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淺談綜合管廊監控及安防技術
任運業
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：在社會經濟快速發展的環境下，我國越來越重視城市綜合管廊工程，加大工程建設力度，以優化城市發展環境，激發社會發展活力。為提高城市綜合管廊工程建設水平，需要遵守“安全第一"的原則，注重做好項目安全管理。而通過將監控及安防關鍵技術融入
城市綜合管廊工程建設活動中，就容易構建安全防護屏障，避免產生城市綜合管廊安全問題，強化城市綜合管廊系統運行效果。本文主要介紹了城市綜合管廊，研究了監控及安防關鍵技術在城市綜合管廊建設中的應用價值，分析了城市綜合管廊監控及安防關鍵技術，旨在為城市綜合管廊安全管理提供可靠的指導。
關鍵詞：監控系統；城市綜合管廊；安防關鍵技術
0引言
城市綜合管廊是城市的大動脈，在提高城市運行水平中發揮著重要價值。在新的發展階段，各大城市主動地開展了城市綜合管廊建設活動，便于促進城市健康發展。在建設城市綜合管廊工程時，要了解城市綜合管廊工程的特點，解決管廊內部市政線路設計問題，以確保工程建設質量。由于城市綜合管廊的安全問題是不容忽視的，所以還需要從安全的角度出發，構建安全管理體系，確保基礎設施安全運行。隨著社會發展，監控及安防關鍵技術的發展水平不斷提高，有助于保證安全管理水平。因此，可以利用監控及安防關鍵技術構建城市綜合管廊安全防護系統，以更好的工程促進社會穩定發展。
1城市綜合管廊介紹
城市綜合管廊是鋪設在地下的隧道空間，內部集結了電力、供熱、通信、給排水、燃氣等多種市政管線，對于提供城市運行水平具有重要的價值。由于城市綜合管廊的密閉性強，管廊內設備種類與數量多，加之管廊易受外界氣候、天氣的影響，城市綜合管廊設備在運行的過程中容易發生安全問題。因此，需要高度地重視城市綜合管廊安全管理，防止其受到內外部不良環境的影響。
2監控及安防關鍵技術在城市綜合管廊建設中的應用價值
2.1提升管廊系統安全運行水平
城市綜合管廊是由多種市政管線構成的。而在市政管線運行的過程中，容易出現安全問題。如出現電力泄露問題，給排出不暢問題，氣體爆炸問題。如果能夠利用監控及安防關鍵技術，做好城市綜合管廊安全系統建設工作，就可以發現安全問題，確保安全管理效率，從而提升管廊系統安全運行水平。
2.2落實國家基礎設施建設政策
我國早在2015年就提出了《國務院辦公廳關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》。在該《意見》中指出，要做好城市地下綜合管廊建設的安全管理工作。而通過將監控及安防關鍵技術運用在城市綜合管廊工程中，就能夠有效落實國家基礎設施建設政策，推動社會健康發展。
3城市綜合管廊監控及安防關鍵技術分析
3.1上位監控軟件平臺
在城市化進程加深的背景下，有必要加大城市綜合管廊建設力度，滿足城市人口對工作以及生活的需求，強化城市運行效果。當前，城市在發展建設的過程中建設了城市綜合管廊。由于城市綜合管廊系統在運行的過程中存在安全隱患，有必要在開展城市綜合管廊建設活動的過程中注重安全管理。上位監控軟件平臺是由數據庫、數據處理技術、計算機技術、信息技術等形成的監控平臺。同時，上位監控軟件平臺還具有設備自動切換功能、權限管理功能、聯動功能。通過將上位監控軟件平臺應用在城市綜合管廊監控及安防中，就容易及時發現安全問題，降低安全風險，提高城市綜合管廊的監控及安防水平。
3.2監控主干網
增強對城市綜合管廊的監控能力有助于排查安全問題，強化安全管理效果。因此，需要采取科學的手段，對城市綜合管廊進行監控。城市綜合管廊在建設的過程中設置了網絡攝像頭、火災自動報警系統。而通過將其與監控中心設2臺核心層交換機，一用一備，熱備冗余，現場設130臺接入層交換機，從而更好地建立數據通道，及時獲取城市綜合管廊運行數據信息，保證安全管理質量。
3.3安防子系統
安防系統對于阻止外來人員進入城市綜合管廊系統，規避城市綜合管廊運行風險具有積極意義。在城市綜合管廊系統建設的過程中，需要開展安防子系統建設活動。由于門禁系統和防入侵系統是安防子系統的重要組成部分，有必要從這兩個方面做好安防子系統建設工作。一方面，科學構建門禁系統。做好出入口的管理工作就可以避免其他非工作人員進入城市綜合管廊，從而有效保證城市綜合管廊管理水平。反之，則容易加大安全風險，產生安全事故。所以，需要在出入口設置門禁系統，防止不具有權限的人員進入城市綜合管廊。同時，還需要確保門禁系統具備信息記錄功能，有效記錄城市綜合管廊的出入信息，如記錄出入時間、出入人員的外貌信息等。另外，要確保門禁系統能夠直觀地顯示城市綜合管廊內部環境信息，便于對城市綜合管廊內部進行管理。另一方面，科學構建防入侵系統。在城市綜合管廊運行的過程中，可能會遇到非法分子侵入管廊的問題，對管廊的安全運行帶來負面影響。基于此，有必要設置防入侵系統，切實保護城市綜合管廊系統。由于投料口及機械通風口非法入侵常會選擇的渠道，為此可以在此位置設置防入侵系統。其中，可以將雙光束紅外線自動對射探測器運用在防入侵系統中，利用該種探測器獲取入侵信息，從而做好入侵管理工作。
3.4視頻監控子系統
視頻監控子系統即利用信息技術、視頻技術、監控技術將綜合管廊內各部位的狀態以動態畫面的形式呈現在相關管理人員面前，從而使他們掌握綜合管廊內各部位的運行情況，采取針對性的策略，做好管理工作。另外，視頻監控子系統還能夠科學整理歷史視頻，為相關管理人員搜索歷史視頻，加強城市綜合管廊監控管理具有重要價值。因此，需要做好視頻監控子系統的構建工作。首先，需要根據城市綜合管廊管線數量，管廊分布情況等，確定所設置網絡高清攝像頭的數量以及位置，以全fang位、多角度地監控城市綜合管廊運行狀態。其次，需要將網絡高清攝像頭、現場ACU與監控主干網相連接，并使其共用監控主干網。
3.5環境與設備監控子系統
