综合管廊作为一种集合地下管线于一体的城市基础设施工程,具有空间的特性,其运营管理显得十分重要。以计算机技术、电气控制技术及传感器技术为硬件基础,结合数据分析技术建立了一套适用于综合管廊运营管理的智能化系统,为管廊的运营管理提供可靠的技术保障。
综合管廊作为解决城市地下空间与管网问题的有效方式,代表了城市基础设施发展的必然方向和全新模式,其发展前景是毋庸置疑的。目前,对综合管廊的研究主要集中在开发利用的规划、设计和施工阶段,而对管廊后期的运营管理,特别是以电气控制技术为手段的运营管理方面的研究比较少。因此,利用电气控制技术、网络技术、计算机技术、传感器技术等建立一套适合管廊运营管理的智能化系统,通过资源共享和信息互通,实现管廊中各子系统的联动和快速反应,以提高管廊运营管理的服务质量和效率具有十分重要的意义。
一、综合管廊运营管理体统体系结构
综合管廊运营管理是一项综合程度较高的系统性工作,智能化的运营管理系统由以下两个方面构成:
1、稳定可靠的综合系统。
2、高效准确的数据分析和评估系统。其系统结构见图1。
二、综合监控系统
为实现综合管廊的运行安全及时有效的维护,进一步提高综合管廊的管理效率与服务质量,降低运营成本,采用计算机技术、通信技术、传感器技术和综合自动化的理念,建立一套具有集成功能的综合监控系统。综合监控系统分为硬件层和软件层两部分,在系统构建上考虑管廊的统一建设,多单位管理维护的特性,采用硬件层统一规划设计,软件层分别管理的思路。
1、监控系统硬件
硬件层由监控中心、设备监控、火宅监控、视频监控、环境监控、安全防范及电话通信系统构成,将电力、燃气、热力、给排水等专属检测控制设备及通风、排水、照明等管廊附属设备统一归结到设备监控系统中,实现现场信号的统一采集与控制。整个系统的硬件结构见图2。
(1)监控中心
监控中心是整个管廊管理系统的核心,负责协调、控制和管理其它系统的工作。监控中心由服务器、中心交换机、网络打印机等设备构成,与其它个子系统控制计算机按照服务器/客户机模式构成局域网络。
(2)设备监控系统
设备监控系统主要由设置在ACU控制器中的冗余PLC构成,实现对排风机、排水泵及动力、照明等设备的手/自动状态监视,启停控制,运行状态显示,运行记录,故障报警以及实现各种相关的逻辑控制关系、统计分析、能耗计量、电力监控等,确保各类设备系统运行稳定、安全、可靠和高效,并达到节能和环保的管理要求。
(3)火灾监控系统
火灾监控系统采用感温光纤、感温探测器,信号传入消防系统监控主机。按每200m设置一个防火分区,在管廊内布置感温光纤监测舱内温度情况,在进风口、排风机房内及入口设置点式智能感温探测器,在管廊内设置手动报警按钮,报警信号接入区域火灾自动报警系统。
(4)视频监控系统
在管廊内设置高清智能网络摄像头,信号采用光纤传输,供电由ACU控制器内的小母线集中供给。视频及控制信号经光纤收发光电转换处理后,接入视频网络交换机,通过猪肝视频网络上传至监控中心,在监控中心可以任意切换、显示管廊内各个场所的实时画面,同时结合其他子系统,实现对管廊的高效管理。
(5)其他系统
环境监测系统:在管廊内设置了多通道气体监测装置,监测管廊内空气质量、温湿度,以保证管廊内环境安全。探测器将环境信息上传至PLC,PLC根据环境安全要求联动风机运行,保证管廊内空气质量。
安全防范系统:在管廊出入口、投料口设置被动红外探测器,监视出入口处人员进出情况,报警信号接入PLC控制器,可联动照明系统及视频监视系统进行现场确认及录像。
通信系统:在管廊的出入口及防火分区内设置电话插座,以在紧急情况下或人员维护时与外界通信。
2、监控系统软件
考虑到系统使用维护的便捷性,在软件上采用统一数据支撑服务平台加接口服务的设计方式,数据支撑服务平台为**监控系统,电力生产管理系统,燃气管理系统等相关管理系统提供数据服务。
数据处理平台是管廊监控系统的核心,是管廊信息的汇聚地。管廊数据处理平台接收管廊内部各区域控制器的数据(包括传感器信息,故障报警信息,日志记录及状变量等),在数据支撑平台中按管理需求重新进行分组汇总,使系统数据按功能权限访问。**监控系统通过整体数据处理平台的架构,使**监控系统及各专业管理系统可以在同一界面下按需访问各自的数据,按权限对设备的控制,从而在管理上实现分别按需控制与管理的要求。
三、数据分级及评估系统
系统借助于管廊数据处理平台,将监控系统采集及现场人工监测的数据进行分层整理,并结合管廊生命周期内的数据,通过按既定策略的深层次分析,从全局角度对数据进行处理与判断,得出管廊实时结构健康评分,提出相应的维修和保养措施。数据分级及评估体系结构见图3。
1、数据分级及处理
数据指标的分层:数据指标层次的划分需结合结构、排水等专业共同制定,制定过程中还需尽量收集已有项目运营维护方面存在的问题。例如,将设计到管廊主题结构及威胁到维护人员安全的环境指标(CO、SO2气体)等划分一级指标;将管廊内集水坑液位划分为二级指标等。
2、数据信息处理
专家评判与权重分析:对分层指标结合专家知识,构造判断矩阵,对指标参数设置合理的阈值。
评估指标采集与处理:由监控系统人工定期巡检对管廊内运行数据进行收集整理,数据存储于综合管理数据库平台,并对数据进行无量纲化处理,建立分项指标评分。
数据信息评判:对管廊内数据进行分层判断,生成不同的报表,对管廊运营维护管理提出合理的建议。
四、结语
智能化监控及管理手段的应用,可以实时掌握管廊内结构参数以及环境安全状况,进一步为管廊运营维护提供参考信息,使管廊的运营管理工作做到统一调度、有条不紊,有的放矢。