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黄琴
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
引言
综合管廊是将电力、供水、通信以及燃气等管线集中为一体的市政公用隧道，设置了专门的检修口和吊装口，并且统一进行建设规划和管理。通过综合管廊的建设，可以有效对地下空间进行充分的利用，能够有效促进城市高效、稳定的运营。因此本文主要探讨了城市综合管廊监控及安防关键技术，希望能够为相关工作者提供借鉴。
随着我国城市的不断发展，促进了综合管廊的积极建设，并取得了良好效果。但是在城市综合管廊建设过程中，还存在一些问题，不利于综合管廊运营的效果。对此还应加强监控及安防关键技术的有效运用，及时的发现和解决各类问题，保证综合管廊安全、稳定的运行，同时也可以保证工作人员的生命安全。
一、城市综合管廊发展现状分析
城市综合管廊的建设可以解决一系列开发问题，包括架空线网密集、反复开发以及管线事故频发等，而且经过近年来的不断发展，城市综合管廊建设越来越完善，对我国城市的发展产生了重要的促进作用。但是从整体上来看，我国综合管廊建设还存在经验不足的情况，如前期设计、中期施工以及后期运行等各个阶段都存在试验性质，因此投入运行以后，为了保证综合管廊安全、稳定的运行，综合管廊运营部门以后需要开展精密的监控，提升综合管廊的安全以及稳定指数。所以还应加强城市综合管廊监控及安防关键技术的有效运用。
城市综合管廊监控及安防技术主要通过收集、储存以及分析各类监控数据，能够判断综合管廊内部运行情况。监控及安防技术可以实现多样化功能，包括管廊语音通信、火灾报警、视频监控等等，能够实现对综合管廊智能化监控，促进综合管廊的安全稳定运行。
二、综合管廊监控及安防关键技术和主要内容
1.关键技术
城市综合管廊监控系统主要由三个模块组成，即管廊前端设备、通信网络和监控指挥。其中管廊前端设备是指负责收集和控制前端现场数据的检测、控制及报警装置。通信网络模块主要是指能够实现管廊前端设备与通信系统交流功能模块，其主要构成为光纤通信网。监控指挥模块主要负责系统任务的分配以及统筹。前端全部设备需要全部连入监控系统，主要是通过通信网络进行连入。
监控系统涵盖多个硬件装置，主要包括通信主机、设备监控主机、安防及通信主机以及集中视频监控主机等等，监控系统通过分析、收集以及储存数据来了解管廊实际情况。监控与安防的结合能够及时的发现和解决综合管廊运行过程中存在的问题。
2.主要内容
2.1监控系统功能
综合管廊的监控系统主要包括视频监控系统、无线通讯及人员定位系统、综合仪表监测系统、电子巡查系统、管廊设备监控及控制系统，具体内容如下：视频监控系统：管廊的运行监控情况可以直接在视频监控系统的呈现出来，监控人员可以直接进行监测；无线通讯及人员定位系统：管廊内工作人员可以通过无线通讯及人员定位系统确定自己位置信息，并将信息实时传递给控制中心人员能够快速准确的确定廊内工作人员的位置信息，可以提高救援效率，降低事故带来的不利影响；综合仪表监测系统：该系统主要负责对综合管廊电气及耗能设备运行进行全面、实时的监测，在管廊设备的长期运行过程中，可以将监测数据作为主要依据；电子巡查系统：针对城市综合管廊日常的运行和维护记录，通过电子巡查系统有效记录下来；管廊设备监视及控制系统：主要负责对管廊内所有设备的监测，并自动收集以及分析管廊设备运行数据以及环境探测器，根据实际使用需求，通过有效编程控制管廊内设备。
2.2报警系统功能
2.2.1火灾自动报警及联动控制系统
该系统的功能主要是及时的报告前期火情，并在第一时间启动消防设备抑制火情，防止火灾的蔓延。想要充分发挥报警功能，还应科学、合理的布置报警设备，例如可以设置线型光纤感温探测器，该设备具有实时温度监测功能，一旦监测到火情，会立即发出报警，并且反馈给消防系统监控主机，分析火情爆发的位置，同时切断火情爆发位置的排烟防火阀及风机，这样可以使得火情由于缺氧而得到一定程度上的控制，防止火情继续增长和蔓延。火情结束以后，重启排烟防火阀及风机。
2.2.2环境感温光纤报警系统
综合管廊内部往往比较密封，导致其内部空气不流通，为此为了保证综合管廊运行维护人员的安全性，、须保证综合管廊内部空气内部的正常流通、温度的适宜性，避免对运行维护人员产生任何的损害。为此可以设置环境感温光纤报警系统，该系统主要是对综合管廊内部的温度以及湿度、氧气进行监测，如果发现管廊内部环境的要求未达到要求，监测装置就会发出报警信号进行反馈，然后开启通风装置进行换气。与此同时该系统还可以监测集水坑水位，超过水位后可以启动排水泵进行排水。除此以外，环境感温光纤报警系统还可以监测有害气体浓度、风机等设备，做到实时监测。
