抖圈官网  上海嘉定  201801

 

摘要：以上海九星综合管廊的情形与装备监控系统物联网计为例，对物联网与古板计划举行了较量研究，物联网相比古板计划具有终端无线联网、应用营业安排无邪、终端联网扩展容易、建设及维护本钱低等优势，并能提升综合管廊智慧化水平，增进综合管廊数字化转型
。

 

要害词：综合管廊；情形与装备监控；物联网；数字化转型

 

       综合管廊工程是都会赖以生涯和生长的基础设施，担负着都会信息转达、能源运送、排涝减灾、废物排弃等主要功效
。作为“十三五”国家战略百大工程以及“十四五”韧性都会建设生长的前沿阵地，综合管廊建设在我国已进入规；ず土⒁旖锥，这条“都会生命线”清静、稳固运行，是未来都会建设生长需要着重关注的问题
。

       天下25个综合管廊试点都会已经建设了6000余公里，在运营历程中发明由于管廊凝露严重等缘故原由，导致综合管廊现场传感器失效，触发风机频仍起停，有毒有害气体浓度监测禁绝确，情形与装备监控系统可靠性变差等问题
。在火灾自动报警系统中泛起火灾误报、漏报、错报等情形
。现有的情形与装备监控系统无法可靠地反应现场真真相形
。

       国家“十四五”妄想纲要中提出：围绕强化数字转型、智能升级、融合立异支持，结构建设信息基础设施、融合基础设施、立异基础设施等新型基础设施
。建设高速泛在、天地一体、集成互联、清静高效的信息基础设施，增强数据感知、传输、存储和运算能力
。加速交通、能源、市政等古板基础设施数字化刷新，增强泛在感知、终端联网、智能调理系统建设，并将云盘算、大数据、物联网、工业互联网、区块链、人工智能、虚拟现实和增强现实划定为7大数字经济的重点工业
。

       物联网（IoT）是指通过信息传感装备、射频识别手艺、红外感应等种种装置与手艺，收罗需要监控、毗连和互动的信息，通过约定的协议实现物与物、物与人的泛在毗连，以实现智能化识别、定位、跟踪、羁系等功效
。

       —方面，情形与装备监控系统控制的工具主要是风机、水泵等，以阈值控制为主，控制逻辑简朴，用物联网计划只要做个设置即可，不需要编程就能知足控制要求，大大降低了对运维职员的要求；另一方面，由于地下空间的工况情形欠好，而综合管廊作为地下空间的“生命线”泛起误报、错报的征象很高，物联网具有的边沿盘算功效很好地解决了这一问题，减轻了统一治理平台的压力
。纵然统一治理平台宕机、通讯网络瘫痪的情形下，依赖现场的物联网边沿盘算系统也能正常运行；地下空间的清静隐患是不确定的，若需要增添监测点，只需配个边沿接入装备就能接入系统，很是无邪
。因此将具有窄带、低延时及低功耗等特征的物联网手艺在综合管廊中应用，可以有用地提高综合管廊的智慧化功效，并降低建设和运维本钱
。

 

       九星综合管廊位于上海市闵行区七宝九星地区，包括星北路综合管廊、智联路综合管廊及监控中心，全长约2465ｍ，结构为“厂”字形，其中：星北路综合管廊位于星北路南侧人行道及绿化带下，西起智联路、东至虹莘路，为综合舱和电力舱双舱，长约715ｍ；智联路综合管廊位于智联路西侧人行道下，南起平延路，北至星北路，为综合舱单舱，长约1730ｍ；监控中心位于东兰路、智联路路口北侧地块地下一层空间，通过联络通道与综合管廊举行衔接，九星综合管廊结构图如图１所示
。

图1九星综合管廊结构图

 

 

2.1古板计划

       古板的情形与装备监控系统主要由工业以太网交流机、可编程控制器、远程I/O？榧扒樾渭嗖庀喙丶觳庖潜淼茸槌
。古板情形与装备监控系统构架如图2所示；古板情形与装备监控系统安排图如图3所示
。

图2古板情形与装备监控系统构架

       古板的情形与装备监控系统从上至下可分为后台治理层、中心传输层及前端感知层
。

       后台治理层位于综合管廊控制中心，主要由汇聚交流机、事情站、效劳器等组成
。后台治理层通过中心传输层将前端感知层收罗的信息举行集中存储、处置惩罚及展示，并且实现对管廊的远程监控治理
。

