城市地下綜合管廊機(jī)電建設(shè)要點(diǎn)分析

林 東

（福建高速至信建設(shè)管理有限公司，福建福州350000）

0 引言

在筆者接觸的部分城市地下綜合管廊工程建設(shè)案例中，“重土建、輕機(jī)電”現(xiàn)象尤為突出，究其原因主要包括：（1）機(jī)電工程對(duì)于整個(gè)管廊項(xiàng)目的投資額占比不大，業(yè)主對(duì)機(jī)電工程不重視。（2）業(yè)主專業(yè)性不足，對(duì)機(jī)電工程不重視。（3）各地方管廊建設(shè)資金來源多樣化，包括BT、PPP、財(cái)政負(fù)擔(dān)等多種方式，機(jī)電工程作為附屬工程的方式并入土建工程實(shí)施，各專業(yè)施工單位素質(zhì)參差不齊。本文闡述了城市地下綜合管廊機(jī)電工程建設(shè)各階段應(yīng)注意的要點(diǎn)，并重點(diǎn)關(guān)注管廊機(jī)電的系統(tǒng)集成要點(diǎn)。

1 重視管廊前期開發(fā)階段對(duì)機(jī)電工程的項(xiàng)目定義

項(xiàng)目前期開發(fā)工作貫穿項(xiàng)目建設(shè)的始終，前期工作的效率和品質(zhì)直接決定了項(xiàng)目建設(shè)的優(yōu)劣和成敗?？裳袉挝辉诠芾惹捌陂_發(fā)階段主要是論證管廊類型、管徑、入廊管線類型等，機(jī)電工程作為附屬工程只占有很小的篇幅。在筆者早期接觸的一個(gè)管廊實(shí)施案例中，可研報(bào)告的整個(gè)機(jī)電監(jiān)控的框架圖與后期的施工圖圖完全不一致。做好管廊機(jī)電建設(shè)工作，應(yīng)在前期階段就加以重視。在工程評(píng)估階段應(yīng)有管廊機(jī)電專家對(duì)管廊機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、擴(kuò)展性、易維護(hù)性等方面進(jìn)行評(píng)估。管廊建設(shè)的資金多樣性、非連續(xù)性與高速公路建設(shè)有很多類似，高速機(jī)電建設(shè)經(jīng)過長期積累，已形成穩(wěn)定的建設(shè)管理模式和成熟的機(jī)電系統(tǒng)。

1.1 規(guī)劃成熟、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h3>

管廊機(jī)電設(shè)備種類多而復(fù)雜，主要設(shè)施有消防系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)、標(biāo)志系統(tǒng)。建立強(qiáng)大、穩(wěn)定的網(wǎng)路拓?fù)鋵?duì)后期擴(kuò)建聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營維護(hù)尤為重要。目前常見的監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)網(wǎng)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)等。結(jié)合高速公路機(jī)電（霧燈、大型限速標(biāo)志、車道指示通過PLC控制并由雙主干光纖組成環(huán)網(wǎng)，如圖1所示）以及部分管廊實(shí)施案例（排風(fēng)機(jī)、排水泵通過PLC控制，雙主干光纖組成環(huán)網(wǎng)，如圖2所示）分析，目前實(shí)施較多的網(wǎng)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本為環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、可靠性都比較好。

圖1 高速公路機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖2 綜合管廊機(jī)電監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

1.2 管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)類型選擇

管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)主要有專用型APU（單片機(jī)）、DDC、通用型（PLC）控制柜等多種類型，筆者從通用性、易用性、可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性出發(fā)，優(yōu)先選用“環(huán)網(wǎng)+PLC”方案。以光纖“環(huán)網(wǎng)+PLC”作為整個(gè)管廊環(huán)境監(jiān)測、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、機(jī)電監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)、標(biāo)志系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及控制基礎(chǔ)，有利于構(gòu)建穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸路徑以及開展管廊監(jiān)控平臺(tái)軟件的開發(fā)與運(yùn)營維護(hù)工作。

表1 光纖傳輸系統(tǒng)部分實(shí)測項(xiàng)目

2 管廊實(shí)施階段機(jī)電建設(shè)要點(diǎn)

