淺析藍牙物聯網融合通信技術在智慧管廊中的綜合應用

□ 文 /孫波 馮峻

當前，越來越多的城市都在如火如荼的建設城市地下綜合管廊，向地下拓展空間，將電力、通訊、燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，并設置專門的檢修口、吊裝口和統(tǒng)一管理平臺系統(tǒng)，為了滿足城市不斷發(fā)展的需要，著眼于未來，提前預留管線加裝空間，是保障城市運行的重要基礎設施和生命線。

在城市地下空間建設綜合管廊，可以增加承載力，提高服務水平，節(jié)約城市土地資源，減少對城市道路的反復開挖，提高城市綜合防災能力，降低對城市正常交通秩序的巨大沖擊，并且改善了城市景觀環(huán)境。因此，綜合管廊是保證城市具有可持續(xù)發(fā)展能力的重要基礎設施，已成為城市基礎設施現代化更新與改造以及城市現代化建設的趨勢和潮流。

因此充分利用物聯網技術、信息化手段對管廊運行維護進行智慧化管理，對管廊運行數據進行統(tǒng)計分析、融合應用，為管養(yǎng)單位的精細化管理提供決策支持作用，發(fā)揮城市地下綜合管廊的建設投資效益，顯得尤為重要。

物聯網應用解決方案現狀

目前國內正在運維的智慧化綜合管廊主要采用物聯網智能監(jiān)控系統(tǒng)，分為中央層、控制層、傳感層三層架構。中央層是綜合管廊的核心部分，對管廊的各種機電設備的信息進行分析、歸類、處理、判斷，采用最優(yōu)化的控制手段并結合現代計算機技術對各系統(tǒng)設備進行全面有效的監(jiān)控和管理，使各子系統(tǒng)設備始終處于有條不紊、協同一致的高效、有序狀態(tài)下運行。在通常情況下，中央層系統(tǒng)保障管廊內擁有正常的設備運行環(huán)境；在發(fā)生突發(fā)事件的情況下，監(jiān)控管理人員能通過本系統(tǒng)獲得及時有效的信息，做出快速而準確的響應，同時綜合監(jiān)控平臺聯動相關設備，做出入侵報警、疏散、災害撲救等設備控制動作，使得事故造成的損失降低到最小程度?？刂茖邮菍儆谖锫摼W智能監(jiān)控系統(tǒng)的中間層，當各類傳感器設備與中控因為網絡中斷失去控制時，可由控制層按照預先設定好的程序進行自動處理。傳感層包括各個艙室內的傳感設備，可對管廊內各種信息進行監(jiān)測，比如溫濕度傳感器、甲烷氣體傳感器、氧氣傳感器、傾角傳感器、三軸加速傳感器等。這些傳統(tǒng)的管廊物聯網應用是采用光纖有線傳輸的方式，且關注方向是在設備監(jiān)控方面，而本文研究提出藍牙物聯網技術在人員定位、緊急情況下逃生的應用。

存在問題分析

管廊內有線布設的矛盾：目前的管廊物聯網的網絡基礎設施一般采用光纖布設，存在線路布設困難，對設備的安裝位置也有局域性要求，且建設成本偏高。

安全防控需求：管廊的各個檢修口、吊裝口、逃生口等都有安防需求，人員在管廊各個艙室移動過程中定位識別也比較模糊，中控室管理人員無法在工作站或者大屏上實時查看檢修人員在管廊內的具體位置。

消防應急聯動需求：當發(fā)生重大火災事故，有煙霧的情況下，人員視線受到影響，無法快速找到正確的逃生通道，并且無法準確確定待救人員位置，影響救援速度。

藍牙物聯網的綜合應用

通過藍牙Mesh模塊，建立組網，因LED燈在管廊內是全覆蓋的，因此可在照明燈具上加裝藍牙模塊傳感器，每盞燈相當于一個感知和傳輸神經單元，有燈即有網，廊道內的其余系統(tǒng)的傳感器設備都可以連入到這張網，并通過燈聯網透傳至物聯網網關，連接至公有云上，通過較低的成本實現了信息智慧共享，并可通過每盞燈的不同標識，建立了藍牙定位功能。藍牙Mesh的強大架構還可以進行擴展，滿足管廊的新增設備需求，將數以萬計的節(jié)點連接起來，而不會產生故障。方案中藍牙組網采用藍牙5.0 Mesh傳輸技術，傳輸速度可以達到2M，傳輸距離可以到300米。

