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城市综合管廊监控系统


建设背景

综合管廊,就是地下城市管道综合走廊,即在城市地下建造一个隧道空间,将电力、通信,燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体,是保障城市运行的重要基础设施和生命线近些年一些城市综合管廊相继发生大雨内涝、管线泄漏爆炸、路面塌陷等事件,严重影响着生命、财产安全和城市运行秩序。城市综合管廊内部不仅整合了维持城市功能的自来水、煤气、电力、通信管线,而且管廊自身功能使用的动力、照明、排水等设备繁多,无论纳入管线出现故障,还是自身附属设备出现故障,都将造成沿线城市功能的瘫痪,因此建设城市管廊综合监控系统意义重大。

项目需求

综合管廊内敷设有电力电缆、通信电缆、给排水管道、燃气管道、热力管道,附属设备多,是一个多种信号与传输对象交汇的场所,为了充分保障管廊内环境安全,方便综合管廊的日常管理、增强综合管廊的安全性和防范灾害的能力,根据管廊的结构形式、综合管廊内管线及附属设备布置情况、日常管理需要,配置综合管廊安全监测与控制系统,结合项目的需求如下:

1. 统一监控,包括环境与设备、安全防范、电气火灾、通信、地理信息和信息统一管理等。需设有大型显示屏,实时显示各系统的相关信息和报警情况;

2. 显示设备分布位置及各采集参数,采集数据有各区段的配电设备状态及电量参数、电流、功率、频率、谐波及电能;温度、湿度、氧气浓度;集水坑液位;通风、排水泵等机电设备状态;视屏监控等。

3. 控制、报警功能:检测防火区氧气含量、温湿度、有毒气体浓度等。当氧气、含量过低,或温度过高,或湿度高,检测仪表发出报警信号,同时监控工作站自动启动该区段的通风设备,强制换气,保障工作人员和综合管廊内设施的安全;集水坑液位计显示液位过高时,检测仪表发出报警信号,同时监控工作站自动启动该区段的排水设备,强制排水,保障集水坑积水液位保持在警戒液位之下;

4. 安全防范:监测安全防范供电回路状态,包括供电回路开关的故障信息、开关的分合闸位置等;同时需要有摄像机监控联动,摄像机需具备越界侦测,场景变更侦测,区域入侵侦测,移动侦测,等多种报警功能。

5. 提供人员定位及对讲功能,在工作人员巡视或检修设备时,通过随身携带手持机,可与监控中心调度电话双向通话;要能通过WIFI无线定位终端模块,就能定位仓下人员位置,定位精度要高。


方案结构设计

管廊综合监控系统的功能是实现对综合管廊全域内环境和设备的参数和状态实施全程监控,将实时监控信息通过多功能基站准确、及时地传输到监控中心的统一管理信息平台,便于值班人员及时发现现场环境和设备问题,排除故障以及对警情的及时处理,保证管廊正常运行。实现自控、遥测、遥信、遥控功能,可定时自动报表打印或召换报表打印,事故报警,进行数据采集与处理,完成自动化控制功能。

解决方案组成

管廊综合管理系统系统由管廊综合管理中心及各功能模块组成。

Ø 管廊综合管理中心

管廊综合管理中心由综合管理系统软件及相关硬件设备组成,主要负责采集各功能模块上传的各类数据,对各类数据进行存储、运算、分析,并通过表格、曲线、图形、视屏等方式进行显示公布。

管廊综合管理中心包括各类服务器设备、交换机、防火墙、磁盘阵列、打印机、投影仪、公告显示屏等设备及软件,对整个管廊综合数据进行集中监测与管理,是数据汇总与处理分析统计的中枢,具体包括但不限于如下设备,根据各项目的特点所含设备及服务不同。

