綜合管廊物聯(lián)網(wǎng)解決方案

管廊背景

1.1.  管廊重要性

2015年8月10日，國辦發(fā)〔2015〕61號文《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見》作出指導(dǎo)：“地下綜合管廊是指在城市地下用于集中敷設(shè)電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃氣等市政管線的公共隧道。我國正處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期，地下基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后。推進城市地下綜合管廊建設(shè)，統(tǒng)籌各類市政管線規(guī)劃、建設(shè)和管理，解決反復(fù)開挖路面、架空線網(wǎng)密集、管線事故頻發(fā)等問題，有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景觀、促進城市集約高效和轉(zhuǎn)型發(fā)展，有利于提高城市綜合承載能力和城鎮(zhèn)化發(fā)展質(zhì)量，有利于增加公共產(chǎn)品有效投資、拉動社會資本投入、打造經(jīng)濟發(fā)展新動力”。

同時，在《關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見》工作目標(biāo)中明確提出到2020年，建成一批具有國際先進水平的地下綜合管廊并投入運營，反復(fù)開挖地面的“馬路拉鏈”問題明顯改善，管線安全水平和防災(zāi)抗災(zāi)能力明顯提升，逐步消除主要街道蜘蛛網(wǎng)式架空線，城市地面景觀明顯好轉(zhuǎn)。

1.2.  國家對智慧管廊要求

為了更好的建設(shè)、運營管理與維護城市地下綜合管廊，國家相繼出臺三部規(guī)范標(biāo)準。如下：

（1）《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》GB 50838-2015

（2）《城鎮(zhèn)綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)工程技術(shù)標(biāo)準》GB/T 51274-2017

（3）《城市地下綜合管廊運行維護及安全技術(shù)標(biāo)準》GB 51354-2019

國家對智慧管廊的建設(shè)，更好的服務(wù)管廊，保障民生，從降本增效角度出發(fā)，在標(biāo)準GB/T 51274-2017文有三段對智慧管廊概述要求如下：

1.3.  傳統(tǒng)方案困境

地下綜合管廊的建設(shè)，特別是針對其附屬設(shè)施管廊環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，市面上最早出現(xiàn)的是集散控制方式的PLC方案，PLC方案在過去一段時間內(nèi)一定程度上解決了管廊環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控的問題，但是隨著地下綜合管廊規(guī)?；馁Y金投入，以及后期運營維護管理等，其弊端也在凸顯。

弊端體現(xiàn)在：

（1）PLC本身運維門檻高，過度依賴廠家，或者運維團隊需要配備專業(yè)人員。

（2）擴展性差，規(guī)范要求的20%的冗余量難以滿足隨著管廊運維需要增加的監(jiān)控設(shè)備。

（3）綜合布線復(fù)雜，且在后期監(jiān)測不斷出現(xiàn)的動態(tài)危險源時，設(shè)備部署受線纜限制，部署不靈活。

（4）建設(shè)和后期擴展成本高。

（5）基于中心控制，不健壯，PLC一旦故障，所有系統(tǒng)均癱瘓。

（6）調(diào)試周期長。

（7）被動式管理。需要管理人員不定時現(xiàn)場巡檢，易錯失最佳處置時間。

（8）系統(tǒng)孤島。消防、安防、環(huán)控等沒有打通，不能獲得精準事件，管理力度加大。

（9）無高效配置邏輯。業(yè)務(wù)邏輯編排難度高，不能適應(yīng)提升運營的需求。

（10）傳統(tǒng)的人員定位技術(shù)應(yīng)用造價高，不符合國標(biāo)提倡和無線系統(tǒng)合并投資的初衷。

（11）管理粗放。精細化管理手段低，如傳感器自身壽命狀態(tài)數(shù)據(jù)沒有上報及誤報，造成年度設(shè)備更換沒有針對性，加劇運營成本的投入。

物聯(lián)網(wǎng)解決方案

2.1.  部署策略

（1） 整體概述

物聯(lián)網(wǎng)方案可實現(xiàn)對相鄰管廊分區(qū)（橫向兩艙，縱向多艙）的監(jiān)控。在設(shè)備側(cè)，物聯(lián)網(wǎng)終端耦合器與傳感器形成變送器，智能網(wǎng)絡(luò)控制器與機電設(shè)備形成執(zhí)行器，通過物聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)器進行無線組網(wǎng)連接，數(shù)據(jù)通過SDN網(wǎng)關(guān)控制器上傳至物聯(lián)網(wǎng)管理控制開放平臺，同時物聯(lián)網(wǎng)管理控制開放平臺可根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯定義下發(fā)模型至物聯(lián)網(wǎng)終端耦合器與智能網(wǎng)絡(luò)控制器，設(shè)備側(cè)的物聯(lián)網(wǎng)終端耦合器與智能網(wǎng)絡(luò)控制器可不基于SDN網(wǎng)關(guān)控制器工作即可實現(xiàn)業(yè)務(wù)聯(lián)動。管廊內(nèi)部署24V直流電，作為各物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備電源。各物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的通訊無線連接。

（2）SDN網(wǎng)關(guān)控制器

SDN網(wǎng)關(guān)控制器安裝在網(wǎng)關(guān)控制箱中，網(wǎng)關(guān)控制箱部署于管廊相鄰監(jiān)控分區(qū)設(shè)備間，壁掛式安裝。

（3）物聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)器

管廊區(qū)段中，每40M應(yīng)部署1臺物聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)器，物聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)器的部署應(yīng)做到信號全覆蓋，吸頂式安裝。

