城市綜合管廊監控系統  
城市綜合管廊監控系統CITY

 

1. 概述

綜合管廊又稱爲共同溝,是集敷設電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃氣等市政管線的公共隧道。在城市的規劃建設中有重要的地位,被稱爲是“城市大動脈”。

我國的基礎設施建設相對落後,國務院先後在2013年和2014年出台了《國務院關于加強城市基礎設施建設的意見》(國發〔201336號)和《國務院辦公廳關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》(國辦發〔201427號),文中多次提到加快完善綜合管廊建設情況。2015810日又出台了《國務院辦公廳關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》,規範和指導當前對于綜合管廊的建設實施。足見國家對于綜合管廊的重視,以及其重要性和重大意義。

據新文化報報道,吉林省在未來的5年內計劃投資1000億元,完成1000公裏左右城市綜合管廊建設任務,形成幹線綜合管廊、支線綜合管廊和纜線管廊協調發展的格局,與城市總體規劃相結合、與智慧城市建設相結合、與市政道路建設相結合、與社會資本相結合,初步建立吉林省地下管廊的基礎。

在綜合管廊建成後,僅在吉林市就將有綿延10公裏的地下綜合管廊,在管廊中聚集著大量的可燃液體、可燃氣體、電力、通訊等管道和線路,而且綜合管廊在城市建設中的重要地位,管廊的安全將是重中之重。一整套管廊的實時監視控制報警系統必不可少。

2. 设备系统需求分析

根據功能可以分爲以下幾個系統:動力監測系統、環境監測系統、視頻監控系統、防盜報警系統、風機控制系統、水泵控制系統、通信系統、電子巡更系統、防火門控制系統、照明控制系統、廣播系統、供電系統、電纜測溫系統、開關櫃測溫系統。

2.1.        動力監測系統

動力即水、電、氣。

水的參數包括:壓力(模擬量)、流量(模擬量)。

氣的參數包括:壓力(模擬量)、溫度(模擬量)。

電的參數包括:電流(模擬量)、電壓(模擬量)、功率(模擬量)、無功(模擬量)。

通信協議要求:通信協議(MODBUS+TCP/IP)接入綜合管廊監控與報警系統管理平台。

設備類別:1. 本系統固有設備。2. 各類管線配套檢測設備。

 

2.1.1.          系統功能需求

l  系统可以实时获取通风设备、排水设备、电器设备(如UPS電源、設備無功補償等)的設備狀態參數(如開關狀態、電流、電壓、功率等),並能直接控制設備的工作狀態、運行參數。

l  设备控制方式宜采用本地手动和远程控制。

l  在远程控制时,应将控制的时间、目标设备、当前用户、控制结果等归档记录。

l  当进行远程控制失败时,应显示记录失败消息和原因。成功后,应及时更改设备状态。

l  设计管线配套设备的信号传输接口,所有设备通过统一接口与本系统交互,没有特殊情况的设备都以TCP+MODBUS爲通訊標准。

2.1.2.          國家標准

應對通風設備、排水泵、電器設備等進行狀態監測和控制;設備控制方式宜采用就地手動、就地自動和遠程控制。

應設置與管廊內各類管線配套檢測設備、監控執行機構聯通的信號傳輸接口;當管線采用自成體系的專業監控系統時,應通過標准通信接口接入綜合管廊監控與報警系統統一管理平台。

宜采用工业级産品。

 

2.2.        環境監測系統

氣體包括:硫化氫、甲烷、氧氣。

溫度包括:電纜測溫(模擬量)、開關櫃測溫(模擬量)、環境測溫(模擬量)、管線測溫(模擬量)。

濕度包括:環境濕度(模擬量)。

液體包括:集水坑水位(開關量)。

報警設定要求:天然氣報警濃度設定值不應大于其報警下限值的20%,緊急切斷濃度設定值(上限值)不應大于其爆炸下限值的25%

 

2.2.1.          系統功能需求

l  环境监测指标要求可以设置预警和报警限,在超过设定限值时,向 預警與報警系統 发送报警信号。

l  模拟量支持历史曲线查询和事件查询,开关量支持事件查询。

l  检测环境指标,如:

n  温度监测内容:电缆、开关柜、管道、环境(高于40攝氏度啓動風機)。

n  湿度监测内容:环境(应按照隧道中设备要求的最低标准设置)。

n  水位检测:集水坑(水位开关(开关量)、液位传感器(模拟量))。

l  气体检测包括:

