淺談綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:通過分析綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及后期運(yùn)管中需要注意的問題，對(duì)通信、廊內(nèi)設(shè)備與環(huán)境監(jiān)控、火災(zāi)監(jiān)測、自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)進(jìn)行探討，初步給出各項(xiàng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)化綜合管廊報(bào)警與監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建提出部分建議。

關(guān)鍵詞:綜合管廊 監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng) 通信網(wǎng)絡(luò) 信息化管理平臺(tái) 設(shè)備供電 接地與安裝

0、引言

綜合管廊是種統(tǒng)籌建設(shè)管理地下管線的新模式，為電力、通信、供熱、燃?xì)?、供水、排水等各種地下管線建造個(gè)共同的“房子”。由于綜合管廊具有避免道路反復(fù)開挖、化利用土地資源、管線敷設(shè)擴(kuò)容方便、延長管線使用壽命等點(diǎn)，被家及地方大力推廣建設(shè)。當(dāng)前建設(shè)綜合管廊的地域分布廣泛，但由于設(shè)計(jì)、施工及后期運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)尚淺，故具有定的試驗(yàn)性。全已建成的綜合管廊項(xiàng)目中，入駐管廊的管線主要包括電力、通信、給水等，部分管廊中還含有排水管線，但燃?xì)?、熱力、空氣輸送等管線入駐zui少。

管廊本體是鋼筋混凝土地下構(gòu)筑物，原則上每隔200m設(shè)置個(gè)防火分區(qū)，廊內(nèi)設(shè)有通風(fēng)、供配電、排水、標(biāo)識(shí)、監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)等附屬設(shè)施。后期管廊運(yùn)管部門會(huì)通過以上附屬設(shè)施對(duì)管廊進(jìn)行科學(xué)的綜合管理，提高廊內(nèi)管線性、穩(wěn)定性等。其中監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)是決定管廊是否正常運(yùn)行及運(yùn)管維護(hù)工作是否方便的重要因素之，目前仍在不斷地改良創(chuàng)新。

綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)由管廊前端設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控三部分組成。其中，前端設(shè)備包括布置在綜合管廊內(nèi)部的檢測、控制及報(bào)警設(shè)施，主要負(fù)責(zé)前端現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和控制；通信網(wǎng)絡(luò)由光纖通信網(wǎng)組成，可實(shí)現(xiàn)管廊前端設(shè)備與通信之間的通信功能；監(jiān)控為綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理和指揮，前端所有設(shè)備通過通信網(wǎng)絡(luò)接入監(jiān)控。

根據(jù)前期建設(shè)單位的意見、工程設(shè)計(jì)中監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、施工現(xiàn)場問題與后期運(yùn)管部門提出的改進(jìn)建議，對(duì)綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與措施提出以下建議。

1、通信網(wǎng)絡(luò)

通信網(wǎng)絡(luò)是綜合管廊內(nèi)部各子系統(tǒng)與監(jiān)控主系統(tǒng)之間通信傳輸及信息交換的重要樞紐，其系統(tǒng)構(gòu)架具有多樣性。過去，通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)采用主干環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，即在監(jiān)控設(shè)置核心交換機(jī)，再通過光纖與廊內(nèi)底層交換機(jī)連接成環(huán)。這種主干環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)雖然較為經(jīng)濟(jì)，但由于目前很多綜合管廊項(xiàng)目規(guī)模較大，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的斷線就會(huì)造成斷點(diǎn)之間區(qū)段與監(jiān)控之間的通信中斷，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以筆者建議將主干環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)只運(yùn)用于規(guī)模較小的工程中。

