智慧管網(wǎng)解決方案

一、方案概述
       隨著我國(guó)城市的快速發(fā)展，地下管線增多，各種地下管線的施工為城市發(fā)展帶來(lái)了諸多不便，而城市綜合管廊的應(yīng)用能很好地實(shí)現(xiàn)各管線統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一建設(shè)和管理，各地管廊建設(shè)正在如火如荼的開(kāi)展。地下綜合管廊集洪水排水、電力、電信、光纜、熱力、燃?xì)獾雀鞣N管線及其附屬設(shè)備于一體，實(shí)施統(tǒng)一設(shè)計(jì)、施工和管理，因此傳統(tǒng)的管理模式難以滿足管廊管理的需求，通過(guò)智慧化、信息化手段解決管理難題，是新時(shí)代管廊管理的必要課題。我們根據(jù)實(shí)際管理需要提出了基于BIM技術(shù)，將管廊結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、廊內(nèi)環(huán)境溫、濕度、有害氣體濃度、通風(fēng)、水泵設(shè)備狀態(tài)、集水坑液位、入侵檢測(cè)、視頻監(jiān)控、人員定位等管理內(nèi)容，統(tǒng)一納入智慧化管廊管理云平臺(tái)中，具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本方案已經(jīng)列入了吉林省2018年度科技發(fā)展計(jì)劃，受到了吉林省科技廳的高度認(rèn)可和立項(xiàng)支持。

二、方案架構(gòu)

       城市綜合管廊的建設(shè)目標(biāo)是在信息化管理的基礎(chǔ)上，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，用智慧覆蓋整個(gè)管廊運(yùn)行管理的全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、安全、環(huán)保的“管、控、營(yíng)”一體化智慧型管廊。

       智慧管網(wǎng)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)由環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、預(yù)警與報(bào)警系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和統(tǒng)一管理信息平臺(tái)六部分組成。

監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)架構(gòu)圖

       系統(tǒng)基于BIM模型，將物聯(lián)網(wǎng)的“管、控、營(yíng)”一體化的智能管控系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、智能聯(lián)動(dòng)到綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，與BIM模型進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，解決了管廊監(jiān)控與報(bào)警建設(shè)中存在著內(nèi)部干擾性強(qiáng)、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問(wèn)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)備的恢復(fù)效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控中心應(yīng)用“五大系統(tǒng)，一個(gè)平臺(tái)，一根光纖，一組基站”即能對(duì)管廊內(nèi)部設(shè)備的遠(yuǎn)程管理與聯(lián)動(dòng)控制。

三、方案實(shí)施
1 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)
1.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介
       環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)綜合管廊全域內(nèi)環(huán)境和設(shè)備參數(shù)狀態(tài)的全程監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控信息通過(guò)多功能基站準(zhǔn)確、及時(shí)地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的統(tǒng)一管理信息平臺(tái)，從BIM模型上可以直觀準(zhǔn)確的展示，便于值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和設(shè)備問(wèn)題，排除故障以及對(duì)警情的及時(shí)處理，保證管廊正常運(yùn)行。

1.2系統(tǒng)組成
       環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要由智能傳感器（環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控）、多功能基站和智能LED顯示器等設(shè)備組成。

       通過(guò)在每個(gè)防火分區(qū)內(nèi)出入口和通風(fēng)口處安裝氣體（O2、CH4、H2S）、溫度、濕度、煙霧、水位、水浸等監(jiān)測(cè)傳感器，在監(jiān)控中心控制室顯示屏上，顯示每個(gè)防火分區(qū)的氧氣百分比含量和溫度/濕度，并通過(guò)BIM模型和安全閾值設(shè)定，對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程操控。  

1.3 監(jiān)測(cè)內(nèi)容
       環(huán)境參數(shù)監(jiān)控傳感器布置如下：

環(huán)境參數(shù)監(jiān)控內(nèi)容表（注：●應(yīng)監(jiān)控；▲宜監(jiān)控）

2 安全防范系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介
       安全防范系統(tǒng)，是通過(guò)BIM+GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合管廊全域內(nèi)人員的全程監(jiān)控，將實(shí)時(shí)視頻信息和電子巡查信息通過(guò)多功能基站及時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，便于值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，排除故障以及對(duì)警情的及時(shí)處理，保證管廊正常運(yùn)行。

2.2系統(tǒng)組成
       安全防范系統(tǒng)主要包含BIM模型、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、防入侵系統(tǒng)和可視化巡檢系統(tǒng)（電子巡查管理系統(tǒng)）五部分。

3 通信系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介
      

       通信系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)管理、巡檢和施工人員的通信聯(lián)絡(luò)，管廊配備各區(qū)間工作人員之間、現(xiàn)場(chǎng)工作人員與監(jiān)控中心之間保持信息通暢，確保前端巡檢人員信息及時(shí)上報(bào)，監(jiān)控中心命令及時(shí)下達(dá)。

3.2系統(tǒng)組成
       通信系統(tǒng)主要由廣播對(duì)講基站、WIFI無(wú)線手機(jī)和語(yǔ)音調(diào)度服務(wù)器等設(shè)備組成。

4 預(yù)警與報(bào)警系統(tǒng)
4.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介
       預(yù)警與報(bào)警系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合管廊的全程監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)將預(yù)警和報(bào)警信息通過(guò)多功能基站及時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，在BIM模型上可視化的反饋，實(shí)現(xiàn)災(zāi)情預(yù)警、報(bào)警、處理及疏散，同時(shí)通過(guò)廣播系統(tǒng)，向綜合管廊內(nèi)的工作人員廣播，使他們及時(shí)撤離現(xiàn)場(chǎng)，保證人身安全等功能。