構建環境與設備監控子系統就容易加強安全管理。在建設城市綜合管廊的過程中，有必要積極構建環境與設備監控子系統。在傳統的設計理念下，會將綜合管廊按200米一個防火分區設計，單倉路段設1個防火分區，雙倉路段設2個防火分區，三倉路段設3個防火分區，以開展安全管理活動。從傳統的設計方案中可以發現，設計人員需要通過在每個防火區域設1套ACU的方式，推進安全管理工作。為提高環境與設備監控子系統構建水平，切實保障城市綜合管廊安全，需要優化方案。如可以在單倉路段仍設1套ACU，但是需要改進雙倉路段、三倉路段設的設計方案。其中，可以在雙倉路段的兩個隔壁倉位防火分區合設1套ACU，而在三倉路段的相鄰三個倉位防火分區共設1套ACU。在這種情況下，就可以減少ACU的數量，提高對節點的控制水平，保證控制效率。另外，在優化了方案后不僅能夠減輕維護工作量，而且能夠降低建設成本。基于此，有必要主動地將該種方案應用在實際工作中。
3.6火災自動報警系統
城市綜合管廊內部集結了電力、供熱、通信、給排水、燃氣等多種市政管線。在管廊內部系統運行的過程中，構建電力監控系統，以監測各供電分區變壓器的運行狀態。與此同時，還需要積極利用電力監控系統監測高壓側電量，了解管廊的用電量，方便開展用電安全管理。對于相關管理人員來講，其可以利用電力監控系統，獲得設備運行信息，及時管理設備，保證設備運行水平。
4 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺
4.1平臺概述
AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控制、環境監測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制和綜合數據服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協調復雜的根本問題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環境和設備的使用和恢復效率。
4.2平臺組成
安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所環境監控系統、智能馬達監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監控、統一管理、統一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。
4.3平臺拓撲
4.4平臺子系統
4.4.1電力監控
電力監控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數和用能情況，可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。
4.4.2環境監測
環境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統完成管廊環境綜合監控。
4.4.3電氣安全
AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監視，發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。
4.5相關平臺部署硬件選型清單
4.5.1電力監控及配電室環境監控系統
應用場合（10KV） | 產品 | 型號 | 功能 | |
| 10KV進/饋線 |
| AM6-L | 相間電流速斷保護，相間限shi電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。 |
10/0.4KV變壓器 | AML-S | 分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接點信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線、裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過流、過負荷、超溫報警、過溫報警、裝置告警、PT斷線、CT斷線、對時異常等)、遙控開關、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、跳閘、故障電流電壓)等。 | ||
智能操控裝置 |
| ASD500 | 一次回路動態模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示（標配一路強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、柜內照明控制、RS485接口、高壓柜內電氣接點無線測溫。 | |
10KV計量 |
| PZ72L- E4/UT | 該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。具有許昌開普研究院有限公司、中心檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監控系統中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。 | |
應用場合（0.4KV） | 產品 | 型號 | 功能 | |
| 0.4KV進/出線 |
| PZ72L- E4/UT | 該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。具有許昌開普研究院有限公司、中心檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監控系統中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。 |
無功補償 |