對(duì)于規(guī)模較大的綜合管廊，通信網(wǎng)絡(luò)可考慮采用底層區(qū)域環(huán)網(wǎng)+主干冗余點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，管廊按每6～8個(gè)防火分區(qū)(可配合電氣供配電轄區(qū)考慮)組建個(gè)底層區(qū)域光纖環(huán)網(wǎng)，這樣就能將段很長的通信網(wǎng)絡(luò)分成幾個(gè)較小的底層環(huán)網(wǎng)；每個(gè)防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置1套底層交換機(jī)，接入本分區(qū)內(nèi)除火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和無線對(duì)講系統(tǒng)以外的設(shè)備在每個(gè)區(qū)域環(huán)網(wǎng)靠近監(jiān)控的個(gè)分區(qū)內(nèi)，交換機(jī)通過光纜與監(jiān)控實(shí)現(xiàn)主干冗余點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖通信；監(jiān)控配置2臺(tái)核心交換機(jī)，互為熱備，負(fù)責(zé)前端通信設(shè)備的接入，同時(shí)負(fù)責(zé)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接。

上述的設(shè)計(jì)方案通過增設(shè)1套核心交換機(jī)實(shí)現(xiàn)主干冗余，廊內(nèi)分區(qū)各自成環(huán)，無論是主干網(wǎng)還是底層環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)斷線都不會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，所以規(guī)模較大的綜合管廊宜采用底層區(qū)域環(huán)網(wǎng)+主干冗余點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

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

建議在綜合管廊內(nèi)部每個(gè)防火分區(qū)內(nèi)布設(shè)1套PLC控制單元，負(fù)責(zé)監(jiān)測控制本區(qū)內(nèi)的設(shè)備，包括風(fēng)機(jī)、照明、排水泵、井蓋、出／入口控制器、綜合氣體檢測儀、溫／濕度檢測儀及液位檢測儀、供配電系統(tǒng)信息化數(shù)據(jù)設(shè)備等。對(duì)于廊內(nèi)風(fēng)機(jī)、照明、水泵、井蓋、環(huán)境監(jiān)測等設(shè)備，可采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式接入PLC；出／入口控制器、供配電系統(tǒng)信息化等自帶控制單元的設(shè)備可通過RS485總線接入PLc，經(jīng)處理后通過TCP／IP通信模塊接入工業(yè)級(jí)交換機(jī)，從而將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控。在遠(yuǎn)程控制模式下，PLC接收監(jiān)控發(fā)送的聯(lián)動(dòng)指令，對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；在本地控制模式下，將各設(shè)備將運(yùn)行狀態(tài)輸入后根據(jù)PLC內(nèi)預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行控制，接收控制信號(hào)進(jìn)行本地控制。

考慮到以往工程分區(qū)控制點(diǎn)數(shù)量較少的情況，往往在多個(gè)分區(qū)內(nèi)共用1套PLC主機(jī)及數(shù)套分布式I／O系統(tǒng)，造成實(shí)際施工時(shí)反饋PLC主機(jī)與分布式I／0模塊間距過長不便于擴(kuò)展，且部分PLC廠家主機(jī)與分布式I／0模塊之間的線纜需特別定制，會(huì)增加投資成本，所以從穩(wěn)定性及擴(kuò)展性兩方面考慮，建議每個(gè)防火分區(qū)按1個(gè)自控單元設(shè)計(jì)。

3、火災(zāi)監(jiān)測、自動(dòng)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

綜合管廊內(nèi)部多為主干管線，擔(dān)負(fù)著城市或片區(qū)正常運(yùn)行的重任。旦沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)、撲滅火災(zāi)，將導(dǎo)致城市或片區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施癱瘓，使城市受到巨大的經(jīng)濟(jì)損失及不良的社會(huì)影響，故火災(zāi)監(jiān)測、自動(dòng)報(bào)警與聯(lián)動(dòng)滅火系統(tǒng)的設(shè)置是非常有必要的。

3.1 火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)

火災(zāi)監(jiān)測宜采用線型光纖測溫，將光纖測溫主機(jī)與感溫光纖等作為主要的火災(zāi)監(jiān)測裝置。先由測溫光纖精確定位火災(zāi)發(fā)生的位置，將信息反饋給光纖測溫主機(jī)，再由測溫主機(jī)將實(shí)時(shí)溫度、火災(zāi)發(fā)生位置、火災(zāi)報(bào)警信號(hào)輸出至火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，zui后由火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)完成相應(yīng)的消防聯(lián)動(dòng)。

