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一、特征表述

I. 綜合管廊計算機綜合監(jiān)控系統(tǒng)是城市管理發(fā)展和綜合管廊建設(shè)的必然需求；

II. 綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化、和可視化的現(xiàn)代工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的特點；

III.綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)宜采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)以電纜運行狀況的實時監(jiān)測為主要任務(wù)，同時兼顧對管廊環(huán)境、輔助設(shè)施和管廊安全防范的監(jiān)測和監(jiān)控；

IV. 現(xiàn)場各類信息的采集應(yīng)以數(shù)字傳感技術(shù)為首選方案，注重統(tǒng)一信息庫的建立和信息的高度共享；

V. 在信息共享和有效通信的基礎(chǔ)上，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)在現(xiàn)場層和管理層不同程度地實現(xiàn)系統(tǒng)性的協(xié)調(diào)控制能力；

VI. 在系統(tǒng)的管理控制終端，應(yīng)積極采用視頻圖像監(jiān)視技術(shù)、電子地圖技術(shù)以提供的綜合智能控制手段、建立友善的人機交互界面。

二、舉例管廊項目概況

某綜合管廊長1560米，設(shè)置9個防火分區(qū)管廊溫濕度，設(shè)置有6處自然進風(fēng)口，14處強排風(fēng)口，每處強排風(fēng)口設(shè)置排風(fēng)機1臺，集水坑13處。

項目位置全景圖

管廊截面圖

綜合管廊需監(jiān)測管廊環(huán)境溫濕度、氣體、集水水位，實現(xiàn)對通風(fēng)設(shè)備、排水泵、電氣設(shè)備、消防泵等設(shè)備運行狀態(tài)檢測和控制。

管廊內(nèi)設(shè)置視頻安防監(jiān)控制系統(tǒng)與入侵報警系統(tǒng)。

管廊內(nèi)設(shè)置離線式巡查系統(tǒng)。

管廊內(nèi)設(shè)置電纜本體/接頭溫度監(jiān)測系統(tǒng)。

管廊內(nèi)設(shè)置運行電流/護層環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)。

管廊內(nèi)設(shè)置火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)及消防聯(lián)動系統(tǒng)。

三、系統(tǒng)綜合監(jiān)測設(shè)計方案

管廊綜合監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計采用光纖通訊作為主要通訊傳輸介質(zhì)管廊溫濕度，為除消防系統(tǒng)以外的其他系統(tǒng)提供通訊鏈路（消防采用專用總線通訊）。

整個綜合監(jiān)測系統(tǒng)分別設(shè)置以下子系統(tǒng)：通訊子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)、安防子系統(tǒng)、巡查子系統(tǒng)、DTS電纜測溫子系統(tǒng)、運行電流/護層環(huán)監(jiān)測子系統(tǒng)、火災(zāi)監(jiān)測及消防聯(lián)動系統(tǒng)。

系統(tǒng)拓撲圖

3.1 通訊子系統(tǒng)

傳輸主干網(wǎng)由1臺核心交換機和10臺工業(yè)級交換機組成環(huán)網(wǎng)。核心交換機設(shè)置4個千兆光口和24個千兆以太網(wǎng)端口；環(huán)網(wǎng)交換機具有兩路單模單纖通訊模塊臭氧檢測儀，不少于6個千兆電口，網(wǎng)絡(luò)自愈時間小于20ms。

3.2 PLC監(jiān)控子系統(tǒng)

管廊平均180米設(shè)置有一個防火分區(qū)，共設(shè)置了9個防火分區(qū)，在每個防火分區(qū)，設(shè)置一臺區(qū)域控制箱管廊溫濕度，每個區(qū)域控制箱配置一臺工業(yè)PLC控制器，PLC制器具有2路10/100M快速以太網(wǎng)口，8個IO擴展槽，每個控制器配置16路AI輸入，16路DI輸入，8路繼電器輸出。

3.3 環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)

3.3.1 氣體監(jiān)測

由于管廊是位于地下的封閉空間，管廊內(nèi)有時會郁積有害氣體，不但影響電纜設(shè)備的安全管廊溫濕度，更會威脅到維護人員的生命安全。管廊內(nèi)氣體含量的實時監(jiān)控主要包括對異常含量氣體信息采集，數(shù)據(jù)傳遞，服務(wù)器分析并報警，異常氣體位置定位，有針對性啟動通風(fēng)裝置，監(jiān)控設(shè)備效果評估等多個過程。另外，當(dāng)運行人員需要進入管廊前，同樣需要對管廊內(nèi)易燃易爆、有毒性氣體和氧氣含量等空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進行檢測、評估柴油報警器，并進行必要的通風(fēng)換氣。

通常在管廊中需要監(jiān)測的氣體主要包括氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和硫化氫。因此在每一個分區(qū)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中需要包含這五種傳感器。

3.3.2 溫濕度監(jiān)測

管廊正常運行中的電力電纜為了滿足電網(wǎng)載流量及其自身正常運行的要求，對于其電力管廊內(nèi)的空氣溫濕度有一定的要求。管廊正常環(huán)境溫度一般在-10℃～38℃之間，在正常溫度范圍內(nèi)通常利用自然通風(fēng)換氣即可完成熱量交換過程。當(dāng)管廊內(nèi)空氣溫度超過40℃時，監(jiān)控系統(tǒng)就應(yīng)及時啟動風(fēng)機等通風(fēng)設(shè)備，強制管廊與外界進行熱交換以降低管廊內(nèi)溫度。

