智慧管網解決方案
一、方案概述
隨著我國城市的快速發(fā)展，地下管線增多，各種地下管線的施工為城市發(fā)展帶來了諸多不便，而城市綜合管廊的應用能很好地實現(xiàn)各管線統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設計、統(tǒng)一建設和管理，各地管廊建設正在如火如荼的開展。地下綜合管廊集洪水排水、電力、電信、光纜、熱力、燃氣等各種管線及其附屬設備于一體，實施統(tǒng)一設計、施工和管理，因此傳統(tǒng)的管理模式難以滿足管廊管理的需求，通過智慧化、信息化手段解決管理難題，是新時代管廊管理的必要課題。我們根據實際管理需要提出了基于BIM技術，將管廊結構監(jiān)測、廊內環(huán)境溫、濕度、有害氣體濃度、通風、水泵設備狀態(tài)、集水坑液位、入侵檢測、視頻監(jiān)控、人員定位等管理內容，統(tǒng)一納入智慧化管廊管理云平臺中，具有重要的社會意義和經濟價值。本方案已經列入了吉林省2018年度科技發(fā)展計劃，受到了吉林省科技廳的高度認可和立項支持。
二、方案架構
城市綜合管廊的建設目標是在信息化管理的基礎上，逐步實現(xiàn)自動化，用智慧覆蓋整個管廊運行管理的全過程，實現(xiàn)高效、節(jié)能、安全、環(huán)保的“管、控、營”一體化智慧型管廊。
智慧管網監(jiān)測管理系統(tǒng)由環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、預警與報警系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和統(tǒng)一管理信息平臺六部分組成。
監(jiān)控與報警系統(tǒng)架構圖
系統(tǒng)基于BIM模型，將物聯(lián)網的“管、控、營”一體化的智能管控系統(tǒng)，從數(shù)據采集、通信網絡、系統(tǒng)架構、智能聯(lián)動到綜合數(shù)據服務等方面的設計，與BIM模型進行數(shù)據實時聯(lián)動，解決了管廊監(jiān)控與報警建設中存在著內部干擾性強、使用單位多及協(xié)調復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的恢復效率，進而實現(xiàn)了監(jiān)控中心應用“五大系統(tǒng)，一個平臺，一根光纖，一組基站”即能對管廊內部設備的遠程管理與聯(lián)動控制。
三、方案實施
1 環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)
1.1系統(tǒng)簡介
環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)了對綜合管廊全域內環(huán)境和設備參數(shù)狀態(tài)的全程監(jiān)控，實時監(jiān)控信息通過多功能基站準確、及時地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的統(tǒng)一管理信息平臺，從BIM模型上可以直觀準確的展示，便于值班人員及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境和設備問題，排除故障以及對警情的及時處理，保證管廊正常運行。
1.2系統(tǒng)組成
環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)主要由智能傳感器（環(huán)境監(jiān)控、設備監(jiān)控）、多功能基站和智能LED顯示器等設備組成。
通過在每個防火分區(qū)內出入口和通風口處安裝氣體（O2、CH4、H2S）、溫度、濕度、煙霧、水位、水浸等監(jiān)測傳感器，在監(jiān)控中心控制室顯示屏上，顯示每個防火分區(qū)的氧氣百分比含量和溫度/濕度，并通過BIM模型和安全閾值設定，對風機、水泵等設施進行自動控制和遠程操控。
1.3 監(jiān)測內容
環(huán)境參數(shù)監(jiān)控傳感器布置如下：
環(huán)境參數(shù)監(jiān)控內容表（注：●應監(jiān)控；▲宜監(jiān)控）
2 安全防范系統(tǒng)
2.1系統(tǒng)簡介
安全防范系統(tǒng)，是通過BIM+GIS技術，實現(xiàn)對綜合管廊全域內人員的全程監(jiān)控，將實時視頻信息和電子巡查信息通過多功能基站及時、準確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，便于值班人員及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場問題，排除故障以及對警情的及時處理，保證管廊正常運行。
2.2系統(tǒng)組成
安全防范系統(tǒng)主要包含BIM模型、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、防入侵系統(tǒng)和可視化巡檢系統(tǒng)（電子巡查管理系統(tǒng)）五部分。
3 通信系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)簡介
通信系統(tǒng)的功能是實現(xiàn)管理、巡檢和施工人員的通信聯(lián)絡，管廊配備各區(qū)間工作人員之間、現(xiàn)場工作人員與監(jiān)控中心之間保持信息通暢，確保前端巡檢人員信息及時上報，監(jiān)控中心命令及時下達。
