着内部干扰性强、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、环境和设备的恢复效率，进而实现了监控中心应用“五大系统，一个平台，一根光纤，一组基站”即能对管廊内部设备的远程管理与联动控制。

四、智慧管廊设备与环境监控系统解决方案

4.1系统简介

环境与设备监控系统的功能是实现对综合管廊全域内环境和设备的参数和状态实施全程监控，将实时监控信息通过多功能基站准确、及时地传输到监控中心的统一管理信息平台，便于值班人员及时发现现场环境和设备问题，排除故障以及对警情的及时处理，保证管廊正常运行。

4.2系统组成

环境与设备监控系统主要由智能传感器（环境监控、设备监控、安全防范系统、3D可视化运维管理系统）、区域控制单元（ACU）等设备组成。

4.2.1环境监控

根据规范要求，沿管廊纵长每隔200米应设置人员逃生安全孔、投料口、通风口、防火门和人员进出口各一个。

通过在每个防火分区内出入口和通风口处安装气体（O2、CH4、H2S）、温度、湿度、烟雾、水位、水浸等监测传感器，可实现与风机、水泵的自动化控制与对接，检测信号就近送附属设备监控系统现场控制单元，并通过以太网送到监控中心计算机。

在监控中心控制室显示屏上，以数字形式显示每个防火分区的氧气百分比含量和温度/湿度。

环境参数监控传感器布置如下：

舱室容纳管线类别

给水管道、再生水管道、雨水管道

污水管道

天然气管道

热力管道

电力电缆、通信线缆

温度

●

湿度

水位

O2气体

H2S气体

▲

CH4气体

环境参数监控内容表（注：

●应监控；

▲宜监控）

此时，一旦探测器检测到危险气体，危险区域周边的作业人员会第一时间看到以数字形式显示每个防火分区的气体百分比含量和温度/湿度等报警提示信息，并获知报警位置。

软件截面图如下：

4.2.2设备监控

对布置在每个防火分区内的排水泵、照明、风机、风道阀门、液位开关等设备进行数据采集，监测集水井内液位上限报警信号，通过相应的多功能基站向统一信息管理平台传送，多功能基站同时并接受监控中心的命令，实现远程控制风机的开停及相应防火分区内照明设备总开关的分合。

4.2.3安全防范系统

4.2.3.1系统简介

安全防范系统的功能是实现对综合管廊全域内人员的全程监控，将实时视频信息和电子巡查信息通过多功能基站及时、准确地传输到监控中心，便于值班人员及时发现现场问题，排除故障以及对警情的及时处理，保证管廊正常运行。