4.2系統(tǒng)組成
       預(yù)警與報(bào)警系統(tǒng)由火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)兩部分組成。

4.3聯(lián)動(dòng)功能
       （1）消防聯(lián)動(dòng)：探測(cè)器發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，報(bào)警裝置聯(lián)動(dòng)視頻系統(tǒng)，跳出該防區(qū)的視頻畫(huà)面，確認(rèn)報(bào)警。
       （2）聯(lián)動(dòng)排煙/氣系統(tǒng)：每段防火分區(qū)設(shè)置有排風(fēng)及排煙/氣系統(tǒng)，正常時(shí)用于排風(fēng)。當(dāng)確認(rèn)探測(cè)到火災(zāi)/可燃?xì)怏w時(shí)，監(jiān)控中心可通過(guò)多功能基站傳輸指令實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟動(dòng)風(fēng)機(jī)排煙/氣。
       （3）聯(lián)動(dòng)電源：災(zāi)情探測(cè)信息確認(rèn)后，監(jiān)控中心可通過(guò)多功能基站進(jìn)行指令傳輸以切斷非消防電源。
       （4）聯(lián)動(dòng)廣播系統(tǒng)：災(zāi)情探測(cè)信息確認(rèn)后，監(jiān)控中心啟動(dòng)廣播切換模塊進(jìn)行災(zāi)情信息廣播，特別針對(duì)災(zāi)情確認(rèn)區(qū)、相鄰分區(qū)進(jìn)行廣播疏散。
       （5）聯(lián)動(dòng)電話系統(tǒng)：監(jiān)控中心可啟動(dòng)專用模塊與任一廣播基站通話；現(xiàn)場(chǎng)任一廣播基站或電話通過(guò)監(jiān)控中心確認(rèn)后實(shí)現(xiàn)與調(diào)度主機(jī)通話錄音。

5 地理信息系統(tǒng)
5.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介
       地理信息系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合管廊人員、設(shè)備和巡檢車輛的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、管理、分析和表達(dá)，將信息通過(guò)多功能基站及時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)線路、避災(zāi)路線、監(jiān)測(cè)設(shè)備、巡檢人機(jī)坐標(biāo)等信息的GIS瀏覽，并通過(guò)與BIM模型的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，有效、可視的反饋現(xiàn)場(chǎng)信息

5.2系統(tǒng)功能
       地理信息系統(tǒng)基于BIM模型，展示地下管廊和內(nèi)部各專業(yè)管線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、圖檔管理、管線拓?fù)渚S護(hù)、數(shù)據(jù)離線維護(hù)、維修與改造管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享等功能信息，直觀、美觀、統(tǒng)一、友好的人機(jī)交互界面，簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的傳達(dá)指令信息。

       同時(shí)，系統(tǒng)具有豐富的地圖展示效果，同時(shí)支持二維、三維地圖的在線展示、流暢切換，支持旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等基本操作，且具有統(tǒng)一坐標(biāo)系，為監(jiān)控人員與決策人員提供準(zhǔn)確的地理信息，確保信息統(tǒng)一可視，在應(yīng)急救援時(shí)提供有效的安全分析鏈。

6 統(tǒng)一管理信息平臺(tái)
6.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介
       統(tǒng)一管理信息平臺(tái)的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)的綜合分析和交互，將信息通過(guò)多功能基站及時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，以BIM+GIS模式實(shí)現(xiàn)位置坐標(biāo)的可視化追蹤。

6.2系統(tǒng)集成
       由于統(tǒng)一管理信息平臺(tái)依靠多個(gè)不同功能的系統(tǒng)，為了有效消除各系統(tǒng)間的信息孤島，我們從門戶集成、應(yīng)用集成、通信集成、數(shù)據(jù)集成、安全集成和管理集成六個(gè)方面構(gòu)建一個(gè)全局SOA架構(gòu)和多系統(tǒng)集成互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和智能化的統(tǒng)一管理信息平臺(tái)。
       （1）門戶集成。實(shí)現(xiàn)環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、預(yù)警與報(bào)警系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)及其它所有系統(tǒng)在統(tǒng)一門戶上的集成化統(tǒng)一管理。
       （2）應(yīng)用集成?；诰W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、以電子地圖為導(dǎo)航的綜合集成管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)之間的信息交換和共享，并對(duì)集成信息進(jìn)行綜合應(yīng)用。
       （3）通信集成。集成平臺(tái)通過(guò)建立起一套統(tǒng)一的信息體系，利用先進(jìn)的XML語(yǔ)言，在各個(gè)前端采集設(shè)備與平臺(tái)之間按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口，通過(guò)消息服務(wù)進(jìn)行信息交換和控制信息交換。
       （4）數(shù)據(jù)集成。通過(guò)對(duì)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和分析，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)和統(tǒng)計(jì)，并可以輸出不同的報(bào)表。
       （5）安全集成。建立統(tǒng)一的權(quán)限管理體系，以密碼技術(shù)為基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一用戶管理、身份認(rèn)證及單點(diǎn)登錄、統(tǒng)一授權(quán)管理、安全審計(jì)與責(zé)任認(rèn)定、統(tǒng)一門戶管理功能等，為各系統(tǒng)提供完善的安全支撐。
       （6）管理集成。通過(guò)統(tǒng)一的管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)五大系統(tǒng)的管理，包括對(duì)設(shè)備和軟件的注冊(cè)、配置、維護(hù)和更新。