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【應(yīng)用案例】地下綜合管廊機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):523更新時(shí)間:2023-12-20

 

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0引言

城市地下綜合管廊又稱共同溝,是指在城市地下用于集中敷設(shè)電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃?xì)獾仁姓芫€的公共隧道。城市地下綜合管廊避免了由于敷設(shè)和維修地下管線頻繁挖掘道路而對交通和居民出行造成影響和干擾,利于保持路容完整和美觀,便于各種管線的敷設(shè)、增減、維修和日常管理。在發(fā)達(dá)國家城市發(fā)展現(xiàn)代化、科學(xué)化的標(biāo)準(zhǔn)之一。

圖1城市地下綜合管廊示意圖

1監(jiān)控系統(tǒng)功能

根據(jù)要求,城市地下綜合管廊(圖1)要設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù),對管廊各專業(yè)管線(電力電纜、給排水管、燃?xì)夤艿溃┻\(yùn)行安全、管廊環(huán)境(有害氣體、淹積水、溫濕度、風(fēng)機(jī)水泵、照明)安全及人員安全(出入口管理、人員定位、遠(yuǎn)程廣播、應(yīng)急通信)進(jìn)行監(jiān)控和管理的系統(tǒng)。使地下管廊內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和管廊的環(huán)境狀態(tài)一目了然,實(shí)現(xiàn)“自動化監(jiān)控、智能化管理”。圖2顯示了城市地下綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)功能。

圖2城市地下綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)功能

1.1管廊環(huán)境安全監(jiān)控

1)管廊有毒有害氣體監(jiān)測:實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)一氧化碳、硫化氫.、甲烷及空氣含氧量的遠(yuǎn)程監(jiān)測,并通過現(xiàn)場的LED屏實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)區(qū)域的有害氣體含量^超標(biāo)時(shí)實(shí)現(xiàn)與風(fēng)機(jī)的聯(lián)動控制,保證進(jìn)入管廊人員的安全。

2)管廊淹積水監(jiān)測:實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)積水井水位監(jiān)測,水泵聯(lián)動控制。

3)超限報(bào)警:環(huán)境參數(shù)超標(biāo)自動報(bào)警,在監(jiān)控管理平臺的圖形展慧畀商上閃爍顯藜,并可以通過語音、短信方式自動通知值班人員。

4)管廊內(nèi)供電設(shè)施監(jiān)控:監(jiān)測管廊供電系統(tǒng)開關(guān)分合狀態(tài),電能參數(shù)等。

1.2管廊防入侵及人員安全監(jiān)控

1)遠(yuǎn)程電子井蓋開啟:管廊出入口安裝電控電子井蓋/電控鎖,可通過監(jiān)控中心、電話語音、短信開啟井蓋/電控鎖。

2)非法入侵報(bào)警:管廊井蓋/出入口非法開啟告警,監(jiān)控中心對井蓋/出入口的異常狀況發(fā)出視聽告警,集中監(jiān)控平臺的圖形界面上閃爍顯示,并通過語音、短信方式自動通知值班人員。

3)人員定位:對出入地下管廊的人員進(jìn)行授權(quán)管理,只有經(jīng)授權(quán)的人員在授權(quán)時(shí)間內(nèi)可進(jìn)入綜合管廊,并采用定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對進(jìn)入管廊內(nèi)的人員進(jìn).行位置定位及人員軌跡跟蹤,實(shí)時(shí)拿握管廊內(nèi)人員的實(shí)際位置,既方便運(yùn)維單位對進(jìn)入管廊人員的管理,又能有效保障進(jìn)入人員的人身安全。

4)應(yīng)急通信:管廊在地下,手機(jī)無法通信,在管廊內(nèi)建設(shè)通信系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)與監(jiān)控中心之間的應(yīng)急通信。

5)公共廣播:在管廊內(nèi)設(shè)置公共廣播,緊急情況下,指揮管廊內(nèi)人員安全疏散。

1.3專業(yè)管線狀態(tài)監(jiān)測

1)電力電纜運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測:對入廊的電力電纜進(jìn)行電纜運(yùn)行電流監(jiān)測、高壓電纜護(hù)層接地環(huán)流監(jiān)測和高壓電纜接頭溫度監(jiān)測,超限或異常狀況自動告警。歷史曲線、載流量柱狀圖展示,保證電纜的安全運(yùn)行,為運(yùn)行單位提供電纜健康狀態(tài)分析。

