淺談關于杭州市綜合管廊智慧運維建設方案的探討

胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

   摘要:綜合管廊智慧運維模式要解決的主要問題是把政府管理部門、管廊使用單位、運維單位自身管理流程和智能的運維技術如何通過軟、硬件系統(tǒng)有機整合起來，形成統(tǒng)一的“綜合管廊智慧運維管理系統(tǒng)"。而目前不同建設主體、不同時序建設的各管廊項目依靠項目招標的方式產生的單條管廊的機電設施和提供的“管理軟件"是不能滿足杭州市對綜合管廊統(tǒng)一建設、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一運維以及智慧運維的基本要求的。以Bim+gis相結合的信息系統(tǒng)為模型，打造杭州城市地下空間、地下管線綜合資源管理系統(tǒng)；以管廊運維應用為基礎，搭設綜合管廊統(tǒng)一運維管理平臺；以云存儲、云計算為手段，提升城市管理的信息化、智慧化水平；以專用光網絡組網，構建完成智能的杭州市綜合管廊智慧運維總體架構。

   關鍵詞：綜合管廊 智慧運維模式 管理 技術體系 系統(tǒng)架構

1、綜合管廊智慧運維系統(tǒng)架構

   杭州智慧管廊綜合運維管理系統(tǒng)應建成以一級杭州市指揮管理中心，二級區(qū)域分中心，三級管廊監(jiān)控獨立控制室為基本單元的三級架構體系。

1.1一級中心（市指揮中心）杭州市指揮管理中心作為全市智慧管廊運維系統(tǒng)的管理、調度及指揮中心以及全市乃至全省管廊數(shù)據(jù)中心。

1.2二級中心（區(qū)級控制中心）根據(jù)中遠期城市管廊區(qū)域規(guī)劃，杭州市本級可先設立三個區(qū)域匯聚分中心，負責分區(qū)范圍內所有管廊管理系統(tǒng)的接入以及負責區(qū)域內的運維、管理、調度及指揮等職能。

1.3三級中心（監(jiān)控機房）各段管廊監(jiān)控機房作為基本的管廊管理單元，負責本管廊內的運維、管理職能。

2、“四個一"綜合運維技術體系

2.1運維可視“一張圖"

   “一張圖"基于Geographic Information System（GIS）與Building information Modeling（BIM）相結合，采用地理信息和建筑信息模型技術直觀形象的展示管廊運維相關信息，提升運維管理能力。“一張圖"是資產管理信息可視化的綜合呈現(xiàn)，也是管廊管線資源管理系統(tǒng)的基礎載體。系統(tǒng)具有豐富的地圖展示效果，同時支持基于二維、三維地圖的在線展示、流暢切換，支持旋轉、縮放、平移等基本操作，且具有統(tǒng)一坐標系，為監(jiān)控人員與決策人員提供準確的地理信息，確保信息統(tǒng)一可視，同時在應急救援時提供有效的安全分析鏈。

圖1地下綜合管廊可視化三維界面示意圖

2.2綜合承載“一張網"

   “一張網"基于底層工業(yè)以太網組網與傳輸PTN環(huán)網保護相結合，采用專網專用的方式，綜合承載管廊內各類控制信息，如：環(huán)境監(jiān)控、排水通風監(jiān)控、視頻監(jiān)控、入侵報警、內部電話等，提高網絡安全性。其組網拓撲如下圖所示：

圖2通信網絡拓撲示意圖

2.3統(tǒng)一管理“一平臺"

   “一平臺"是以智慧管廊“運維模型“和“管理模型"為核心而開發(fā)的一套綜合性管廊運維管理平臺，有機整合七大子系統(tǒng)以及對管廊的城市管理要求，并融入GIS+BIM等技術，支撐杭州市綜合管廊智慧運維管理。平臺采用“一個平臺"建設思路，平臺包括綜合展示、實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、應急指揮四大核心系統(tǒng)，另外配備入廊收費、生產運維等模塊系統(tǒng)，實現(xiàn)對管廊的全生命周期的管理。具體綜合管理子系統(tǒng)包括排水子系統(tǒng)、消防子系統(tǒng)、報警與監(jiān)控子系統(tǒng)、通風子系統(tǒng)、照明子系統(tǒng)、供電子系統(tǒng)、標識子系統(tǒng)等業(yè)務應用。平臺功能要求實現(xiàn)：管廊管理可視化、檢修維護自動化、安全監(jiān)管精細化、管廊監(jiān)管一體化、應急響應智能化、數(shù)據(jù)接入標準化、數(shù)據(jù)分析全局化。系統(tǒng)設計建設統(tǒng)一的傳輸平臺、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心、統(tǒng)一的應用平臺。由于統(tǒng)一管理信息平臺依靠多個不同功能的系統(tǒng)，為了有效消除各系統(tǒng)間的信息孤島，我們從門戶集成、應用集成、通信集成、數(shù)據(jù)集成、安全集成和管理集成六個方面構建一個全局SOA架構和多系統(tǒng)集成互聯(lián)網的數(shù)字化、網絡化、集成化和智能化的統(tǒng)一管理信息平臺。

圖3平臺架構示意圖

2.4智慧分析“一朵云"

   “一朵云"基于云計算和大數(shù)據(jù)相結合，采用私有專用云的方式，實現(xiàn)管廊運維信息的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一存儲、確保信息安全可靠；并通過大數(shù)據(jù)挖掘分析，對運維全流程進行質量監(jiān)控和分析，構建故障地圖，有效提升運維管理能力。物理層為實際的硬件資源，包括服務器、存儲、交換機等。虛擬化層將實際的硬件資源分別按計算資源、存儲資源、網絡資源進行虛擬化。虛擬化管理層為對虛擬化資源進行管理的平臺。云管理層為能夠對外提供相關服務能力。業(yè)務層為相關服務的使用方。

圖4私有云平臺方案框架示意圖

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部干擾性強、使用單位多及協(xié)調復雜的根本問題，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、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、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　廊內上方安裝智能照明傳感器，使人員進入管廊內自動開啟燈具，在管廊內停留燈具保持常亮，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

目前，杭州市管廊建設項目中考慮的各管廊預留的機房面積無法滿足中遠期使用需求，不利于智慧運維的統(tǒng)一開展及落地，急需進行機房基礎設施的專項規(guī)劃和軟件平臺的統(tǒng)一立項開發(fā)。加快落實智慧運維統(tǒng)一管理平臺軟件開發(fā)立項，根據(jù)地下綜合管廊智慧運維管理架構，統(tǒng)籌優(yōu)化各段管廊的管理系統(tǒng)平臺，完善全市統(tǒng)一平臺標準參數(shù)，引導管廊實際建設，作為今后全市乃至全省統(tǒng)一智慧運維的軟件平臺。同時建議選取市區(qū)具有代表性的管廊開展統(tǒng)一運維軟件平臺的開發(fā)試點，積累平臺開發(fā)、試運行經驗，為杭州市綜合管廊智慧運維平臺提供技術實踐。

參考文獻

【1】聞軍能.關于杭州市綜合管廊智慧運維建設方案的探討.杭州市地下管道開發(fā)有限公司.2020

【2】曾拾生 田淑杭.某新區(qū)智慧管廊建設方案探討.中國科技縱橫.2019

【3】安科瑞企業(yè)微電網設計及應用手冊.2020.06版