| ARC | 測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網諧波過大保護功能,可控制電容器的投切，RS485/Modbus協議 | |
| ANSVC | ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯在整個供電系統中，能根據電網中負載功率因數的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關、控制器等組成。 | ||
| ANSVG | 補償方式:線性補償，全響應時間<5ms，瞬時響應時間≤100us;補償效果:≥0.99，可補償容性無功和感性無功，濾除5、7、9、11、13次以內的諧波;自身損耗:≤2%，效率:>98%;監控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過PC機實時監控;具有人性化的人機交互界面，可通過該界面看到系統和本體的實時電能質量信息，操作簡單，可以遠控，也可以本控;標準模塊化設計，縮短交付周期，同時提高了使用的可靠性和可維護性。 | ||
溫濕度控制器 |
| WHD72- 11/UT | 智能型溫濕度控制器以數碼管方式顯示溫濕度值，有加熱器、傳感器故障指示、變送功能、帶有RS485通訊接口可供遠程監控，用戶可通過按鍵編程自行設定系統參數。該儀表集測量、顯示、控制及通訊于一體，精度高、測量范圍寬，是一種適合于各個行業和領域的溫濕度測量控制儀表。具有許昌開普研究院有限公司、中心檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監控系統中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。 | |
智能網關 |
| Anet系列 | 8個RS485串口2kV隔離，2個以太網接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協議、支持多中心不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源:220VAC/DC。 | |
應用場合（配電室） | 產品 | 型號 | 功能 | |
環境監測 | 溫濕度 |
| / | 用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0%RH～99%RH |
煙霧 |
| / | 光電式煙霧傳感;電源正極（DC12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點 | |
水侵 |
| / | 接觸式水浸傳感器，監測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：-20℃~+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點 | |
局方檢測 |
| / | 監測變壓器、開關、開關柜的局部放電 | |
門禁 |
| / | 常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出 | |
攝像機 |
| / | 視頻監控 | |
開關量模塊 |
| ARTU-KJ8 | 8路開關量輸入,8路繼電器輸出 | |
智能網關 |
| ANet-2E4SM | 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊,可擴展16路。 | |
應用場合 | 產品 | 型號 | 功能 | |
各變電所 | 0.4KV出線 |
| ARCM200 系列 | 用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統中的剩余電流、溫度等電氣參數，從而預防電氣火災的發生。 |
各艙室 | 末端配電箱 |
| ARCM300 系列 | 用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統中的剩余電流、溫度等電氣參數，從而預防電氣火災的發生。 |
區域 變電所 | 區域分機 |
| Acrel-6000/B3 | 接收電氣火災監控探測器信號，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，采用485通訊 |
主變點所 監控中心 | 控制主機 |
| Acrel-6000/B | 接收電氣火災監控探測器信號和各區域分機數據，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，可采用485通訊。 |
配套附件 | ||||
0.4kV電流 互感器 |
| AKH-0.66 | 測量型互感器，采集交流電流信號。 | |
應用場合 | 產品 | 型號 | 功能 | |
消防設備電源電壓監控 |
| AFPM3-2AVM | 監測兩路三相交流電壓，二總線通訊。 | |
區域 變電所 | 區域分機 |
| AFPM100/B3 | 接收消防設備電源監控探測器信號，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，可采用二總線通訊。 |
主變點所 監控中心 | 控制主機 |
| AFPM100/B1 | 接收消防設備電源監控探測器信號和各區域分機數據，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，可采用二總線通訊。 |
應用場合 | 產品 | 型號 | 功能 | |
普通艙室 配電室 | 常開防火門 |
| AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120 | 監測常開防火門的開閉狀態。 |