n  氧气含量,氧气含量报警值?(按照人员需氧量最低标准,實時值,曲線)。

n  硫化氢,硫化氢含量报警值?(按照人员中毒最低标准下限,實時值,曲線)。

n  甲烷,甲烷含量报警值(不应大于其爆炸下限值的25%,實時值,曲線)。

l  气体超标排风时,应区分排风系统启动上下限(上限值下限值,根据针对的气体设定)。当超过上限时,应能控制所在分区和邻近分区 排风系统 启动。在低于下限时,系统应能自动控制风机停止。在报警限超标时,应向 預警與報警系統 发出警报。

l  水位(开关量)应设置报警限。报警限超标时,应控制所在分区的水泵启动,并向 預警與報警系統 发出警报。在报警消失时,系统应能自动控制水泵停止。

2.2.2.          國家標准

應能對綜合管廊內環境參數進行監督與報警。環境參數檢測內容應符合下表的規定,含有兩類以及以上管線的艙室,應按較高要求的管線設置。氣體報警設定應符合國家現行標准《密閉空間作業職業危害防護規範》GBZ/T 205的有關規定。

H2SCH4氣體探測器,應設置在管廊內人員出入口和通風處。

天然氣報警濃度設定值不應大于其報警下限值的20%

天然氣探測器應接入可燃氣體報警控制器。

當天然氣管道藏天然氣濃度超過報警濃度設定值(上限值)時,應由可燃氣體報警控制器或消防聯動控制器啓動天然氣艙事故段分區及相鄰分區的事故通風設備。

緊急切斷濃度設定值(上限值)不應大于其爆炸下限值的25%

應符合國家現行標准《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規範》GB50493、《城鎮燃氣設計規範》GB50028和《火災自動報警系統設計規範》GB50116的有關規定。

各管道具體檢測內容如下:

宜采用工业级産品。

2.3.        電纜測溫系統

l  在导航图中用图标显示電纜測溫系統导航按钮。

l  电缆温度实时查询打印,将查询的一个或多个测点温度打印出来。

l  电缆温度历史查询打印,将查询的一个或多个测点温度打印出来。

l  电缆温度历史曲线查询打印 。

l  历史曲线分日曲线、周曲线、月曲线。

l  电缆测温曲线查询要在曲线坐标中将该地理位置的环境测点温度一直放在坐标中与该地理位置的其它温度测点温度曲线相比较。

 

2.4.        開關櫃測溫系統

l  开关柜测温曲线查询是要将ABC三項分組在坐標中顯示。

l  第一组:每相的测温点比较。将开关柜每相的上母线、下母線、上觸頭、下觸頭4條曲線放在同一坐標中比較。

l  第二组:ABC三項相同名的測溫點比較。將開關櫃ABC三相同名的測溫點放在同一曲線坐標中比較,共有4組,即:上母線*3、下母線*3、上觸頭*3、下觸頭*3

 

2.5.        視頻監控系統

2.5.1.          系統功能需求

l  视频监控功能:视频监测、视频移动侦测、视频存储。

l  视频监控安装地点:设备集中安装地点、人员出入口、变配电间和监控中心等场所。

l  安装密度要求:综合管廊内沿线每个防火分区内应至少设置一台摄像机,不分防火分区的舱室,摄像机设置间距不应大于100m

l  移动侦测报警:当摄像机检测区域内有移动物体时,发出报警信号。

l  视频存储:采用集中和分布式,两种存储方式。分布式即在采集器安装硬盘。

l  视频图像数据流与被监测设备数据同步,并在同一画面上显示。

l  全景摄像机主要以看场景为主,设备摄像机主要监视重要设备。

l  报警图像存储保留期3-6個月。

l  画面支持多个视频同时观看或针对其中某个视频全屏观看。

l  所有场景图像可以按时间、分区进行查找和播放,报警图像可以根据 预警和报警系统 中的查找到的报警记录进行播放。

l  关联系统:預警與報警系統、安防系統、电子巡更系统、重要设备监视。

 

2.5.2.          國家標准

綜合管廊內設備集中安裝地點、人員出入口、變配電間和監控中心等場所應設置攝像機;綜合管廊內沿線每個防火分區內應至少設置一台攝像機,不分防火分區的艙室,攝像機設置間距不應大于100m

 

2.6.        安防系統

紅外對射:綜合管廊人員出入口、通風口(開關量)。

紅外探測:綜合管廊人員出入口、通風口(開關量)。

門禁:防火門(開關量)。

電控井蓋: 在井蓋上加裝防盜鎖(開關量)。

关联系统:視頻監控系統、廣播系統、預警與報警系統、电子巡更系统。

2.6.1.          國家標准:

綜合管廊人員出入口、通風口應設置入侵報警探測裝置和聲光報警器。

綜合管廊人員出入口應設置出入控制裝置。

综合管廊的安全防范系统应符合现行國家標准《安全防范工程技术规范》GB50348、《入侵報警系統工程設計規範》GB50394、《視頻安防監控系統工程設計規範》GB50395和《出入口控制系統工程設計規範》GB50396的有關規定。