图3 古板情形与装备监控系统安排图

       中心传输层主要由可编程控制器、远程I/O、接入交流机及线缆等组成
。管廊内在每个分变电所设置可编程控制器，认真区域监控区间联动控制及监控信息上传
。在每个进/排风井设置一套远程I/O？，认真基本监控区间内所有防火分区内的监控数据收罗、上传及联动控制信号的发出
？杀喑炭刂破魍ü冻蘄/O？榉聪斓墓芾饶谇樾渭嗖庑畔ⅰ⒆氨讣嗫匦畔⒓暗缌嗫匦畔，完成装备的控制（联动），并通过信息传输网络实现与监控中心后台治理系统的信息交互前端感知层位于综合管廊内，主要由温湿度检测仪、含氧量检测仪、风机控制箱及水泵控制箱等现场装备和现场装备控制箱组成
。通过现场装备对综合管廊内的温湿度、氧含量等情形参数举行检测和收罗，从现场装备控制箱内获得风机、水泵等装备的状态信息
。

控制方法分为中央级、就地级和现场级，可实现监控中心中央级远程控制、可编程站就地自动/手动控制和现场控制箱自动/手动控制
。

2.2物联网计划

       物联网情形与装备监控系统从上至下可分为中心层、传输层和接入层
。物联网情形与装备监控系统架构图如图4所示；物联网情形与装备监控系统安排图如图5所示
。

图4物联网情形与装备监控系统架构图

       中心层主要包括物联网治理平台及其硬件支持装备，安排在监控中心，实现应用营业统一安排与按期更新、情形与装备监控系统信息存储与可视化展示等功效，并与综合管廊统一治理平台举行信息共享
。

图5物联网情形与装备监控系统安排图

       传输层主要包括由主干光纤、交流机及物联网网关等，通过构建自愈型光纤干线环网实现中心层与接入层的信息上传下达
。

       接入层主要包括物联网无线网络装备、物联网边沿接入装备、现场机电装备及情形监测仪表等，物联网无线网络装备用于构建现场网格网络（Mesh），物联网边沿接入装备用于现场机电装备及情形监测仪表无线联网、边沿盘算与机械通讯（M2M）等
。

2.3计划比选

       综合管廊一样平常呈“群状”漫衍，由统一妄想片区内的若干个综合管廊组成，具有狭长、舱室多、入廊管线种类重大等特点，为了包管优异的运行情形，需要设置透风、排水、照明等机电装备，并设置情形与装备监控系统实现情形监测与机电装备监控等功效
。

古板计划中，情形与装备监控系统主要接纳可编程逻辑控制器，一样平常以透风区间为基本监控单位，每个基本监控单位设置一套可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器通过有线方法与基本监控单位内各现场机电装备及传感仪表相连，实现对机电装备及传感仪表的集中控制与统一治理
。

物联网作为一种新型手艺，主要接纳边沿盘算、终端无线联网、机械通讯（M2M）等，物联网计划与古板计划的较量如下表1所示
。

表１物联网计划与古板计划的较量

       综合管廊机电装备众多，情形较量湿润，古板计划容易泛起接触不良等线路故障，导致系统失效，并且磨练费时艰辛
。物联网提供的终端无线联网可以使综合布线大大镌汰，不但降低管线管材及装置调试本钱，也降低由于线缆众多造成的故障，提高系统稳固性
。

       综合管廊入廊管线种类重大，入廊时间纷歧，差别管线对管线监测内容有差别的要求，而管线入廊往往滞后综合管廊建设，古板计划在综合管廊建设之月朔般会为管线监控接入预留接口[4]，但现实往往难以准确预留
。预留的接口也对管线监控的内容和监测点设置等有一定的限制
。物联网的终端无线联网相比古板计划可以很好的兼容未来入廊管线监控的接入和并网，节约后期管线入廊建设投资
。

       综合管廊在建设之初会安排一定的监控点位，但随着管线的逐步入廊和运维时间的增添，会爆发新的动态监测需求，可能需要动态增添新的监控点位或对原监控点举行位置调解等，物联网的终端无线联网相比古板计划可以很好的知足监控动态调解需求
。

别的，物联网接纳边沿盘算及机械通讯（Ｍ２Ｍ）等手艺，在边沿端安排相关算法可以提高系统智慧化水平
。

       综上，物联网具有终端无线联网、应用营业安排无邪、终端联网扩展容易、建设及维护本钱低、智慧化水平高等优势，相比古板计划更适合具有情形差、广毗连、入廊管线种类重大及建设时序纷歧等特征的综合管廊
。

2.4网格网络（Mesh）

       网格网络（Mesh）即无线网格网络，是一种多跳网络，是一个动态的可以一直扩展的网络架构
。无线Mesh网络是去中心化的，当有中心节点装备离线时，可以重新盘算新路由，知足营业交互，可以大大降低整体故障率
。恣意的两个装备均可以坚持无线互联，相比单跳网络具有网络更强壮、网络扩展更无邪及网络架构动态调解等优点
。

