綜合管廊智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

曾 祥

西安市城市快速干道管理中心 陜西 西安 710077

綜合管廊是在城市地下對(duì)電力、給排水、燃?xì)?、通信等管道進(jìn)行集中建造的隧道工件,避免城市中出現(xiàn)空中及地面亂拉管線的問(wèn)題,能夠在一定程度上保證城市運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的建設(shè)后,開(kāi)始注重管廊的運(yùn)營(yíng)維護(hù)內(nèi)容,主要是為保證管廊結(jié)構(gòu)安全,減少管廊風(fēng)險(xiǎn),從而需要掌握管廊的安全動(dòng)態(tài)。智能監(jiān)控系統(tǒng)在綜合管廊中的應(yīng)用能夠發(fā)揮出非常重要的作用,將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、人工智能、信息處理以及管理決策等理論為基礎(chǔ),來(lái)研究出一套操作性強(qiáng)、功能全面,可進(jìn)行智能、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的管廊安全智能監(jiān)控系統(tǒng)。

一、智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

(一)需求分析。綜合管廊設(shè)置智能監(jiān)控系統(tǒng)前,通常是以人工巡檢方式來(lái)監(jiān)控,以此找出管廊管理上存在的不足：(1)在地面建筑物較為密集的空間下建造綜合管廊,其中包含很多附屬結(jié)構(gòu),有著較多人工巡檢信息,很容易出現(xiàn)遺漏信息的情況。(2)管廊內(nèi)部有較多種類設(shè)備,現(xiàn)場(chǎng)傳感器會(huì)產(chǎn)生許多監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)沒(méi)經(jīng)過(guò)處理或是進(jìn)行粗略處理將很難支持管理者及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷及預(yù)警。(3)管廊工程處于地下,發(fā)生事故時(shí)不能夠準(zhǔn)確獲得發(fā)生事故的位置,無(wú)法順利開(kāi)展搶救工作。從以上幾點(diǎn)內(nèi)容可知傳統(tǒng)的綜合管廊監(jiān)測(cè)方式還有很多問(wèn)題存在著,主要變現(xiàn)為反饋數(shù)據(jù)滯后、信息不連續(xù)、分析挖掘利用運(yùn)維數(shù)據(jù)不足等。根據(jù)管廊實(shí)際情況可總結(jié)出管廊智能監(jiān)控兩點(diǎn)需求。(1)功能需求。當(dāng)前市面上的管廊監(jiān)控系統(tǒng)存在著功能模塊多、內(nèi)容龐雜、功能重疊等問(wèn)題,系統(tǒng)操作起來(lái)難度大。而本文所研究的智能監(jiān)工系統(tǒng)采用功能整合以及系統(tǒng)分塊設(shè)計(jì),其中包括精準(zhǔn)預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及智能管理等功能,能夠使管廊中的運(yùn)維數(shù)據(jù)互相連通,避免出現(xiàn)信息孤島情況,可使運(yùn)維工作者更好地開(kāi)展相關(guān)工作。(2)數(shù)據(jù)需求。預(yù)判管廊安全環(huán)境中環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠發(fā)揮重要作用,實(shí)際工作中需結(jié)合GB/T 51274-2017城鎮(zhèn)綜合管廊監(jiān)控以及報(bào)警系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GBZ/T 229-2007密閉空間作業(yè)職業(yè)危害防護(hù)規(guī)范等明確需要監(jiān)測(cè)的環(huán)境指標(biāo)[1]。針對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)中有許多雜亂數(shù)據(jù)、不能夠快速預(yù)警判斷等問(wèn)題,智能監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)智能算法來(lái)處理傳感器采集到的數(shù)據(jù),獲得的結(jié)果能夠直接判斷管廊安全預(yù)警的級(jí)別。

(二)總體架構(gòu)。下圖1為綜合管廊智能監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)總體架構(gòu)主要由感知層、數(shù)據(jù)層、接口層、應(yīng)用層、模型層、展現(xiàn)層等組成。其主要是運(yùn)用傳感器與檢測(cè)裝置對(duì)管廊內(nèi)部的溫濕度、氣體等環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,以此全面感知管廊環(huán)境狀態(tài)。接著使接口層與數(shù)據(jù)層緊密連接,數(shù)據(jù)層能夠存儲(chǔ)實(shí)施監(jiān)控信息和歷史監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),運(yùn)用三維軟件可重構(gòu)綜合管廊模型,基于此構(gòu)建管廊的智能監(jiān)控系統(tǒng)[2]。

