智慧管網解決方案
一、方案概述
隨著我國城市的快速發展，地下管線增多，各種地下管線的施工為城市發展帶來了諸多不便，而城市綜合管廊的應用能很好地實現各管線統一規劃、統一設計、統一建設和管理，各地管廊建設正在如火如荼的開展。地下綜合管廊集洪水排水、電力、電信、光纜、熱力、燃氣等各種管線及其附屬設備于一體，實施統一設計、施工和管理，因此傳統的管理模式難以滿足管廊管理的需求，通過智慧化、信息化手段解決管理難題，是新時代管廊管理的必要課題。我們根據實際管理需要提出了基于BIM技術，將管廊結構監測、廊內環境溫、濕度、有害氣體濃度、通風、水泵設備狀態、集水坑液位、入侵檢測、視頻監控、人員定位等管理內容，統一納入智慧化管廊管理云平臺中，具有重要的社會意義和經濟價值。本方案已經列入了吉林省2018年度科技發展計劃，受到了吉林省科技廳的高度認可和立項支持。
二、方案架構
城市綜合管廊的建設目標是在信息化管理的基礎上，逐步實現自動化，用智慧覆蓋整個管廊運行管理的全過程，實現高效、節能、安全、環保的“管、控、營”一體化智慧型管廊。
智慧管網監測管理系統由環境與設備監控系統、安全防范系統、通信系統、預警與報警系統、地理信息系統和統一管理信息平臺六部分組成。
監控與報警系統架構圖
系統基于BIM模型，將物聯網的“管、控、營”一體化的智能管控系統，從數據采集、通信網絡、系統架構、智能聯動到綜合數據服務等方面的設計，與BIM模型進行數據實時聯動，解決了管廊監控與報警建設中存在著內部干擾性強、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、環境和設備的恢復效率，進而實現了監控中心應用“五大系統，一個平臺，一根光纖，一組基站”即能對管廊內部設備的遠程管理與聯動控制。
三、方案實施
1 環境與設備監控系統
1.1系統簡介
環境與設備監控系統的功能，實現了對綜合管廊全域內環境和設備參數狀態的全程監控，實時監控信息通過多功能基站準確、及時地傳輸到監控中心的統一管理信息平臺，從BIM模型上可以直觀準確的展示，便于值班人員及時發現現場環境和設備問題，排除故障以及對警情的及時處理，保證管廊正常運行。
1.2系統組成
環境與設備監控系統主要由智能傳感器（環境監控、設備監控）、多功能基站和智能LED顯示器等設備組成。
通過在每個防火分區內出入口和通風口處安裝氣體（O2、CH4、H2S）、溫度、濕度、煙霧、水位、水浸等監測傳感器，在監控中心控制室顯示屏上，顯示每個防火分區的氧氣百分比含量和溫度/濕度，并通過BIM模型和安全閾值設定，對風機、水泵等設施進行自動控制和遠程操控。
1.3 監測內容
環境參數監控傳感器布置如下：
環境參數監控內容表（注：●應監控；▲宜監控）
2 安全防范系統
2.1系統簡介
安全防范系統，是通過BIM+GIS技術，實現對綜合管廊全域內人員的全程監控，將實時視頻信息和電子巡查信息通過多功能基站及時、準確地傳輸到監控中心，便于值班人員及時發現現場問題，排除故障以及對警情的及時處理，保證管廊正常運行。
2.2系統組成
安全防范系統主要包含BIM模型、視頻監控系統、門禁系統、防入侵系統和可視化巡檢系統（電子巡查管理系統）五部分。
3 通信系統
3.1系統簡介
通信系統的功能是實現管理、巡檢和施工人員的通信聯絡，管廊配備各區間工作人員之間、現場工作人員與監控中心之間保持信息通暢，確保前端巡檢人員信息及時上報，監控中心命令及時下達。
3.2系統組成
通信系統主要由廣播對講基站、WIFI無線手機和語音調度服務器等設備組成。
4 預警與報警系統
4.1系統簡介
預警與報警系統的功能是實現對綜合管廊的全程監測，系統將預警和報警信息通過多功能基站及時、準確地傳輸到監控中心，在BIM模型上可視化的反饋，實現災情預警、報警、處理及疏散，同時通過廣播系統，向綜合管廊內的工作人員廣播，使他們及時撤離現場，保證人身安全等功能。
4.2系統組成
預警與報警系統由火災報警系統和可燃氣體探測報警系統兩部分組成。
4.3聯動功能
（1）消防聯動：探測器發出檢測信號，報警裝置聯動視頻系統，跳出該防區的視頻畫面，確認報警。
（2）聯動排煙/氣系統：每段防火分區設置有排風及排煙/氣系統，正常時用于排風。當確認探測到火災/可燃氣體時，監控中心可通過多功能基站傳輸指令實現遠程啟動風機排煙/氣。
（3）聯動電源：災情探測信息確認后，監控中心可通過多功能基站進行指令傳輸以切斷非消防電源。
（4）聯動廣播系統：災情探測信息確認后，監控中心啟動廣播切換模塊進行災情信息廣播，特別針對災情確認區、相鄰分區進行廣播疏散。
（5）聯動電話系統：監控中心可啟動專用模塊與任一廣播基站通話；現場任一廣播基站或電話通過監控中心確認后實現與調度主機通話錄音。
5 地理信息系統
5.1系統簡介
地理信息系統的功能是實現對綜合管廊人員、設備和巡檢車輛的位置坐標數據的采集、存儲、管理、分析和表達，將信息通過多功能基站及時、準確地傳輸到監控中心，實現對通風線路、避災路線、監測設備、巡檢人機坐標等信息的GIS瀏覽，并通過與BIM模型的實時聯動，有效、可視的反饋現場信息
5.2系統功能
地理信息系統基于BIM模型，展示地下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信息，直觀、美觀、統一、友好的人機交互界面，簡單、準確的傳達指令信息。
同時，系統具有豐富的地圖展示效果，同時支持二維、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，在應急救援時提供有效的安全分析鏈。
6 統一管理信息平臺
6.1系統簡介
統一管理信息平臺的功能是實現對大數據的綜合分析和交互，將信息通過多功能基站及時、準確地傳輸到監控中心，以BIM+GIS模式實現位置坐標的可視化追蹤。
6.2系統集成
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。
（1）門戶集成。實現環境與設備監控系統、安全防范系統、通信系統、預警與報警系統、地理信息系統及其它所有系統在統一門戶上的集成化統一管理。
（2）應用集成。基于網絡架構、以電子地圖為導航的綜合集成管控平臺，實現集成系統之間的信息交換和共享，并對集成信息進行綜合應用。
（3）通信集成。集成平臺通過建立起一套統一的信息體系，利用先進的XML語言，在各個前端采集設備與平臺之間按照統一的標準接口，通過消息服務進行信息交換和控制信息交換。
（4）數據集成。通過對多系統數據采集和分析，可以實現系統之間的關聯和統計，并可以輸出不同的報表。
（5）安全集成。建立統一的權限管理體系，以密碼技術為基礎，在網絡環境中實現統一用戶管理、身份認證及單點登錄、統一授權管理、安全審計與責任認定、統一門戶管理功能等，為各系統提供完善的安全支撐。
（6）管理集成。通過統一的管理平臺實現對五大系統的管理，包括對設備和軟件的注冊、配置、維護和更新。
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