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

任運(yùn)業(yè)

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要

   作為繼物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算后的新一代信息技術(shù)，大數(shù)據(jù)已成為當(dāng)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，并已對政府、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(diǎn)城市，管廊試點(diǎn)項(xiàng)目陸續(xù)進(jìn)入交付、運(yùn)營階段。各試點(diǎn)管廊項(xiàng)目開展了智慧管廊建設(shè)，為加強(qiáng)對各管廊試點(diǎn)項(xiàng)目的運(yùn)維監(jiān)管 , 提高城市管廊運(yùn)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(yùn)維監(jiān)管指揮中心和城市級管廊運(yùn)維監(jiān)管平臺(tái)，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(jìn)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(jìn)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(jìn)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?xì)怏w濃度、環(huán)境溫濕度、集水坑水位等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；由多通道數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行在線監(jiān)測、預(yù)警、上傳至統(tǒng)一管理平臺(tái)，并利用多通道區(qū)域控制單元對排風(fēng)機(jī)、水泵、電氣等設(shè)備實(shí)現(xiàn)就地自動(dòng)或遠(yuǎn)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(jī)等內(nèi)容，環(huán)境監(jiān)控就是要對以上內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測。 管廊內(nèi)部是一個(gè)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(hù)人員進(jìn)入到管廊內(nèi)部，這也是對人員安全的負(fù)責(zé)。監(jiān)測系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化可以保證管廊環(huán)境的安全，如當(dāng)廊內(nèi)氧氣過低、溫度濕度等過高時(shí)，監(jiān)測系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并開啟通風(fēng)設(shè)備，強(qiáng)行換氣;如若積水坑的水位過高，它同樣會(huì)發(fā)出警報(bào)并停止排水泵的運(yùn)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(yuǎn)距離的信號傳輸。為實(shí)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(gè)控制站站內(nèi)含 1 臺(tái)電氣火災(zāi)監(jiān)控系器、1臺(tái)防火門監(jiān)控器，通過 CAN 總線與火災(zāi)報(bào)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(bào)警控制器連接。要求達(dá)到每個(gè)控制站形成一個(gè)相對獨(dú)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(hù)區(qū)內(nèi)的各類總線設(shè)備接入?yún)^(qū)段火災(zāi)報(bào)警控制器。此外，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)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(tái)。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(diǎn)內(nèi)部，需要探測監(jiān)控的點(diǎn)數(shù)較多且分布于全線各節(jié)點(diǎn)。如果采用單臺(tái)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(jì)采用每個(gè)區(qū)段設(shè)置1臺(tái)電氣火災(zāi)監(jiān)控器，監(jiān)控器同時(shí)監(jiān)控 4 個(gè)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(bào)警控制器。

3、平臺(tái)概述

         AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)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(dòng)控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強(qiáng)、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(yùn)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(gè)深度集成的自動(dòng)化平臺(tái)，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(dá)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(jī)APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個(gè)平臺(tái)即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

4、平臺(tái)拓?fù)鋱D

5、平臺(tái)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(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報(bào)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?xì)怏w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(shí)也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)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(dá)監(jiān)控

   馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對管廊電機(jī)的保護(hù)、遙測、遙信、遙控功能，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護(hù)、監(jiān)測和報(bào)警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動(dòng)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(shí)時(shí)顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，發(fā)生異常時(shí)通過聲光、短信、APP及時(shí)預(yù)警。

智能照明控制

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

②　廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進(jìn)入管廊內(nèi)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時(shí)可遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時(shí)可遠(yuǎn)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(dòng)控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時(shí)控制，避免同時(shí)亮燈負(fù)荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨(dú)立工作，每個(gè)模塊均自帶時(shí)間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動(dòng)識(shí)別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。

6、電相關(guān)平臺(tái)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(shí)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，提升政府決策能力和風(fēng)險(xiǎn)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(shí)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(jìn)一步的探索與實(shí)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。

參考文獻(xiàn)

[1]王亞男.大數(shù)據(jù)技術(shù)在青島智慧管廊中的應(yīng)用與探索

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.06版

作者簡介：任運(yùn)業(yè)，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向?yàn)殡妱?dòng)機(jī)保護(hù)器的研究與應(yīng)用。