以往部分工程在廊內(nèi)設(shè)置感煙探測器、感溫光柵等作為輔助或主要的火災(zāi)監(jiān)測裝置，但實(shí)際使用效果不佳，因?yàn)榫C合管廊內(nèi)納入的給排水管、通訊電纜般不燃或難燃，且廊內(nèi)電力電纜均為阻燃或耐火電纜，在發(fā)生火災(zāi)并產(chǎn)生大量煙氣時(shí)，感溫裝置早已動(dòng)作，故采用感煙探測器意義不大；另外在管廊內(nèi)造成電纜局部升溫進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)主要是因?yàn)殡娏€路出現(xiàn)相問短路、對(duì)地短路、接觸不良、線路過載等問題，而感溫光柵是點(diǎn)式感溫，監(jiān)測時(shí)間為循環(huán)非連續(xù)，故也不建議將感溫光柵作為綜合管廊內(nèi)部主要的。所以建議采用感溫光纖測溫作為綜合管廊火災(zāi)探測系統(tǒng)的shouxuan。

3.2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)通過接收火災(zāi)檢測信號(hào)或者手動(dòng)按鈕報(bào)警信號(hào)，在綜合管廊內(nèi)部進(jìn)行聲光報(bào)警，以jingshi管廊內(nèi)部的工作人員，并同時(shí)在監(jiān)控內(nèi)部進(jìn)行聲光報(bào)警及軟件彈窗報(bào)警，監(jiān)控管理平臺(tái)自動(dòng)將監(jiān)視器畫面切換到發(fā)生火災(zāi)的位置并通知監(jiān)控工作人員采取相關(guān)措施。

該系統(tǒng)包括設(shè)置在監(jiān)控的火災(zāi)報(bào)警控制主機(jī)、消防控制室圖形顯示裝置、綜合管廊內(nèi)的火災(zāi)報(bào)警控制分機(jī)、手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕、火災(zāi)聲光報(bào)警器等設(shè)備。其中，監(jiān)控的火災(zāi)報(bào)警控制主機(jī)能接入前端所有火災(zāi)報(bào)警控制分機(jī)，監(jiān)測每臺(tái)分機(jī)的運(yùn)行情況，當(dāng)監(jiān)控區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)，系統(tǒng)可以采用自動(dòng)模式聯(lián)動(dòng)控制相關(guān)設(shè)備啟／停，并接收各種聯(lián)動(dòng)設(shè)備的反饋信號(hào)，監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)；工作人員可結(jié)合消防控制室圖形顯示情況進(jìn)行火災(zāi)預(yù)警、火警以及消防指揮調(diào)度工作：而管廊內(nèi)部的火災(zāi)報(bào)警控制分機(jī)負(fù)責(zé)接入現(xiàn)場所有的火災(zāi)報(bào)警設(shè)備，接收并傳遞火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，且對(duì)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制；手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕和火災(zāi)聲光報(bào)警器接入所在防火分區(qū)內(nèi)的火災(zāi)報(bào)警控制分機(jī)。

各火災(zāi)報(bào)警控制分機(jī)通過消防通信鏈路與監(jiān)控火災(zāi)報(bào)警控制主機(jī)連接，并通過光纖傳輸實(shí)現(xiàn)前端設(shè)備與監(jiān)控的通信。

由于管廊內(nèi)部般需要設(shè)置固定式電話，故可與消防電話合用，只設(shè)置單獨(dú)通信系統(tǒng)即可。

3.3 消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

在系統(tǒng)自動(dòng)控制狀態(tài)下，旦火災(zāi)監(jiān)測設(shè)備檢測到火災(zāi)發(fā)生，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就能夠自動(dòng)啟動(dòng)事先編制好的消防預(yù)案，聯(lián)動(dòng)控制相關(guān)消防設(shè)備，如切斷非消防電源、啟動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙、啟動(dòng)滅火裝置及時(shí)滅火、聯(lián)動(dòng)控制防火門及出／入口控制器等；在手動(dòng)控制狀態(tài)下，工作人員對(duì)火災(zāi)進(jìn)行確認(rèn)后，啟動(dòng)消防預(yù)案，聯(lián)動(dòng)控制相關(guān)消防設(shè)備，同時(shí)工作人員能夠通過操作按鈕啟／停相關(guān)報(bào)警設(shè)備和消防設(shè)備。