2.1 建立招標(biāo)文件范本及技術(shù)規(guī)范文件

機(jī)電產(chǎn)品類型、技術(shù)規(guī)范繁多，選用可靠穩(wěn)定的產(chǎn)品有利于業(yè)主單位建設(shè)管理及后期運(yùn)營維護(hù)。目前管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)采集及控制的數(shù)據(jù)量并不大，PLC主要需要采集的信息應(yīng)包括：（1）風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況；（2）照明系統(tǒng)運(yùn)行情況；（3）排水泵運(yùn)行情況；（4）溫濕度探測器、O2濃度探測器信號(hào)；（5）甲烷探測器、硫化氫探測器信號(hào)；（6）液位傳感器信號(hào)；（7）紅外對(duì)射裝置信號(hào)；（8）燃?xì)馀撻y室PLC信號(hào)；（9）給水管線壓力變送器、電磁流量計(jì)、電動(dòng)蝶閥、控流閥信號(hào)。采用通信能力強(qiáng)的中小型模塊式PLC有利于后期擴(kuò)展，在建設(shè)階段還應(yīng)要求模塊輸入、輸出點(diǎn)數(shù)有一定量的冗余。對(duì)于以通信方式為接口的設(shè)備，要求采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus等規(guī)范協(xié)議。特別是作為核心控制器的PLC設(shè)備，不宜選用太多品牌（某地區(qū)管廊管理公司已接養(yǎng)的42 km里程有歐姆龍、臺(tái)達(dá)、西門子、和利時(shí)等多個(gè)PLC控制器品牌），PLC因控制程序在其內(nèi)部運(yùn)行，品牌之間有差異不利于后期的運(yùn)維平臺(tái)開發(fā)和運(yùn)營維護(hù)管理。組織專家編寫技術(shù)規(guī)范文件與招標(biāo)范本，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目設(shè)備選型及招標(biāo)工作尤為關(guān)鍵。

2.2 建立聯(lián)合設(shè)計(jì)制度

機(jī)電工程聯(lián)合設(shè)計(jì)是結(jié)合施工現(xiàn)場的情況和需要對(duì)招標(biāo)圖紙的優(yōu)化和補(bǔ)充以達(dá)到能指導(dǎo)施工的目的，通過組織專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)合同文件的規(guī)定和要求以及業(yè)主的要求進(jìn)行各系統(tǒng)詳細(xì)技術(shù)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。主要包括系統(tǒng)技術(shù)方案、設(shè)備品牌和配置的確定、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式、設(shè)備連接方式、設(shè)備詳細(xì)配置、系統(tǒng)接口要求和軟件等方面的詳細(xì)說明以及圖紙描述和相關(guān)資料。聯(lián)合設(shè)計(jì)制度對(duì)管廊機(jī)電系統(tǒng)尤為重要，直接影響項(xiàng)目的施工及項(xiàng)目業(yè)主對(duì)機(jī)電工程的項(xiàng)目定義。

2.3 建立完工檢測機(jī)制

管廊機(jī)電建設(shè)完成后，業(yè)主及監(jiān)理單位應(yīng)委托有相關(guān)資質(zhì)的檢測單位對(duì)機(jī)電工程進(jìn)行完工檢測，通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、低壓配電設(shè)備、環(huán)境檢測器、CCTV、緊急電話等經(jīng)檢測合格方可交工。部分實(shí)測項(xiàng)目如表1、表2所示。

