自动化监控系统在城市地下综合管廊中的应用

更新时间：2024-03-13 点击次数：102

0引言

城市建设规划和城市的整体发展水平密切相关，对城市的发展而言，应该提高对土地资源的利用效率，才能*地发挥出城市的规模效益，由此在城市建设项目中出现了地下工程。城市地下综合管廊的构成较为复杂，涉及较多的线路，包括电力系统、通信系统、燃气系统、给排水系统等多种线路，要实现对各种线路的合理布置和综合管控，*加强对城市地下综合管廊的监控，且在当前智能化技术不断被应用的前提下，应加强对城市地下综合管廊的自动化监控，才能显著提高城市地下管廊的安全系数，并为各类管线的稳定运行提供支持。

1城市地下综合管廊的构成分析

城市地下综合管廊在近年来受到大家的广泛关注，对于城市地下综合管廊的施工和维护人员而言，*对地下综合管廊的构成有充分的了解。在地下综合管廊中，涵盖较多的管线系统，其中包括能源管线系统和各种结构的管线系统。其中能源管线系统包括高压管线、低压管线和通信管线等，而对于给排水等结构管线而言，则涵盖给水管线、排水管线、电力管线等。对于城市地下综合管廊而言，需要在建设的过程中关注其能够为城市发展提供的保障，包括电力供应、热力供应、供水供应以及通信供应等，做好这些保障，才能够充分发挥城市地下综合管廊的效益。

对于我国的城市建设而言，在建设地下综合管廊建筑时，其采取的主要结构形式还是预制的钢筋混凝土结构，对于管廊的单仓而言，其采取的建筑结构为口字型，构建口字型结构时，采取的单仓的合理间距为10m/段。在布设好单仓后，要对其进行相互拼接，通过合理的拼接可以形成长距离的地下综合管廊。在建设地下综合管廊时，可能会遇到较为复杂的建造位置，一般需要将地下综合管廊布设在公路结构的中间位置等，在公路结构的中间位置常见的构造是绿化带，这种构造能够很好地实现稳定的地下综合管廊结构的建造，能够提高地下综合管廊结构的坚固性。

在实际的地下综合管廊的布设和建造过程中，需要根据城市区域的发展要求和该区域的整体结构布局来确定城市地下综合管廊的结构形式，结合工程实际可知，可以将城市地下综合管廊分为几种管廊结构形式，即高压管路、低压管路、供水管路和热力管路等管廊结构。不同的管廊结构其功能存在差异，因此需要在实际的城市地下综合管廊工程中对不同的管廊结构进行区分，可以借助隔板分离管廊结构，从而使不同管廊结构的功能充分地发挥出来，避免出现功能交叉和效益受损的现象。

2城市建设过程中自动化监控系统在综合管廊建设中的应用价值

城市地下综合管廊的施工基本是在地下进行，且需要建设的地下综合管廊的线路较长，较长的施工工期会导致在施工过程中遇到较多的施工阻碍，包括地下环境潮湿和雨水积水的长期侵蚀等。对城市地下综合管廊进行施工一般要在城市整体建筑还没有竣工前进行，因此，城市整体建筑的质量得不到保证，可能会出现地基沉降等问题。一旦出现地基沉降问题，地下综合管廊结构中的各种管道很可能会出现管路破裂的情况，包括供水管路破裂和供暖管路破裂等。尤其是在管廊伸缩缝位置更容易出现管道压裂或破坏的问题。城市地下综合管廊中的任何一个管道或者管路出现破坏，都会引发一系列的连锁反应，从管道或管路破坏出发进而导致管理中的建筑设施和相关设备出现损坏。在管廊施工过程中，以天然气管路为例，一旦其管道出现破裂，会导致天然气泄漏，从而引发人身安全隐患。

从上述论述可知，对于城市地下综合管廊的建设而言，*加强对其的自动化监控，要加强对地下综合管廊施工各个关键位置的实时监控，并实现自动化监控和追踪，由此才能及时发现城市地下综合管廊建设过程中出现的管道或管路的破裂问题，还可以及时加以预防和控制。