Ø 功能模块

功能模块由各模块软件及相关硬件设备组成,各自负责本模块的数据采集、显示、存储、上传,以及对相关设备进行控制。

系统功能模块包含环境在线监测、电力监控、电气火灾、消防设备电源监控、防火门监控等。各功能模块各司其职,独立完成各模块的运行、控制。

方案整体拓扑结构




功能模块设计

环境监测


结构

环境监测功能模块由交换机、采集器、温湿度传感器、其他类型传感器等组成。其中传感器和采集器是构成基本的环境监测单元设备,用于各基本分段的温度、湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度等情况,实现超限报警功能。

系统组成

环境监控:根据规范要求,沿管廊纵长每隔200米应设置人员逃生安全孔

投料口、通风口、防火门和人员进出口各一个。

通过在每个防火分区内出入口和通风口处安装气体(O2、CH4、H2S)、温度、湿度、烟雾、水位、水浸等监测传感器,可实现与风机、水泵的自动化控制与对接,信号与其他设备进行联动,并通过以太网送到监控中心计算机。在监控中心控制室显示屏上,以数字形式显示每个防火分区的温湿度和氧气百分比含量等。

此时,一旦探测器检测到危险,危险区域周边的作业人员会第一时间看到以数字形式显示每个防火分区的温度/湿度和气体百分比含量等报警提示信息,并获知报警位置。


电力监控


系统结构

电力监控系统是供配电领域的基础性监控系统,系统是否运行流畅、数据是否可靠、对电力系统的运维是否能提供安全依据,均是重要的指标,所以为保障系统的各个指标,需从设计上整体规划设计。

系统功能

Ø 实时监测及数据采集功能

对配电室的运行状态和参数自动实时或定时进行采集,配电室配电过程输入、输出信号经滤波,检出事故、故障、状态信号和模拟信号参数变化,实时地更新数据库,为监控系统提供运行状态的数据,并作必要的预处理。

对配电线路的电压、电流、频率、功率、电能等参数采集后,自动生成各种报表,方便用户管理。如运行报表、能耗管理报表、日报表、月报表、年报表、事件记录报表等。

可以实时采集和显示配电室的模拟量。每个模拟量可设定上上限、上限、下限、下下限,对不同越限可选择不同的报警方式(音响、画面、打印)。电力监控系统还可以以不同的形式(实时曲线、历史曲线、高密度曲线、饼图、棒型、报表)显示模拟量,反映模拟量的变化趋势,记录出现最大最小值的时间。

Ø 数据记录和统计报表功能

根据运行要求进行各电气参数等数据的整点记录;设备的运行工况时间统计以及特征值、合格率的技术统计,并且能定时自动或手动召唤制表打印机输出(瞬时值、时报、班报、日报、月报、季报、年报)。

Ø 事件顺序记录及报警

系统对测量实现超限报警,越限报警死区处理,越限时间累计及超时报警。对开关量状态变位报警、非操作变位报警,由系统自动进行报警恢复、确认处理,其余报警类型均需由操作人员进行报警确认和复归。报警实时地显示在屏幕上,存入历史事项库中,供操作员查询。

Ø 控制与安全管理

软件系统对不同的使用人员分级授权,操作人员只能进行权限允许的操作。系统管理员具有最高权限,能涉及系统各个部分,并对使用者的权限进行分配和管理。获得操作权限的人员可在监控计算机或工作站上执行遥控跳合闸操作,采用口令核对和操作返校确保操作准确无误。


设备监控


结构

对布置在每个防火分区内的排水泵、照明、风机、风道阀门等仪表和设备进行数据采集,监测集水井内液位上限报警信号,通过相应的多功能基站向统一信息管理平台传送,多功能基站同时并接受监控中心的命令,实现远程控制风机的开停及相应防火分区内照明设备总开关的分合。

设计特点

对布置在每个防火分区内的排水泵、照明、风机、风道阀门等仪表和设备进行数据采集,监测集水井内液位上限报警信号,通过相应的多功能基站向统一信息管理平台传送,多功能基站同时并接受监控中心的命令,实现远程控制风机的开停及相应防火分区内照明设备总开关的分合。