 

2.7.        消防系統

設備種類:水噴淋、氮氣滅火設備。

 

2.8.        火災報警系統:

l  電纜測溫系統:线型感温火灾探测器(模拟量),线型光纤感温火灾探测器(模拟量),烟感火灾探测器(开关量)。

l  防火门监控系统:利用门磁开关监视防火门开关状态(开关量)。

2.8.1.          系統功能需求

l  預警與報警系統 应能接收消防系統信号,来呈现以下信息:火灾报警器状态、防火门状态、手动火灾报警按钮状态。

l  当接收到消防系統的报警信号时,应能联动关闭着火分区及邻近分区 通风系统。

l  当接收到消防系統的报警信号时,应能控制 廣播系統 进行发出警示音。

l  关联系统:預警與報警系統、通风系统、廣播系統。

 

2.8.2.          國家標准

應在電力電纜表層設置線型感溫火災探測器,並應在艙室頂部設置線型光纖感溫火災探測器或煙感火災探測器。

應設置防火門監控系統。

設置火災探測器的場所應設置手動火災報警按鈕和火災警報器,手動火災報警器處宜設置電話插孔;

確認火災後,防火門監控器應聯動關閉常開防火門,消防聯動控制器應能聯動關閉著火分區及鄰近分區通風設備、啓動自動滅火系統。

应符合现行國家標准《火灾自动报警系统设计规范》。

2.9.        排風系統:

風機控制:當綜合管廊內溫度超過40℃或需要線路檢修時,應開啓排風扇。氧氣過低、硫化氫甲烷氣體超標時,應開啓風機。

風機控制要有遠程控制和手動(本地)控制兩種模式。

當發生火災報警時應能聯動關閉著火分區及鄰近分區通風設備。

風機狀態監測:正常、故障、過流。

2.9.1.          系統功能需求:

l  发现以下情况发生时,系统自动启动风机:

n  环境温度超过40℃。

n  线路检修。

n  氧气含量过低。

n  硫化氢和甲烷等可燃和有毒气体超标。

l  发生以下情况发生时,系统自动关闭风机:

n  环境指标恢复正常。

n  邻近分区或者所在分区发生火灾报警。

l  发生火灾时,该火灾分区及邻近分区风机必须关闭。

l  关联系统:環境監測系統、火灾报警系统。

2.9.2.          國家標准:

確認火災後,防火門監控器應聯動關閉常開防火門,消防聯動控制器應能聯動關閉著火分區及鄰近分區通風設備、啓動自動滅火系統。

綜合管廊內應設置事故後機械排煙設施。

當綜合管廊內溫度超過40℃或需要線路檢修時,應開啓排風扇,並應滿足綜合管廊內環境控制要求。

 

2.10.     排水系統:

設備種類:水泵(開關量)。

水泵安裝密度:每400m一個。

監測水泵狀態:正常、故障、過流。

2.10.1.       系統功能需求:

l  高水位时,自动启动排水泵,并向 預警與報警系統 发送报警信号。水泵要有远程控制和手动(本地)控制两种模式。

l  关联系统:預警與報警系統。

2.10.2.       國家標准:

綜合管廊內應設置自動排水系統。

綜合管廊的排水區間長度不宜大于 400m,並應在排水區間的低點設置集水坑及自動水位排水泵。

2.11.     電子巡更系統:

RFID電子識別系統:每個采集器安裝一個RFID接收裝置。巡更人員佩戴RFID卡经过电子巡更接收器时,自动检测人员身份,并记录在系统中。如果人员身份异常,应控制邻近的 廣播系統 发出警示音。并画出该巡检人员巡检线路图。

 

2.11.1.       系統功能需求:

l  每个采集器安装一个RFID接收裝置。巡更人員佩戴RFID卡经过电子巡更接收器时,自动检测人员身份,并记录在系统中。如果人员身份异常,应控制邻近的 廣播系統 发出警示音。并画出该巡检人员巡检线路图。

l  关联系统:地理信息系統、廣播系統。

 

2.11.2.       國家標准:

綜合管廊應設置電子巡查管理系統,並宜采用離線式。

2.12.     通訊系統

要求:隧道內無線全覆蓋、有線通訊。

2.12.1.       系統功能需求:

l  统一管理平台 应能接通任意一个通信点,进行双工式通信(有线通讯)。

l  任意一个通信点应能接通 统一管理平台,进行双工式通信(有线通讯)。

l  综合管廊内应实现在管廊内任意地点的无线对讲机无障碍通话。天然气管道舱内除外。

l  关联系统:统一管理平台。

2.12.2.       國家標准:

