浅谈关于杭州市综合管廊智慧运维建设方案的探讨

胡冠楠

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定

   摘要:综合管廊智慧运维模式要解决的主要问题是把政府管理部门、管廊使用单位、运维单位自身管理流程和智能的运维技术如何通过软、硬件系统有机整合起来，形成统一的“综合管廊智慧运维管理系统"。而目前不同建设主体、不同时序建设的各管廊项目依靠项目招标的方式产生的单条管廊的机电设施和提供的“管理软件"是不能满足杭州市对综合管廊统一建设、统一管理、统一运维以及智慧运维的基本要求的。以Bim+gis相结合的信息系统为模型，打造杭州城市地下空间、地下管线综合资源管理系统；以管廊运维应用为基础，搭设综合管廊统一运维管理平台；以云存储、云计算为手段，提升城市管理的信息化、智慧化水平；以专用光网络组网，构建完成智能的杭州市综合管廊智慧运维总体架构。

   关键词：综合管廊 智慧运维模式 管理 技术体系 系统架构

1、综合管廊智慧运维系统架构

   杭州智慧管廊综合运维管理系统应建成以一级杭州市指挥管理中心，二级区域分中心，三级管廊监控独立控制室为基本单元的三级架构体系。

1.1一级中心（市指挥中心）杭州市指挥管理中心作为全市智慧管廊运维系统的管理、调度及指挥中心以及全市乃至全省管廊数据中心。

1.2二级中心（区级控制中心）根据中远期城市管廊区域规划，杭州市本级可先设立三个区域汇聚分中心，负责分区范围内所有管廊管理系统的接入以及负责区域内的运维、管理、调度及指挥等职能。

1.3三级中心（监控机房）各段管廊监控机房作为基本的管廊管理单元，负责本管廊内的运维、管理职能。

2、“四个一"综合运维技术体系

2.1运维可视“一张图"

   “一张图"基于Geographic Information System（GIS）与Building information Modeling（BIM）相结合，采用地理信息和建筑信息模型技术直观形象的展示管廊运维相关信息，提升运维管理能力。“一张图"是资产管理信息可视化的综合呈现，也是管廊管线资源管理系统的基础载体。系统具有丰富的地图展示效果，同时支持基于二维、三维地图的在线展示、流畅切换，支持旋转、缩放、平移等基本操作，且具有统一坐标系，为监控人员与决策人员提供准确的地理信息，确保信息统一可视，同时在应急救援时提供有效的安全分析链。

图1地下综合管廊可视化三维界面示意图

2.2综合承载“一张网"

   “一张网"基于底层工业以太网组网与传输PTN环网保护相结合，采用专网专用的方式，综合承载管廊内各类控制信息，如：环境监控、排水通风监控、视频监控、入侵报警、内部电话等，提高网络安全性。其组网拓扑如下图所示：

图2通信网络拓扑示意图

2.3统一管理“一平台"

   “一平台"是以智慧管廊“运维模型“和“管理模型"为核心而开发的一套综合性管廊运维管理平台，有机整合七大子系统以及对管廊的城市管理要求，并融入GIS+BIM等技术，支撑杭州市综合管廊智慧运维管理。平台采用“一个平台"建设思路，平台包括综合展示、实时监测、数据分析、应急指挥四大核心系统，另外配备入廊收费、生产运维等模块系统，实现对管廊的全生命周期的管理。具体综合管理子系统包括排水子系统、消防子系统、报警与监控子系统、通风子系统、照明子系统、供电子系统、标识子系统等业务应用。平台功能要求实现：管廊管理可视化、检修维护自动化、安全监管精细化、管廊监管一体化、应急响应智能化、数据接入标准化、数据分析全局化。系统设计建设统一的传输平台、统一的数据中心、统一的应用平台。由于统一管理信息平台依靠多个不同功能的系统，为了有效消除各系统间的信息孤岛，我们从门户集成、应用集成、通信集成、数据集成、安全集成和管理集成六个方面构建一个全局SOA架构和多系统集成互联网的数字化、网络化、集成化和智能化的统一管理信息平台。

