淺談關于杭州市綜合管廊智慧運維建設方案的探討

  摘要:綜合管廊智慧運維模式要解決的主要問題是把管理部門、管廊使用單位、運維單位自身管理流程和智能的運維技術如何通過軟、硬件系統有機整合起來，形成統一的“綜合管廊智慧運維管理系統"。而目前不同建設主體、不同時序建設的各管廊項目依靠項目招標的方式產生的單條管廊的機電設施和提供的“管理軟件"是不能滿足杭州市對綜合管廊統一建設、統一管理、統一運維以及智慧運維的基本要求的。以Bim+gis相結合的信息系統為模型，打造杭州城市地下空間、地下管線綜合資源管理系統；以管廊運維應用為基礎，搭設綜合管廊統一運維管理平臺；以云存儲、云計算為手段，提升城市管理的信息化、智慧化水平；以專用光網絡組網，構建完成智能的杭州市綜合管廊智慧運維總體架構。

   關鍵詞：綜合管廊 智慧運維模式 管理 技術體系 系統架構

1、綜合管廊智慧運維系統架構

   杭州智慧管廊綜合運維管理系統應建成以一級杭州市指揮管理中心，二級區域分中心，三級管廊監控獨立控制室為基本單元的三級架構體系。

1.1一級中心（市指揮中心）杭州市指揮管理中心作為全市智慧管廊運維系統的管理、調度及指揮中心以及全市乃至全省管廊數據中心。

1.2二級中心（區級控制中心）根據中遠期城市管廊區域規劃，杭州市本級可先設立三個區域匯聚分中心，負責分區范圍內所有管廊管理系統的接入以及負責區域內的運維、管理、調度及指揮等職能。

1.3三級中心（監控機房）各段管廊監控機房作為基本的管廊管理單元，負責本管廊內的運維、管理職能。

2、“四個一"綜合運維技術體系

2.1運維可視“一張圖"

   “一張圖"基于Geographic Information System（GIS）與Building information Modeling（BIM）相結合，采用地理信息和建筑信息模型技術直觀形象的展示管廊運維相關信息，提升運維管理能力。“一張圖"是資產管理信息可視化的綜合呈現，也是管廊管線資源管理系統的基礎載體。系統具有豐富的地圖展示效果，同時支持基于二維、三維地圖的在線展示、流暢切換，支持旋轉、縮放、平移等基本操作，且具有統一坐標系，為監控人員與決策人員提供準確的地理信息，確保信息統一可視，同時在應急救援時提供有效的安全分析鏈。

圖1地下綜合管廊可視化三維界面示意圖

2.2綜合承載“一張網"

   “一張網"基于底層工業以太網組網與傳輸PTN環網保護相結合，采用專網專用的方式，綜合承載管廊內各類控制信息，如：環境監控、排水通風監控、視頻監控、入侵報警、內部電話等，提高網絡安全性。其組網拓撲如下圖所示：

圖2通信網絡拓撲示意圖

2.3統一管理“一平臺"

   “一平臺"是以智慧管廊“運維模型“和“管理模型"為核心而開發的一套綜合性管廊運維管理平臺，有機整合七大子系統以及對管廊的城市管理要求，并融入GIS+BIM等技術，支撐杭州市綜合管廊智慧運維管理。平臺采用“一個平臺"建設思路，平臺包括綜合展示、實時監測、數據分析、應急指揮四大核心系統，另外配備入廊收費、生產運維等模塊系統，實現對管廊的全生命周期的管理。具體綜合管理子系統包括排水子系統、消防子系統、報警與監控子系統、通風子系統、照明子系統、供電子系統、標識子系統等業務應用。平臺功能要求實現：管廊管理可視化、檢修維護自動化、安全監管精細化、管廊監管一體化、應急響應智能化、數據接入標準化、數據分析全局化。系統設計建設統一的傳輸平臺、統一的數據中心、統一的應用平臺。由于統一管理信息平臺依靠多個不同功能的系統，為了有效消除各系統間的信息孤島，我們從門戶集成、應用集成、通信集成、數據集成、安全集成和管理集成六個方面構建一個全局SOA架構和多系統集成互聯網的數字化、網絡化、集成化和智能化的統一管理信息平臺。

圖3平臺架構示意圖

2.4智慧分析“一朵云"

   “一朵云"基于云計算和大數據相結合，采用私有專用云的方式，實現管廊運維信息的統一管理、統一存儲、確保信息安全可靠；并通過大數據挖掘分析，對運維全流程進行質量監控和分析，構建故障地圖，有效提升運維管理能力。物理層為實際的硬件資源，包括服務器、存儲、交換機等。虛擬化層將實際的硬件資源分別按計算資源、存儲資源、網絡資源進行虛擬化。虛擬化管理層為對虛擬化資源進行管理的平臺。云管理層為能夠對外提供相關服務能力。業務層為相關服務的使用方。

圖4私有云平臺方案框架示意圖

3、平臺概述

         AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控制、環境監測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制和綜合數據服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協調復雜的根本問題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環境和設備的使用和恢復效率。

   安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所環境監控系統、智能馬達監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監控、統一管理、統一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。

4、平臺拓撲圖

5、平臺子系統

   電力監控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數和用能情況，可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

環境監測

   環境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統完成管廊環境綜合監控。

馬達監控

   馬達監控實現對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監測和報警。在需要的情況下可以設置聯動控制。

電氣安全

          AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監視，發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

智能照明控制

①　防火分區單獨控制，分區內設置智能控制面板就地驅動器；開關驅動器連接消防報警系統，接收消防報警信息，強制打開驅動器回路。

②　廊內上方安裝智能照明傳感器，使人員進入管廊內自動開啟燈具，在管廊內停留燈具保持常亮，離開后燈具關閉。

③　除了現場的控制方式外，還可用電腦端實現集中控制，實時遠程監控當前區域的照明情況，必要時可遠程控制該區域的照明。

④　考慮現場模塊分布較廣，距離過長，除了現場的控制方式外，還可用電腦端實現集中控制，實時遠程監控當前區域的照明情況，必要時可遠程控制該區域的照明。

⑤　系統支持單控、區域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調光控制等多種控制方式，支持延時控制，避免同時亮燈負荷對配電系統造成沖擊。模塊不依賴系統，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據經緯度自動識別日出日落時間實現自動控制功能。

6、電相關平臺部署硬件選型清單

 1.智能照明系統

2.電氣火災監控系統

3.消防設備電源監控系統

4.防火門監控系統

5.消防應急照明和疏散指示系統

7、結束語

目前，杭州市管廊建設項目中考慮的各管廊預留的機房面積無法滿足中遠期使用需求，不利于智慧運維的統一開展及落地，急需進行機房基礎設施的專項規劃和軟件平臺的統一立項開發。加快落實智慧運維統一管理平臺軟件開發立項，根據地下綜合管廊智慧運維管理架構，統籌優化各段管廊的管理系統平臺，完善全市統一平臺標準參數，引導管廊實際建設，作為今后全市乃至全省統一智慧運維的軟件平臺。同時建議選取市區具有代表性的管廊開展統一運維軟件平臺的開發試點，積累平臺開發、試運行經驗，為杭州市綜合管廊智慧運維平臺提供技術實踐。