淺談城市綜合管廊運(yùn)維的系統(tǒng)集成方案

時(shí)間：2024-03-20作者：安科瑞電子商務(wù)(上海)有限公司瀏覽：15

摘 要：從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、開放式實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議、控制層系統(tǒng)配置方面介紹了綜合管廊的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，分析了無線網(wǎng)絡(luò)特性，闡述了基于HTML5架構(gòu)所能實(shí)現(xiàn)的功能的初步構(gòu)想，以便于綜合管廊運(yùn)維人員巡檢，確保管廊本體。

關(guān)鍵詞：綜合管廊；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)；無線網(wǎng)絡(luò)；人員

0 引 言

綜合管廊的控制部分是保證綜合管廊、運(yùn)行的。區(qū)域控制器負(fù)責(zé)所在片區(qū)的綜合監(jiān)控任務(wù)及數(shù)據(jù)處理，將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)上傳，同時(shí)下發(fā)上位的控制指令。因此，對產(chǎn)品的穩(wěn)定性、性、環(huán)境耐受性提出很高的要求。根據(jù)規(guī)定，綜合管廊自動(dòng)化控制主要包含七大系統(tǒng)：消防系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)，供電系統(tǒng)，照明系統(tǒng)，監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)，排水系統(tǒng)，標(biāo)示系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)以上七大系統(tǒng)，每個(gè)區(qū)域控制器(ACu)需要對本區(qū)域的信息進(jìn)行，并且控制本區(qū)域內(nèi)的相關(guān)設(shè)備。一般綜合管廊中需要的信息：儀表，包括溫度、濕度、O₂、CO、C0₂、CH₄；通風(fēng)，包括通風(fēng)機(jī)開啟、關(guān)閉狀態(tài)以及運(yùn)行故障；照明，照明系統(tǒng)運(yùn)行工況；給排水，排水泵運(yùn)行工況，積水坑低液位、高液位及報(bào)警液位信號，水管上壓力；供電，電壓、電流、功率因數(shù)、電源進(jìn)線信號；安防，紅外對射裝置報(bào)警信號；攝像機(jī)影像。需要控制的設(shè)備：通風(fēng)，通風(fēng)機(jī)開啟、關(guān)閉；照明，照明系統(tǒng)；排水，排水泵啟動(dòng)、停止；供電，其他設(shè)備供電。

1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

綜合管廊控制系統(tǒng)的性要求高，且現(xiàn)場環(huán)境濕度大，存在腐蝕性、可燃性氣體，對硬件產(chǎn)品品質(zhì)有很高的要求。同時(shí)控制系統(tǒng)還需要有靈活的結(jié)構(gòu)，以便于后期系統(tǒng)的擴(kuò)展，冗余光纖工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)及信息技術(shù)的高度集成也是項(xiàng)目的一個(gè)特點(diǎn)。綜合管廊是未來智慧城市重要組成部分，所以對綜合管廊自控系統(tǒng)的信息化程度要求很高。綜合管廊信息化程度很大程度上決定于綜合管廊的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

1.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

一般，綜合管廊系統(tǒng)架構(gòu)可分為如下三類。

(1)傳統(tǒng)離散型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。每個(gè)ACu均配置PLc，再由交換機(jī)組成環(huán)網(wǎng)。




監(jiān)控冗余PLC+分變電所異地冗余PLC+*分區(qū)Acu遠(yuǎn)程IO的分級式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)兼具以上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。

（1）硬件成本降低。將原來10個(gè)分區(qū)PLc縮減成為2個(gè)冗余PLc，ACu部分替換為遠(yuǎn)程IO，降低硬件成本。

（2）故障風(fēng)險(xiǎn)降低。一般，與PLc同系列同檔次的遠(yuǎn)程IO接口模塊成本要比PLC低。但在穩(wěn)定性上，由于遠(yuǎn)程10模塊只處理信號轉(zhuǎn)換(不做邏輯運(yùn)算)，在硬件本身的設(shè)計(jì)上相對簡單、牢固、發(fā)熱量小、抗電磁干擾能力強(qiáng)，發(fā)生故障的概率小于PLc。而在分變電所采用異地冗余PLC本身的檔次定位、產(chǎn)品性能等各方面離散式方案的*分區(qū)PLc，其發(fā)生故障概率小。又因?yàn)椴捎萌哂嘞到y(tǒng)，故障概率進(jìn)一步降低。綜上所述，采用分變電所異地冗余PLC+*分區(qū)Acu遠(yuǎn)程IO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其故障風(fēng)險(xiǎn)會比傳統(tǒng)離散式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的穩(wěn)定性高。

