本方案借助物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、CIM等技術，打造綜合管廊全面感知系統(tǒng)和智慧運營管理系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的綜合管廊監(jiān)控管理與現(xiàn)代信息技術相融合，打造綜合管廊監(jiān)管運維一體化體系，全面提升綜合管廊應急指揮和運維服務的智能化水平，以實現(xiàn)綜合管廊感知、運維、管理、決策的全面智慧化。

1.研究背景

隨著我國城市的快速發(fā)展，為滿足對各類地下公共基礎設施管線的集約化、綜合化管理，城市級綜合管廊工程應運而生。綜合管廊運維難度大、成本高等問題也逐漸浮出水面，本方案借助物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、CIM等技術，打造綜合管廊全面感知系統(tǒng)和智慧運營管理系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的綜合管廊監(jiān)控管理與現(xiàn)代信息技術進行深度融合，打造綜合管廊監(jiān)管和運維一體化體系，全面提升綜合管廊應急指揮和運維服務的智能化水平，以實現(xiàn)綜合管廊的感知、運維、管理、決策全面智慧化。

2.智慧管廊概述

目，對綜合管廊在主體結構建造上的規(guī)范已相對完善，但對管廊智慧化目沒有統(tǒng)一的定義。參照Toppeta對智慧城市的觀點，本文認為，智慧管廊即是將綜合管廊的信息收集、處理和分析通過網(wǎng)絡結合起來，打破各系統(tǒng)數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)綜合管廊的高度信息化、智能化，以達到綜合管廊智慧控制、調度、管理及運營的目的。

3.建設原則

（1）先進性

智慧管廊系統(tǒng)的建設是一項長期任務，涉及面廣，建設周期長，因此在技術構架、選用技術標準方面，應該充分考慮技術和方案的先進性。

（2）安全性

智慧管廊系統(tǒng)是承載綜合管廊關鍵應用和數(shù)據(jù)的平臺，其建設和維護必須考慮系統(tǒng)的安全性。

（3）開放性

智慧管廊系統(tǒng)的建設需考慮系統(tǒng)發(fā)展的可持續(xù)性及與內外部應用系統(tǒng)的信息交互，在規(guī)劃和建設中應依從主流的技術標準，采用功能模塊化、接口開放化的策略。

（4）高可靠性

智慧管廊系統(tǒng)是綜合管廊運營維護的核心，所涉及數(shù)據(jù)量巨大且用戶并發(fā)較高，在規(guī)劃和建設中必須考慮高可靠性。

（5）可擴展性

作為綜合管廊運維管理的核心，智慧管廊系統(tǒng)規(guī)模會隨著綜合管廊管理的需求和使用范圍不斷拓展，因此要求系統(tǒng)建設需充分考慮在結構、容量、通信能力、產(chǎn)品升級、處理能力、數(shù)據(jù)庫、軟件開發(fā)等方面具備良好的可擴展性和靈活性。

（6）快速開發(fā)，易于維護

智慧管廊系統(tǒng)的建設應易于實施和維護，具有高品質、高效率、高擴展性與高重用性。

4 建設方案

4.1 系統(tǒng)架構

本系統(tǒng)按照《GB 50838-2015城市綜合管廊工程技術規(guī)范》建設：

系統(tǒng)架構分為：

物理層：通信接口統(tǒng)一，各硬件設備通過統(tǒng)一接口，將感知數(shù)據(jù)以及處理數(shù)據(jù)進行傳輸。

數(shù)據(jù)層：將全面感知數(shù)據(jù)進行結構化處理，并進行數(shù)據(jù)關聯(lián)，實現(xiàn)所有感知數(shù)據(jù)的匯總，同時對重要數(shù)據(jù)進行存儲。

應用層：整合了各應用子系統(tǒng)。在應用層，不同子系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)。

展示層：在web、客戶端及APP端統(tǒng)一展示系統(tǒng)功能。

本系統(tǒng)主要由全面感知系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、智慧運營管理系統(tǒng)組成。

4.2 全面感知系統(tǒng)設計

智慧管廊全面感知系統(tǒng)，感知范圍包含環(huán)境、消防、安全、視頻、設備、結構等。

全面感知系統(tǒng)布置原則見表1。
表1 全面感知系統(tǒng)布置原則

4.2.1 環(huán)境與設備感知系統(tǒng)

環(huán)境與設備感知系統(tǒng)是通過溫濕度、氣體探測、水位監(jiān)測、視頻監(jiān)測等各種感知設備以及的設備參數(shù)、狀態(tài)采集器對綜合管廊內部環(huán)境和設備實施全程監(jiān)控、實時采集。采集數(shù)據(jù)通過傳輸網(wǎng)絡到智慧運維管理系統(tǒng)進行分析處理，得到預警信息并可視化呈現(xiàn)，便于及時發(fā)現(xiàn)問題排除故障，保證管廊正常運行。

