淺談城市智慧管廊中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用與產(chǎn)品選型

摘要

   作為繼物聯(lián)網(wǎng)、云計算后的新一代信息技術(shù)，大數(shù)據(jù)已成為當前受關(guān)注的概念之一。大數(shù)據(jù)技術(shù)和應(yīng)用在全球得到了迅猛發(fā)展，并已對、企業(yè)決策和人們的生活方式產(chǎn)生了重要的影響。青島市作為國家綜合管廊試點城市，管廊試點項目陸續(xù)進入交付、運營階段。各試點管廊項目開展了智慧管廊建設(shè)，為加強對各管廊試點項目的運維監(jiān)管 , 提高城市管廊運行管理水平, 青島市匯聚各區(qū)域管廊數(shù)據(jù), 建設(shè)城市級管廊運維監(jiān)管指揮中心和城市級管廊運維監(jiān)管平臺，為城市級管廊大數(shù)據(jù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。為此，青島市建委組織課題組對智慧管廊在青島市的應(yīng)用進行了總結(jié)，并對大數(shù)據(jù)技術(shù)在青島智慧管廊中的應(yīng)用進行了探索。

關(guān)鍵詞 智慧管廊;大數(shù)據(jù)技術(shù);大數(shù)據(jù)構(gòu)建

0、引言

   城市地下綜合管廊大數(shù)據(jù)應(yīng)用是涵蓋管廊數(shù)據(jù)采集、梳理、管理、服務(wù)、應(yīng)用于一體的數(shù)據(jù)資源綜合服務(wù)與管理。也需要按照統(tǒng)一、集約、數(shù)據(jù)開發(fā)利用理念，打造“新型智慧管廊"，有效解決“信息孤島"、“數(shù)據(jù)煙囪"等現(xiàn)象，通過以應(yīng)用為抓手，打通信息流，滿足城市管廊多方位、多層次的數(shù)據(jù)需求，推進全市地下綜合管廊信息資源共享及城市地下綜合管廊治理的現(xiàn)代化，從而不斷提升“智慧城市"公共基礎(chǔ)設(shè)施“智慧管廊"的管理水平。

1、廊內(nèi)設(shè)備與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

　　1.1監(jiān)控系統(tǒng)功能

   根據(jù)國家《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》提出的要求，具備地下綜合管廊的監(jiān)控系統(tǒng)。綜合管廊環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在廊內(nèi)布設(shè)各種傳感器和多通道數(shù)據(jù)采集單元，對廊內(nèi)有毒有害氣體濃度、可燃氣體濃度、環(huán)境溫濕度、集水坑水位等數(shù)據(jù)進行實時采集；由多通道數(shù)據(jù)采集單元進行在線監(jiān)測、預(yù)警、上傳至統(tǒng)一管理平臺，并利用多通道區(qū)域控制單元對排風(fēng)機、水泵、電氣等設(shè)備實現(xiàn)就地自動或遠程控制操作。

智慧管廊大數(shù)據(jù)構(gòu)建

2、綜合管廊設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)分析

　　2.1 管廊環(huán)境監(jiān)控

　　管廊環(huán)境主要包括環(huán)境的濕度、溫度、有害氣體、水泵、風(fēng)機等內(nèi)容，環(huán)境監(jiān)控就是要對以上內(nèi)容進行監(jiān)測。 管廊內(nèi)部是一個比較封閉的空間，且逃生出口有限，所以要保證管廊中有害氣體、溫度、濕度等的安全，才能允許檢查維護人員進入到管廊內(nèi)部，這也是對人員安全的負責(zé)。監(jiān)測系統(tǒng)的自動化、智能化可以保證管廊環(huán)境的安全，如當廊內(nèi)氧氣過低、溫度濕度等過高時，監(jiān)測系統(tǒng)會自動發(fā)出警報并開啟通風(fēng)設(shè)備，強行換氣;如若積水坑的水位過高，它同樣會發(fā)出警報并停止排水泵的運行。

　　2.2 火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)