2.2.3可燃气体报警系统
综合管廊内部可燃气体的超标将会严重影响管廊运行的安全性，给综合管廊运行维护人员的安全带来严重的威胁。对此可以设置可燃气体报警系统，设置适宜的可燃气体浓度，一旦出现该设置值，系统就会发出报警信号，一方面启动燃气舱事故段，另一方面可以启动相邻区间事故风机。
2.2.4其它报警以及监控系统
为了保证综合管廊正常稳定的运行，除了上述监控系统，还可以设置漏电火灾报警系统、消防电源监控系统、防火门监控系统以及消防电话系统。漏电火灾报警系统主要对电气设备及线缆的运行进行监测，主要预防其漏电的发生，避免漏电引起大的火灾事故；消防电源监控系统主要是对消防电源运行情况及消防设备进行监测和操作巡检；防火门监控系统主要负责对防火门的开启和关闭进行监测，对其开启和关闭情况及时的通知相关运维人员；消防电话系统主要是为火灾发生时内外通讯的顺畅提供重要保证，与此同时如无火灾发生，可以将其应用在固定通讯设备的应用。
三、综合管廊监控与安防系统的具体应用
针对目前的综合管廊监控与安防系统的现状，在今后，还应科学、合理的应用监控与安防技术，具体应用主要包括以下几个方面：
1.建立管廊综合监控运营一体化平台
管廊综合监控运营一体化平台可以解决系统中多头管理以及分散操作的问题，可以提高综合管廊系统运营平台的综合业务能力。这主要是因为管廊综合监控运营一体化平台能够深度集成各子系统功能，可以作为管廊安全管控系统的神经中枢，对管廊的各项设备实现自动化监控，及时的掌握相关信息数据，以便于管理人员各项工作顺利进行。
2.建立完善的预警与预报机制
在监控与安防系统建设过程中，工作人员应具备全生命周期项目思维，应建立完善的预警、预报机制，能够实现对整个综合管廊项目运行监控，及时的发现和解决整个生命周期存在的各种问题。这就要求实现监控与安防系统中各设备之间的有效联动，一旦综合管廊出现安全隐患时，则能够及时的发出预警以及预报，能够准确的确定故障设备位置，为管廊的通信、排水以及防火系统正常稳定的运行提供重要的安全保证。
3.建立智慧化运维管理模式
运维管理可以有效保证城市综合管廊的运行安全。城市综合管廊监控及安防系统的运用，可以实现智慧化运维管理。具体表现在以下几个方面：首先工作人员在进行设备巡检时，对相关设备以及自动化检测，能够快速判断设备是否正常运转；其次还可以实现管廊资产设备的自动化管理，能够对设备的相关情况进行自动化归纳和记录，包括设备故障使用频率、故障次数以及使用时间等等，当设备达到寿命期限之前，系统会发出提醒，这样就大大减少了工作人员的工作量。
四、AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台
1平台概述
AcrelEMS-UT综合管廊能效管理平台集电力监控、能源管理、电气安全、照明控制、环境监测于一体，为建立可靠、安全、高效的综合管廊管理体系提供数据支持，从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计，解决了综合管廊在管理过程中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性，提升了管廊基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。
2平台组成
安科瑞城市地下综合管廊能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所环境监控系统、智能马达监控系统、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、智能照明系统、消防应急照明和疏散指示系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可全局、整体的对管廊用电和用电安全进行进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足管廊用电可靠、安全、稳定、高效、有序的要求。
3平台拓扑
4平台子系统
4.1电力监控
电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所，对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。
4.2环境监测
环境监测包括温湿度、烟感温感、积水浸水、可燃气体浓度、门禁、视频、空调、消防数据的采集、展示和预警，同时也可接入管廊舱室内的水泵和通风排烟风机等设备集成的第三方系统完成管廊环境综合监控。
4.3电气安全
