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浅谈综合管廊监控及安防技术
任运业
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：在社会经济快速发展的环境下，我国越来越重视城市综合管廊工程，加大工程建设力度，以优化城市发展环境，激发社会发展活力。为提高城市综合管廊工程建设水平，需要遵守“安全第一"的原则，注重做好项目安全管理。而通过将监控及安防关键技术融入
城市综合管廊工程建设活动中，就容易构建安全防护屏障，避免产生城市综合管廊安全问题，强化城市综合管廊系统运行效果。本文主要介绍了城市综合管廊，研究了监控及安防关键技术在城市综合管廊建设中的应用价值，分析了城市综合管廊监控及安防关键技术，旨在为城市综合管廊安全管理提供可靠的指导。
关键词：监控系统；城市综合管廊；安防关键技术
0引言
城市综合管廊是城市的大动脉，在提高城市运行水平中发挥着重要价值。在新的发展阶段，各大城市主动地开展了城市综合管廊建设活动，便于促进城市健康发展。在建设城市综合管廊工程时，要了解城市综合管廊工程的特点，解决管廊内部市政线路设计问题，以确保工程建设质量。由于城市综合管廊的安全问题是不容忽视的，所以还需要从安全的角度出发，构建安全管理体系，确保基础设施安全运行。随着社会发展，监控及安防关键技术的发展水平不断提高，有助于保证安全管理水平。因此，可以利用监控及安防关键技术构建城市综合管廊安全防护系统，以更好的工程促进社会稳定发展。
1城市综合管廊介绍
城市综合管廊是铺设在地下的隧道空间，内部集结了电力、供热、通信、给排水、燃气等多种市政管线，对于提供城市运行水平具有重要的价值。由于城市综合管廊的密闭性强，管廊内设备种类与数量多，加之管廊易受外界气候、天气的影响，城市综合管廊设备在运行的过程中容易发生安全问题。因此，需要高度地重视城市综合管廊安全管理，防止其受到内外部不良环境的影响。
2监控及安防关键技术在城市综合管廊建设中的应用价值
2.1提升管廊系统安全运行水平
城市综合管廊是由多种市政管线构成的。而在市政管线运行的过程中，容易出现安全问题。如出现电力泄露问题，给排出不畅问题，气体爆炸问题。如果能够利用监控及安防关键技术，做好城市综合管廊安全系统建设工作，就可以发现安全问题，确保安全管理效率，从而提升管廊系统安全运行水平。
2.2落实国家基础设施建设政策
我国早在2015年就提出了《国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》。在该《意见》中指出，要做好城市地下综合管廊建设的安全管理工作。而通过将监控及安防关键技术运用在城市综合管廊工程中，就能够有效落实国家基础设施建设政策，推动社会健康发展。
3城市综合管廊监控及安防关键技术分析
3.1上位监控软件平台
在城市化进程加深的背景下，有必要加大城市综合管廊建设力度，满足城市人口对工作以及生活的需求，强化城市运行效果。当前，城市在发展建设的过程中建设了城市综合管廊。由于城市综合管廊系统在运行的过程中存在安全隐患，有必要在开展城市综合管廊建设活动的过程中注重安全管理。上位监控软件平台是由数据库、数据处理技术、计算机技术、信息技术等形成的监控平台。同时，上位监控软件平台还具有设备自动切换功能、权限管理功能、联动功能。通过将上位监控软件平台应用在城市综合管廊监控及安防中，就容易及时发现安全问题，降低安全风险，提高城市综合管廊的监控及安防水平。
3.2监控主干网
增强对城市综合管廊的监控能力有助于排查安全问题，强化安全管理效果。因此，需要采取科学的手段，对城市综合管廊进行监控。城市综合管廊在建设的过程中设置了网络摄像头、火灾自动报警系统。而通过将其与监控中心设2台核心层交换机，一用一备，热备冗余，现场设130台接入层交换机，从而更好地建立数据通道，及时获取城市综合管廊运行数据信息，保证安全管理质量。
3.3安防子系统
安防系统对于阻止外来人员进入城市综合管廊系统，规避城市综合管廊运行风险具有积极意义。在城市综合管廊系统建设的过程中，需要开展安防子系统建设活动。由于门禁系统和防入侵系统是安防子系统的重要组成部分，有必要从这两个方面做好安防子系统建设工作。一方面，科学构建门禁系统。做好出入口的管理工作就可以避免其他非工作人员进入城市综合管廊，从而有效保证城市综合管廊管理水平。反之，则容易加大安全风险，产生安全事故。所以，需要在出入口设置门禁系统，防止不具有权限的人员进入城市综合管廊。同时，还需要确保门禁系统具备信息记录功能，有效记录城市综合管廊的出入信息，如记录出入时间、出入人员的外貌信息等。另外，要确保门禁系统能够直观地显示城市综合管廊内部环境信息，便于对城市综合管廊内部进行管理。另一方面，科学构建防入侵系统。在城市综合管廊运行的过程中，可能会遇到非法分子侵入管廊的问题，对管廊的安全运行带来负面影响。基于此，有必要设置防入侵系统，切实保护城市综合管廊系统。由于投料口及机械通风口非法入侵常会选择的渠道，为此可以在此位置设置防入侵系统。其中，可以将双光束红外线自动对射探测器运用在防入侵系统中，利用该种探测器获取入侵信息，从而做好入侵管理工作。
3.4视频监控子系统