       网格网络如图6所示，以防火脱离为基本通讯单位，每个基本通讯单位包括电力舱防火分区和综合舱防火分区
。在每个基本通讯单位设置１套物联网网关，在每个基本通讯单位的每个防火分区设置4套物联网无线网络装备实现支持多种物联网协议的网格网络组网
。

物联网网关主要用于网格网络治理，包括网络节点治理、网络拓扑治理、协议转换、分组交流、路由选择、过失校验、流量控制、拥塞控制等功效，并接纳软件界说网络（SDN）架构，将网络控制平面和数据平面疏散、解耦
。

图6网格网络示意图

2.5功效实现

       情形与装备监控系统主要功效包括情形监测、装备监控及电力监控等，为综合管廊稳固运行提供包管
Ｇ樾渭嗖饽谌葜饕ㄗ酆瞎芾饶诘奈率取⒀鹾考耙何坏；装备监控内容主要包括综合管廊内排水装备、透风装备及照明装备的联动控制及运行状态等；电力监控内容主要包括综合管廊内崎岖压配电柜、EPS装置及UPS装置的供电状态等
。

       物联网边沿接入装备就近安排在现场机电装备控制箱或情形监测仪旁边，通过I/O或通讯口与机电装备控制箱或情形监测仪相连，并通过网格网络实现机电装备或情形监测仪无线联网，同时实现如下功效：

（1）吸收物联网治理平台下发的应用营业并举行边沿侧安排；

（2）实现数据宣布/订阅、机械通讯（M2M）与边沿盘算等；

（3）向物联网治理平台反响情形监测数据及机电装备运行状态信息
。

 

3.1平台概述

       AcrelEMS-UT综合管廊能效治理平台集电力监控、能源治理、电气清静、照明控制、情形监测于一体，为建设可靠、清静、高效的综合管廊治理系统提供数据支持，从数据收罗、通讯网络、系统架构、联动控制和综合数据效劳等方面的设计，解决了综合管廊在治理历程中保存内部滋扰性强、使用单位多及协调重大的基础问题，大大提高了系统运行的可靠性和可治理性，提升了管廊基础设施、情形和装备的使用和恢复效率
。

3.2平台组成

       抖圈官网都会地下综合管廊能效治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、变电所情形监控系统、智能马达监控系统、电气火灾监控系统、消防装备电源系统、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清静举行举行集中监控、统一治理、统一调理，同时知足管廊用电可靠、清静、稳固、高效、有序的要求
。

3.3平台拓扑

3.4平台子系统

3.4.1电力监控

       电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路设置微机；ぷ爸眉岸喙πб潜砭傩斜；ず图嗫，对0.4kV出线设置多功效计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情形，可实时监控崎岖压供配电系统开关柜、变压器微机；げ饪刈爸谩⒎⒌缁刂乒瘛TS/STS、UPS，包括？亍⒁Ｐ拧⒁２狻⒁５鳌⑹鹿时ň凹吐嫉
。

3.4.2情形监测

       情形监测包括温湿度、烟感温感、积水浸水、可燃气体浓度、门禁、视频、空调、消防数据的收罗、展示和预警，同时也可接入管廊舱室内的水泵和透风排烟风机等装备集成的第三方系统完成管廊情形综合监控
。

3.4.3电气清静

       AcrelEMS-UT能效治理系统针对配电系统的电气清静隐患设置响应的电气火灾传感器、温度传感器，消防装备电源传感器、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、内阻举行实时监视，爆发异常时通过声光、短信、APP实时预警
。

3.5相关平台安排硬件选型清单

3.5.1电力监控及配电室情形监控系统

       物联网作为十四五妄想提倡的新型手艺，是数字化转型的主要基础
。物联网在综合管廊中应用具有显著优势，可以很好知足管线逐步入廊而陪同对监控需求的动态调解，并实现综合管廊物与物、物与人的泛在毗连，为综合管廊数字化转型、数字赋能提供数据基础，后期连系大数据剖析及AI辅助决议等手艺，可以提供综合管廊的运行监控与运维治理智慧化水平
。凭证物联网手艺在综合管廊应用的基础，一方面，可以将物联网手艺与清静提防系统、火灾自动报警系统、通讯系统等举行连系；另一方面可以进一步将物联网手艺在地下空间中举行推广，解决类似的情形卑劣造成的一系列问题
。

 

【1】刘新秀.物联网手艺在综合管廊中的应用.

【2】谢军.“综合管廊群”监控系统研究与设计［Ｊ］．中国市政工程，2017.

【3】抖圈官网企业微电网设计与应用手册.2022.05

 

作者简介：周晓丽，女，现任职于抖圈官网，主要从事智慧管廊监控研究生长
。手机：18721096061（微信同号）；QQ:2881780377；邮箱：2881780377@qq.com