视屏监控


视频监控系统防患于未然,用来实现管廊内重要的区域管理,减少管理人员的工作强度,提高管理质量及管理效益。作为现代化管理有力的辅助手段,视频监控系统将现场内各分段的视频图像传送至监控中心,管理人员在不亲临现场的情况下可客观地对各监察地区进行集中监视,发现情况统一调动,节省大量巡逻人员,还可避免许多人为因素。并结合现在的高科技图像处理手段,还可为以后可能发生的事件提供强有力的证据,有了良好的环境,全方位的安全保障,才能创造良好的社会效益和经济效益。

系统结构

系统通过系统前端监控点网络摄像机采集图像信息,系统主机处理后在相连的监视器上反映监控场景。综合管廊每200米为一段防火分区,每段防火分区设置1台多功能基站,在每段防火分区内设置3台网络摄像机(区段出入口):检测卸料口1台、防火门的两边各1台,监测任何进入防火分区内的人员情况。所有的视频监控画面都可以通过智能安全管控平台控制、显示,实现全范围监控,并且可在监视器上切换显示各防火分区的监控画面。

系统功能

Ø 流媒体服务

流媒体服务功能包含两个方面,一是实时监控时的音视频流的转发与分发,二是录像回放时读取录像文件中的视频数据,并转发到客户端播放。

Ø 实时视频监控

本平台的核心功能,允许用户通过客户端访问前端设备实时监控图像。在用户网络带宽允许的情况下,用户可以选择同时对多路进行实时视频监控,把客户端分成若干子窗口,或将某几路视频分组,在相同的子窗口中轮询播放。

Ø 设备控制

在实时视频监控中,允许用户对前端设备进行控制、调整,包括云台控制、图像参数的调整、摄像头焦距光圈的调整等。设备控制时用户会受到其权限的约束。

Ø 移动视频监控

为客户端提供在手机上进行视频监控的能力,移动视频监控客户端通过手机上网的方式访问网络视频监控平台。

Ø Web服务

为客户端提供访问本平台的Web界面,本平台所有用户功能以及系统管理功能通过该界面呈现。

Ø 电子地图

在电子地图中呈现系统中的前端设备以及摄像头等的地理位置,用户可以根据地理位置选择要监控的监控点。

Ø 用户管理

平台用户的增加与删除,对用户进行分组管理,指定相应的设备访问控制权限与级别。

Ø 录像管理

平台允许用户为某监控点设置录像策略,并对系统中的录像文件进行条件查询播放。管理员可以删除系统中的录像文件。

Ø 告警管理

平台允许用户设置或取消监控告警的处理预案,预案中包括告警的类型、生效的时间段以及告警联动处理策略等。联动处理可以包括录像、云台联动、短信告警等。用户可以查询系统中的告警信息。

Ø 系统运行状态监控

监控系统设备运行状态,当发现故障时及时以候选设备代替,如流媒体服务器故障时,调度服务器选择其他的路由。系统对前端设备进行巡检,轮询前端设备的连接状态。

电气火灾监控


系统结构

电气火灾功能模块由采集器、电气火灾探测器、漏电流互感器、温度探头等组成。其中电气火灾探测器、漏电流互感器、温度探头是构成基本的电气火灾监控单元设备,用于监测各用电回路的漏电流及温度情况,实现超限报警功能。

系统功能

系统由电气火灾监控设备、电气火灾监控探测器组成。电气火灾监控探测器通过电力互感器(可选)、剩余电流互感器、温度探头采集和显示线路中的电量、漏电流和温度数值,按照设定的阀值及动作时间发出声光报警发(可选跳闸切断线路电源)。通过通讯总线与监控主机交互通讯,监控主机可上传数据至消防中心主机,并可实现消防联动功能。系统主要具体以下功能:

