城市综合管廊监控系统  
城市综合管廊监控系统CITY

 

1. 概述

综合管廊又称为共同沟,是集敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道。在城市的规划建设中有重要的地位,被称为是“城市大动脉”。

我国的基础设施建设相对落后,国务院先后在2013年和2014年出台了《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》(国发〔201336号)和《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》(国办发〔201427号),文中多次提到加快完善综合管廊建设情况。2015810日又出台了《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》,规范和指导当前对于综合管廊的建设实施。足见国家对于综合管廊的重视,以及其重要性和重大意义。

据新文化报报道,吉林省在未来的5年内计划投资1000亿元,完成1000公里左右城市综合管廊建设任务,形成干线综合管廊、支线综合管廊和缆线管廊协调发展的格局,与城市总体规划相结合、与智慧城市建设相结合、与市政道路建设相结合、与社会资本相结合,初步建立吉林省地下管廊的基础。

在综合管廊建成后,仅在吉林市就将有绵延10公里的地下综合管廊,在管廊中聚集着大量的可燃液体、可燃气体、电力、通讯等管道和线路,而且综合管廊在城市建设中的重要地位,管廊的安全将是重中之重。一整套管廊的实时监视控制报警系统必不可少。

2. 设备系统需求分析

根据功能可以分为以下几个系统:动力监测系统、环境监测系统、视频监控系统、防盗报警系统、风机控制系统、水泵控制系统、通信系统、电子巡更系统、防火门控制系统、照明控制系统、广播系统、供电系统、电缆测温系统、开关柜测温系统。

2.1.        动力监测系统

动力即水、电、气。

水的参数包括:压力(模拟量)、流量(模拟量)。

气的参数包括:压力(模拟量)、温度(模拟量)。

电的参数包括:电流(模拟量)、电压(模拟量)、功率(模拟量)、无功(模拟量)。

通信协议要求:通信协议(MODBUS+TCP/IP)接入综合管廊监控与报警系统管理平台。

设备类别:1. 本系统固有设备。2. 各类管线配套检测设备。

 

2.1.1.          系统功能需求

l  系统可以实时获取通风设备、排水设备、电器设备(如UPS电源、设备无功补偿等)的设备状态参数(如开关状态、电流、电压、功率等),并能直接控制设备的工作状态、运行参数。

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为通讯标准。

2.1.2.          国家标准

应对通风设备、排水泵、电器设备等进行状态监测和控制;设备控制方式宜采用就地手动、就地自动和远程控制。

应设置与管廊内各类管线配套检测设备、监控执行机构联通的信号传输接口;当管线采用自成体系的专业监控系统时,应通过标准通信接口接入综合管廊监控与报警系统统一管理平台。

宜采用工业级产品。

 

2.2.        环境监测系统

气体包括:硫化氢、甲烷、氧气。

温度包括:电缆测温(模拟量)、开关柜测温(模拟量)、环境测温(模拟量)、管线测温(模拟量)。

湿度包括:环境湿度(模拟量)。

液体包括:集水坑水位(开关量)。

报警设定要求:天然气报警浓度设定值不应大于其报警下限值的20%,紧急切断浓度设定值(上限值)不应大于其爆炸下限值的25%

 

2.2.1.          系统功能需求

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 预警与报警系统 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摄氏度启动风机)。

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,实时值,曲线)。

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

n  甲烷,甲烷含量报警值(不应大于其爆炸下限值的25%,实时值,曲线)。

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 预警与报警系统 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 预警与报警系统 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.          国家标准

应能对综合管廊内环境参数进行监督与报警。环境参数检测内容应符合下表的规定,含有两类以及以上管线的舱室,应按较高要求的管线设置。气体报警设定应符合国家现行标准《密闭空间作业职业危害防护规范》GBZ/T 205的有关规定。

