淺談城市智慧管廊中大數(shù)據(jù)技術的產(chǎn)品選型與應用

摘要

   作為繼物聯(lián)網(wǎng)、云計算后的新一代信息技術，大數(shù)據(jù)已成為當前受關注的概念之一。大數(shù)據(jù)技術和應用在全球得到了迅猛發(fā)展，并已對政府、企業(yè)決策和人們的生活方式產(chǎn)生了重要的影響。青島市作為國家綜合管廊試點城市，管廊試點項目陸續(xù)進入交付、運營階段。各試點管廊項目開展了智慧管廊建設，為加強對各管廊試點項目的運維監(jiān)管 , 提高城市管廊運行管理水平, 青島市匯聚各區(qū)域管廊數(shù)據(jù), 建設城市級管廊運維監(jiān)管指揮中心和城市級管廊運維監(jiān)管平臺，為城市級管廊大數(shù)據(jù)的應用奠定了基礎。為此，青島市建委組織課題組對智慧管廊在青島市的應用進行了總結，并對大數(shù)據(jù)技術在青島智慧管廊中的應用進行了探索。

關鍵詞 智慧管廊;大數(shù)據(jù)技術;大數(shù)據(jù)構建

0、引言

   城市地下綜合管廊大數(shù)據(jù)應用是涵蓋管廊數(shù)據(jù)采集、梳理、管理、服務、應用于一體的數(shù)據(jù)資源綜合服務與管理。也需要按照統(tǒng)一、集約、數(shù)據(jù)開發(fā)利用理念，打造“新型智慧管廊"，有效解決“信息孤島"、“數(shù)據(jù)煙囪"等現(xiàn)象，通過以應用為抓手，打通信息流，滿足城市管廊多方位、多層次的數(shù)據(jù)需求，推進全市地下綜合管廊信息資源共享及城市地下綜合管廊治理的現(xiàn)代化，從而不斷提升“智慧城市"公共基礎設施“智慧管廊"的管理水平。

1、廊內(nèi)設備與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

　　1.1監(jiān)控系統(tǒng)功能

   根據(jù)國家《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》提出的要求，具備地下綜合管廊的監(jiān)控系統(tǒng)。綜合管廊環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)在廊內(nèi)布設各種傳感器和多通道數(shù)據(jù)采集單元，對廊內(nèi)有毒有害氣體濃度、可燃氣體濃度、環(huán)境溫濕度、集水坑水位等數(shù)據(jù)進行實時采集；由多通道數(shù)據(jù)采集單元進行在線監(jiān)測、預警、上傳至統(tǒng)一管理平臺，并利用多通道區(qū)域控制單元對排風機、水泵、電氣等設備實現(xiàn)就地自動或遠程控制操作。

                                    智慧管廊大數(shù)據(jù)構建

2、綜合管廊設備監(jiān)控系統(tǒng)分析

　　2.1 管廊環(huán)境監(jiān)控

　　管廊環(huán)境主要包括環(huán)境的濕度、溫度、有害氣體、水泵、風機等內(nèi)容，環(huán)境監(jiān)控就是要對以上內(nèi)容進行監(jiān)測。 管廊內(nèi)部是一個比較封閉的空間，且逃生出口有限，所以要保證管廊中有害氣體、溫度、濕度等的安全，才能允許檢查維護人員進入到管廊內(nèi)部，這也是對人員安全的負責。監(jiān)測系統(tǒng)的自動化、智能化可以保證管廊環(huán)境的安全，如當廊內(nèi)氧氣過低、溫度濕度等過高時，監(jiān)測系統(tǒng)會自動發(fā)出警報并開啟通風設備，強行換氣;如若積水坑的水位過高，它同樣會發(fā)出警報并停止排水泵的運行。

　　2.2 火災監(jiān)測系統(tǒng)