Ø 实时监测

实时监测各用电回路的漏电流及温度情况,并在显示见面实时显示每个用电回路的位置、漏电流大小、温度高低。

Ø 越限报警

当被保护线路中的被探测参数(电流、温度、漏电流等)超过报警设定值时,能发出报警信号、控制信号并能指示报警部位的系统。

Ø 故障位置指示

故障报警时,弹出报警界面,并显示报警回路编号及故障位置,为值班人员消除故障提供信息,达到快速处理故障的目的。


防火门监控系统


系统结构

防火门监控系统由防火门监控主机、监控分机、监控模块、门磁开关、闭门器等组成。其中监控模块、门磁开关、闭门器等用于监测防火门状态、控制常开防火门的关闭;监控分机用于与现场监控模块的通讯连接、上传,监控主机监控防火门状态及故障状态信号,与火灾报警系统联动,关闭常开防火门,具有上传相关信息至图形显示系统功能。

系统功能

防火门的的主要作用是当火灾发生时启动防火门防止火灾蔓延,提升消防减灾救灾止损能力。主要具有以下功能:

Ø 实时监测

A)监测界面分为A、B监测区,每区最大可显示512个防火门。

B)在每个监测回路中,指示灯为绿色时表示防火门状态正常,黄色时表示防火门为故障状态,黄色且为闪烁状态时表示防火门启动反馈异常,红色时表示防火门处于启动状态且防火不存在故障。

Ø 历史查询及图例说明

Ø 启动异常提示

当发生火灾报警时,启动闭合防火门10S后,监控器反馈指示灯亮,如有常开防火门闭合不到位启动指示灯闪烁,并在显示器中显示出反馈异常位置。

Ø 故障报警功能

A)当监控器与其连接的监控模块连线断路、短路等异常情况时,发出断续的故障音响,故障指示灯点亮,显示器指示出发生故障的地址、记录下故障的日期和时间,值班人员可按下“消音”键,消除音响,然后按照监控器指示出的故障发生地址,进行现场检查和维修;当故障解除后,监控器需手动恢复到正常监视状态。

B)当主电断电或电压不足时,监控器发出故障音响,故障指示灯点亮,显示器指示出主电断电或主电欠压。值班人员应检查主电供电电路及控制装置内部主电保险丝是否熔断,当主电恢复正常后监控器需手动复位。当给备用电源充电的充电器与备用电源间连接线断路、短路,故障指示灯点亮,显示器指示出备点故障,值班人员应检查备电电压和备电保险丝以及备电回路是否有断线,故障解除后,监控器需手动复位。


智能巡检


系统结构

可视化巡检系统由多功能能基站(WI-FI)、便携式巡检仪和无线定位标等设备组成。

可视化巡检系统是一种基于物联网的巡检系统,它将视频监控技术与电子巡检技术有机结合起来,既保证了现场巡检工作有效进行,又充分利用现有的成熟网络,使移动监控成为可能。

便携式巡检仪实时传输沿路巡检画面、巡检员对设备的检查画面、设备的运行画面到控制中心,图像清晰、位置信息精准、视频数据可备份、存储,由此实现现场巡检与移动视频监控的有效管理。

可视化巡检系统可以对重点部位巡检情况进行全程录像,并定时传输到监控中心,实现监控无死角。安全值班长、各级领导可以随时监察现场巡检人员的工作情况,以便及时、直接地掌握各部门、人员、设备的。

系统功能

Ø 实时监控 :通过该功能可有效进行巡检人员巡查到位情况、报警信息、隐患记录、现场图片信息反馈

Ø 隐患管理及记录: 该功能主要记录巡检途中存在的隐患信息, 并上传到管理中心

Ø 采集管理: 可对巡检人员回传的巡检图像及视频, 做出处理结果, 可以使得管理者有效了解石化巡检线路及设施的具体情况, 合理进行巡检指导, 提高巡检工作的科学性

