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摘要：地下綜合管廊工程是解決“馬路拉鏈”的有效手段。隨著管廊工程逐漸普及，其智能監控系統逐步完善，能夠做到更加智能化和節能環保的程度。以貴港市地下綜合管廊為依托，對其智能監控系統的實現功能及技術進行總結和梳理，按照系統控制的內容進行劃分，通過工程實例介紹了“智慧”管廊弱電各個子系統的設計及調試工作的內容和要點，可作為類似工程的設計及調試參考。
關鍵詞：地下綜合管廊；智能監控系統；智慧管廊；調試技術
目前住房和城鄉建設部大力推廣綜合管廊的建設，這方面的建設在中國處于起步階段，前期的設計沒有具體標準，隨意性較強，尤其是弱電系統，參差不齊?，F結合貴港地下綜合管廊的工程設計案例，簡要分析綜合管廊工程智能監控系統設計及調試要點。
1工程簡介
貴港市位于廣西壯族自治區的東南部，貴港市沿同濟大道、迎賓大道、郁林路建設約10km地下綜合管廊，以及監控中心、變電所等設施。工程包含的三條道路地下綜合管廊具體如下：1）同濟大道（江南大道～南環路）綜合管廊呈南北走向，北起江南大道，南至南環路，長度為2470m；綜合管廊位于道路中央綠化帶下，管廊綜合艙內壁距離道路中心線為2．9m；管廊為干線雙艙形式，分為電力艙和綜合艙；2）迎賓大道（桂林路～城北大道）綜合管廊呈南北走向，南起桂林路，北至城北大道，長度為1050m；綜合管廊位于道路中央綠化帶下，管廊綜合艙內壁距離道路中心線為2．65m；管廊為干線雙艙形式，分為電力艙和綜合艙；3）郁林路綜合管廊呈東西走向，西起平安路，東至同濟大道，長度為6785m；綜合管廊位于道路北側分側綠化帶下，管廊中心線正對綠化帶中心線，距離道路中心線為12．5；管廊為干線雙艙形式，分為電力艙和綜合艙。主要承載主干道電力、通信、給水干線。并滿足各路口管線連接和沿線地塊用電、通信、給水的供需。根據需要綜合管廊沿線設有各類管線出艙口、通風口、投料口及逃生口；綜合管廊的環境與設備監控系統分為信息層、控制層、設備層三層結構；設備設就地、區域控制柜、監控中心三級控制。本工程設計及調試內容包括各管廊的環境與設備監控系統設備單體調試和系統聯合功能的調試。
2工程設計內容
本工程設計內容為地下綜合管廊附屬設施的的供配電系統、照明、監控系統（環境監控子系統、安防監控子系統、通訊子系統）、網絡系統、給排水系統、通風系統。（見圖1）
2．1網絡系統
網絡設計總體方案為：綜合管廊現場ACU柜（環控系統）、網絡攝像頭、門禁系統（安防監控系統）、固定電話（通信系統）等均需與監控中心建立快速、安全、可靠的數據通道，即網絡系統。貴港管廊的監控主干網通過網絡交換機構成一個光纖環網。在綜合管廊監控中心設置核心層網絡交換機（兩臺全千兆的核心交換機，分別處理安防和監控的數據）；在各分變電所設置匯聚層交換機（兩臺匯聚層交換機，分別匯聚轉發各分區小環網內的安防和監控信息）；在每個防火分區設備間設置接入層交換機（每個防火分區的ACU柜內安裝一臺千兆安防工業以太網交換機、一臺千兆監控工業以太網交換機）。核心層交換機、匯聚層交換機、接入層交換機通過光纖組成綜合管廊的光纖環網。如圖2為其中一條路的網絡架構圖：
2．2環境與附屬設備監控系統
2．2．1設計總體方案
環境與附屬設備監控系統主要對綜合管廊內，各防火分區的溫度、濕度及氧氣含量進行監測；對各艙室內的通風設備、排水泵、照明燈具等進行手／自動啟?？刂啤－h境與附屬設備監控系統主要由現場設備層、PLC控制層和中央監控層構成。1）現場設備層?，F場設備層包括環境監測儀表（包括溫度濕度檢測儀、氧含量檢測儀等）、集水坑排水泵、風機、照明回路、配電控制箱、逃生井蓋等設備。所有設備狀態信號和控制信號均通過總線或控制電纜接入就近PLC系統。2）PLC控制層。針對管廊內附屬設備基本相同且相對獨立這兩個特點，結合本工程管廊各艙位置，在每個防火區段設置1套分段ACU柜，同一防火區段各艙室的附屬設備監控和環境參數通過總線或I／O送至該ACU柜內的PLC系統，此PLC系統負責同一防火區段內附屬設備監控和環境參數檢測。每套ACU柜包括一套PLC系統、UPS電源以及交換機等設備。3）中央監控層。監控中心設置相關監控設施，實現綜合管廊環境與附屬設備的集中調度管理，數據記錄、分析、報警以及監控對象的運行狀態顯示等功能。