AcrelEMS-UT能效管理系统针对配电系统的电气安全隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器，消防设备电源传感器、防火门状态传感器，接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示，并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视，发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。
5相关平台部署硬件选型清单
5.1电力监控及配电室环境监控系统
应用场合（10KV） | 产品 | 型号 | 功能 | |
| 10KV进/馈线 |
| AM6-L | 相间电流速断保护，相间电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。 |
10/0.4KV变压器 | AML-S | 分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接 点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、 装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT 断线、CT 断线、对时异常等) 、遥控 开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、 跳闸、故障电流电压)等。 | ||
智能操控装置 |
| ASD500 | 一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线测温。 | |
10KV计量 |
| PZ72L- E4/UT | 该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。 | |
应用场合（0.4KV） | 产品 | 型号 | 功能 | |
| 0.4KV进/出线 |
| PZ72L- E4/UT | 该仪表采用交流采样技术，能分别测量电网中的电流、电压、功率、功率因数和电能等参数，可通过面板薄膜开关设置倍率。带RS-485通讯接口，采用Modbus协议;也可将电量信号转换成标准的直流模拟信号输出;或带开关量输入/输出，继电器报警输出等功能。具有许昌开普研究院有限公司、中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。 |
无功补偿 |
| ARC | 测量I、U、Hz、cosΦ，具备过电压保护、欠流锁定、电网谐波过大保护功能,可控制电容器的投切，RS485/Modbus协议 | |
| ANSVC | ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿,无功功率补偿装置采用散件组成方案，主要以电容电抗、投切开关、控制器等组成。 | ||
| ANSVG | 补偿方式:线性补偿，全响应时间<5ms，瞬时响应时间≤100us;补偿效果:≥0.99，可补偿容性无功和感性无功，滤除5、7、9、11、13次以内的谐波;自身损耗:≤2%，效率:>98%;监控以及显示具备远程通讯接口，可以通过PC机实时监控;具有人性化的人机交互界面，可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息，操作简单，可以远控，也可以本控;标准模块化设计，缩短交付周期，同时提高了使用的可靠性和可维护性。 | ||
温湿度控制器 |
| WHD72- 11/UT | 智能型温湿度控制器以数码管方式显示温湿度值，有加热器、传感器故障指示、变送功能、带有RS485通讯接口可供远程监控，用户可通过按键编程自行设定系统参数。该仪表集测量、显示、控制及通讯于一体，精度高、测量范围宽，是一种适合于各个行业和领域的温湿度测量控制仪表。具有许昌开普研究院有限公司、中心检测合格的型式检验报告证书和电磁兼容检验证书，产品防护等级均达到IP65，符合管廊综合监控系统中对相关产品功能、防护等级及电磁兼容的要求。 | |
智能网关 |
| Anet系列 | 8个RS485串口 2kV隔离， 2个以太网接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源:220V AC/DC。 | |
应用场合（配电室） | 产品 | 型号 | 功能 | |
环境监测 | 温湿度 |
| / | 用于配电房温度和湿度。工作电源：AC/DC 85～265V 工作温度：-40.0℃～99.9℃ 工作湿度：0%RH～99%RH |