4.2.3.2系统组成

安全防范系统主要包含视频监控系统、门禁系统、防入侵系统和3D可视化运维管理系统四部分。

4.2.3.2.1视频监控系统

移动视频可视化巡检拓扑图

视频监控系统结构由前段部分、信号传输部分、中央控制显示部分、数字图像检索回放部分以及数据存储、IP承载网。

前段系统采用点位设计；

信号传输系统设计内容主要分传输方式和传输管道两部分；

中央控制显示部分的设计采用数字化监控中心管理系统；

数字图像检索回放部分以加大容量模块化矩阵切换设备作为核心设备，以数模结合方式，实现对快球的远程控制、权限管理，并采用外置储存方式进行集中式数据存储。

系统通过系统前端监控点网络摄像机采集图像信息，系统主机处理后在相连的监视器上反映监控场景。

综合管廊每200米为一段防火分区，每段防火分区设置1台多功能基站，在每段防火分区内设置3台网络摄像机（区段出入口）：

检测卸料口1台、防火门的两边各1台，监测任何进入防火分区内的人员情况。

所有的视频监控画面都可以通过智能安全管控平台控制、显示，实现全范围监控，并且可在监视器上切换显示各防火分区的监控画面。

同时，系统采用EPON技术组建汇聚网络，在网络汇聚机房部署OLT，铺设光纤到监控前端，在光纤线路上部署分光器，灵活接入各前端控制点。

前端视频编码器通过ONU接入光纤，实现“树形分叉”式的前端接入，可有效节约光纤资源，减少建设成本，后期扩容也更为方便。

4.2.3.2.2门禁系统

智能门禁系统由读卡器、控制器、电锁和智能LED显示器组成。

在管廊出入口设置智能门禁控制系统，门禁处设置智能LED显示器。

当巡查人员在闸门外出示经过授权的感应卡，经读卡器识别确认身份后，控制器驱动打开电锁放行，并记录进门时间；

当使用者离开所控房间时，在门内触按放行开关，控制器驱动打开电锁放行，并记录出门时间。

智能LED显示器实时显示管廊内环境信息，为巡检、维修人员出、入管廊情况提供安全确认数据记录，能够有效防止未经许可人员进入。

系统采用全IP通信设计，配备先进的工业级处理系统，具有系统自动修复、自我健康管理和线路质量容错设计等特点，让出入管理更安全和更稳定。

4.2.3.2.3防盗入侵系统

在投料口及机械通风口安装红外防入侵探头，一旦有非法入侵，数据经过系统自动识别、判断后通过多功能基站传送给报警控制装置，监控中心模拟显示屏上会显示出入侵的区段及进出人数，并及时记录入侵的时间、地点，同时通过报警设备发出报警信号。

因为红外防入侵系统对监测区域内的照明没有任何特殊要求，甚至在完全黑暗的环境下基站也能正常工作。

4.2.43D可视化运维管理系统

3D可视化运维管理系统的功能是实现对综合管廊人员、设备、资产管理和巡检机器人的位置坐标数据的采集、存储、管理、分析和表达，将信息通过多功能基站及时、准确地传输到监控中心，实现对通风线路、避灾路线、监测设备、巡检人机坐标等信息的GIS浏览。

3D可视化运维管理系统以虚拟3D仿真技术形象展示地下管廊和内部各专业管线基础数据管理、图档管理、管线拓扑维护、数据离线维护、维修与改造管理、基础数据共享等功能信息，能为设备与环境监控系统提供简洁、美观、统一、友好的人机交互界面，具有视觉冲击力；

指令简单、准确、无异议，能直观展现“五系统、一平台/中心”信息。

同时，系统具有丰富的地图展示效果，同时支持二维、三维地图的在线展示、流畅切换，支持旋转、缩放、平移等基本操作，且具有统一坐标系，为监控人员与决策人员提供准确的地理信息，确保信息统一可视，同时在应急救援时提供有效的安全分析链。

软件界面图如下：

4.2.5统一管理信息平台

4.2.5.1系统简介

统一管理信息平台的功能是实现对大数据的综合分析和交互，将信息通过多功能基站及时、准确地传输到监控中心，以GIS模式实现位置坐标的可视化追踪。

4.2.5.2系统集成

由于统一管理信息平台依靠多个不同功能的系统，为了有效消除各系统间的信息孤岛，我们从门户集成、应用集成、通信集成、数据集成、安全集成和管理集成六个方面构建一个全局SOA架构和多系统集成互联网的数字化、网络化、集成化和智能化的统一管理信息平台。

（1）门户集成。

实现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、地理信息系统及其它所有系统在统一门户上的集成化统一管理。

（2）应用集成。

基于网络架构、以电子地图为导航的综合集成管控平台，实现集成系统之间的信息交换和共享，并对集成信息进行综合应用。

（3）通信集成。

集成平台通过建立起一套统一的信息体系，利用先进的XML语言，在各个前端采集设备与平台之间按照统一的标准接口，通过消息服务进行信息交换和控制信息交换。

（4）数据集成。

通过对多系统数据采集和分析，可以实现系统之间的关联和统计，并可以输出不同的报表。

（5）安全集成。

建立统一的权限管理体系，以密码技术为基础，在网络环境中实现统一用户管理、身份认证及单点登录、统一授权管理、安全审计与责任认定、统一门户管理功能等，为各系统提供完善的安全支撑。

（6）管理集成。

通过统一的管理平台实现对五大系统的管理，包括对设备和软件的注册、配置、维护和更新。

4.2.5.3系统特点

（1）通过数据采集系统及实时数据库对各系统的数据进行采集和保存。

以采集整理后的各生产自动化及管理系统数据信息为基础，建立不同层面面向现场的运营指挥调度平台，实时监测管廊运营现场状况，实现通风、人机、工作面等多种安全运营分析模型。

