智慧综合管廊监控与报警系统的关键技术刘峰

刘峰

摘要：综合管廊监控与报警系统的技术及合理程度直接影响综合管廊的运行管理水平，完善的监控与报警系统是一个综合管廊能正常运行的重要保证。综合管廊监控与报警系统采用统一的管理平台，具有自动化、可视化、可量化以及可控化的智能水平是未来发展的趋势。鉴于此，本文主要分析智慧综合管廊监控与报警系统的关键技术。

关键词：综合管廊；监控与报警系统；关键技术

1、概述

近年来，为积极响应国家关于加强综合管廊建设的要求，我国部分城市新区的新建道路根据功能需求，同步规划和建设了地下综合管廊。将市政管线集约化布置，便于管线的维护管理，同时避免了道路拉链式建设，提高了城市综合承载能力和市政设施服务水平。为确保综合管廊内各类管线的安全运行，综合管廊均同步配套建设监控与报警系统等附属设施，采用以智能化固定监测为主、人工巡检为辅的方式，确保管廊内运行信息不间断反馈，以满足管理单位的运营维护要求。

地下综合管廊被称作城市的“血管”和“神经”，日夜担负着输送介质、能量和传输信息的功能，是城市赖以生存和发展的物质基础，是城市的“生命线”。打造智慧化的综合管廊，实现管理便捷化、应急响应快速化、建设标准化，是当前综合管廊建设的重大课题。智慧化管廊能够为保障城市生命线提供安全、先进、可靠的技术保障。

2、智慧综合管廊监控与报警系统的对象

在综合管廊内设置监控与报警系统时，需明确综合管廊监控与报警系统的对象。综合管廊由本体公共环境及入廊专业工程管线组成，提供良好的公共环境是敷设各专业工程管线的基础。因此，综合管廊公共环境是综合管廊监控与报警的对象，但入廊专业工程管线是否纳入综合管廊监控与报警系统还存在不确定性。为了明确该问题，可从专业工程管线系统、敷设方式、管理模式进行综合考虑。

(1)专业工程管线系统。专业工程管线从起点、经过中间设施、到最终用户是完整的系统。对于给水管、制水厂、中间加压泵站、输水管线等是完整的系统；对于电力电缆、发电厂、升降压变电站、输配电线路等是完整的系统。综合管廊的布局无法对城市道路进行全覆盖，因此进入综合管廊的管线仅是整个专业工程管线系统的一部分。

(2)管线敷设方式。各专业工程管线存在直埋、管沟、架空等各种敷设方式。对于专业工程管线，综合管廊只是一种不同于传统的敷设方式。

(3)管线管理模式。专业管线全系统应是完整的系统。如果入廊的专业管线由综合管廊的监控与报警系统进行管理，管廊外管线由专业工程管线公司的控制系统进行管理，显然是把完整的系统分成两部分。

专业工程管线的各种状态纳入综合管廊监控与报警系统的原则是该状态是否对综合管廊的公共环境造成影响。此外，也不排除当综合管廊规模较小，管线单位与综合管廊运行单位达成协议，在管线公司授权下，专业管线可纳入综合管廊监控与报警系统的对象范围进行委托管理。

3、智慧综合管廊监控与报警系统的关键技术

3.1物联网技术

综合管廊监控与报警系统是一个综合性很强的管控系统，包括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、地理信息系统等，各系统之间很容易形成信息孤岛的局面。引入物联网技术，构建千兆工业以太网或光纤环网，各系统包含的各功能模块可统一通过数据信息网络中心实现数据交互，有效的解决信息孤岛的难题。

物联网技术主要包括RFID技术、传感器技术、无线网络技术、云计算技术等，按约定的协议，将系统所需设备与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化监控和管理。譬如，环境与设备监控系统包括温湿度传感器、水位计、氧气传感器、甲烷传感器、气体检测仪、风机和摄像头等数据采集设备，并通过一系列监控设备对综合管廊的公共环境进行监测。当环境不能满足管线运行要求、人员进入要求时，可通过数据信息网络中心实现数据交互，自动启动相关设备，使环境恢复到正常状态。当环境内产生有害气体时，经信息互换可启动风机排除有害气体。

入侵报警系统包括通风口感应探测器和红外报警装置。当有人想要进入管廊中心时，感应探测器会将感应到的信息通过数据信息网络中心传递到管控系统并引发红外报警装置报警。

物联网技术的应用和有效方案的实施，可以成功解决系统中众多品牌相互兼容、各系统集成与融合、协议与接口标准不统一的问题，实现环境与设备监控、安全防范以及预警和报警等系统的信息互通和联动，满足系统运维管理的自动化、可量化和可控化。

3.2大数据技术

物联网和人工智能之所以能取得突飞猛进的进展，不能不说是因为这些年来大数据长足发展的结果。正是由于各类感应器和数据采集技术的发展，综合管廊监控与报警系统开始拥有以往难以想象的海量数据。大数据技术是在海量、种类繁多的数据间发现其内在关联，通过对大量、动态、能持续的数据进行描述和预测，从而实现综合管廊的远程在线监控、智能运营维护以及报警响应的实时化、精确化、智能化。

环境与设备监控系统主要包括对管廊内温度、湿度、水位、氧气、甲烷、硫化氢等环境参数进行监测与报警；安全防范系统用来防止外来人员误入管廊内部，包括入侵报警系统、视频监控系统、离线巡逻系统系统、人员定位系统等。这些不同系统的信号属性、维度多样，经常变化，大数据技术就是将这些信号转化为数据，将数据分析为信息，通过数据信息网络中心提炼促成各子系统间的联动以及管控系统的决策和行动。当环境与设备监控系统发出危险信号时，报警系统能联动视频系统，跳出该区域的视频屏画面，确认报警，报警系统能联动智能保护系统，实现自我保护。管控系统能联动应急通讯系统，实现任意广播以及电话互相通话。利用大数据技术，通过分析积累的监测传感数据，可做故障点预判、廊内人员异常行为分析、新建项目部署规划等增值业务。大数据技术的应用可提高系统的应变性，满足系统运维管理的自动化和可控化。

3.3、BIM+技术

为了有效利用管廊在各个阶段的数据资料，整合前期构建的相关模型，避免重复采集、处理入廊地下管线的信息数据，管廊建设中多采用BIM（BuildingInformationModeling建筑信息模型）技术。利用GIS（GeographyInformationSystem地理信息系统）技术，对城市中的多条管廊的运行情况进行集中化、全息化进行展示，实现管廊网络化的管理。通过BIM+GIS结合，实现管廊管廊空间以及设施设备三维呈现，地下管廊精确分布位置，管廊所有出入/通风/投入口精确定位与查询，既可总览全局关键参数，又可从主要参数逐级导航到设备详细参数。采用“BIM+GIS”三维数字化技术，将现状地下管线、建筑物及周边环境三维数字化建模，形成动态大数据平台。在此基础上，将综合管廊、管线及道路等建设信息输入，以指导综合管廊的设计、施工和后期运营管理，有效提高地下综合管廊工程的建设和管理水平。

总之，目前，综合管廊在我国正在进行较大规模的建设。综合管廊是指建设于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属系统，实现对各种专业工程管线统一规划、集中设置、共同维护，提高专业工程管线的安全性和地下空间利用率，节约管线用地。为保证综合管廊的安全运行，有必要在综合管廊内建设现代化监控与报警系统，借助多种自动化、信息化技术，能够有效地提升综合管廊的运行管理水平。

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