浅谈综合管廊监控与报警的设计应用

时间：2020-09-09

摘要：介绍了综合管廊的特点、基本需求，分析了综合管廊监控与报警系统的设置原则，阐述了综合管廊统一管理平台的功能需求。提出监控与报警系统保证了综合管廊的安全运行，综合管廊统一管理平台协调综合管廊内部监控与报警系统的各子系统，与各管线单位实现信息互通。

关键词: 综合管廊;监控与报警系统：统一管理平台;安全性

引言

目前，综合管廊在我国正在进行较大规模的建设。综合管廊是指建设于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属系统，实现对各种专、工程管线统一规划、集中设置、共同维护，提高专业工程管线的安全性和地下空间利用率，节约管线用地。为保证综合管廊的安全运行，有必要在综合管廊内建设现代化监控与报警系统，借助多种自动化、信息化技术，能够有效地提升综合管廊的运行管理水平。

本文对综合管廊监控与报警系统的关键问题进行沦述，介绍了综合管廊监控与报警系统设置原则，并分析了统一管理平台功能需求。

1监控与报警系统的对象

在综合管廊内设置监控与报警系统时，需明确综合管廊监控与报警系统的对象。综合管廊由本体公共环境及入廊专业工程管线组成，提供良好的公共环境是敷设各专业工程管线的基础。因此，综合管廊公共环境是综合管廊监控与报警的对象，但入廊专业工程管线是否纳入综合管廊监控与报警系统还存在不确定性。为了明确该问题，可从专业工程管线系统、敷设方式、管理模进行综合考虑。

(1)专业工程管线系统。专业工程管线从起点、经过中间设施、到用户是完整的系统。对于给水管，制水厂、中间加压泵站、输水管线等足完整的系统;对于电力电缆，发电厂、升降压变电站、输配电线路等是完整的系统。综合管廊的布局无法对城市道路进行全覆盖，因此进入综合管廊的管线仅是整个专业工程管线系统的一部分。

(2)管线敷设方式。各专业工程管线存在直埋、管沟、架空等各种敷设方式。对于专业工程管线，综合管廊只是一种不同于传统的敷设方式。

(3)管线管理模式。专业管线全系统应是完整的系统。如果入廊的专业管线由综合管廊的监控与报警系统进行管理，管廊外管线由专业工程管线公司的控制系统进行管理，显然是把完整的系统分成两部分。

综上所述，为了管线单位能根据工况对管线系统进行统一调度，管线发生事故时能在管线全系统层面进行处置，人廊专业工程管线应纳入管线管理单位的监控与报警系统。综合管廊作为容纳多种管线的公共空间，运行单位应为管线提供良好的公共环境。因此，综合管廊的监控与报警系统的对象应是综合管廊的公共环境，且不包括入廊专业工程管线。国办发[2015]61号《**办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》中明确“地下综合管廊本体及附属设施管理由地下综合管廊建设运行单位负责，入廊管线的设施维护及日常管理由管线单位负责”。需要说明的是，专业工程管线人廊后可能会发生一些事故，对综合管廊的公共环境造成破坏，如水管爆管、天然气管道泄漏等，这部分管线事故应纳入综合管廊的监控与报警系统对象。专业工程管线的各种状态纳入综合管廊监控与报警系统的原则是该状态是否对综合管廊的公共环境造成影响。此外，也不排除当综合管廊规模较小，管线单位与综合管廊运行单位达成协议，在管线公司授权下，专业管线可纳人综合管廊监控报警系统的对象范围进行委托管理。

2 综合管廊的基本特点

在研究综合管廊监控与报警系统设置前，需分析综合臀廊的基本特点。GB 50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》将综合管廊定义为建设于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属系统，因此综合管廊主要是管线公共空间、综合管廊主要有如下基本特点：

(1)公用隧道空间。综合管廊设置在地下隧道空间。地下隧道空间的环境有一定的特殊

性(易积水或产牛一些有害气体等)，故综合管廊与监控报警系统应管控。公共空问即是在隧道空间容纳多种专业工程管线。

(2)城市生命线。纳入综合管廊的专业工程管线有很大一部分是主干管线，如主干水管、35kV以上高压输电线路。这些管线的服务范围是一个或若干个区域，如果容纳这些管线的综合管廊发生事故，管线停运造成的影响非常大。因此，综合管廊对城市的安全运行至关重要。须适当地提高综合管廊监控与报警系统标准。