應設置固定通信系統,電話應與監控中心接通,信號應與通信網絡連通。綜合管廊人員出入口或每一防火分區內應設置通信點;不分防火分區的艙室,通信點設置間距不應大于100m

固定式電話與消防專用電話合用時,應采用獨立通信系統。

除天然氣管道艙,其他艙室內宜設置用于對講通話的無線信號覆蓋系統。

 

2.13.     廣播系統:

要求:群播、單播。

2.13.1.       系統功能需求:

l  应实现在隧道口和管廊内的单播和群播功能。

2.14.     燈光控制系統:

 

2.14.1.       系統功能需求:

l  在 电子巡更系统 侦测到人员经过时,应将附近的额外照明器材开启。

2.15.     供電監控系統:

市電監測:電壓、電流、功率、無功設備(停電、故障時發出報警信號)。

UPS電源監測:電壓、電流、功率(停電、故障時發出報警信號)。

2.15.1.       系統功能需求:

关联系统:環境監測系統、預警與報警系統。

3. 软件需求分析

軟件部分主要功能分爲:地理信息系統、預警與報警系統、統一管理平台。

3.1          地理信息系統

 

3.1.1         系統功能需求

l  應具有綜合管廊和內部各專業管線基礎數據管理、圖檔管理、管線拓撲維護、數據離線維護、維修與改造管理、基礎數據共享等功能。

l  能从地形图、管道拓扑图,2種圖形顯示進行切換,明確管道與地形之間的關系。

l  设备分布过于集中的地方可以用设备集合的方式显示,必须有其他方式看到设备集合中的所有设备。

l  预警与警报系统:当系统接收到报警、故障信号时,要用醒目的动态图形显示报警位置。如果该报警设备处在某设备集合中,则该设备集合位置也应用醒目动态图形显示。点击该设备集合图形,则显示设备列表,在列表中用颜色显示该报警值或者故障设备。在报警、故障消失时,恢复正常。

l  关联系统:预警与警报系统、电子巡更系统。

 

3.1.2         國家標准

應具有綜合管廊和內部各專業管線基礎數據管理、圖檔管理、管線拓撲維護、數據離線維護、維修與改造管理、基礎數據共享等功能。

3.2          預警與報警系統

報警分類:事件預警、報警,設備故障報警。

3.1.3            系統功能需求:

l  可对所有设备设置自动运行参数、预警上限、报警上限、故障状态标志。

l  接收并识别所有的预警、报警、故障信号。

l  可以根据特定的警报设定相应自动响应机制,如:接收到火灾报警信号,可自动关闭相邻分区的排风系统。

l  预警和报警根据类别可以设置不同的声、光、通信(如短信等)等警示方式,当警报得到用户确认(即通知了监控人员)后可以消除声报警,但仍要光提示其警报的存在。在警报消失后,提示效果消失。

l  系统应向 地理信息系統 提供报警设备的详细信息。

l  关联系统:環境監測系統、地理信息系統、安防系統、统一管理平台、廣播系統。

 

3.1.4            國家標准:

監控、報警和聯動反饋信號應送至監控中心。

 

3.3          統一管理平台系統

 

3.3.1          统一管理平台后台服務

3.3.1.1系統功能要求

l  为多用户同时登陆提供平台支持。

l  对监控与报警系统各组成系统进行系统集成。

l  为用户提供实时设备数据。

l  根据用户命令对设备进行控制操作,并返回结果。

l  为各专业管线单位相关监控平台、各专业管线配套监控系统、市政基础设施地理信息系統留有标准(TCP+MODBUS)通訊接口。

 

3.3.1.2 國家標准

應對監控與報警系統各組成系統進行系統集成,並應具有數據通信、信息采集和綜合處理功能。

應與各專業管線配套監控系統聯通。

應與各專業管線單位相關監控平台聯通。

宜与城市市政基础设施地理信息系統联通或预留通信接口。

應具有可靠性、容錯性、易維護性和可拓展性。

3.3.2          統一管理平台客戶端

3.3.2.1 系統功能需求:

l  为用户提供友好的UI界面。

l  发生预警、报警、故障后,所有登陆的客户端都能通过 預警與報警系統 获取显示报警信息。

l  提供所有设备的实时数据。

l  提供各设备的历史数据查询。

l  提供一个或多个视频监控设备实时图像展示。

l  提供一个或多个视频监控设备实时图像的历史查询和播放。

l  本系统应满足可在大屏幕全屏显示的要求。

3.3.2.2 國家標准:

應能爲綜合管廊報警與監控系統統一管理信息平台提供人機交互界面。

 

4. 系统结构关系


5. 业务需求

 

5.1數據采集存儲功能

 

5.2圖像接入存儲功能

 
 
 
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