H2SCH4气体探测器,应设置在管廊内人员出入口和通风处。

天然气报警浓度设定值不应大于其报警下限值的20%

天然气探测器应接入可燃气体报警控制器。

当天然气管道藏天然气浓度超过报警浓度设定值(上限值)时,应由可燃气体报警控制器或消防联动控制器启动天然气舱事故段分区及相邻分区的事故通风设备。

紧急切断浓度设定值(上限值)不应大于其爆炸下限值的25%

应符合国家现行标准《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493、《城镇燃气设计规范》GB50028和《火灾自动报警系统设计规范》GB50116的有关规定。

各管道具体检测内容如下:

宜采用工业级产品。

2.3.        电缆测温系统

l  在导航图中用图标显示电缆测温系统导航按钮。

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.        开关柜测温系统

l  开关柜测温曲线查询是要将ABC三项分组在坐标中显示。

l  第一组:每相的测温点比较。将开关柜每相的上母线、下母线、上触头、下触头4条曲线放在同一坐标中比较。

l  第二组:ABC三项相同名的测温点比较。将开关柜ABC三相同名的测温点放在同一曲线坐标中比较,共有4组,即:上母线*3、下母线*3、上触头*3、下触头*3

 

2.5.        视频监控系统

2.5.1.          系统功能需求

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个月。

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:预警与报警系统、安防系统、电子巡更系统、重要设备监视。

 

2.5.2.          国家标准

综合管廊内设备集中安装地点、人员出入口、变配电间和监控中心等场所应设置摄像机;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

 

2.6.        安防系统

红外对射:综合管廊人员出入口、通风口(开关量)。

红外探测:综合管廊人员出入口、通风口(开关量)。

门禁:防火门(开关量)。

电控井盖: 在井盖上加装防盗锁(开关量)。

关联系统:视频监控系统、广播系统、预警与报警系统、电子巡更系统。

2.6.1.          国家标准:

综合管廊人员出入口、通风口应设置入侵报警探测装置和声光报警器。

综合管廊人员出入口应设置出入控制装置。

综合管廊的安全防范系统应符合现行国家标准《安全防范工程技术规范》GB50348、《入侵报警系统工程设计规范》GB50394、《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395和《出入口控制系统工程设计规范》GB50396的有关规定。

 

2.7.        消防系统

设备种类:水喷淋、氮气灭火设备。

 

2.8.        火灾报警系统:

l  电缆测温系统: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.          系统功能需求

l  预警与报警系统 应能接收消防系统信号,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  当接收到消防系统的报警信号时,应能联动关闭着火分区及邻近分区 通风系统。

l  当接收到消防系统的报警信号时,应能控制 广播系统 进行发出警示音。

l  关联系统:预警与报警系统、通风系统、广播系统。

 

2.8.2.          国家标准

应在电力电缆表层设置线型感温火灾探测器,并应在舱室顶部设置线型光纤感温火灾探测器或烟感火灾探测器。

应设置防火门监控系统。

设置火灾探测器的场所应设置手动火灾报警按钮和火灾警报器,手动火灾报警器处宜设置电话插孔;

确认火灾后,防火门监控器应联动关闭常开防火门,消防联动控制器应能联动关闭着火分区及邻近分区通风设备、启动自动灭火系统。

应符合现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》。

2.9.        排风系统:

风机控制:当综合管廊内温度超过40℃或需要线路检修时,应开启排风扇。氧气过低、硫化氢甲烷气体超标时,应开启风机。

风机控制要有远程控制和手动(本地)控制两种模式。

当发生火灾报警时应能联动关闭着火分区及邻近分区通风设备。

风机状态监测:正常、故障、过流。

2.9.1.          系统功能需求:

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:环境监测系统、火灾报警系统。

2.9.2.          国家标准:

确认火灾后,防火门监控器应联动关闭常开防火门,消防联动控制器应能联动关闭着火分区及邻近分区通风设备、启动自动灭火系统。

综合管廊内应设置事故后机械排烟设施。

当综合管廊内温度超过40℃或需要线路检修时,应开启排风扇,并应满足综合管廊内环境控制要求。

 