常閉防火門 |
| 單扇：AFRD-CB1(YT) 雙扇：AFRD-CB2(YT) | 監測常閉防火門的開閉狀態。 | |
防爆艙室 | 常開/常閉 防火門 |
| AFRD-MC | 監測常開、常閉防火門的開閉狀態。 |
監測模塊 |
| AFRD-CK/CB | 接收AFRD-MC的狀態信息同步傳輸至防火門監控主機。 | |
區域 變電所 | 區域分機 |
| AFRD100/B3 | 接收防火門監控模塊和防火門一體式探測器的信號，實現對防火門開閉狀態的報警、監視、控制與管理，采用二總線通訊。 |
主變點所 監控中心 | 控制主機 |
| AFRD100/B | 接收防火門監控模塊和防火門一體式探測器的信號以及各區域分機的實時數據，實現對防火門開閉狀態的報警、監視、控制與管理，采用二總線通訊。 |
應用場合 | 產品 | 型號 | 功能 | |
各變電所和非防爆艙室 | 集中電源集中控制型消防應急標志燈具（高防護） |
| A-BLJC-1LROEII1W-A431H(單面安全出口) | 防護等級：IP67 設備尺寸：145*400*15 安裝方式：壁掛 |
| A-BLJC-1LROEII1W-A431H(單面疏散出口) | 防護等級：IP67 設備尺寸：145*400*15 安裝方式：壁掛 | ||
集中電源集中控制型消防應急照明燈具（高防護） |
| A-ZFJC-E*W-A604T8單管式應急照明燈具 | 防護等級：IP67 設備尺寸：Φ26*L400、Φ26*L600、Φ26*L1200 安裝方式：吸頂、吊掛 設備功率：3、6、9、12、15W | |
| A-ZFJC-E*W-A603HC高防護應急照明燈具 | 防護等級：IP67 設備尺寸：Φ175*H60 安裝方式：吸頂、壁掛 設備功率：3、6、9、12、15W | ||
| A-ZFJC-E*W-A603HE高防護應急照明燈具 | 防護等級：IP67 設備尺寸：198*98*55 安裝方式：吸頂、壁掛 設備功率：3、6、9、12、15W | ||
消防應急燈具電源 |
| A-D-0.3KVA-A200L A-D-0.5KVA-A200L A-D-0.75KVA-A200L A-D-0.1KVA-A200L | 防護等級：IP65 設備尺寸：500*400*200、600*480*230 安裝方式：壁掛 設備功率：0.3、0.5、0.75、1KVA 回路數量：8路 | |
防爆艙室 | 集中電源集中控制型消防應急防爆標志燈具 |
| A-BLJC-1LROEI1W-A431EX（防爆單面出口) | 防護等級：IP65 防爆等級：ExdeIICT6Gb/ExtDA21IP66T80℃ 設備尺寸：165*375*65 安裝方式：壁掛 |
| A-BLJC-1LROEI1W-A431EX（防爆單面左向) | 防護等級：IP65 防爆等級：ExdeIICT6Gb/ExtDA21IP66T80℃ 設備尺寸：165*375*65 安裝方式：壁掛 | ||
集中電源集中控制型消防應急防爆照明燈具 |
| A-ZFJC-E*W-A630EX | 防護等級：IP65 防爆等級：ExdeIICT6Gb/ExtDA21IP66T80℃ 設備尺寸：256*243*78 安裝方式：壁掛 設備功率：3、6、10W | |
| A-ZFJC-E*W-A632EX | 防護等級：IP65 防爆等級：ExdeIICT6Gb/ExtDA21IP66T80℃ 設備尺寸：Φ135mm*H168mm 安裝方式：吊管安裝 設備功率：3、6、9、12、15W | ||
消防應急燈具電源(防爆) |
| A-D-0.3KVA-A200EX A-D-0.5KVA-A200EX A-D-1KVA-A200EX | 防護等級：IP43 設備尺寸：904*702*220、1354*702*220 安裝方式：壁掛 設備功率：0.3、0.5、1KVA 回路數量：8路 | |
區域 變電所 | 區域分機 |
| A-C-A100/B3 | 區域分機通過總線網絡實時監控各個終端，在險情發生時，自動將信息指令發布到每個終端，終端收到指令之后自動開始工作，如頻閃、變向、開、滅燈等工作，實時指示安全的疏散路線。 |
中繼器 |
| CAN轉光纖中繼 | 通過CAN轉光纖中繼實現把CAN總線傳輸轉換至光纖傳輸延長通訊距離增加方案多樣性。 | |
主變電所 監控中心 | 監控主機 |
| A-C-A100 | 監控主機通過總線網絡實時監控各個終端，在險情發生時，自動將信息指令發布到每個終端，終端收到指令之后自動開始工作，如頻閃、變向、開、滅燈等工作，實時指示安全的疏散路線。 |
5結語
綜上所述，城市綜合管廊是城市建設的重要組成部分。在城市化速度加快的背景下，城市綜合管廊工程也隨之發展。當前很多的城市都建設了城市綜合管廊工程。不過，城市綜合管廊工程在運行的過程中出現了安全問題，如發生了爆炸安全事故，出現了隧道內部進水的問題，產生了隨意侵占管廊內部資源的問題等。為提高安全問題解決水平，有必要推進城市綜合管廊工程的安全管理工作。研究發現，引進監控及安防關鍵技術可確保城市綜合管廊的運行安全得到保障。所以，可以積極研究監控及安防關鍵技術，根據城市綜合管廊實際運行情況，構建視頻監控系統、安防系統火災自動報警系統、電力監控子系統、地理信息子系統等，合理維護與管理城市綜合管廊。
參考文獻：
【1】韓靜,張積玉,張立峰.自動化技術在機械設計中的應用[J].
【2】王如，湯川川，謝旭峰，尚應帥，周王飛.城市綜合管廊監控及安防關鍵技術研究.
【3】安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05
作者簡介：任運業，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。
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