圖1 為綜合管廊智能監(jiān)控系統(tǒng)

二、智能監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

(一)環(huán)境及設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要分為兩部分,一部分是環(huán)境安全監(jiān)測(cè),另一部分是設(shè)備檢測(cè),環(huán)境安全監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)管廊內(nèi)傳感器來(lái)檢測(cè)設(shè)備,對(duì)管廊內(nèi)的溫濕度、氣體濃度等指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),以信息融合方式處理數(shù)據(jù),并作出相應(yīng)決策。在RFID基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備檢測(cè),以無(wú)接觸形式傳遞信息,利用無(wú)線電訊號(hào)對(duì)設(shè)備進(jìn)行識(shí)別,同時(shí)讀寫(xiě)其中數(shù)據(jù),以此自動(dòng)導(dǎo)入設(shè)備數(shù)據(jù)。

(二)安防監(jiān)控系統(tǒng)。為避免綜合管廊遭到人為破壞,需要在管廊智能監(jiān)控系統(tǒng)中安裝安防系統(tǒng),通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)人員非法入侵情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),如果存在非法入侵情況,需要自動(dòng)向中央智能監(jiān)控系統(tǒng)傳輸報(bào)警信號(hào),啟動(dòng)聲光報(bào)警器以及語(yǔ)音警告撤離等報(bào)警設(shè)備,同時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)拼監(jiān)控來(lái)篩查和定位報(bào)警區(qū)域入侵人員。

(三)預(yù)警和報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是針對(duì)管廊中發(fā)生的特殊事故,例如火災(zāi)、爆管以及積水等,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管廊內(nèi)溫度、濕度、氣體和水位等參數(shù),以此對(duì)事故發(fā)生進(jìn)行判斷。在發(fā)生火災(zāi)時(shí),相應(yīng)位置火災(zāi)探測(cè)器將會(huì)發(fā)出信號(hào),將自動(dòng)滅火設(shè)備啟動(dòng),監(jiān)控中心會(huì)同時(shí)收到報(bào)警信號(hào),以便于及時(shí)制定應(yīng)對(duì)策略。管廊中出現(xiàn)事故時(shí),需根據(jù)事故特點(diǎn),在人員出入口、井蓋、不同艙室等位置設(shè)置檢測(cè)裝置,例如探測(cè)器,比如給水管艙室可安裝檢測(cè)爆管液位裝置,對(duì)廊內(nèi)水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),如果管廊內(nèi)液位不正常,需及時(shí)通知管線單位將閥門(mén)關(guān)閉。

(四)專用通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要能夠解決常用公共通信系統(tǒng)難以達(dá)到管廊內(nèi)外通信的問(wèn)題,結(jié)合實(shí)際要求對(duì)不同通信手段進(jìn)行設(shè)置,主要有無(wú)線通信和有線通信,無(wú)線通信是運(yùn)用無(wú)線對(duì)講機(jī)和管廊內(nèi)人員進(jìn)行通信,而有線通信則是在控制中心安裝VOIP交換機(jī),基于此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,并且能夠和PSTN市話連接,確保管廊內(nèi)VOIP電話通訊聯(lián)系控制中心[3]。

結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)城市化進(jìn)程不斷推進(jìn),綜合管廊工程建設(shè)規(guī)模隨之?dāng)U大,為保證綜合管廊運(yùn)行的安全性,需要對(duì)其進(jìn)行有效維護(hù)和管理,只有獲得相關(guān)數(shù)據(jù)信息才能夠保障維護(hù)工作順利開(kāi)展,從而應(yīng)采用監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)綜合管廊運(yùn)行各項(xiàng)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)采集。傳統(tǒng)的信息采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過(guò)人工來(lái)操作,由于任務(wù)量大,功能復(fù)雜,難以獲得良好監(jiān)測(cè)采集效果。針對(duì)這一情況即可應(yīng)用智能監(jiān)控系統(tǒng),智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)、采集有關(guān)信息,保證為維護(hù)工作開(kāi)展提供支持。同時(shí)該系統(tǒng)也能夠在有故障出現(xiàn)是及時(shí)預(yù)警,通過(guò)預(yù)警信息判斷故障原因、位置等信息,由此制定合理的控制策略,保證管廊運(yùn)行的安全性,促進(jìn)城市更加健康、安全的發(fā)展。