3城市综合地下管廊对自动化监控系统的具体应用

3.1掌握自动化监控系统的主要分类

在城市地下综合管廊建设过程中应用自动化监控系统，需要相关人员了解自动化监控系统的主要价值，意识到通过应用自动化监控系统能够很好地保障地下综合管廊系统的稳定建设与运行，提高地下综合管廊系统的安全性。对于城市地下综合管廊而言，自动化监控系统的另一个重要作用在于实施监控与实时调控，能够密切监视地下综合管廊各个系统的运行状态，包括照明系统、通风系统、排水系统和供暖系统等，对每一个系统而言，都应该实现自动化监控。在应用自动化监控系统之前，相关人员需要对自动化监控系统的分类进行掌握，并且要提高其与城市地下综合管廊系统的结合度，主要可以将自动化监控系统分为环境监控系统、安全按防范系统、消防报警系统、设备监控系统和自动巡检监控系统等。在应用上述系统时，要加强对每一个系统的适应性调整与优化，要满足城市地下综合管廊系统的运行要求，实现*配置与合理优化。

3.2对自动化监控系统的针对性应用措施

3.2.1环境监控系统

在城市地下综合管廊运行过程中，要应用环境监控系统，加强对环境内气体含量的监控、对空气湿度的监控以及对集水井水位情况的监控等。一旦出现异常情况，环境监测系统可以自动发出报警，形成及时预警。

3.2.2安全防范系统

城市地下综合管廊*保障长期安全运行，因此需要高度关注和应用安全防范系统，可以在综合管廊的各个重要位置安装监控器，确保*、自动化的监控。通过构建监控系统，能够很好地帮助监控人员了解管廊内的实际情况，并形成图像信息，可以很好地抵制综合管廊现场出现的“非法入侵"情况，并及时报警。此外，还包括综合管廊的门禁系统，能够实现对综合管廊出入口等位置的出入管廊，并且能够实现对出入人员等的自动记录，加强对总管廊的安全防范。

3.2.3消防报警监控系统

城市地下综合管廊中常见的安全事故为火灾和爆炸事故，因此，相关人员*提高对此类事故的重视程度。而通过自动化监控系统可以实现对该类事故很好的预防，主要体现在消防报警监控系统上。通过应用这一系统，可以很好地感应地下的烟气变化和安全要素的变化，从而快速感知安全隐患，且能够在很快发出通知，从而能尽量降低火灾及爆炸事故出现的概率。

3.2.4设备监控系统

城市地下综合管廊系统中存在较多的系统，包括照明系统、通风系统、供电系统等，因此要加强对各个系统内设备的监控，由此需要构建和应用设备监控系统。要搭建起设备监控平台，以监测管廊内部的设备的功能，并协助设备维护人员做好设备的维修和保养工作。

3.2.5自动巡检监控系统

自动巡检监控系统强调的是监控工作的自动化水平，将其应用到地下综合管廊中能够代替人工监控模式，从而提高监控效率。城市地下综合管廊本身的长度就较长，通过人工监控很难达到理想的效果，因此，需要改善以往的监控模式，积*地应用自动巡检监控系统，可以利用监控机器人来实现对管廊内部的*巡检，从而提高运行效率，优化监控措施。

4 AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台

4.1平台概述

AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台集电力监控、能源管理、电气安全、照明控制、环境监测于一体，为建立可靠、安全、*的综合管廊管理体系提供数据支持，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计，解决了综合管廊在管理过程中存在内部干扰性强、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、环境和设备的使用和恢复效率。

4.2平台组成

安科瑞城市地下综合管廊能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所环境监控系统、智能马达监控系统、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、智能照明系统、消防应急照明和疏散指示系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可全局、整体的对管廊用电和用电安全进行进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足管廊用电可靠、安全、稳定、*、有序的要求。

4.3平台架构

4.4平台子系统

4.4.1电力监控

电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。

4.4.2环境监测

环境监测包括温湿度、烟感温感、积水浸水、可燃气体浓度、门禁、视频、空调、消防数据的采集、展示和预警，同时也可接入管廊舱室内的水泵和通风排烟风机等设备集成的三方系统完成管廊环境综合监控。

4.4.3电气安全

AcrelEMS-UT能效管理系统针对配电系统的电气安全隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器，消防设备电源传感器、防火门状态传感器，接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示，并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视，发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。