同时，整合各类数据，为各级各类管理、技术、监控人员、单位提供分析、决策的支持。

主要包括综合监测、运营调度、安全管理、数据分析等功能。

（2）综合管廊统一的权限管理模块。

开发统一的权限管理模块，包含角色划分、权限分配等功能，将综合管廊各系统权限无缝的集成在一起，实现统一的权限分配。

通过综合调度分析平台，不同的人员就有不同的配置和权限，根据他们的权限进入系统后功能界面也不一样。

（3）灵活的配置模块。

包含个性化设置、软件扩展功能配置、功能模块配置等多种灵活配置，实现无需修改程序就能灵活的配置需要的功能，增加的功能模块会在左边的菜单栏体现出来。

（4）监控数据的采集、归类、长期存储。

对于运营中涉及到的环境、指标、故障、时间等对于监管、运营有价值的数据，都将作长期的存储。

同时，应实现以下功能：

实时预警及报警功能、基础手工数据的录入、系统间的联动功能、系统数据在线监视无缝集成、视频的无缝集成等。

（5）综合数据监测

系统能够将巡检工作面、管廊供电、通风、供排水、设备等工作情况与监控信息在大屏幕上显示，实现集中监控，同时，上级单位指挥调度中心可以调阅管廊监控的相应信息。

该模块要求将各系统单位的监测系统（环境监控、人员定位、语音通信、工业电视等）进行综合集成，同时实现各监控系统之间的数据融合，在此基础上，提供各类联动报警、联动提示、综合监测等。

（6）系统可通过GIS管理综合管廊数据信息，可实现通风线路、避灾路线、监测设备、巡检人机坐标等GIS浏览。

4.2.6监控中心

4.2.6.1监控中心简介

在管廊的运营管理过程中，为保证人员、环境、设备的安全性和经济性，需要监控中心人员随时、准确、全面地掌握管廊各环节的运行状态，预测和分析设备的运行趋势，对各环节运行中发生的问题作出及时准确的处理，通过多维度、全方位的监控管理，提高安全运营能力，更重要的是对管廊突发事故起到监控及预防的作用，而这些都有赖于监控中心对各类监控信息的直观显示。

监控中心是整个系统的核心，它联系、协调、控制和管理其它系统的工作，同时监控中心还担负与电力公司、供水公司等部门的报警和事故处理联动通信任务。

4.2.6.2监控中心组成

监控中心由智能模拟显示系统、解码器、设备与环境监控系统、远程网络传输系统和计算机操作台等设备组成。

4.2.6.3监控中心功能

监控中心的主要任务是确保管廊内管线及操控设备能正常运转，并在发生事故时能迅速反应处理，是整个设备与环境监控系统的神经中枢，通过自动化监视与侦测设备，将管廊内任一角落的状况资料迅速传递收集于监控室中，使管理人员可以随时轻易的掌握所有情况。

监控中心为用户提供一个人性化和智能化的操作平台，使整个高科技、超复杂的系统使用时轻松自如，它覆盖人员、设备、环境、动力、安全、运营等诸多环节，应用于安全监控类的人员定位、监测监控、通信、有毒气体抽排、风机监测、防火监测、安全生产监测与综合预警，以及供电集中监控、排水通风监控、管廊输送监控等重要环节，以满足全过程实时监控的需要，避免了在重要调度指挥中因系统操作过于复杂，而造成难于控制的尴尬局面。

3D可视化运维管理系统可直观地显示管廊内各种设备的运转情况，及时了解灾情和非法入侵的发生及其位置。

显示屏的显示内容有：

管廊各区段的位置和建筑模拟图，各防火分区排水泵的状态、通风装置状态、照明的状态、火灾检测的状态、环境温度/湿度和氧含量和非法入侵等各种报警信号等。

同时，调度中心可以满足综合调度、应急指挥、参观交流等多项功能的要求，大屏幕显示各种图像画面具有灵活组合的特点，可以满足各种不同的需求。

五、系统特色

5.1多网融合

本系统将环境与设备监控、安全防范、通信、预警与报警、地理信息、统一管理信息平台和监控中心进行了有机融合成为一个整体，避免了各个系统之间的各自为政，有利于整个信息系统的管理和维护。

5.2模块化结构

模块化结构，一个防火区只需一台区域控制单元（ACU），即可对数据信息进行无线采集，并对设备进行远程控制，大大减少调试时间，节约安装、培训、维护和人工监护成本。

5.3支持工业环网技术

本系统支持工业环网技术，具备毫秒级解环，单个设备或某一段线路出现故障时，系统首先会自动切换数据链路，保障数据传输的稳定性，而后会在系统中有相应的显示，提示维护，从而避免因单个设备或某一段线路出现故障而对整个系统造成影响。

5.4高带宽和扩展性

本系统中依托贯穿地上与地下的千兆光纤以太环网，保障各系统的数据链路。

同时，设计采用了标准开放的TCP/IP协议，留有各种相应的接口，具有灵活性和延展性，采用国际标准的协议，以方便与其它厂家设备的互通。

5.5协议开放性

支持标准的服务端协议:

包括OPCServer、DDEServer、SNMPAgent、RokingServer，支持标准SOAP（简单对象访问协议）协议，提供标准WebService接口，支持标准CORBA（TheCommonObjectRequestBrokerArchitecture）接口，轻松被智慧管廊集中运维平台软件集成