3.2系統(tǒng)組成
通信系統(tǒng)主要由廣播對講基站、WIFI無線手機和語音調度服務器等設備組成。
4 預警與報警系統(tǒng)
4.1系統(tǒng)簡介
預警與報警系統(tǒng)的功能是實現(xiàn)對綜合管廊的全程監(jiān)測，系統(tǒng)將預警和報警信息通過多功能基站及時、準確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，在BIM模型上可視化的反饋，實現(xiàn)災情預警、報警、處理及疏散，同時通過廣播系統(tǒng)，向綜合管廊內的工作人員廣播，使他們及時撤離現(xiàn)場，保證人身安全等功能。
4.2系統(tǒng)組成
預警與報警系統(tǒng)由火災報警系統(tǒng)和可燃氣體探測報警系統(tǒng)兩部分組成。
4.3聯(lián)動功能
（1）消防聯(lián)動：探測器發(fā)出檢測信號，報警裝置聯(lián)動視頻系統(tǒng)，跳出該防區(qū)的視頻畫面，確認報警。
（2）聯(lián)動排煙/氣系統(tǒng)：每段防火分區(qū)設置有排風及排煙/氣系統(tǒng)，正常時用于排風。當確認探測到火災/可燃氣體時，監(jiān)控中心可通過多功能基站傳輸指令實現(xiàn)遠程啟動風機排煙/氣。
（3）聯(lián)動電源：災情探測信息確認后，監(jiān)控中心可通過多功能基站進行指令傳輸以切斷非消防電源。
（4）聯(lián)動廣播系統(tǒng)：災情探測信息確認后，監(jiān)控中心啟動廣播切換模塊進行災情信息廣播，特別針對災情確認區(qū)、相鄰分區(qū)進行廣播疏散。
（5）聯(lián)動電話系統(tǒng)：監(jiān)控中心可啟動專用模塊與任一廣播基站通話；現(xiàn)場任一廣播基站或電話通過監(jiān)控中心確認后實現(xiàn)與調度主機通話錄音。
5 地理信息系統(tǒng)
5.1系統(tǒng)簡介
地理信息系統(tǒng)的功能是實現(xiàn)對綜合管廊人員、設備和巡檢車輛的位置坐標數(shù)據的采集、存儲、管理、分析和表達，將信息通過多功能基站及時、準確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實現(xiàn)對通風線路、避災路線、監(jiān)測設備、巡檢人機坐標等信息的GIS瀏覽，并通過與BIM模型的實時聯(lián)動，有效、可視的反饋現(xiàn)場信息
5.2系統(tǒng)功能
地理信息系統(tǒng)基于BIM模型，展示地下管廊和內部各專業(yè)管線基礎數(shù)據管理、圖檔管理、管線拓撲維護、數(shù)據離線維護、維修與改造管理、基礎數(shù)據共享等功能信息，直觀、美觀、統(tǒng)一、友好的人機交互界面，簡單、準確的傳達指令信息。
同時，系統(tǒng)具有豐富的地圖展示效果，同時支持二維、三維地圖的在線展示、流暢切換，支持旋轉、縮放、平移等基本操作，且具有統(tǒng)一坐標系，為監(jiān)控人員與決策人員提供準確的地理信息，確保信息統(tǒng)一可視，在應急救援時提供有效的安全分析鏈。
6 統(tǒng)一管理信息平臺
6.1系統(tǒng)簡介
統(tǒng)一管理信息平臺的功能是實現(xiàn)對大數(shù)據的綜合分析和交互，將信息通過多功能基站及時、準確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，以BIM+GIS模式實現(xiàn)位置坐標的可視化追蹤。
6.2系統(tǒng)集成
由于統(tǒng)一管理信息平臺依靠多個不同功能的系統(tǒng)，為了有效消除各系統(tǒng)間的信息孤島，我們從門戶集成、應用集成、通信集成、數(shù)據集成、安全集成和管理集成六個方面構建一個全局SOA架構和多系統(tǒng)集成互聯(lián)網的數(shù)字化、網絡化、集成化和智能化的統(tǒng)一管理信息平臺。
（1）門戶集成。實現(xiàn)環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、預警與報警系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)及其它所有系統(tǒng)在統(tǒng)一門戶上的集成化統(tǒng)一管理。
（2）應用集成?；诰W絡架構、以電子地圖為導航的綜合集成管控平臺，實現(xiàn)集成系統(tǒng)之間的信息交換和共享，并對集成信息進行綜合應用。
（3）通信集成。集成平臺通過建立起一套統(tǒng)一的信息體系，利用先進的XML語言，在各個前端采集設備與平臺之間按照統(tǒng)一的標準接口，通過消息服務進行信息交換和控制信息交換。
（4）數(shù)據集成。通過對多系統(tǒng)數(shù)據采集和分析，可以實現(xiàn)系統(tǒng)之間的關聯(lián)和統(tǒng)計，并可以輸出不同的報表。
（5）安全集成。建立統(tǒng)一的權限管理體系，以密碼技術為基礎，在網絡環(huán)境中實現(xiàn)統(tǒng)一用戶管理、身份認證及單點登錄、統(tǒng)一授權管理、安全審計與責任認定、統(tǒng)一門戶管理功能等，為各系統(tǒng)提供完善的安全支撐。
（6）管理集成。通過統(tǒng)一的管理平臺實現(xiàn)對五大系統(tǒng)的管理，包括對設備和軟件的注冊、配置、維護和更新。
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