2)給排水管網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測:對入廊的給水管進(jìn)行漏水、流量監(jiān)測,異常時(shí)關(guān)斷管路緊急切斷閥門。

3)燃?xì)夤芫W(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測:對入廊的燃?xì)夤艿肋M(jìn)行漏氣監(jiān)測,異常時(shí)關(guān)斷管路緊急切斷閥門,保障燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全運(yùn)行。

1.4視頻圖像監(jiān)控

1)出入口視頻圖像監(jiān)控:在管廊井蓋/出入口安裝攝像機(jī),實(shí)現(xiàn)與井蓋/出入口監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動,攝像機(jī)在井蓋/出入口開啟時(shí)自動啟動LED燈并傳送視頻信號。

2)重要設(shè)備視頻圖像監(jiān)控:在管廊內(nèi)主要設(shè)備處安裝攝像機(jī),實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備的狀況。

3)視頻圖像偵測:視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了具備數(shù)字化攝像監(jiān)控系統(tǒng)自身的視頻采集、存儲、報(bào)警、聯(lián)動等基本功能外,還具備圖像分析處理能力

2地下管廊監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

昆明市某地下綜合管廊,位于昆明滇池國際會展中心區(qū)域,長度7.6km,設(shè)電力倉和管道倉2個,其斷面結(jié)構(gòu)如圖3所示

圖3昆明某地下綜合管廊斷面圖

該管廊內(nèi)設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng),其實(shí)現(xiàn)方案如下:

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

監(jiān)控系統(tǒng)采用“分散控制,集中管理”的原則,系統(tǒng)由中心)、區(qū)域監(jiān)控層(分控站)及監(jiān)控終端層構(gòu)成(圖4)

中心可對整個城市的多條綜合管廊進(jìn)行監(jiān)控和管理,監(jiān)控各專業(yè)管線運(yùn)行狀況、管廊環(huán)境狀況,出入口管理、應(yīng)急通信、視頻監(jiān)控及消防系統(tǒng)接入,以及各系統(tǒng)之間的聯(lián)動控制、應(yīng)急處置。

區(qū)域監(jiān)控層(即分控站):將監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)信息上傳到中心控制層對監(jiān)控終端下達(dá)控制指令,實(shí)現(xiàn)對本管廊內(nèi)風(fēng)機(jī)、水泵、出入口等控制終端的遠(yuǎn)程控制。

監(jiān)控終端層:包括各類采集器、現(xiàn)場控制器及通信設(shè)備,實(shí)現(xiàn)各類信息的采集及對風(fēng)機(jī)、水泵、燈光、出入口等設(shè)備的控制。

圖4綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2監(jiān)控分區(qū)

地下綜合管廊每200m設(shè)一個防火分區(qū),防火分區(qū)之間用防火門分隔。監(jiān)控系統(tǒng)也按防火分區(qū)設(shè)監(jiān)控分區(qū),每個監(jiān)控分區(qū)對防火分區(qū)內(nèi)的管廊有害氣體、淹積水、溫濕度進(jìn)行采集,對風(fēng)機(jī)、水泵、照明等進(jìn)行監(jiān)控。

每個監(jiān)控分區(qū)設(shè)監(jiān)控主機(jī)1臺,采用可編程控制器(PLC)。分區(qū)內(nèi)的氣體探測器通過PLC的AI接入,紅外探測器通過PLC的DI口接入。管廊內(nèi)的風(fēng)機(jī)、水泵、照明、井蓋及門鎖因相互之間距離較遠(yuǎn),為減少布線,采用遠(yuǎn)程I/O模塊通過Modbus控制總線與監(jiān)控主機(jī)相聯(lián)實(shí)現(xiàn)控制。每個監(jiān)控分區(qū)設(shè)1臺工業(yè)交換機(jī),將分區(qū)監(jiān)控主機(jī)PLC、視頻信號、LED屏、應(yīng)急聯(lián)系等信息匯集向管廊的本地監(jiān)控站或管廊區(qū)域監(jiān)控中心上傳。圖5為監(jiān)控分區(qū)設(shè)備聯(lián)接圖。