4.5相关平台部署硬件选型清单

4.5.1电力监控及配电室环境监控系统

应用场合（10KV）		产品	型号	功能
	10KV进/馈线		AM6-L	相间电流速断保护，相间电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。
	10/0.4KV变压器		AML-S	分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT 断线、CT 断线、对时异常等) 、遥控开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、跳闸、故障电流电压)等。
	智能操控装置		ASD500	一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线测温。
	10KV计量		PZ72L- E4/UT	该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、继电保护及自动化设备质量监督检验*检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。
应用场合（0.4KV）		产品	型号	功能
	0.4KV进/出线		PZ72L- E4/UT	该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、继电保护及自动化设备质量监督检验*检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。
	无功补偿		ARC	测量I、U、Hz、cosΦ，具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切，RS485/Modbus协议
			ANSVC	ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿,无功功率补偿装置采用散件组成方案，主要以电容电抗、投切开关、控制器等组成。
			ANSVG	补偿方式:线性补偿，全响应时间<5ms，瞬时响应时间≤100us;补偿效果:≥0.99，可补偿容性无功和感性无功，滤除5、7、9、11、13次以内的谐波;自身损耗:≤2%，效率:>98%;监控以及显示具备远程通讯接口，可以通过PC机实时监控;具有人性化的人机交互界面，可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息，操作简单，可以远控，也可以本控;标准模块化设计，缩短交付周期，同时提高了使用的可靠性和可维护性。
	温湿度控制器		WHD72- 11/UT	智能型温湿度控制器以数码管方式显示温湿度值，有加热器、传感器故障指示、变送功能、带有RS485通讯接口可供远程监控，用户可通过按键编程自行设定系统参数。该仪表集测量、显示、控制及通讯于一体，精度高、测量范围宽，是一种适合于各个行业和领域的温湿度测量控制仪表。具有许昌开普研究院有限公司、继电保护及自动化设备质量监督检验*检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。
智能网关			Anet系列	8个RS485串口 2kV隔离， 2个以太网接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上传协议、支持多*不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源:220V AC/DC。
应用场合（配电室）		产品	型号	功能
环境监测	温湿度		/	用于配电房温度和湿度。工作电源：AC/DC 85～265V 工作温度：-40.0℃～99.9℃ 工作湿度：0%RH～99%RH
	烟雾		/	光电式烟雾传感; 电源正*（DC 12V）：+12V，继电器输出：常开触点
	水侵		/	接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC 10-30V 工作温度：-20℃~+60℃ 工作湿度：0%RH~80%RH 响应时间：1s 继电器输出：常开触点
	局方检测		/	监测变压器、开关、开关柜的局部放电
	门禁		/	常开型；感应距离：30-50mm 材质：锌合金，银灰色电度干接点输出
	摄像机		/	视频监控
	开关量模块		ARTU-KJ8	8路开关量输入,8路继电器输出
智能网关			ANet-2E4SM	4路RS485 串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC 12 V ～36 V 。支持4G扩展模块，485扩展模块,*多可扩展16路。

4.5.2电气火灾监控系统

应用场合		产品	型号	功能
各变电所	0.4KV出线		ARCM200 系列	用于检测TN-C-S、TN-S及局部TT系统中的剩余电流、温度等电气参数，从而预防电气火灾的发生。
各舱室	末端配电箱		ARCM300 系列	用于检测TN-C-S、TN-S及局部TT系统中的剩余电流、温度等电气参数，从而预防电气火灾的发生。
区域变电所	区域分机		Acrel-6000/B3	接收电气火灾监控探测器信号，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，采用485通讯
主变点所监控*	控制主机		Acrel-6000/B	接收电气火灾监控探测器信号和各区域分机数据，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用485通讯。
配套附件
配套附件	0.4kV电流互感器		AKH-0.66	测量型互感器，采集交流电流信号。

4.5.3消防设备电源监控系统

应用场合		产品	型号	功能
消防设备电源电压监控			AFPM3-2AVM	监测两路三相交流电压，二总线通讯。
区域变电所	区域分机		AFPM100/B3	接收消防设备电源监控探测器信号，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用二总线通讯。
主变点所监控*	控制主机		AFPM100/B1	接收消防设备电源监控探测器信号和各区域分机数据，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用二总线通讯。

4.5.4防火门监控系统

应用场合		产品	型号	功能
普通舱室配电室	常开防火门		AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120	监测常开防火门的开闭状态。
普通舱室配电室	常闭防火门		单扇：AFRD-CB1(YT) 双扇：AFRD-CB2(YT)	监测常闭防火门的开闭状态。
防爆舱室	常开/常闭防火门		AFRD-MC	监测常开、常闭防火门的开闭状态。
防爆舱室	监测模块		AFRD-CK/CB	接收AFRD-MC的状态信息同步传输至防火门监控主机。
区域变电所	区域分机		AFRD100/B3	接收防火门监控模块和防火门一体式探测器的信号，实现对防火门开闭状态的报警、监视、控制与管理，采用二总线通讯。
主变点所监控*	控制主机		AFRD100/B	接收防火门监控模块和防火门一体式探测器的信号以及各区域分机的实时数据，实现对防火门开闭状态的报警、监视、控制与管理，采用二总线通讯。