2．2．2系統構成
環境與附屬設備監控系統與無線AP共用一套監控網絡，通過監控主干網接入監控中心核心層交換機，在監控中心由綜合監控系統深度集成，由綜合監控系統組建全線監控網絡。如圖3所示：區域控制器ACU（PLC系統）主要采集和控制參量：1）各區段溫濕度信號、氧氣檢測信號（通過Modbus總線）；2）各出入口防入侵檢測器；3）電子井蓋信號；4）各區段集水坑水液位開關信號；5）各區段照明、風機、排水泵等機電設備的控制及狀態信號；6）各區段配電系統的運行情況。
2．2．3系統主要監測內容
綜合管廊需要監控的主要數據為各防火分區內的氧氣濃度、溫度、濕度等；各防火分區的集水坑水位報警信息；各防火分區的照明、通風設備、排水泵等機電設備的狀態；各出入口的防入侵報警狀態；各高低壓配電設備開關狀態及電量參數，電子井蓋開啟狀態等。
2．2．4系統主要控制內容
管廊的被控對象是風機、水泵等各種機電設備，具有三種控制模式：現場手動模式、遠程手動模式和自動模式。設備就地控制箱設有現場／遠程轉換開關，實現上述控制方式的轉換。ACU實時采集溫度、濕度、氧氣含量、集水坑液位等儀表檢測數據對風機和排水泵實現啟停、狀態監測、聯動等操作，實現智能調節管廊環境工作。
2．3電力監控系統
管廊設置電力監控系統，對供電設備及負荷情況進行監測，通過采集智能各供電單元智能檢測儀表的數據，經監控主干網，將數據上傳至監控中心綜合管理平臺，對數據進行統一、集中管理，實現電力監控及能源管理。
2．4安防系統
2．4．1設計總體方案人員進出綜合管廊的途徑有三處：監控中心、投料口、出入口和機械通風口。巡檢人員平時由監控中心或者出入口正常進出；外來人員可能通過投料口和機械通風口進行非法進入。安防系統由視頻監視系統、防入侵報警系統、出入口控制系統、電子巡查系統組成，負責本工程綜合管廊的所有安全防范功能。
2．4．2系統構成
2．4．2．1視頻監控系統
采用網絡傳輸模式，以控制中心作為整個系統的核心，綜合管廊的逃生口、投料口、設備集中處、關鍵點布設數字高清攝像機，通過網線把圖像傳送到監控中心，監控中心配置相應的網絡硬盤錄像機，把前端所有的視頻圖像、音頻編碼為數字信號，通過TCP／IP網絡架構傳輸到中控中心視頻服務器中，由網絡視頻管理平臺進行圖像實時監控管理。
2．4．2．2門禁管理系統
綜合管廊每個人員出入口及控制中心重要出入口處均設置門禁系統。門禁系統由門禁管理平臺、門禁控制器、讀卡器、發卡機、非接觸式IC門卡、門磁、電控鎖、通訊電纜等組成。門禁控制器采用網絡信號傳輸方式，通過以太網主干網絡接入監控中心。
2．4．2．3防入侵監控系統
1）在綜合管廊逃生口，吊裝口、人員出入口處設置入侵報警探測裝置和聲光警報器，對人員非法入侵進行探測和報警。2）入侵報警系統可通過管廊專用網絡將數據傳至監控中心統一管理平臺。3）監控中心統一管理平臺對入侵報警系統具有遠程布防、遠程撤防、遠程報警復位等功能。
2．4．2．4離線式電子巡查系統
電子巡更系統采用離線方式，方便安裝、增減、調整巡更點。在固定巡更點設置巡更信息鈕，運營管理人員攜帶巡查采集器按預定路線按時巡邏。通過信息通訊器將數據上傳至系統軟件。系統軟件將自動顯示進入人員姓名、完成巡查點（按時和不按時，按次序和不按次序）、未完成巡查點等，同時系統可以按照日期、運營管理人員、巡查點進行查詢，并可打印巡查報告。
2．4．2．5電子井蓋監控系統