3.3.3 積水監(jiān)測

長期運行的綜合管廊會因結(jié)構(gòu)滲漏、地下水倒灌和接口封堵不利等多種原因引起管廊內(nèi)積水，積水的產(chǎn)生不但會增加管廊內(nèi)空氣的濕度，腐蝕管廊內(nèi)的電氣設(shè)備，更會加快電纜絕緣的老化速度，因此一旦發(fā)現(xiàn)積水水位越限就應(yīng)啟動各類排水設(shè)施及時排除積水。管廊監(jiān)控系統(tǒng)通過管廊現(xiàn)場設(shè)置的水位傳感器檢測現(xiàn)場積水程度，并通過管理控制終端實現(xiàn)對管廊排水系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視和啟停控制。

由于靜壓投入式液位變送器具有穩(wěn)定性好的特點，在整個允許工作溫度范圍內(nèi)低于0.3%F.S.系統(tǒng)采用投入式液位傳感器監(jiān)測水位。

3.3.4 管廊排風(fēng)/排水監(jiān)測系統(tǒng)

綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)環(huán)境溫度，空氣質(zhì)量等與管廊內(nèi)風(fēng)機進行聯(lián)動控制。其中，綜合管廊內(nèi)通風(fēng)設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)主要解決以下4個問題：

1) 排熱工況：排除管廊內(nèi)的發(fā)熱量，同時滿足運營不超過40℃的要求而進行必要的通風(fēng)；

2) 巡視工況：為了方便運營維護人員到管廊內(nèi)巡視及維修，需使管廊內(nèi)空氣質(zhì)量滿足勞動衛(wèi)生要求而進行的通風(fēng)；

3) 換氣工況：為維持管廊內(nèi)的基本空氣品質(zhì)，排除管廊內(nèi)的異昧而進行的通風(fēng)；

4) 災(zāi)后通風(fēng)：當(dāng)管廊內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，采取隔絕滅火的方式，人工確認火災(zāi)熄滅后，為排除管廊內(nèi)煙氣進行的通風(fēng)。

給排水控制系統(tǒng)的功能主要有以下5個方面。

1) 對工作井泵組以及積水井水位狀況的數(shù)據(jù)進行收集，對設(shè)備工況進行監(jiān)視。

2) 根據(jù)檢測到的水位情況，控制管廊的水泵系統(tǒng)，保證水位在正常的運營范圍內(nèi)。

3) 水泵啟停保護功能：防止失誤操作對水泵的壽命影響。

4) 在線分析功能：一旦出現(xiàn)水位險情趨勢及時報警提醒。

3.3.5 系統(tǒng)控制策略

綜合管廊通風(fēng)系統(tǒng)的運行以管廊內(nèi)環(huán)境溫度為控制點，通過設(shè)置的溫濕度傳感器實時測得管廊內(nèi)環(huán)境溫度。通過設(shè)定風(fēng)機的啟停來控制溫度，進行合理模式通風(fēng)工況的選擇。結(jié)合前述幾種運行工況并結(jié)合當(dāng)?shù)厥彝鈿庀髼l件、年運營費用等因素進行設(shè)定啟?？刂茰囟?strong>管廊溫濕度，給出一個經(jīng)濟合理的范圍值。萬順華科技推薦風(fēng)機控制策略如下：

1) 排熱工況：當(dāng)管廊內(nèi)溫度>37℃時，自動開啟風(fēng)機運行；當(dāng)管廊內(nèi)溫度≤33℃時停機；

2) 巡視工況：當(dāng)管廊內(nèi)溫度>33℃時，自動打開風(fēng)機運行；當(dāng)管廊內(nèi)溫度≤28℃時停機；

3) 換氣工況：在每天0:00時進行判斷，若全天內(nèi)管廊內(nèi)該通風(fēng)區(qū)段未達到風(fēng)機的啟動溫度，一直處于停機狀態(tài)，則開啟風(fēng)機對管廊進行通風(fēng)換氣；

4) 災(zāi)后通風(fēng)：當(dāng)管廊內(nèi)某段發(fā)生火災(zāi)時，則立即自動關(guān)閉全部風(fēng)機和聯(lián)鎖電動防火閥，通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機應(yīng)與火災(zāi)探測器聯(lián)鎖。管廊火災(zāi)因缺氧而熄滅，待事故完畢，人工確認后，開啟風(fēng)機及聯(lián)鎖電動防火閥，進行災(zāi)后通風(fēng)，排出廢氣。

綜合管廊水泵控制是依照集水井的水位變化進行操控。推薦水泵控制策略如下：

? 當(dāng)管廊中集水坑水位高于報警限值（宜為集水坑水位80%）時，在10秒內(nèi)啟動相應(yīng)水泵排水；

? 當(dāng)管廊中集水坑水位高于預(yù)警限值（宜為集水坑水位60%）時、在30秒內(nèi)發(fā)出預(yù)警信息；

? 當(dāng)管廊中集水坑水位低于正常限值（宜為集水坑水位40%）時，在30秒內(nèi)啟動相應(yīng)水泵停止排水。

排風(fēng)/排水監(jiān)測采集控制接口由PLC提供，風(fēng)機、水泵的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)信號和遙控信號，從風(fēng)機控制箱/水泵控制箱中接入，接入?yún)^(qū)域控制箱的PLC上的DI、DO模塊接口通道。

3.3.6 環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)配置

每個防火分區(qū)，安裝5種氣體傳感器和一個溫濕度傳感器和一個水位傳感器。

氣體傳感器、溫濕度傳感器和水位傳感器均采用4~20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬量接口，統(tǒng)一接入PLC的AI通道。

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