烟雾 |
| / | 光电式烟雾传感; 电源正极（DC 12V）：+12V，继电器输出：常开触点 | |
水侵 |
| / | 接触式水浸传感器，监测变电所、电缆沟、控制室等场所积水情况，工作电源：DC 10-30V 工作温度：-20℃~+60℃ 工作湿度：0%RH~80%RH 响应时间：1s 继电器输出：常开触点 | |
局方检测 |
| / | 监测变压器、开关、开关柜的局部放电 | |
门禁 |
| / | 常开型；感应距离：30-50mm 材质：锌合金，银灰色电度 干接点输出 | |
摄像机 |
| / | 视频监控 | |
开关量模块 |
| ARTU-KJ8 | 8路开关量输入,8路继电器输出 | |
智能网关 |
| ANet-2E4SM | 4路RS485 串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC 12 V ～36 V 。支持4G扩展模块，485扩展模块,可扩展16路。 | |
5.2电气火灾监控系统
应用场合 | 产品 | 型号 | 功能 | |
各变电所 | 0.4KV出线 |
| ARCM200 系列 | 用于检测TN-C-S、TN-S及局部TT系统中的剩余电流、温度等电气参数，从而预防电气火灾的发生。 |
各舱室 | 末端配电箱 |
| ARCM300 系列 | 用于检测TN-C-S、TN-S及局部TT系统中的剩余电流、温度等电气参数，从而预防电气火灾的发生。 |
区域 变电所 | 区域分机 |
| Acrel-6000/B3 | 接收电气火灾监控探测器信号，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，采用485通讯 |
主变点所 监控中心 | 控制主机 |
| Acrel-6000/B | 接收电气火灾监控探测器信号和各区域分机数据，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用485通讯。 |
配套附件 | ||||
0.4kV电流 互感器 |
| AKH-0.66 | 测量型互感器，采集交流电流信号。 | |
5.3消防设备电源监控系统
应用场合 | 产品 | 型号 | 功能 | |
消防设备电源电压监控 |
| AFPM3-2AVM | 监测两路三相交流电压，二总线通讯。 | |
区域 变电所 | 区域分机 |
| AFPM100/B3 | 接收消防设备电源监控探测器信号，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用二总线通讯。 |
主变点所 监控中心 | 控制主机 |
| AFPM100/B1 | 接收消防设备电源监控探测器信号和各区域分机数据，实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理，可采用二总线通讯。 |
5.4防火门监控系统
应用场合 | 产品 | 型号 | 功能 | |
普通舱室 配电室 | 常开防火门 |
| AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120 | 监测常开防火门的开闭状态。 |
常闭防火门 |
| 单扇：AFRD-CB1(YT) 双扇：AFRD-CB2(YT) | 监测常闭防火门的开闭状态。 | |
防爆舱室 | 常开/常闭 防火门 |
| AFRD-MC | 监测常开、常闭防火门的开闭状态。 |
监测模块 |
| AFRD-CK/CB | 接收AFRD-MC的状态信息同步传输至防火门监控主机。 | |
区域 变电所 | 区域分机 |
| AFRD100/B3 | 接收防火门监控模块和防火门一体式探测器的信号，实现对防火门开闭状态的报警、监视、控制与管理，采用二总线通讯。 |
主变点所 监控中心 | 控制主机 |
| AFRD100/B | 接收防火门监控模块和防火门一体式探测器的信号以及各区域分机的实时数据，实现对防火门开闭状态的报警、监视、控制与管理，采用二总线通讯。 |
5.5消防应急照明和疏散指示系统
应用场合 | 产品 | 型号 | 功能 | |
各变电所和非防爆舱室 | 集中电源集中控制型消防应急标志灯具（高防护） |
| A-BLJC-1LROEII1W-A431H (单面安全出口) | 防护等级：IP67 设备尺寸：145*400*15 安装方式：壁挂 |
| A-BLJC-1LROEII1W-A431H (单面疏散出口) | 防护等级：IP67 设备尺寸：145*400*15 安装方式：壁挂 | ||