感應式安防應用是借助調光LED燈具上的人體感應模塊，輕松實現對管廊內的人員感知和定位。運維人員進入檢修口時，若佩戴了智能手環(huán)，手環(huán)上的藍牙信號自動與Mesh網進行配對，燈具中的藍牙模塊可通過接力的方式，將數據發(fā)送至網關，與中控機房的服務器進行通信，將人員感知與定位信息上報統(tǒng)一管理平臺，定位誤差在10米，中控室人員可在平臺上查看運維人員活動軌跡，統(tǒng)計進出次數，實現廊道內GPS功能，同時，可在后臺結合運維管理平臺，自動生成工單。當非法人員闖入時，人體感應模塊迅速感知，在統(tǒng)一管理平臺上觸發(fā)報警信號，通知監(jiān)控人員，并聯動入口攝像機對非法人員進行抓拍。

智能逃生應急指引子系統(tǒng)，當監(jiān)控中心的FAS系統(tǒng)收到火災報警信號后，經監(jiān)控人員確認后進行一鍵式應急救援啟動，開啟廣播設施、緊急電話、逃生指示標識等，協助管廊內人員第一時間躲避危險，實現快速化應急逃生。系統(tǒng)在有效引導的同時，可大幅縮短應急逃生時間，幫助管廊內人員做出正確的處置、逃生行為。

實時定位功能

通過藍牙模塊的物聯網傳感器（煙感、溫濕度等）布設（內含MESH模塊），可對靜態(tài)燈具和動態(tài)標簽以及設備、人員進行實時定位。優(yōu)化運營單位原有的工單系統(tǒng)、手持APP系統(tǒng)中的養(yǎng)護作業(yè)流程，實現設備設施的快速查找，路徑指引及歷史數據保存功能。針對采集的人員進入時間、時長以及作業(yè)內容進行數據積累，為后期大數據分析及維修管理能力的提升提供依據。不需要重復布設硬件就可以提高運營單位的維修效率。

能耗管理功能

將管廊內內原有的普通照明燈具改為低功耗、可進行動態(tài)調光的藍牙模塊LED照明燈具。并結合管廊作業(yè)頻次、作業(yè)需求及工作井最低光照度要求、逃生應急狀況等，編制最優(yōu)調光策略，并根據現場環(huán)境狀況對燈光、通風進行能耗優(yōu)化管理。

安防功能

原有安防采用攝像頭監(jiān)視，查看工作人員的進出情況，更多的是起到監(jiān)視作用。

論文中所用藍牙安防功能，可在逃生口、檢修口等入口處安裝門禁系統(tǒng)，對未授權人員非法闖入情況，結合攝像頭進行聯動報警，并將非法闖入位置進行記錄儲存。

養(yǎng)護運營一體化功能

利用物聯網的綜合位置服務功能、數據采集功能、預警警告、軌跡統(tǒng)計等功能手段來完善隧道工作井內的移動式管理功能。提高養(yǎng)護管理效率。同時通過對隧道各空間的藍牙模塊布設，實現隧道各工區(qū)的定位，為精準化養(yǎng)護維修及數據積累。人員的進出時間及停留信息統(tǒng)計。同時可以利用現有煙感、有毒氣體監(jiān)測等智能化傳感器的接入網絡，實現異常情況的自動報警。

結束語

藍牙物聯網技術的發(fā)展使得各行各業(yè)都發(fā)生了巨大的變化，并在傳統(tǒng)解決方案的基礎上進行了升級。本文所研究系統(tǒng)方案已經在天津科技商務區(qū)綜合管廊項目中實現。藍牙物聯網在管廊中的人員定位，節(jié)能照明、安防、智能消防指引等功能是管廊未來發(fā)展的方向。該研究方案在國內的地下設施運維管理方面具有良好的推廣應用前景。