4.5.5消防应急照明和疏散指示系统

应用场合		产品	型号	功能
各变电所和非防爆舱室	集中电源集中控制型消防应急标志灯具（高防护）		A-BLJC-1LROEII1W-A431H (单面安全出口)	防护等级：IP67 设备尺寸：14540015 安装方式：壁挂
	集中电源集中控制型消防应急标志灯具（高防护）		A-BLJC-1LROEII1W-A431H (单面疏散出口)	防护等级：IP67 设备尺寸：14540015 安装方式：壁挂
	集中电源集中控制型消防应急照明灯具（高防护）		A-ZFJC-E*W-A604T8 单管式应急照明灯具	防护等级：IP67 设备尺寸：Φ26L 400、Φ26L 600、Φ26*L 1200 安装方式：吸顶、吊挂设备功率：3、6、9、12、15W
			A-ZFJC-E*W-A603HC 高防护应急照明灯具	防护等级：IP67 设备尺寸：Φ175*H 60 安装方式：吸顶、壁挂设备功率：3、6、9、12、15W
			A-ZFJC-E*W-A603HE 高防护应急照明灯具	防护等级：IP67 设备尺寸：1989855 安装方式：吸顶、壁挂设备功率：3、6、9、12、15W
	消防应急灯具电源		A-D-0.3KVA-A200L A-D-0.5KVA-A200L A-D-0.75KVA-A200L A-D-0.1KVA-A200L	防护等级：IP65 设备尺寸：500400200、600480230 安装方式：壁挂设备功率：0.3、0.5、0.75、1KVA 回路数量：8路
防爆舱室	集中电源集中控制型消防应急防爆标志灯具		A-BLJC-1LROEI1W-A431EX （防爆单面出口)	防护等级：IP65 防爆等级：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 设备尺寸：16537565 安装方式：壁挂
	集中电源集中控制型消防应急防爆标志灯具		A-BLJC-1LROEI1W-A431EX （防爆单面左向)	防护等级：IP65 防爆等级：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 设备尺寸：16537565 安装方式：壁挂
	集中电源集中控制型消防应急防爆照明灯具		A-ZFJC-E*W-A630EX	防护等级：IP65 防爆等级：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 设备尺寸：25624378 安装方式：壁挂设备功率：3、6、10W
	集中电源集中控制型消防应急防爆照明灯具		A-ZFJC-E*W-A632EX	防护等级：IP65 防爆等级：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 设备尺寸：Φ135mm*H 168mm 安装方式：吊管安装设备功率：3、6、9、12、15W
	消防应急灯具电源(防爆)		A-D-0.3KVA-A200EX A-D-0.5KVA-A200EX A-D-1KVA-A200EX	防护等级：IP43 设备尺寸：904702220、1354702220 安装方式：壁挂设备功率：0.3、0.5、1KVA 回路数量：8路
区域变电所	区域分机		A-C-A100/B3	区域分机通过总线网络实时监控各个终端，在险情发生时，自动将信息指令发布到每个终端，终端收到指令之后自动开始工作，如频闪、变向、开、灭灯等工作，实时指示佳、安全的疏散路线。
区域变电所	中继器		CAN转光纤中继	通过CAN转光纤中继实现把CAN总线传输转换至光纤传输延长通讯距离增加方案多样性。
主变电所监控*	监控主机		A-C-A100	监控主机通过总线网络实时监控各个终端，在险情发生时，自动将信息指令发布到每个终端，终端收到指令之后自动开始工作，如频闪、变向、开、灭灯等工作，实时指示佳、安全的疏散路线。

5结语

城市地下综合管廊的长期稳定运行需要借助自动化的监控系统才能实现。基于城市地下综合管廊的系统复杂性和监控*性的要求，在对其进行自动化监控时，*充分了解城市地下综合管廊的结构，了解自动化监控系统对城市地下综合管廊的重要性，并通过构建各种系统，包括环境监控系统、安全防范系统、消防报警系统、设备监控系统和自动巡检监控系统，来*实现对城市地下综合管廊的自动化监控。

参考文献

【1】江立泳.自动化监控系统在城市地下综合管廊中的应用.

【2】万长恩，王伟珍，王栋梁.综合管廊监控管理平台[J].中国交通信息化

【3】安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05

上一篇：探讨会展智能照明的应用及管理
下一篇：面向城市综合管廊运营管理的大数据平台应用案例探讨