视频监控子系统即利用信息技术、视频技术、监控技术将综合管廊内各部位的状态以动态画面的形式呈现在相关管理人员面前，从而使他们掌握综合管廊内各部位的运行情况，采取针对性的策略，做好管理工作。另外，视频监控子系统还能够科学整理历史视频，为相关管理人员搜索历史视频，加强城市综合管廊监控管理具有重要价值。因此，需要做好视频监控子系统的构建工作。首先，需要根据城市综合管廊管线数量，管廊分布情况等，确定所设置网络高清摄像头的数量以及位置，以全fang位、多角度地监控城市综合管廊运行状态。其次，需要将网络高清摄像头、现场ACU与监控主干网相连接，并使其共用监控主干网。
3.5环境与设备监控子系统
构建环境与设备监控子系统就容易加强安全管理。在建设城市综合管廊的过程中，有必要积极构建环境与设备监控子系统。在传统的设计理念下，会将综合管廊按200米一个防火分区设计，单仓路段设1个防火分区，双仓路段设2个防火分区，三仓路段设3个防火分区，以开展安全管理活动。从传统的设计方案中可以发现，设计人员需要通过在每个防火区域设1套ACU的方式，推进安全管理工作。为提高环境与设备监控子系统构建水平，切实保障城市综合管廊安全，需要优化方案。如可以在单仓路段仍设1套ACU，但是需要改进双仓路段、三仓路段设的设计方案。其中，可以在双仓路段的两个隔壁仓位防火分区合设1套ACU，而在三仓路段的相邻三个仓位防火分区共设1套ACU。在这种情况下，就可以减少ACU的数量，提高对节点的控制水平，保证控制效率。另外，在优化了方案后不仅能够减轻维护工作量，而且能够降低建设成本。基于此，有必要主动地将该种方案应用在实际工作中。
3.6火灾自动报警系统
城市综合管廊内部集结了电力、供热、通信、给排水、燃气等多种市政管线。在管廊内部系统运行的过程中，构建电力监控系统，以监测各供电分区变压器的运行状态。与此同时，还需要积极利用电力监控系统监测高压侧电量，了解管廊的用电量，方便开展用电安全管理。对于相关管理人员来讲，其可以利用电力监控系统，获得设备运行信息，及时管理设备，保证设备运行水平。
4 AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台
4.1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。
4.2平台组成
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。
4.3平台拓扑
4.4平台子系统
4.4.1电力监控
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。
4.4.2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。
4.4.3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。
4.5相关平台部署硬件选型清单
4.5.1电力监控及配电室环境监控系统
应用场合（10KV） | 产品 | 型号 | 功能 | |
| 10KV进/馈线 |
| AM6-L | 相间电流速断保护，相间限shi电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。 |
10/0.4KV变压器 | AML-S | 分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT断线、CT断线、对时异常等)、遥控开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、跳闸、故障电流电压)等。 | ||
智能操控装置 |
| ASD500 | 一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线测温。 | |
10KV计量 |
| PZ72L- E4/UT | 该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。 | |
应用场合（0.4KV） | 产品 | 型号 | 功能 | |
| 0.4KV进/出线 |
| PZ72L- E4/UT | 该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。 |
无功补偿 |
| ARC | 测量I、U、Hz、cosΦ，具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切，RS485/Modbus协议 | |
| ANSVC | ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿,无功功率补偿装置采用散件组成方案，主要以电容电抗、投切开关、控制器等组成。 | ||