4.2.2 安全防范感知系統(tǒng)

安全防范感知系統(tǒng)通過視頻、門禁、紅外、入侵檢測、巡檢等感知設備對綜合管廊內人員的全程監(jiān)控感知。感知數(shù)據(jù)通過傳輸網(wǎng)絡到智慧運維管理系統(tǒng)進行分析處理，得到預警信息并可視化呈現(xiàn)，便于及時發(fā)現(xiàn)警情并及時處理，保證管廊正常運行。

4.2.3 預警預報警感知系統(tǒng)

預警與報警感知系統(tǒng)由火災、可燃氣體等感知設備組成，對綜合管廊實施全程監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過傳輸網(wǎng)絡到智慧運維管理系統(tǒng)，實現(xiàn)災情預警、報警及處理，同時通過通信系統(tǒng)，向管廊內人員報警并引導人員及時疏散，保障人身安全。預警預報警感知系統(tǒng)擁有全部系統(tǒng)內的先級。

4.2.4 管廊結構感知系統(tǒng)

管廊結構感知系統(tǒng)由防外破感知和沉降感知兩個系統(tǒng)組成。
防外破感知系統(tǒng)對管廊外設定范圍內的振動進行連續(xù)監(jiān)測，數(shù)據(jù)通過傳輸網(wǎng)絡到智慧運維管理系統(tǒng)進行分析處理并可視化呈現(xiàn)，防止管廊遭到外部破壞。沉降感知系統(tǒng)通過對管廊尤其是管廊接縫處的相對水平、垂直位移進行監(jiān)測，數(shù)據(jù)通過傳輸網(wǎng)絡到智慧運維管理系統(tǒng)進行分析處理并可視化呈現(xiàn)，對管廊結構沉降和變形趨勢作出判斷和預警，便于及時采取措施防止管廊結構損壞。

4.3 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)作為全面感知系統(tǒng)數(shù)據(jù)回傳的通道，需安全可靠。采用有線通信與無線通信相結合的方式。有線通信線纜須冗余配置，采用環(huán)網(wǎng)形式，確保有線通信網(wǎng)絡安全可靠。無線通信主要針對可移動設備及終端，無線信號須對管廊內部空間*覆蓋，確?？梢苿釉O備及終端通信不中斷。

為確保安全可靠以及便于管理，可以每150~200米設置一個獨立的控制區(qū)，每個區(qū)域的ACU（Area Control Unit區(qū)域控制單元）均有獨立的電源單元、通訊單元、采集單元等。

4.4 智慧運營管理系統(tǒng)

管廊的全面感知數(shù)據(jù)、設備運行數(shù)據(jù)、設備資產(chǎn)數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)等各項基礎數(shù)據(jù)信息均集中到智慧運營管理系統(tǒng)中。同時智慧運營管理系統(tǒng)中還集成了管廊客戶信息、業(yè)務流程信息等用戶數(shù)據(jù)，通過云計算、大數(shù)據(jù)分析等手段，將各信息有機的整合，可視化呈現(xiàn)在智慧運營管理系統(tǒng)中。同時，還可通過智慧運營管理系統(tǒng)實現(xiàn)綜合管廊運維、管理、決策過程的全面智慧化。

4.5 三維數(shù)字模型

將全面感知數(shù)據(jù)與CIM相結合，構建綜合管廊三維數(shù)字模型，直觀的展現(xiàn)整個綜合管廊內外部情況。結合全面感知系統(tǒng)及智慧運營管理系統(tǒng)對綜合管廊內具體場景進行虛擬還原。是整個系統(tǒng)可視化呈現(xiàn)的主要方式。

4.6 AR呈現(xiàn)

通過AR技術，在地面即可對地下綜合管廊信息查詢及可視化呈現(xiàn)，實現(xiàn)地面巡檢。使得城市地上地下信息一體化。

5 以安科瑞智慧城市地下綜合管廊產(chǎn)品選型方案為例。

5.1 管廊電力監(jiān)控系統(tǒng)（10/0.4kV地面變電所）

5.2 管廊設備監(jiān)控系統(tǒng)（0.4kV動力箱/動力柜）

6 結束語

本文針對智慧管廊全面感知系統(tǒng)以及智慧運營管理系統(tǒng)進行了設計。但由于綜合管廊處于建設階段，業(yè)務流程和管理制度都在不斷完善和新中。在具體實施階段，不宜操之過急，還需采用多次迭代的方式進行研發(fā)。通過信息化-智能化-智慧化三步走的方式，終實現(xiàn)綜合管廊的感知、協(xié)同智慧、管理、決策的全面智慧化。

參考文獻：
[1] 仲超 孫健 淺談智慧管廊全面感知系統(tǒng)和智慧運維系統(tǒng)建設方案

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版