Ø 线路管理: 管理平台可以对巡检人员的巡检线路或巡检点进行合理设置,最大限度上提升巡检工作的完成效率,降低巡检人员的工作强度。

Ø 报警异常管理: 设置报警处理人员, 管理平台可及时收到报警提示, 使管理者可以及时接到报警信息,可以迅速做出相应处理,避免事故发生。


系统功能

监控系统的功能是实现对综合管廊全域内环境和设备的参数和状态实施全程监控,将实时监控信息通过多功能基站准确、及时地传输到监控中心的统一管理信息平台,便于值班人员及时发现现场环境和设备问题,排除故障以及对警情的及时处理,保证管廊正常运行。实现自控、遥测、遥信、遥控功能,可定时自动报表打印或召换报表打印,事故报警,进行数据采集与处理,完成自动化控制功能。
环境监测
环境与设备监控系统主要由智能传感器(环境监控、设备监控)、PLC控制系统和智能LED显示器等设备组成。
其中环境监控:根据规范要求,沿管廊纵长每隔200米应设置人员逃生安全孔、投料口、通风口、防火门和人员进出口各一个。
设备监测
对布置在每个防火分区内的排水泵、照明、风机、风道阀门、红外入侵报警装置、环境温度/湿度/氧检测仪表等仪表和设备进行数据采集,监测集水井内液位上限报警信号,通过相应的多功能基站向统一信息管理平台传送,多功能基站同时并接受监控中心的命令,实现远程控制风机的开停及相应防火分区内照明设备总开关的分合。

数据采集与处理
对全站所有终端设备进行周期性的扫描和巡检,采集周期可自定义设置
采集的全部数据带有完整的数据质量状态标志并存放在专用数据库
完善的数据采集存储机制,可实现数据追补和断点续传

实时数据记录
提供专业的画面组态模块,通过丰富的图元、图库、设备模板、功能控件、热点区域编辑等,无须编程即可迅速搭建适宜用户的实时监测画面
面向对象的图元概念,提供丰富的组态图元的图元库,同时支持图元库自定义,方便用户可以建立自己专用的图库和元件库
通过对实时监控画面进行组态,可以实现热点区域的变色、闪烁、浮动窗口显示数据、棒图和曲线等多种灵活的人机交互效果


GIS地图概览
通过2D/3D GIS地图显示管廊的地理位置信息、报警信息及其它信息,GIS地图可在2D/3D间切换。


三维建模
运用互联网,地理信息系统GIS、空间分析技术、三维可视与虚拟化现实技术及快速三维立体显示等技术,实现综合管廊地下空间的数字化三维描述,三维模型右直观反映管廊内的管道、线缆、监控设备布置、连接与走向。
三维模型建模后的BIM模型,与GIS系统相结合会发挥更直接效果。



设备管理
针对管廊监控,统一展现系统及设备的运行状态,设置搜索对话框,可任意切换至需要监控的管廊分区。


运维管理
系统可提供设备维护管理、巡检需求管理、紧急情况下的解决问题方法推荐及应急预案建议。


报表统计
(1)数据报表
数据报表支持模拟量历史数据、开关量历史数据、各类传感器报警记录及各操作员的登陆操作及维护日志。
是管廊运维管理人员的数据库大脑及判断决策基础。
(2)同比分析
各项数据的本期实际值与上年同期数据对比分析,形成同比报表并以图表形式展现。


决策分析
(1)设备维护分析
统计分析各类设备的报警信息,汇总出饼图和数据图表,最终建议出合理的分析预测结果并制定相应的对策。
系统支持按设备类型、运行时间段查询设备运行及报警记录,参考如下:
(2)设备更换预警
分析汇总设备的报警及维修信息,分析设备的老化情况,预测出设备的更换时间,及时给出预警信息。
(3)设备更换预警
分析汇总管廊维护的整体情况,汇总出预警指数图,给出合理的分析预测结果并指定相应的对策。


系统管理
用户权限分配管理、及角色管理。



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