   目前主流產(chǎn)品的信號總線、電話總線和 CAN 總線等信號傳輸距離都在 2km 以內(nèi)，采用光纖通信能夠完成遠距離的信號傳輸。為實現(xiàn)組網(wǎng)，1#控制站作為主站，2#—4#控制站作為從站，主從站通過光纖通信完成。每個控制站站內(nèi)含 1 臺電氣火災(zāi)監(jiān)控系器、1臺防火門監(jiān)控器，通過 CAN 總線與火災(zāi)報警控制器連接。此外區(qū)段內(nèi)各防火分區(qū)的氣體滅火裝置也通過 CAN 總線接入本區(qū)段控制站火災(zāi)報警控制器連接。要求達到每個控制站形成一個相對獨立的單元系統(tǒng)，并能與其余控制站通信。各防火分區(qū)內(nèi)設(shè)接線端子箱，將各防火分區(qū)非氣體防護區(qū)內(nèi)的各類總線設(shè)備接入?yún)^(qū)段火災(zāi)報警控制器。此外，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)預(yù)留接口，接入綜合管廊的統(tǒng)一管理信息平臺。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)綜合管廊內(nèi)非消防配電箱內(nèi)有關(guān)回路設(shè)置各類電氣火災(zāi)探測器。各類配電箱基本安裝在各節(jié)點內(nèi)部，需要探測監(jiān)控的點數(shù)較多且分布于全線各節(jié)點。如果采用單臺電氣火災(zāi)監(jiān)控器，則同防火門監(jiān)控系統(tǒng)一樣受到各類總線長度限制條件的影響。設(shè)計采用每個區(qū)段設(shè)置1臺電氣火災(zāi)監(jiān)控器，監(jiān)控器同時監(jiān)控 4 個剩余電流式電氣火災(zāi)探測器及測溫式技術(shù)與應(yīng)用電氣火災(zāi)探測器回路。監(jiān)控器通過CAN總線接入本區(qū)段火災(zāi)報警控制器。

3、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、高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，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、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。

   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行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

4、平臺拓撲圖

5、平臺子系統(tǒng)

   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保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)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(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。

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

馬達監(jiān)控

   馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現(xiàn)對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動控制。

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)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預(yù)警。

智能照明控制

①　防火分區(qū)單獨控制，分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能控制面板就地驅(qū)動器；開關(guān)驅(qū)動器連接消防報警系統(tǒng)，接收消防報警信息，強制打開驅(qū)動器回路。

②　廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進入管廊內(nèi)自動開啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開后燈具關(guān)閉。

③　除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

④　考慮現(xiàn)場模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

⑤　系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應(yīng)控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時控制，避免同時亮燈負荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能。

6、電相關(guān)平臺部署硬件選型清單

1.智能照明系統(tǒng)

2.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

3.消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)

4.防火門監(jiān)控系統(tǒng)

5.消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)

7、結(jié)束語

通過智慧管廊大數(shù)據(jù)來源、大數(shù)據(jù)構(gòu)建及智慧應(yīng)用的探索，以及大數(shù)據(jù)技術(shù)在青島智慧管廊中的應(yīng)用實踐，可以看到大數(shù)據(jù)對保障管廊、管線和設(shè)備設(shè)施安全， 提升城市地下綜合管廊治理水平，提升決策能力和風(fēng)險防范能力，能夠發(fā)揮重要作用。而管廊內(nèi)高溫、高濕、高鹽分、高腐蝕的惡劣環(huán)境對管廊、管線及管廊內(nèi)設(shè)備設(shè)施的壽命造成的不良影響，通過大數(shù)據(jù)應(yīng)用保障管廊、管線和設(shè)備設(shè)施的安全更具現(xiàn)實意義。此外，對大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧管廊數(shù)據(jù)采集處理、數(shù)據(jù)建模和應(yīng)用方面方興未艾，還需要進一步的探索與實踐。未來，大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧管廊的應(yīng)用必將發(fā)揮重要作用。