   目前主流產(chǎn)品的信號總線、電話總線和 CAN 總線等信號傳輸距離都在 2km 以內(nèi)，采用光纖通信能夠完成遠距離的信號傳輸。為實現(xiàn)組網(wǎng)，1#控制站作為主站，2#—4#控制站作為從站，主從站通過光纖通信完成。每個控制站站內(nèi)含 1 臺電氣火災監(jiān)控系器、1臺防火門監(jiān)控器，通過 CAN 總線與火災報警控制器連接。此外區(qū)段內(nèi)各防火分區(qū)的氣體滅火裝置也通過 CAN 總線接入本區(qū)段控制站火災報警控制器連接。要求達到每個控制站形成一個相對獨立的單元系統(tǒng)，并能與其余控制站通信。各防火分區(qū)內(nèi)設接線端子箱，將各防火分區(qū)非氣體防護區(qū)內(nèi)的各類總線設備接入?yún)^(qū)段火災報警控制器。此外，火災自動報警系統(tǒng)預留接口，接入綜合管廊的統(tǒng)一管理信息平臺。電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)綜合管廊內(nèi)非消防配電箱內(nèi)有關回路設置各類電氣火災探測器。各類配電箱基本安裝在各節(jié)點內(nèi)部，需要探測監(jiān)控的點數(shù)較多且分布于全線各節(jié)點。如果采用單臺電氣火災監(jiān)控器，則同防火門監(jiān)控系統(tǒng)一樣受到各類總線長度限制條件的影響。設計采用每個區(qū)段設置1臺電氣火災監(jiān)控器，監(jiān)控器同時監(jiān)控 4 個剩余電流式電氣火災探測器及測溫式技術與應用電氣火災探測器回路。監(jiān)控器通過CAN總線接入本區(qū)段火災報警控制器。

3、平臺概述

    AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，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、系統(tǒng)架構、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

   安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，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(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

4、平臺拓撲圖

5、平臺子系統(tǒng)

   電力監(jiān)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(jiān)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(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。

環(huán)境監(jiān)測

   環(huán)境監(jiān)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(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

馬達監(jiān)控

   馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現(xiàn)對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設置聯(lián)動控制。

電氣安全

   AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)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(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

智能照明控制

①　防火分區(qū)單獨控制，分區(qū)內(nèi)設置智能控制面板就地驅動器；開關驅動器連接消防報警系統(tǒng)，接收消防報警信息，強制打開驅動器回路。

②　廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進入管廊內(nèi)自動開啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開后燈具關閉。

③　除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

④　考慮現(xiàn)場模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

⑤　系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時控制，避免同時亮燈負荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能。

6、電相關平臺部署硬件選型清單

1.智能照明系統(tǒng)

2.電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

3.消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)

4.防火門監(jiān)控系統(tǒng)

5.消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)

7、結束語

   通過智慧管廊大數(shù)據(jù)來源、大數(shù)據(jù)構建及智慧應用的探索，以及大數(shù)據(jù)技術在青島智慧管廊中的應用實踐，可以看到大數(shù)據(jù)對保障管廊、管線和設備設施安全， 提升城市地下綜合管廊治理水平，提升政府決策能力和風險防范能力，能夠發(fā)揮重要作用。而管廊內(nèi)高溫、高濕、高鹽分、高腐蝕的惡劣環(huán)境對管廊、管線及管廊內(nèi)設備設施的壽命造成的不良影響，通過大數(shù)據(jù)應用保障管廊、管線和設備設施的安全更具現(xiàn)實意義。此外，對大數(shù)據(jù)技術在智慧管廊數(shù)據(jù)采集處理、數(shù)據(jù)建模和應用方面方興未艾，還需要進一步的探索與實踐。未來，大數(shù)據(jù)技術在智慧管廊的應用必將發(fā)揮重要作用。

參考文獻

[1]王亞男.大數(shù)據(jù)技術在青島智慧管廊中的應用與探索

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版

作者簡介：魏健輝，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。