在管廊逃生口井蓋處安裝電子井蓋探測器，通過井蓋開合狀態控制信號開關的開合狀態，通過各個分區PLC將開關狀態信息上傳至監控中心。電子井蓋具備電子開鎖機構，可監控中心遠程遙控開鎖，也可機旁手動開鎖，或機旁外部用手持開鎖器開鎖，安全可靠的同時兼顧安全逃生功能，并可及時發現井蓋被盜或者有人從各投料口違規進入到管廊內部的情況。
2．5通訊系統
管廊通訊系統包括：固話語音系統及無線通話系統。每個防火分區設備夾層配置1臺固話終端、交換機、語音網關，基本配置拖4～5部固話終端。采用語音網關帶固話終端到交換機方式組網。光纖交換機通過光纖組成環網連接到監控中心的軟交換主機從而智能監控平臺對接控制。無線通訊是為巡檢等人員與控制室管理人員之間建立靈活的通信聯絡而設計的，它可以通過控制中心的調度基地臺對管廊內巡檢人員傳送信息、通知及命令等，對突發事件及時進行命令和人員調度。依托無線AP和Wi－Fi手機實現無線定位功能。
2．6通風系統
2．6．1設計總體方案
貴港市地下綜合管廊包括電力艙和綜合艙。各艙內按不大于200米間距設置機械送、排風系統，在各艙內為維修管理人員提供適宜的工作環境。綜合管廊內電力艙和綜合艙，各艙均設置獨立的通風系統，具體的通風系統設計如下：1）電力艙、綜合艙綜合管廊采用機械進風與機械排風相結合的通風方式；2）電力艙、綜合艙綜合管廊在每個防火分區兩端分別設置進風機、排風機進行機械通風。
2．6．2通風系統控制方式
1）電力艙、綜合艙的綜合管廊，當綜合管廊內溫度≥40℃時，或維護人員進入綜合管廊內檢修時，開啟進、排風進行機械通風；平時，由控制中心機房不定時開啟進、排風機進行機械通風，保證綜合管廊室內溫度在40℃下，同時保證綜合管廊的空氣質量。2）電力艙、綜合艙綜合管廊，發生火災時，由煙（溫）感器向控制中心機房消防系統發出報警信號，由控制中心機房消防系統關閉著火防火分區的進、排風總管上的80℃全自動防火閥，并聯動關閉進、排風機。3）通風機在便于操作的地點設置開關。4）通風機操作方式采用手動近距離開啟／自動遠距離開啟兩種開啟方式。5）防火閥與風機連鎖。當煙氣（氣體）溫度達到80℃時，防火閥熔斷關閉，并連動關閉相應的風機，風機停止運轉。
2．7給排水系統
2．7．1設計總體方案
綜合管廊內設排水溝和集水坑，每個防火分區設置一個集水坑，分區內若有局部低點，低點位置增設一個集水坑，主要考慮收集和排除結構滲漏水、管道檢修時的排水等。
2．7．2排水系統控制
排水系統設有就地控制箱，可根據液位自動啟泵和停泵，排水坑內設有啟泵液位和停泵液位，當水位到達啟泵液位后，排水潛污泵自動啟動，當水位下降到停泵液位后，排水潛污泵自動停止。排水泵也可機旁手動操作。
3系統調試
3．1調試步驟
1）環境與設備監控系統。為保證檢測系統對監控點采集和控制的正確性。根據環境與設備監控系統輸入輸出信號一覽表對設備進行數據采集和控制調試，確保滿足系統功能要求（見圖4）。2）有線及無線網絡系統。根據設計原理圖中各分區網絡交換機及無線AP的布置，規劃整個路段所有交換機和無線AP的IP地址，并提前對交換機J及無線AP進行地址和區域臺標設置。3）視頻監控系統。根據設計原理圖中各分區的監控攝像機的點位布置，規劃整個路段所有攝像機的IP地址，并提前對攝像機進行地址和區域臺標設置。
3．2單體調試
3．2．1環境與設備監控系統
