智慧管网解决方案

一、方案概述
       随着我国城市的快速发展，地下管线增多，各种地下管线的施工为城市发展带来了诸多不便，而城市综合管廊的应用能很好地实现各管线统一规划、统一设计、统一建设和管理，各地管廊建设正在如火如荼的开展。地下综合管廊集洪水排水、电力、电信、光缆、热力、燃气等各种管线及其附属设备于一体，实施统一设计、施工和管理，因此传统的管理模式难以满足管廊管理的需求，通过智慧化、信息化手段解决管理难题，是新时代管廊管理的必要课题。我们根据实际管理需要提出了基于BIM技术，将管廊结构监测、廊内环境温、湿度、有害气体浓度、通风、水泵设备状态、集水坑液位、入侵检测、视频监控、人员定位等管理内容，统一纳入智慧化管廊管理云平台中，具有重要的社会意义和经济价值。本方案已经列入了吉林省2018年度科技发展计划，受到了吉林省科技厅的高度认可和立项支持。

二、方案架构

       城市综合管廊的建设目标是在信息化管理的基础上，逐步实现自动化，用智慧覆盖整个管廊运行管理的全过程，实现高效、节能、安全、环保的“管、控、营”一体化智慧型管廊。

       智慧管网监测管理系统由环境与设备监控系统、安全防范系统、通信系统、预警与报警系统、地理信息系统和统一管理信息平台六部分组成。

监控与报警系统架构图

       系统基于BIM模型，将物联网的“管、控、营”一体化的智能管控系统，从数据采集、通信网络、系统架构、智能联动到综合数据服务等方面的设计，与BIM模型进行数据实时联动，解决了管廊监控与报警建设中存在着内部干扰性强、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、环境和设备的恢复效率，进而实现了监控中心应用“五大系统，一个平台，一根光纤，一组基站”即能对管廊内部设备的远程管理与联动控制。

三、方案实施
1 环境与设备监控系统
1.1系统简介
       环境与设备监控系统的功能，实现了对综合管廊全域内环境和设备参数状态的全程监控，实时监控信息通过多功能基站准确、及时地传输到监控中心的统一管理信息平台，从BIM模型上可以直观准确的展示，便于值班人员及时发现现场环境和设备问题，排除故障以及对警情的及时处理，保证管廊正常运行。

1.2系统组成
       环境与设备监控系统主要由智能传感器（环境监控、设备监控）、多功能基站和智能LED显示器等设备组成。

       通过在每个防火分区内出入口和通风口处安装气体（O2、CH4、H2S）、温度、湿度、烟雾、水位、水浸等监测传感器，在监控中心控制室显示屏上，显示每个防火分区的氧气百分比含量和温度/湿度，并通过BIM模型和安全阈值设定，对风机、水泵等设施进行自动控制和远程操控。  

1.3 监测内容
       环境参数监控传感器布置如下：

环境参数监控内容表（注：●应监控；▲宜监控）

2 安全防范系统

2.1系统简介
       安全防范系统，是通过BIM+GIS技术，实现对综合管廊全域内人员的全程监控，将实时视频信息和电子巡查信息通过多功能基站及时、准确地传输到监控中心，便于值班人员及时发现现场问题，排除故障以及对警情的及时处理，保证管廊正常运行。

2.2系统组成
       安全防范系统主要包含BIM模型、视频监控系统、门禁系统、防入侵系统和可视化巡检系统（电子巡查管理系统）五部分。

3 通信系统
3.1系统简介
      

       通信系统的功能是实现管理、巡检和施工人员的通信联络，管廊配备各区间工作人员之间、现场工作人员与监控中心之间保持信息通畅，确保前端巡检人员信息及时上报，监控中心命令及时下达。