集中电源集中控制型消防应急照明灯具（高防护） |
| A-ZFJC-E*W-A604T8 单管式应急照明灯具 | 防护等级：IP67 设备尺寸：Φ26*L 400、Φ26*L 600、Φ26*L 1200 安装方式：吸顶、吊挂 设备功率：3、6、9、12、15W | |
| A-ZFJC-E*W-A603HC 高防护应急照明灯具 | 防护等级：IP67 设备尺寸：Φ175*H 60 安装方式：吸顶、壁挂 设备功率：3、6、9、12、15W | ||
| A-ZFJC-E*W-A603HE 高防护应急照明灯具 | 防护等级：IP67 设备尺寸：198*98*55 安装方式：吸顶、壁挂 设备功率：3、6、9、12、15W | ||
消防应急灯具专用电源 |
| A-D-0.3KVA-A200L A-D-0.5KVA-A200L A-D-0.75KVA-A200L A-D-0.1KVA-A200L | 防护等级：IP65 设备尺寸：500*400*200、600*480*230 安装方式：壁挂 设备功率：0.3、0.5、0.75、1KVA 回路数量：8路 | |
防爆舱室 | 集中电源集中控制型消防应急防爆标志灯具 |
| A-BLJC-1LROEI1W-A431EX （防爆单面出口) | 防护等级：IP65 防爆等级：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 设备尺寸：165*375*65 安装方式：壁挂 |
| A-BLJC-1LROEI1W-A431EX （防爆单面左向) | 防护等级：IP65 防爆等级：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 设备尺寸：165*375*65 安装方式：壁挂 | ||
集中电源集中控制型消防应急防爆照明灯具 |
| A-ZFJC-E*W-A630EX | 防护等级：IP65 防爆等级：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 设备尺寸：256*243*78 安装方式：壁挂 设备功率：3、6、10W | |
| A-ZFJC-E*W-A632EX | 防护等级：IP65 防爆等级：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 设备尺寸：Φ135mm*H 168mm 安装方式：吊管安装 设备功率：3、6、9、12、15W | ||
消防应急灯具专用电源(防爆) |
| A-D-0.3KVA-A200EX A-D-0.5KVA-A200EX A-D-1KVA-A200EX | 防护等级：IP43 设备尺寸：904*702*220、1354*702*220 安装方式：壁挂 设备功率：0.3、0.5、1KVA 回路数量：8路 | |
区域 变电所 | 区域分机 |
| A-C-A100/B3 | 区域分机通过总线网络实时监控各个终端，在险情发生时，自动将信息指令发布到每个终端，终端收到指令之后自动开始工作，如频闪、变向、开、灭灯等工作，实时指示安全的疏散路线。 |
中继器 |
| CAN转光纤中继 | 通过CAN转光纤中继实现把CAN总线传输转换至光纤传输延长通讯距离增加方案多样性。 | |
主变电所 监控中心 | 监控主机 |
| A-C-A100 | 监控主机通过总线网络实时监控各个终端，在险情发生时，自动将信息指令发布到每个终端，终端收到指令之后自动开始工作，如频闪、变向、开、灭灯等工作，实时指示安全的疏散路线。 |
五、结语
综上所述，综合管廊是我国的重要的城市基础设施，对促进我国城市发展具有至关重要的作用。近年来，随着我国综合管廊建设水平的不断提升，已经取得良好的建设效果，但是在城市综合管廊建设过程中，由于建设经验不足，导致综合管廊建设运营还存在一些问题，因此为了保证综合管廊能够安全运行，还应设置专门的监控系统和安防系统，通过收集综合管廊运营的相关信息，及时的发现和解决综合管廊运行过程中存在的问题，做出有效的安全以及应急管理措施，保证综合管廊安全、稳定的运行，这对我国综合管廊建设具有重要意义。
参考文献
[1]文鹏.城市综合管廊监控及安防关键技术研究.
[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05
作者简介：黄琴，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事智慧管廊监控研究发展。
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