(3)少人场所。综合管廊内平时处于无人状态，且进入综合管廊的人员是专业检修维护人员。因此，综合管廊内设置的监控与报警系统不应套用公共建筑物相关系统，应晕点考虑管线的安全运行，并兼顾必要的人员保护措施。

3 综合管廊的基本需求

(1)管线环境需求。综合管廊内敷设了多种城市专业工程管线，对城市的安全运行至关重要、因此，为综合管廊内管线提供良好的运行环境是综合管廊的首要需求。

(2)人员环境需求。综合管廊内定期会有专业人员对管廊进行巡检，不定期有安装维修人员进入管廊对管廊及管线进行维护检修，闲此为人员创造合适的环境是综合管廊的基本需求之一。

(3)紧急处理需求。综合管廊是各类管线的公共环境，专业工程管线往综合管廊存在事故的可能性，如水管爆裂、天然气管道泄漏等。因此，综合管廊须具备对危及公共环境及其他管线的各类管线事故进行报警及紧急联动处理的功能，当管线发生事故时，及时发现事故、缩小事故范围、保护其他正常运行管线不受影响。

(4)日常管理需求。综合管廊规模越来越大，且管廊中容纳多种管线。因此，综合管廊运行管理难度较大，需建立一个自动化、信息化管理系统，提升综合管廊的管理水平，更好地服务于综合管廊日常运行。

正是由于综合管廊的这些基本需求，综合管廊需要配置监控与报警系统，而监控与报警系统的设置需要紧密围绕这些基本需求。

4 综合管廊监控与报警系统的设置原则

为了满足综合管廊的基本需求，监控与报警系统设置环境与设备监控系统、安防系统、报警系统、通信系统等子系统。子系统与综合管廊的需求对应关系如图1所示。

(1)环境与设备监控系统。环境与设备监控系统通过在综合管廊内没置一系列监测仪表，对综合管廊的公共环境进行实时监测，当环境不能满足管线运行要求、人员进入要求时，自动启动相关，使环境恢复到正常状态。当环境内产生有害气体时，启动风机排除有害气体等。

(2)安防系统。综合管廊要设置安防系统，防止非法人员对综合管廊进行破坏，这也是日常管控的需求。安防系统包括入侵报警系统、视频系统、出入口控制系统、巡查系统、人员定位系统等，具体选择哪种系统，需根据综合管廊的规模、重要程度及管理要求综合确定。

(3)报警系统。根据各类管线事故时特点，报警系统相应设置一些探测器，当探测器监测到管线事故及时采取措施，快速处理管线事故，避免影响其他正常运行管线。水管设置管液位检测装置，一旦监测到管廊内存在非正常液位，通知管线单位关闭相关阀门;电缆设置火灾探测器，一旦探测到电缆火灾，快速启动灭火设备。应明确的是，管线事故是指对综合管廊公共环境造成破坏的事故，不包括管线系统内部的故障，如电力停电、水管停水、通信中断等。

(4)通信系统。综合管廊是地下长距离隧道空间，公共无线通信手段在综合管廊内无法实现管廊内外通信，且综合管廊运行管理存住巡检人员与控制中心的通信需求，因此可根据实际需求选择设置有线通信、无线通信等小同通信手段。

5 综合管廊统一管理平台

为了满足综合管廊的环境管控、应急处置、日常管理的需求，在综合管廊内设置了环境与设备监控系统、安全防范系统等系统。近年来，物联网、建筑信息模型(BIM)、地理信息系统(GIS)等新技术的发展非常*，随着综合管廊管理运行要求的提升，这些新技术、新系统可能会引入综合管廊。因此，在综合管廊内会存在各种不同功能的系统，这些系统完成相关监控功能的同时又存在较多联动控制，如各系统均自成系统，独立运行，但给运行管理带来一定难度;且各系统之间存在较多复杂、交叉的联动控制，不利于形成统一协调的联动控制，并为后续的功能扩展带来难度。