图3平台架构示意图

2.4智慧分析“一朵云"

   “一朵云"基于云计算和大数据相结合，采用私有专用云的方式，实现管廊运维信息的统一管理、统一存储、确保信息安全可靠；并通过大数据挖掘分析，对运维全流程进行质量监控和分析，构建故障地图，有效提升运维管理能力。物理层为实际的硬件资源，包括服务器、存储、交换机等。虚拟化层将实际的硬件资源分别按计算资源、存储资源、网络资源进行虚拟化。虚拟化管理层为对虚拟化资源进行管理的平台。云管理层为能够对外提供相关服务能力。业务层为相关服务的使用方。

图4私有云平台方案框架示意图

3、平台概述

         AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台集电力监控、能源管理、电气安全、照明控制、环境监测于一体，为建立可靠、安全、高效的综合管廊管理体系提供数据支持，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计，解决了综合管廊在管理过程中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性，提升了管廊基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。

   安科瑞城市地下综合管廊能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所环境监控系统、智能马达监控系统、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、智能照明系统、消防应急照明和疏散指示系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可全局、整体的对管廊用电和用电安全进行进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足管廊用电可靠、安全、稳定、高效、有序的要求。

4、平台拓扑图

5、平台子系统

   电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。

环境监测

   环境监测包括温湿度、烟感温感、积水浸水、可燃气体浓度、门禁、视频、空调、消防数据的采集、展示和预警，同时也可接入管廊舱室内的水泵和通风排烟风机等设备集成的第三方系统完成管廊环境综合监控。

马达监控

   马达监控实现对管廊电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，实现对电机过载、短路、缺相、漏电等异常情况的保护、监测和报警。在需要的情况下可以设置联动控制。

电气安全

          AcrelEMS-UT能效管理系统针对配电系统的电气安全隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器，消防设备电源传感器、防火门状态传感器，接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示，并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视，发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。

智能照明控制

①　防火分区单独控制，分区内设置智能控制面板就地驱动器；开关驱动器连接消防报警系统，接收消防报警信息，强制打开驱动器回路。

②　廊内上方安装智能照明传感器，使人员进入管廊内自动开启灯具，在管廊内停留灯具保持常亮，离开后灯具关闭。

③　除了现场的控制方式外，还可用电脑端实现集中控制，实时远程监控当前区域的照明情况，必要时可远程控制该区域的照明。

④　考虑现场模块分布较广，距离过长，除了现场的控制方式外，还可用电脑端实现集中控制，实时远程监控当前区域的照明情况，必要时可远程控制该区域的照明。

⑤　系统支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，支持延时控制，避免同时亮灯负荷对配电系统造成冲击。模块不依赖系统，可独立工作，每个模块均自带时间模块，可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能。

6、电相关平台部署硬件选型清单

 1.智能照明系统

2.电气火灾监控系统

3.消防设备电源监控系统

4.防火门监控系统

5.消防应急照明和疏散指示系统

7、结束语

目前，杭州市管廊建设项目中考虑的各管廊预留的机房面积无法满足中远期使用需求，不利于智慧运维的统一开展及落地，急需进行机房基础设施的专项规划和软件平台的统一立项开发。加快落实智慧运维统一管理平台软件开发立项，根据地下综合管廊智慧运维管理架构，统筹优化各段管廊的管理系统平台，完善全市统一平台标准参数，引导管廊实际建设，作为今后全市乃至全省统一智慧运维的软件平台。同时建议选取市区具有代表性的管廊开展统一运维软件平台的开发试点，积累平台开发、试运行经验，为杭州市综合管廊智慧运维平台提供技术实践。

参考文献

【1】闻军能.关于杭州市综合管廊智慧运维建设方案的探讨.杭州市地下管道开发有限公司.2020

【2】曾拾生 田淑杭.某新区智慧管廊建设方案探讨.中国科技纵横.2019

【3】安科瑞企业微电网设计及应用手册.2020.06版