2.10.     排水系统:

设备种类:水泵(开关量)。

水泵安装密度:每400m一个。

监测水泵状态:正常、故障、过流。

2.10.1.       系统功能需求:

l  高水位时,自动启动排水泵,并向 预警与报警系统 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:预警与报警系统。

2.10.2.       国家标准:

综合管廊内应设置自动排水系统。

综合管廊的排水区间长度不宜大于 400m,并应在排水区间的低点设置集水坑及自动水位排水泵。

2.11.     电子巡更系统:

RFID电子识别系统:每个采集器安装一个RFID接收装置。巡更人员佩戴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 广播系统 发出警示音。并画出该巡检人员巡检线路图。

 

2.11.1.       系统功能需求:

l  每个采集器安装一个RFID接收装置。巡更人员佩戴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 广播系统 发出警示音。并画出该巡检人员巡检线路图。

l  关联系统:地理信息系统、广播系统。

 

2.11.2.       国家标准:

综合管廊应设置电子巡查管理系统,并宜采用离线式。

2.12.     通讯系统

要求:隧道内无线全覆盖、有线通讯。

2.12.1.       系统功能需求:

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.       国家标准:

应设置固定通信系统,电话应与监控中心接通,信号应与通信网络连通。综合管廊人员出入口或每一防火分区内应设置通信点;不分防火分区的舱室,通信点设置间距不应大于100m

固定式电话与消防专用电话合用时,应采用独立通信系统。

除天然气管道舱,其他舱室内宜设置用于对讲通话的无线信号覆盖系统。

 

2.13.     广播系统:

要求:群播、单播。

2.13.1.       系统功能需求:

l  应实现在隧道口和管廊内的单播和群播功能。

2.14.     灯光控制系统:

 

2.14.1.       系统功能需求:

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.     供电监控系统:

市电监测:电压、电流、功率、无功设备(停电、故障时发出报警信号)。

UPS电源监测:电压、电流、功率(停电、故障时发出报警信号)。

2.15.1.       系统功能需求:

关联系统:环境监测系统、预警与报警系统。

3. 软件需求分析

软件部分主要功能分为:地理信息系统、预警与报警系统、统一管理平台。

3.1          地理信息系统

 

3.1.1         系统功能需求

l  应具有综合管廊和内部各专业管线基础数据管理、图档管理、管线拓扑维护、数据离线维护、维修与改造管理、基础数据共享等功能。

l  能从地形图、管道拓扑图,2种图形显示进行切换,明确管道与地形之间的关系。

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         国家标准

应具有综合管廊和内部各专业管线基础数据管理、图档管理、管线拓扑维护、数据离线维护、维修与改造管理、基础数据共享等功能。

3.2          预警与报警系统

报警分类:事件预警、报警,设备故障报警。

3.1.3            系统功能需求:

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 地理信息系统 提供报警设备的详细信息。

l  关联系统:环境监测系统、地理信息系统、安防系统、统一管理平台、广播系统。

 

3.1.4            国家标准:

监控、报警和联动反馈信号应送至监控中心。

 

3.3          统一管理平台系统

 

3.3.1          统一管理平台后台服务

3.3.1.1系统功能要求

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统留有标准(TCP+MODBUS)通讯接口。

 

3.3.1.2 国家标准

应对监控与报警系统各组成系统进行系统集成,并应具有数据通信、信息采集和综合处理功能。

应与各专业管线配套监控系统联通。

应与各专业管线单位相关监控平台联通。

宜与城市市政基础设施地理信息系统联通或预留通信接口。

应具有可靠性、容错性、易维护性和可拓展性。

3.3.2          统一管理平台客户端

3.3.2.1 系统功能需求:

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 预警与报警系统 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 国家标准:

应能为综合管廊报警与监控系统统一管理信息平台提供人机交互界面。

 

4. 系统结构关系


5. 业务需求

 

5.1数据采集存储功能

 

5.2图像接入存储功能

 
 
 
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