（3）施工成本降低。程序調(diào)試時(shí)可以利用對象編程(每個(gè)*分區(qū)功能基本相同)來減少編程調(diào)試人員工作量。工作人員只需要在分變電所冗余PLC上對各個(gè)*分區(qū)完成編程，不需要到每個(gè)*分區(qū)設(shè)備間單調(diào)試，節(jié)省編程調(diào)試時(shí)間，加快項(xiàng)目進(jìn)度。

（4）降低后期運(yùn)維成本。在后期運(yùn)維方面

如果采用離散式結(jié)構(gòu)，若*分區(qū)PLc故障、損壞，則要廠家人員到現(xiàn)場安裝、下載程序、調(diào)試設(shè)備，運(yùn)維成本增加，響應(yīng)時(shí)間延長。如果采用遠(yuǎn)程IO，若設(shè)備損壞，現(xiàn)場的管廊運(yùn)維人員就可以完成換操作(只需要拆裝接線)，廠家可以通過遠(yuǎn)程調(diào)試完成設(shè)置?，F(xiàn)場維護(hù)人員不需要具有PLC編程經(jīng)驗(yàn)，降低后期運(yùn)維成本，加快故障處理響應(yīng)速度。

（5）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性好。根據(jù)該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以

將網(wǎng)絡(luò)劃分與道路客觀地理情況結(jié)合，按照道路的排布劃分為子網(wǎng)絡(luò)。在將來單條管廊形成路網(wǎng)，綜合管廊擴(kuò)建時(shí)仍可按照該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將增加的道路以路段為環(huán)網(wǎng)單位整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。因此，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性好，結(jié)構(gòu)層次清晰。

（6）網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性好。環(huán)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)越多，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)越高。當(dāng)環(huán)網(wǎng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)以上故障時(shí)，整個(gè)故障節(jié)點(diǎn)區(qū)間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備全部掉線、失聯(lián)。故環(huán)網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)數(shù)越少，環(huán)網(wǎng)故障率越低。對于分變電所異地冗余PLC+*分區(qū)Acu遠(yuǎn)程IO網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，主干網(wǎng)絡(luò)上只有分變電所PLC為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(即可以理解為l～2 km設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn))，可以把主干網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量控制在非常少的范圍內(nèi)。每個(gè)分變電所冗余PLC下的子環(huán)網(wǎng)只有遠(yuǎn)程IO作為子環(huán)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，即每個(gè)子環(huán)網(wǎng)約10個(gè)遠(yuǎn)程IO節(jié)點(diǎn)。故采用此種架構(gòu)，可以減少環(huán)形網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷降低網(wǎng)絡(luò)故障風(fēng)險(xiǎn)。

1.2開放式實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議

由于存在遠(yuǎn)程IO，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，拓?fù)鋸?fù)雜，故對現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性有很高的要求。傳統(tǒng)TCP／IP網(wǎng)絡(luò)已成為辦公網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但由于其協(xié)議本身的缺點(diǎn)，不能作為工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?；诖朔N需求，近年來工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境得到廣泛應(yīng)用。目前，主流工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議主要有PROFINET和Ethernet／IP兩種。其中Ethernet／IP具有數(shù)據(jù)量小、速度快等特點(diǎn)，主要適用于運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域；PROFINET具有數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)，特別適用于大型網(wǎng)絡(luò)。采用PROFINET協(xié)議組成網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，硬件上可以做到“一網(wǎng)到底”，現(xiàn)場光纖環(huán)網(wǎng)可同時(shí)接入視頻信號、電話信號等網(wǎng)絡(luò)通信。PROFINET是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)，可以確保在網(wǎng)絡(luò)傳輸中重要數(shù)據(jù)的傳輸性。每個(gè)區(qū)域內(nèi)需要將攝像機(jī)影像傳送至監(jiān)控。

將PROFINET應(yīng)用于管廊監(jiān)控，可以將數(shù)據(jù)采集、控制信號、視頻影像信號在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)傳輸。PROFINET協(xié)議相較于普通以太網(wǎng)協(xié)議具有高的數(shù)據(jù)性，確保整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。

1.3控制層系統(tǒng)配置

PLC是控制層邏輯控制的，根據(jù)綜合管廊使用環(huán)境、功能要求等，可分為如下幾種類型。

(1)監(jiān)控PLc。負(fù)責(zé)與下層PLc通信，將所有收集數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并提供開放數(shù)據(jù)接口，與上位信息系統(tǒng)進(jìn)行通信。一般采用大型冗余PLc，以保證穩(wěn)定性、性。