4、監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過集成前端監(jiān)控系統(tǒng)中的各子系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、分析和存儲(chǔ)以及業(yè)務(wù)管理和應(yīng)急指揮等功能。系統(tǒng)應(yīng)包含服務(wù)器及各子系統(tǒng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，其中，服務(wù)器通過安裝信息化監(jiān)控管理平臺(tái)客戶端，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整體業(yè)務(wù)管理和數(shù)據(jù)管理以及對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各設(shè)備的整體管理和控制。

5、設(shè)備供電、接地與安裝

綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備均按不低于二級(jí)負(fù)荷考慮，要求雙回路供電，且兩路電源互為熱備，并設(shè)置不問斷供電電源。系統(tǒng)應(yīng)采用每個(gè)防火分區(qū)單獨(dú)供配電的方式，要求提供兩路電源，且每個(gè)防火分區(qū)配置單獨(dú)的uPs為監(jiān)控與報(bào)警設(shè)備供電。般電氣工程在綜合管廊內(nèi)部均設(shè)有通長接地干線，布設(shè)在監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)機(jī)箱以外的現(xiàn)場設(shè)備需通過接地導(dǎo)線連接至通長接地干線：布設(shè)在機(jī)箱內(nèi)的設(shè)備應(yīng)在機(jī)箱中設(shè)置接地匯流排；箱內(nèi)設(shè)備通過接地導(dǎo)線連接至接地匯流排，接地匯流排引出接地導(dǎo)線與管廊內(nèi)的通長接地干線連接，監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)接地電阻≤ln。以往工程中，為安裝方便，除在設(shè)備夾層內(nèi)布置現(xiàn)場監(jiān)控與報(bào)警設(shè)備外，管廊內(nèi)部也有不少采用貼廊內(nèi)墻壁的安裝方式，待管廊建成完畢后，特別是管線敷設(shè)完成后出現(xiàn)不少管道或電纜遮擋住設(shè)備的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響設(shè)備的運(yùn)行與操作。故建議管廊內(nèi)部的現(xiàn)場監(jiān)控與報(bào)警設(shè)備宜先固定在底座安裝板上，再整體安裝在廊道內(nèi)支架上，方便后期運(yùn)管人員觀察與操作。

6、安科瑞管廊產(chǎn)品介紹選型

6.1 管廊電力監(jiān)控系統(tǒng)（10/0.4kV地面變電所）

產(chǎn)品選型

6.2 管廊設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（0.4kV動(dòng)力箱/動(dòng)力柜）

產(chǎn)品選型

6.3 消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)（管廊地下部分）

產(chǎn)品選型

6.4、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)（管廊地下部分）

產(chǎn)品選型

注：地下管廊使用的動(dòng)力箱/柜符合管廊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，防護(hù)等級(jí)達(dá)IP65

7、結(jié)語

由于綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)子項(xiàng)繁多，且系統(tǒng)延伸性與擴(kuò)展性較強(qiáng)，經(jīng)過多年發(fā)展，新理念與新技術(shù)層出不窮，技術(shù)規(guī)范修訂也較為頻繁，但出不少技術(shù)問題在現(xiàn)場施工與后期使用中仍突顯，只有不斷總結(jié)完善，才能保證系統(tǒng)運(yùn)行、方便、合理、經(jīng)濟(jì)、高效。

參考文獻(xiàn)

【1】《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》GB 50838-2015 北京：中計(jì)劃出版社，2015

【2】李蕊 付浩程，綜合綜合管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺析[J]

【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用手冊(cè).2019.11版

作者簡介：劉細(xì)鳳，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹腔酃芾缺O(jiān)控及運(yùn)維管理