以管廊通風系統風機及溫濕度傳感器調試為例（見表1、表2）。（1）通風系統風機具體調試步驟1）用萬用表檢測供電開關進線端是否有正常380V電壓供應；2）用萬用表測試供電回路及控制回路的各點是否和原理圖中對應的電位相同，若出現短路及斷路情況及時整改線路；3）回路檢查無誤，閉合開關，現場操作風機控制箱手動／自動按鈕，并進行啟停，測試監控反饋信號是否與現場一致；4）操作盒：在防火分區各出入口設置專用按鈕盒對排風機手動操作；5）遠程手動操作：人機界面HMI：在監控中心工作站HMI上，手動控制風機啟／停；6）現場模擬設備故障，測試監控反饋信號是否與現場一致；7）設備復位，恢復正常。（2）溫濕度傳感器，具體調試步驟1）用萬用表檢測供電開關進線端是否有正常24V電壓供應；2）用萬用表測試供電回路及控制回路的各點是否和原理圖中對應的電位相同，若出現短路及斷路情況及時整改線路；3）回路檢查無誤，閉合開關，用遙控器對傳感器進行波特率及總線地址設置；4）通過PLC程序的編寫，檢測傳感器的數據是否正常傳送到PLC進行數據采集；5）在監控中心工作站HMI上，觀測傳感器數據是否在平臺上正常顯示；6）設備復位，恢復正常。
3．2．2網絡系統
網絡系統具體調試步驟如下：1）用萬用表檢測供電開關進線端是否有正常24V電壓供應；2）用萬用表測試供電回路及控制回路的各點是否和原理圖中對應的電位相同，若出現短路及斷路情況及時整改線路；3）回路檢查無誤，閉合開關；4）檢查光纖熔接是否按正確的線序，用光功率計檢測光纖通斷是否正常；5）若光路正常，取光纖跳線將交換機上的光口與尾纖盒出線連接；6）取網線插入交換機網口，檢查交換機的IP地址是否設置正確；7）將網絡上所有交換機通過光纖連接到監控中心；8）在監控中心通過拓撲圖檢查各分區交換機的連接及設置情況；9）在監控中心對網絡中的交換機進行三層路由設置，并進行VLAN劃分。
3．2．3視頻監控系統
視頻監控系統具體調試步驟如下：1）用萬用表檢測供電開關進線端是否有正常220V電壓供應；2）用萬用表測試供電回路及控制回路的各點是否和原理圖中對應的電位相同，若出現短路及斷路情況及時整改線路；3）回路檢查無誤，閉合開關；4）檢查交換機上的視頻網線是否正常閃爍；5）若交換機上的網線不閃爍，需要復查網線的制作、供電電纜、電源適配器等；6）取網線插入交換機網口，檢查攝像機的IP地址是否設置正確；7）在監控中心通過網絡查看視頻畫面，并設置NVR存儲；8）將所有視頻畫面導入視頻管理平臺。
3．3聯動調試
通過單體調試和聯動調試模擬系統功能實施，管廊內監控單元PLC系統將氧氣含量、溫濕度和集水井水位、入侵探測器、風機、照明等情況上傳到監控中心，同時對管廊內通風設備、排水和照明設備、安防等進行狀態監測和控制。根據PLC采集的數據，判斷綜合管廊的內部環境是否安全，對工作人員有示警作用，同時控制照明、風機、水泵、聲光入侵探測器及聲光報警器等設備，保障進入管廊的人員安全。滿足以下情況描述：1）環境控制模式：根據溫度、濕度、氧氣含量等環境變量實時檢測值，預設置固定指標，控制風機啟停。如當溫度＞40℃或濕度＞95％或氧含量＜19．5％時，監控系統報警并自動啟動對應區域排風機，強制換氣。2）時間表模式：不考慮環境變量的具體情況，按時間段（如檢修時間、白天／黑夜、節日／平時、梅雨季／干燥季等）預編制和控制風機啟停。3）根據安防系統的入侵探測器信號，自動打開相關區域的照明。4）系統實時監測管廊內集水井水位超限信號，并根據水位超限信息進行水泵控制操作，當水位超過設定標準時立刻啟動或者停止水泵。5）系統具備環境參量超標自動告警功能，并通過監控平臺以圖形、語音、短信等方式報警并通知相關人員。6）當智能監控平臺接收到監測系統報警，可遠程開啟管廊現場照明設備，并遠程調用監控畫面進行確認。
4結束語
目前城市綜合管廊正處在全面發展建設的階段，綠色化、智能化、工業化成為管廊建設的發展趨勢。本文以貴港市地下綜合管廊的工程實例，詳細介紹了綜合管廊智能監控系統的各個子系統，如：網絡系統；通風、排水、照明控制系統；環境和設備監測系統；視頻監控系統；入侵報警系統；電子巡查管理系統；語音通信系統的設計及調試要點，可作為類似工程設計參考。完善的智能監控系統為綜合管廊的監測、控制、運營、安全提供了強有力的保證，是綜合管廊設計中不可或缺的重要組成部分。
作者：秦燕 單位：中冶南方（武漢）自動化有限公司