(2)*分區(qū)PLC。如采用離散式系統(tǒng)架構(gòu)，則該P(yáng)LC負(fù)責(zé)該*分區(qū)采集與邏輯運(yùn)算，并與監(jiān)控PLc進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。由于管廊現(xiàn)場環(huán)境惡劣(高溫、高濕、多塵)，一般也建議采用中型PLc(小型PLC普遍環(huán)境耐受性差，市場定位一般為0EM工廠客戶，雖然邏輯功能和處理速度等方面勉強(qiáng)能滿足系統(tǒng)要求，但在構(gòu)成大型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕M網(wǎng)能、對上位信息系統(tǒng)的開放性支持及鏈接數(shù)量、整個(gè)產(chǎn)品定位及產(chǎn)品所采用的元器件方面均導(dǎo)致該產(chǎn)品在整體性能上不能滿足綜合管廊苛刻的環(huán)境及功能要求)。管廊系統(tǒng)龐大，子站多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整個(gè)項(xiàng)目對*分區(qū)PLc組網(wǎng)能、可擴(kuò)展性能上要求很高。另管廊所處地帶氣候潮濕，土地鹽堿，因此在管廊中的凝結(jié)水一般都具有很高的鹽堿性，對設(shè)備腐蝕及損害大。故對在該環(huán)境下運(yùn)行的設(shè)備具有很高的要求。

管廊內(nèi)部需要共同人廊各種線纜，包括110 kV、10 kV高壓電以及各種通信電纜，內(nèi)部

電磁環(huán)境復(fù)雜，要求設(shè)備本身具有良好的抗電磁干擾能力，不向外**電磁干擾，即設(shè)備具有良好的電磁兼容性。

2無線網(wǎng)絡(luò)特性

綜合管廊同時(shí)需要實(shí)現(xiàn)人員對講、人員、設(shè)備監(jiān)控維護(hù)等功能，而這些功能都可以通過無線網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。能否在同一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)這些功能，避免重復(fù)投資浪費(fèi)，節(jié)約成本，成為無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋考慮的因素。

HTML5是*新—代萬維網(wǎng)語言。Windows、Android、IOS等系統(tǒng)均支持H】['ML5協(xié)議，移動(dòng)設(shè)備的常用APP，如瀏覽器、微信、等也均支持HTML5協(xié)議。

利用該技術(shù)可以發(fā)布web網(wǎng)頁(相當(dāng)于集成在PLC內(nèi)的人機(jī)界面系統(tǒng))，達(dá)到對PLC的監(jiān)控和診斷維護(hù)。利用支持HTML5協(xié)議的移動(dòng)端進(jìn)行PLC的監(jiān)控和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)人員定位和對講。

2.1設(shè)備監(jiān)控、維護(hù)

利用HTML5編寫的網(wǎng)絡(luò)界面下載到PLc中(網(wǎng)絡(luò)界面的內(nèi)容可根據(jù)項(xiàng)目具體情況編輯)，通過現(xiàn)場工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行訪問。另外，也可為PLC配備無線模塊，接入移動(dòng)端(如手機(jī)、Pad等)。將PLc發(fā)布的網(wǎng)頁訪問路徑制作成二維碼，通過移動(dòng)端APP掃二維碼功能進(jìn)入到PLC監(jiān)控界面。將PLC本體的運(yùn)行狀態(tài)、故障信息等編輯到PLc發(fā)布的web畫面中，從而對PL設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。也可以在畫面中包含現(xiàn)場儀表、通風(fēng)、照明、給排水、供電等狀態(tài)和控制信號，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控和維護(hù)。因此，利用HTML5技術(shù)為每臺PLC節(jié)省觸摸屏，同時(shí)方便人員對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)。

2.2人員定位

為現(xiàn)場ACu配置無線模塊，巡檢人員通過移動(dòng)設(shè)備(手機(jī)、Pad、智能穿戴設(shè)備)接入到現(xiàn)場無線中，通過IP—Tech技術(shù)將巡檢人員連接數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)測巡檢人員的當(dāng)前位置。巡檢人員定位示意如圖4所示。

進(jìn)一步，可以將管廊實(shí)際地圖以及每套ACu的實(shí)際位置寫入到現(xiàn)場PLC的HTML5畫面中，現(xiàn)場人員通過移動(dòng)設(shè)備訪問PLc，從而巡檢人員和監(jiān)控都可了解巡檢人員的實(shí)際位置，在發(fā)生危險(xiǎn)情況時(shí)協(xié)助救援和巡檢人員自救。

2.3人員對講

巡檢人員的移動(dòng)設(shè)備連接無線模塊的WiFi而進(jìn)入到現(xiàn)場工業(yè)以太網(wǎng)中，通過手機(jī)APP可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對講，甚至視頻對講，幫助巡檢人員對現(xiàn)場狀況進(jìn)行判斷，并采取正確的處理措施。以上是基于HTML5架構(gòu)所能實(shí)現(xiàn)的功能的初步構(gòu)想，便于綜合管廊運(yùn)維人員巡檢，確保管廊本體。

3 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

3.1平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立、、的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動(dòng)控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強(qiáng)、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的性和可管理性，提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。