综合管廊是综合管廊运行管理单位与各专业管线共同参与管理的特殊场所。综合管廊及各专业管线均设有监控系统，对综合管廊的公共环境进行管控，专业管线监控系统对包括入廊管线在内的整个管线系统进行管控。因此，综合管廊运行单位与各专业管线单位存在管理上的交叉，就需要综合管廊与各管线单位能够相互通信，实现功能交叉管埋功能。

为了在综合管廊内部监控与报警系统的各子系统之间相互协调，统一与各管线单位进行通信，实现信息互通，就需要设置综合管廊统一管理平台。对内，综合管廊监控与报警系统的各子系统集成为相互关联和协调的综合系统;对外，监控与报警系统的各子系统通过统一管平台与各管线单位实现信息互通。

统一管理平台系统框架如图所示。综合管廊运行管理单位与专业管线单位的管理各有侧重，综合管理运行单位对综合箭廊公共环境进行管控，专业管线单位对专业管线进行管控，各专业管线敷设于综合管廊，使综合管廊本体与各专业管线共同组成综合管廊环境，两者密不可分。因此，综合管廊及支各管线公司的管理平台需要互通必要的综合管廊本体及专业管线运行信息。综合管廊运行单位需要通过统一平台将专业管线单位关注的影响剑管线安全运行的综合管廊环境信息与专业管线单位共享，如综合管廊内的温度、湿度等，必要时可包括视频图像信号。专业管线公司需要将综合管廊运行单位关注的影响综合管廊公共环境安全的专业管线信息与综合管廊运行单位共享，如电力电缆温度过高、水管爆管等信号，便于综合管廊管理运行单位采用必要措施。

因此，从系统集成、交叉管理需求及信息化发展趋势出发，综合管廊有必要设置统一管理平台。

6 综合管廊内管线的安全性

目前，综合管廊已成为较热门的工程领域，工程相关人员对综合管廊进行了大量技术探讨，特别是对综合管廊的安全性。基于综合管廊城市生命线的属性和管线存在交叉事故的风险，在工程设计中要设置大量相关设备、系统，造成相关监控与报警系统较庞大，给后期运行维护带来困难。

传统管线直埋于道路下方，发生事故主要由于以下原因：长期承受不期望的压力;道路野蛮施工;小故障无法被发现，慢慢发展成大事故等。

当管线进入综合管廊后，管线由坚固的管廊本体进行保护，并且定期有专业人员进行巡检，及时发现并处理一些隐患。因此，综合管廊需要进行报警系统设计，且在管线事故发生概率和事故造成的影响之间找到平衡。

7 安科瑞综合管廊产品介绍

针对以上管廊环境与设备监控系统及电缆火灾报警系统，安科瑞有对应的电力仪表及火灾监控系统。

7.1 管廊环境与设备监控系统(0.4kV动力箱/动力柜)

产品选型

7.2 管廊火灾监控系统选型

产品选型

注：地下管廊使用的动力箱/柜符合管廊相关标准，防护等级达IP65

ARCM剩余电流式电气火灾监控装置安装在0.4kV低压配电系统中，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，从而预防火灾的发生。当被保护线路中监控装置参数**过报警设定值时，能发生报警和控制信号，以便消除剩余电流引起的电气火灾隐患。产品采用RS485总线进行通讯，可以与其它监控报警器、监控单元或监控主机联合组成火灾监控系统，可根据用户需要选择集中总线型的信息管理模式或功能分区型的信息管理模式。

技术参数

8 结语

本文阐述了综合管廊的特点、基本需求，介绍了综合管廊监控与报警系统的设置原则，分析了统一管理平台的功能需求。综合管廊监控与报警系统的技术及合理程度直接影响综合管廊的运行管理水平。目前，综合管廊监控与报警系统设计还处于起步摸索阶段，已建成投运的综合管廊数量有限，且主要容纳电力、通信、水管等少量管线。

【参考文献】

[1] 王恒栋，王梅.综合管沟工程综述[J].上海建设科技，2004(3)：37-39.

[2] 张浩.智慧综合管廊监控与报警系统设计思路研究

[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册. 2019.11版

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