| ANSVG | 补偿方式:线性补偿，全响应时间<5ms，瞬时响应时间≤100us;补偿效果:≥0.99，可补偿容性无功和感性无功，滤除5、7、9、11、13次以内的谐波;自身损耗:≤2%，效率:>98%;监控以及显示具备远程通讯接口，可以通过PC机实时监控;具有人性化的人机交互界面，可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息，操作简单，可以远控，也可以本控;标准模块化设计，缩短交付周期，同时提高了使用的可靠性和可维护性。 | ||
温湿度控制器 |
| WHD72- 11/UT | 智能型温湿度控制器以数码管方式显示温湿度值，有加热器、传感器故障指示、变送功能、带有RS485通讯接口可供远程监控，用户可通过按键编程自行设定系统参数。该仪表集测量、显示、控制及通讯于一体，精度高、测量范围宽，是一种适合于各个行业和领域的温湿度测量控制仪表。具有许昌开普研究院有限公司、中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。 | |
智能网关 |
| Anet系列 | 8个RS485串口2kV隔离，2个以太网接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源:220VAC/DC。 | |
应用场合（配电室） | 产品 | 型号 | 功能 | |
环境监测 | 温湿度 |
| / | 用于配电房温度和湿度。工作电源：AC/DC85～265V工作温度：-40.0℃～99.9℃工作湿度：0%RH～99%RH |
烟雾 |
| / | 光电式烟雾传感;电源正极（DC12V）：+12V，继电器输出：常开触点 | |
水侵 |
| / | 接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC10-30V工作温度：-20℃~+60℃工作湿度：0%RH~80%RH响应时间：1s继电器输出：常开触点 | |
局方检测 |
| / | 监测变压器、开关、开关柜的局部放电 | |
门禁 |
| / | 常开型；感应距离：30-50mm材质：锌合金，银灰色电度干接点输出 | |
摄像机 |
| / | 视频监控 | |
开关量模块 |
| ARTU-KJ8 | 8路开关量输入,8路继电器输出 | |
智能网关 |
| ANet-2E4SM | 4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块,可扩展16路。 | |
应用场合 | 产品 | 型号 | 功能 | |
各变电所 | 0.4KV出线 |
| ARCM200 系列 | 用于检测TN-C-S、TN-S及局部TT系统中的剩余电流、温度等电气参数，从而预防电气火灾的发生。 |
各舱室 | 末端配电箱 |
| ARCM300 系列 | 用于检测TN-C-S、TN-S及局部TT系统中的剩余电流、温度等电气参数，从而预防电气火灾的发生。 |
区域 变电所 | 区域分机 |
| Acrel-6000/B3 | 接收电气火灾监控探测器信号，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，采用485通讯 |
主变点所 监控中心 | 控制主机 |
| Acrel-6000/B | 接收电气火灾监控探测器信号和各区域分机数据，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用485通讯。 |
配套附件 | ||||
0.4kV电流 互感器 |
| AKH-0.66 | 测量型互感器，采集交流电流信号。 | |
应用场合 | 产品 | 型号 | 功能 | |
消防设备电源电压监控 |
| AFPM3-2AVM | 监测两路三相交流电压，二总线通讯。 | |
区域 变电所 | 区域分机 |
| AFPM100/B3 | 接收消防设备电源监控探测器信号，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用二总线通讯。 |
主变点所 监控中心 | 控制主机 |
| AFPM100/B1 | 接收消防设备电源监控探测器信号和各区域分机数据，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用二总线通讯。 |
应用场合 | 产品 | 型号 | 功能 | |
普通舱室 配电室 | 常开防火门 |
| AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120 | 监测常开防火门的开闭状态。 |
常闭防火门 |
| 单扇：AFRD-CB1(YT) 双扇：AFRD-CB2(YT) | 监测常闭防火门的开闭状态。 | |
防爆舱室 | 常开/常闭 防火门 |
| AFRD-MC | 监测常开、常闭防火门的开闭状态。 |
监测模块 |
| AFRD-CK/CB | 接收AFRD-MC的状态信息同步传输至防火门监控主机。 | |
区域 变电所 | 区域分机 |
| AFRD100/B3 | 接收防火门监控模块和防火门一体式探测器的信号，实现对防火门开闭状态的报警、监视、控制与管理，采用二总线通讯。 |
主变点所 监控中心 | 控制主机 |
| AFRD100/B | 接收防火门监控模块和防火门一体式探测器的信号以及各区域分机的实时数据，实现对防火门开闭状态的报警、监视、控制与管理，采用二总线通讯。 |