表2 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)部分實(shí)測項(xiàng)目

3 系統(tǒng)集成要點(diǎn)分析

管廊機(jī)電系統(tǒng)集成及運(yùn)維平臺(tái)是賦予管廊機(jī)電運(yùn)維管理靈魂的核心。隨著管廊建設(shè)體量越來越大，各系統(tǒng)集成商也開始越發(fā)重視管廊系統(tǒng)集成的工作，從早期采用C/S架構(gòu)的工業(yè)組態(tài)軟件（亞控組態(tài)王、菲尼克斯等工業(yè)組態(tài)軟件）簡單讀取現(xiàn)場控制器數(shù)據(jù)的工業(yè)自動(dòng)化上位機(jī)軟件，逐步發(fā)展為采用B/S架構(gòu)并集成GIS、BIM、運(yùn)維管理、資產(chǎn)管理系統(tǒng)于同一個(gè)軟件平臺(tái)。從筆者目前接觸的多個(gè)平臺(tái)來比對(duì)，Java平臺(tái)是比較常見的軟件開發(fā)工具，這種方式比較傳統(tǒng)，直接讀取底層數(shù)據(jù)有一定的繁瑣性，所以有的集成商會(huì)依賴OPC Server軟件（比如筆者早期接觸過的Kepware OPC、亞控OPC等），OPC Sever為硬件制造商與軟件開發(fā)商提供了一座橋梁，通過建立OPC Sever Item將多種通信協(xié)議抽象成供軟件開發(fā)者比較容易使用的數(shù)據(jù)，開發(fā)者無需了解這些硬件裝置的細(xì)節(jié)信息，僅需專注于程序本身的控制流程的運(yùn)作。但隨著數(shù)據(jù)量的增大，OPC服務(wù)器容易產(chǎn)生假死現(xiàn)象，對(duì)于數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性要求高、穩(wěn)定性要求高的場合并不適用。

如何建立功能強(qiáng)大的平臺(tái)軟件？筆者認(rèn)為BA系統(tǒng)軟件經(jīng)過長期發(fā)展，已經(jīng)成熟，其主要由多個(gè)知名的國內(nèi)外廠商長期開發(fā)并維護(hù)軟件，比如霍尼韋爾的Niagara Framework、研華WebAccess等。

4 注意事項(xiàng)

目前已實(shí)施的部分城市地下綜合管廊已實(shí)現(xiàn)將電力、通信、給水等多種類型的管線集中入廊，如何構(gòu)建成熟穩(wěn)定的機(jī)電系統(tǒng)對(duì)管廊運(yùn)營管理工作的開展尤為重要。在城市地下綜合管廊機(jī)電建設(shè)過程中要注意以下幾點(diǎn)：

（1）當(dāng)?shù)卣鞴軉挝换虺袚?dān)管廊管理職責(zé)的企事業(yè)單位應(yīng)重視管廊機(jī)電工作，并成立專門的部門，統(tǒng)籌安排全區(qū)管廊機(jī)電建設(shè)工作，對(duì)機(jī)電設(shè)備技術(shù)規(guī)范、招標(biāo)范本、完工檢測等工作進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理。

（2）源程序作為后期平臺(tái)運(yùn)維軟件數(shù)據(jù)源，必須提供，并要求PLC不能加密，若加密必須要求承包商提供加密密碼；要求對(duì)程序進(jìn)行完整的注釋，這有利于平臺(tái)開發(fā)商對(duì)控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)的使用；要求工程承包人提供施工安裝圖、系統(tǒng)運(yùn)行手冊、維修養(yǎng)護(hù)手冊、工藝手冊、軟件結(jié)構(gòu)圖、源程序清單、工具、備件、全套竣工資料及全面的技術(shù)培訓(xùn)。

（3）做好網(wǎng)路規(guī)劃，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)使用的IP網(wǎng)段進(jìn)行規(guī)劃，分配好的網(wǎng)絡(luò)地址，禁止隨意更改；要求在設(shè)備箱外殼上以IP地址作為標(biāo)志，并對(duì)運(yùn)維人員進(jìn)行權(quán)限分配。

（4）管廊現(xiàn)場集水坑的水位監(jiān)測有多種方式，從早期的使用液位開關(guān)，發(fā)展為使用雷達(dá)液位計(jì)、液壓傳感器等方式，建議采用冗余設(shè)計(jì)以提高集水坑水位監(jiān)測的可靠性。

（5）應(yīng)重視機(jī)電預(yù)留預(yù)埋工作，承包人應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和有關(guān)資料，對(duì)機(jī)電預(yù)留孔、洞及預(yù)埋管等位置進(jìn)行詳細(xì)的測量定位并做好標(biāo)記，對(duì)管線的毛刺、倒角應(yīng)進(jìn)行處理，穿線前管內(nèi)或線槽內(nèi)的積水及雜物應(yīng)清除干凈，并對(duì)每條預(yù)留預(yù)埋管線做好試通工作。