（4）物聯(lián)網(wǎng)終端耦合器

物聯(lián)網(wǎng)終端耦合器通過接口對接溫濕度傳感器、紅外光鑒、電控井蓋等，安裝靠近設(shè)備側(cè)，距離保持在30CM以內(nèi)。

（5）智能網(wǎng)絡(luò)控制器

智能網(wǎng)絡(luò)控制器可設(shè)置在風(fēng)機控制柜、照明控制柜、水泵控制柜的柜體內(nèi)，也可設(shè)置在智能設(shè)備控制柜內(nèi)，通過接口對接機電設(shè)備控制柜實現(xiàn)遠程控制。

2.2.  實現(xiàn)場景

（1）環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)控，主動告警

輔助管理決策

（2）通風(fēng)系統(tǒng)

保證廊內(nèi)的氧氣含量，保證巡檢人員的安全

除濕換氣

消防排煙

（3）排水系統(tǒng)

雙泵輪動業(yè)務(wù)。如根據(jù)業(yè)務(wù)定義，在集水坑有一般水量時的主備泵輪換開啟排水；在大水量時雙泵齊開排水。

液位計聯(lián)動排水泵。集水坑超過液位計設(shè)定閾值，聯(lián)動排水泵排水。

爆管液位開關(guān)聯(lián)動排水泵。爆管液位開關(guān)設(shè)置在管廊排水區(qū)間最低處，它能夠及時發(fā)現(xiàn)危險水位（如地面洪水倒灌）報警，可以聯(lián)動排水泵排水。

功耗采集。排水泵運行功耗數(shù)據(jù)采集。

（4）照明系統(tǒng)

巡檢時，通過業(yè)務(wù)定義，可實現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅。

現(xiàn)場發(fā)生警情時，全部燈亮，作為視頻攝像的補光，讓視頻更清晰，以便于現(xiàn)場事故的及時準確地確認。

（5）供配電系統(tǒng)

對不間斷電源UPS運行狀態(tài)及故障報警信號進行監(jiān)測。

對應(yīng)急電源EPS運行狀態(tài)及故障報警信號進行監(jiān)測。

供配電系統(tǒng)其他狀態(tài)信號監(jiān)測。

（6）入侵報警系統(tǒng)

入侵報警

入侵報警聯(lián)動防火門開關(guān)

入侵聯(lián)動照明開啟和關(guān)閉

（7）電子井蓋控制系統(tǒng)

遠程實現(xiàn)對電子井蓋的開關(guān)。

（8）巡查定位系統(tǒng)

巡檢定位

巡檢聯(lián)動所在區(qū)域照明，實現(xiàn)人來燈開，人走燈關(guān)

2.3.  應(yīng)用效果

數(shù)據(jù)主動采集、遠程控制、大數(shù)據(jù)分析、算法模型比對、事件追蹤、端側(cè)應(yīng)急聯(lián)動、降本增效

物聯(lián)網(wǎng)管理開放控制平臺

3.1.  平臺綜述

物聯(lián)網(wǎng)管理控制開放平臺是在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和真實設(shè)備之間搭建高效、穩(wěn)定、安全的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)控制平臺和用戶業(yè)務(wù)定義平臺。面向設(shè)備層，提供多傳輸協(xié)議設(shè)備接入和管理服務(wù)，針對設(shè)備多角度監(jiān)測數(shù)據(jù)提供糾誤分析、輕量級業(yè)務(wù)制定，實現(xiàn)無人值守；面向應(yīng)用層，提供豐富的API接口和消息實時分發(fā)能力以滿足各行業(yè)系統(tǒng)的開發(fā)需求，使物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)可以更加專注于自身應(yīng)用的開發(fā)，縮短物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的部署周期。從而降低企業(yè)研發(fā)、運營和運維成本。

3.2.  創(chuàng)新技術(shù)點

多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及多傳輸協(xié)議支持

軟件定義業(yè)務(wù)，實現(xiàn)邊緣計算，業(yè)務(wù)模型的下發(fā)

細密度權(quán)限管理

支持設(shè)備遠程升級

基于分布式技術(shù)架構(gòu)的消息隊列MQ

智能巡檢定位

全維度加密安全保障

斷網(wǎng)恢復(fù)，和現(xiàn)場數(shù)據(jù)自動同步

3.3.  典型功能

數(shù)據(jù)可視化

自定義業(yè)務(wù)

視頻監(jiān)控聯(lián)動支持

設(shè)備自發(fā)現(xiàn)管理

系統(tǒng)優(yōu)勢

4.1.  物聯(lián)網(wǎng)方案是管廊弱電控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，目前國家已將人工智能、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)已上升為國家戰(zhàn)略；給出了明確的科技導(dǎo)向和產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向，最近四部委發(fā)文推動管線建設(shè)管理方式創(chuàng)新，明確提出并鼓勵對地下管線系統(tǒng)智能化改造工程中使用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)。就地下綜合管廊建設(shè)而言，原來采用的方案大都是使用了近30多年的PLC控制方案，造價高、后期運維費用高，智慧化水平低。而新的物聯(lián)網(wǎng)解決方案采用基于區(qū)塊鏈技術(shù)思想原理的去中心化的無線MESH網(wǎng)絡(luò)，采用基于SDN技術(shù)和邊緣計算技術(shù)，同時利用人工智能技術(shù)對管廊各種設(shè)備及環(huán)境進行智能化監(jiān)控與分析管理，大大提高了管廊的智慧化、精細化管理程度，降低了建設(shè)成本和運維成本。

4.1.  物聯(lián)網(wǎng)方案與傳統(tǒng)PLC方案的對比

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