应用场合 | 产品 | 型号 | 功能 | |
各变电所和非防爆舱室 | 集中电源集中控制型消防应急标志灯具（高防护） |
| A-BLJC-1LROEII1W-A431H(单面安全出口) | 防护等级：IP67 设备尺寸：145*400*15 安装方式：壁挂 |
| A-BLJC-1LROEII1W-A431H(单面疏散出口) | 防护等级：IP67 设备尺寸：145*400*15 安装方式：壁挂 | ||
集中电源集中控制型消防应急照明灯具（高防护） |
| A-ZFJC-E*W-A604T8单管式应急照明灯具 | 防护等级：IP67 设备尺寸：Φ26*L400、Φ26*L600、Φ26*L1200 安装方式：吸顶、吊挂 设备功率：3、6、9、12、15W | |
| A-ZFJC-E*W-A603HC高防护应急照明灯具 | 防护等级：IP67 设备尺寸：Φ175*H60 安装方式：吸顶、壁挂 设备功率：3、6、9、12、15W | ||
| A-ZFJC-E*W-A603HE高防护应急照明灯具 | 防护等级：IP67 设备尺寸：198*98*55 安装方式：吸顶、壁挂 设备功率：3、6、9、12、15W | ||
消防应急灯具电源 |
| A-D-0.3KVA-A200L A-D-0.5KVA-A200L A-D-0.75KVA-A200L A-D-0.1KVA-A200L | 防护等级：IP65 设备尺寸：500*400*200、600*480*230 安装方式：壁挂 设备功率：0.3、0.5、0.75、1KVA 回路数量：8路 | |
防爆舱室 | 集中电源集中控制型消防应急防爆标志灯具 |
| A-BLJC-1LROEI1W-A431EX（防爆单面出口) | 防护等级：IP65 防爆等级：ExdeIICT6Gb/ExtDA21IP66T80℃ 设备尺寸：165*375*65 安装方式：壁挂 |
| A-BLJC-1LROEI1W-A431EX（防爆单面左向) | 防护等级：IP65 防爆等级：ExdeIICT6Gb/ExtDA21IP66T80℃ 设备尺寸：165*375*65 安装方式：壁挂 | ||
集中电源集中控制型消防应急防爆照明灯具 |
| A-ZFJC-E*W-A630EX | 防护等级：IP65 防爆等级：ExdeIICT6Gb/ExtDA21IP66T80℃ 设备尺寸：256*243*78 安装方式：壁挂 设备功率：3、6、10W | |
| A-ZFJC-E*W-A632EX | 防护等级：IP65 防爆等级：ExdeIICT6Gb/ExtDA21IP66T80℃ 设备尺寸：Φ135mm*H168mm 安装方式：吊管安装 设备功率：3、6、9、12、15W | ||
消防应急灯具电源(防爆) |
| A-D-0.3KVA-A200EX A-D-0.5KVA-A200EX A-D-1KVA-A200EX | 防护等级：IP43 设备尺寸：904*702*220、1354*702*220 安装方式：壁挂 设备功率：0.3、0.5、1KVA 回路数量：8路 | |
区域 变电所 | 区域分机 |
| A-C-A100/B3 | 区域分机通过总线网络实时监控各个终端，在险情发生时，自动将信息指令发布到每个终端，终端收到指令之后自动开始工作，如频闪、变向、开、灭灯等工作，实时指示安全的疏散路线。 |
中继器 |
| CAN转光纤中继 | 通过CAN转光纤中继实现把CAN总线传输转换至光纤传输延长通讯距离增加方案多样性。 | |
主变电所 监控中心 | 监控主机 |
| A-C-A100 | 监控主机通过总线网络实时监控各个终端，在险情发生时，自动将信息指令发布到每个终端，终端收到指令之后自动开始工作，如频闪、变向、开、灭灯等工作，实时指示安全的疏散路线。 |
5结语
综上所述，城市综合管廊是城市建设的重要组成部分。在城市化速度加快的背景下，城市综合管廊工程也随之发展。当前很多的城市都建设了城市综合管廊工程。不过，城市综合管廊工程在运行的过程中出现了安全问题，如发生了爆炸安全事故，出现了隧道内部进水的问题，产生了随意侵占管廊内部资源的问题等。为提高安全问题解决水平，有必要推进城市综合管廊工程的安全管理工作。研究发现，引进监控及安防关键技术可确保城市综合管廊的运行安全得到保障。所以，可以积极研究监控及安防关键技术，根据城市综合管廊实际运行情况，构建视频监控系统、安防系统火灾自动报警系统、电力监控子系统、地理信息子系统等，合理维护与管理城市综合管廊。
参考文献：
【1】韩静,张积玉,张立峰.自动化技术在机械设计中的应用[J].
【2】王如，汤川川，谢旭峰，尚应帅，周王飞.城市综合管廊监控及安防关键技术研究.
【3】安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05
作者简介：任运业，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司。
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