3.2平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個(gè)深度集成的自動(dòng)化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、*門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機(jī)APP數(shù)據(jù)，通過一個(gè)平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)滿足管廊用電、、穩(wěn)定、、有序的要求

結(jié)語

介紹了便于綜合管廊運(yùn)維的系統(tǒng)集成方案，可負(fù)責(zé)所在片區(qū)的綜合監(jiān)控任務(wù)和數(shù)據(jù)處理，將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)上傳，下發(fā)上位的控制指令，同時(shí)系統(tǒng)還需要有靈活的結(jié)構(gòu)，以便于后期系統(tǒng)的擴(kuò)展。

參考文獻(xiàn)

【1】殷憲飛．BIM技術(shù)在城市綜合管廊運(yùn)營維護(hù)階段的應(yīng)用研究[D]

【2】鄭立寧.羅春燕,王建．綜合管廊智能化運(yùn)維管理技術(shù)綜述[J]

【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05

【4】姬衛(wèi)東，戴德松. 便于綜合管廊運(yùn)維的系統(tǒng)集成方案





安科瑞電子商務(wù)(上海)有限公司專注于餐飲油煙智能在線監(jiān)測系統(tǒng),電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置,電瓶車智能充電管理系統(tǒng),工業(yè)能耗監(jiān)測系統(tǒng),弧光保護(hù)裝置,數(shù)顯溫濕度控制器等, 歡迎致電 13524471462

• 詞條

  詞條說明

• 智能配電裝置在臨時(shí)展會場所中的應(yīng)用

  【摘要】簡述了商場臨時(shí)展會、展攤等場所中電氣裝置用電的特性，針對此類場所中隱含的電氣隱患問題，結(jié)合智能配電裝置的功能，從用電設(shè)備的接地、線路的安裝與敷設(shè)、設(shè)備的維護(hù)和管理等方面介紹了其技術(shù)，以保證此臨時(shí)類場所中用電的?！娟P(guān)鍵詞】臨時(shí)展會、展攤；電氣；智能配電裝置1引言近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,為滿足人民日益增長的美好生活需要，生活中商品越來越豐富，各種新產(chǎn)品是層出不窮。在繁榮

• 淺談城市綜合管廊基于物聯(lián)網(wǎng)融合通信系統(tǒng)應(yīng)用分析

  摘要：綜合管廊作為城市地下管線的綜合載體，對城市發(fā)展有著重要促進(jìn)意義，結(jié)合現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的應(yīng)用，對城市綜合管廊進(jìn)行智能化管理，能夠有效提高城市基礎(chǔ)服務(wù)質(zhì)量。城市綜合管廊在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)下，得到了較大程度的發(fā)展，對城市的發(fā)展建設(shè)也起到了較為的作用。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不斷優(yōu)化施工設(shè)計(jì)方案，提高施工及流程的規(guī)范性以及標(biāo)準(zhǔn)，整體提升城市綜合管廊的服務(wù)質(zhì)量，是現(xiàn)階段城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的*點(diǎn)。本文圍繞城

• 校園能耗監(jiān)測管理平臺應(yīng)用意義分析

  摘要?為響應(yīng)國家建設(shè)綠色校園的號召，切實(shí)提高高校能源利用水平，促進(jìn)學(xué)校能源資源合理配置，全國高校從行為節(jié)能入手，積極建設(shè)“校園能耗監(jiān)測管理平臺”。平臺采集建筑電、水等能源消耗數(shù)據(jù)，對用能數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)分并進(jìn)行分析，為高校提供了一個(gè)節(jié)能減排的好幫手，在保證校園正常的能源供應(yīng)的同時(shí)促進(jìn)實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能。?關(guān)鍵詞?能耗監(jiān)管平臺 節(jié)能減排 高校 綠色校園??&nb

• 淺談基于電氣高壓室機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用研究

  摘要：隨著電力設(shè)備運(yùn)行的可靠性提高，開閉所高壓室設(shè)備運(yùn)行時(shí)間越大，出現(xiàn)隱形缺陷的幾率越來越大，部分隱形缺陷巡視人員難以用眼睛發(fā)現(xiàn)，易造成大面積停電事故，運(yùn)維人員又無法隨意進(jìn)入高壓室巡視；論文研究創(chuàng)新一種新的方法，通過機(jī)器人巡檢監(jiān)控系統(tǒng)大數(shù)據(jù)采集、分析、4V特征判斷、云計(jì)算對設(shè)備實(shí)行24小時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，準(zhǔn)確確定設(shè)備隱蔽缺陷原因，及時(shí)處理，保證開閉所高壓室設(shè)備正常運(yùn)行，大大提高帶電設(shè)備供電可靠性。關(guān)鍵詞