3.2系统组成
       通信系统主要由广播对讲基站、WIFI无线手机和语音调度服务器等设备组成。

4 预警与报警系统
4.1系统简介
       预警与报警系统的功能是实现对综合管廊的全程监测，系统将预警和报警信息通过多功能基站及时、准确地传输到监控中心，在BIM模型上可视化的反馈，实现灾情预警、报警、处理及疏散，同时通过广播系统，向综合管廊内的工作人员广播，使他们及时撤离现场，保证人身安全等功能。

4.2系统组成
       预警与报警系统由火灾报警系统和可燃气体探测报警系统两部分组成。

4.3联动功能
       （1）消防联动：探测器发出检测信号，报警装置联动视频系统，跳出该防区的视频画面，确认报警。
       （2）联动排烟/气系统：每段防火分区设置有排风及排烟/气系统，正常时用于排风。当确认探测到火灾/可燃气体时，监控中心可通过多功能基站传输指令实现远程启动风机排烟/气。
       （3）联动电源：灾情探测信息确认后，监控中心可通过多功能基站进行指令传输以切断非消防电源。
       （4）联动广播系统：灾情探测信息确认后，监控中心启动广播切换模块进行灾情信息广播，特别针对灾情确认区、相邻分区进行广播疏散。
       （5）联动电话系统：监控中心可启动专用模块与任一广播基站通话；现场任一广播基站或电话通过监控中心确认后实现与调度主机通话录音。

5 地理信息系统
5.1系统简介
       地理信息系统的功能是实现对综合管廊人员、设备和巡检车辆的位置坐标数据的采集、存储、管理、分析和表达，将信息通过多功能基站及时、准确地传输到监控中心，实现对通风线路、避灾路线、监测设备、巡检人机坐标等信息的GIS浏览，并通过与BIM模型的实时联动，有效、可视的反馈现场信息

5.2系统功能
       地理信息系统基于BIM模型，展示地下管廊和内部各专业管线基础数据管理、图档管理、管线拓扑维护、数据离线维护、维修与改造管理、基础数据共享等功能信息，直观、美观、统一、友好的人机交互界面，简单、准确的传达指令信息。

       同时，系统具有丰富的地图展示效果，同时支持二维、三维地图的在线展示、流畅切换，支持旋转、缩放、平移等基本操作，且具有统一坐标系，为监控人员与决策人员提供准确的地理信息，确保信息统一可视，在应急救援时提供有效的安全分析链。

6 统一管理信息平台
6.1系统简介
       统一管理信息平台的功能是实现对大数据的综合分析和交互，将信息通过多功能基站及时、准确地传输到监控中心，以BIM+GIS模式实现位置坐标的可视化追踪。

6.2系统集成
       由于统一管理信息平台依靠多个不同功能的系统，为了有效消除各系统间的信息孤岛，我们从门户集成、应用集成、通信集成、数据集成、安全集成和管理集成六个方面构建一个全局SOA架构和多系统集成互联网的数字化、网络化、集成化和智能化的统一管理信息平台。
       （1）门户集成。实现环境与设备监控系统、安全防范系统、通信系统、预警与报警系统、地理信息系统及其它所有系统在统一门户上的集成化统一管理。
       （2）应用集成。基于网络架构、以电子地图为导航的综合集成管控平台，实现集成系统之间的信息交换和共享，并对集成信息进行综合应用。
       （3）通信集成。集成平台通过建立起一套统一的信息体系，利用先进的XML语言，在各个前端采集设备与平台之间按照统一的标准接口，通过消息服务进行信息交换和控制信息交换。
       （4）数据集成。通过对多系统数据采集和分析，可以实现系统之间的关联和统计，并可以输出不同的报表。
       （5）安全集成。建立统一的权限管理体系，以密码技术为基础，在网络环境中实现统一用户管理、身份认证及单点登录、统一授权管理、安全审计与责任认定、统一门户管理功能等，为各系统提供完善的安全支撑。
       （6）管理集成。通过统一的管理平台实现对五大系统的管理，包括对设备和软件的注册、配置、维护和更新。