2.3通信

地下綜合管廊長度一般在幾百米到幾千米之間,劃分為多個監(jiān)控分區(qū)。通信傳輸網(wǎng)絡(luò)采用業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)構(gòu)建整個監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信傳輸網(wǎng)絡(luò),以監(jiān)控中心為節(jié)點(diǎn)敷設(shè)6芯單模鎧裝信號光纜作為通信主干,每個監(jiān)控分區(qū)設(shè)置1臺工業(yè)級光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī),作為該監(jiān)控分區(qū)所有監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸節(jié)點(diǎn),光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)等級達(dá)到IP66,保障系統(tǒng)通信帶寬的同時(shí)保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性。每個監(jiān)控分區(qū)設(shè)置的光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)負(fù)責(zé)該防區(qū)的所有網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的數(shù)據(jù)接入(監(jiān)測、控制、視頻、語音、消防)及傳輸,并支持網(wǎng)絡(luò)管理。

圖5監(jiān)控分區(qū)設(shè)備聯(lián)接圖

2.4監(jiān)控管理平臺

在監(jiān)控中心示意圖,圖7是監(jiān)控管理平臺功能圖,圖8是監(jiān)控管理平臺結(jié)構(gòu)圖。

圖6監(jiān)控中心示意圖

圖7監(jiān)控管理平臺功能

圖8監(jiān)控管理平臺結(jié)構(gòu)

監(jiān)控管理平臺可實(shí)現(xiàn)如下功能:

1)集中設(shè)備管理:通過登錄監(jiān)控中心管理平臺可對綜合管廊內(nèi)所有監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理監(jiān)控。

2)智能分析:系統(tǒng)管理平臺內(nèi)置智能分析數(shù)據(jù)庫動對實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷,并與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,為用戶提供參考數(shù)據(jù)。

3)GIS地圖顯示:可將管轄范圍內(nèi)的設(shè)備準(zhǔn)確地在GIS地圖上顯示,方便設(shè)備故障定位及時(shí)搶修,設(shè)備地理位置信息可采用GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行定位,如圖9所示。

4)WEB參數(shù)配置:管理人員可在監(jiān)控中心通過工程師站對綜合管廊內(nèi)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)調(diào)整配置。

5)WEB服務(wù)管理:服務(wù)器具備完善的WEB服務(wù)器管理功能,方便管理系統(tǒng)設(shè)備和各種資源。

6)網(wǎng)絡(luò)安全特性:采用CHAP協(xié)議認(rèn)證、DES加密進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)保護(hù),保證網(wǎng)絡(luò)通信安全可靠。

7)分級用戶管理:可根據(jù)地下綜合管廊內(nèi)設(shè)備的管理歸屬,實(shí)現(xiàn)分組管理;根據(jù)不同需要,設(shè)定各級用戶,使用不同權(quán)限訪問不同資源,實(shí)現(xiàn)分級管理。

8)操作記錄查詢:系統(tǒng)可自動存儲各個操作人員各個時(shí)間段的操作記錄及操作內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的分析統(tǒng)計(jì)。

9)日志管理:服務(wù)器具備完善的日志功能,便于查詢和整理。

10)自動生成各種歷史表格。管理平臺可根據(jù)用戶需求自動生成各種歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、歷史曲線等多種數(shù)據(jù)表格,并支持導(dǎo)出功能。

11)3D圖形顯示:電力電纜接頭溫度、電子井蓋支持3D顯示,實(shí)時(shí)查看電纜接頭每個點(diǎn)位溫度及電子井蓋的開啟狀態(tài),如圖10所示。

12)多種報(bào)警方式:管理平臺支持語音、聲光、短信等多種報(bào)警提示方式,報(bào)警信息可直接短信發(fā)送至相關(guān)負(fù)責(zé)人員手機(jī)。

圖10井蓋/出入口控制/狀態(tài)

3 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

3.1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、*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(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì),解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強(qiáng)、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問題,大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和可管理性,提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。

3.2平臺組成

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(dá)監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)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(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機(jī)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(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度,同時(shí)滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、*效、有序的要求。

3.3平臺拓?fù)?/span>

3.4平臺子系統(tǒng)

3.4.1電力監(jiān)控

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(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控,對0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表,用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況,可實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS,包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。

3.4.2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?xì)怏w濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警,同時(shí)也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

3.4.3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(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器,消防設(shè)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(shí)時(shí)顯示,并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視,發(fā)生異常時(shí)通過聲光、短信、APP及時(shí)預(yù)警。

3.5相關(guān)平臺部署硬件選型清單

3.5.1電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

3.5.2電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

3.5.3消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

3.5.4防火門監(jiān)控系統(tǒng)

3.5.5消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

 

 

 

 

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