包頭市110國道綜合管廊監控與報警系統設計

張學群+楊超+張祥武

摘要：綜合管廊是21世紀新型城市市政基礎設施建設現代化的重要標志之一，延長了管線的使用壽命，它還為城市的發展預留了寶貴的地下空間。目前科技部、建設部均在全國范圍內推廣建設綜合管廊。為保證綜合管廊的安全運行，需要在管廊內建設現代化監控與報警系統，借助自動化、信息化技術，有效地提升綜合管廊的運行管理自動化水平。本文對管廊監控與報警系統的關鍵問題進行論述，介紹了綜合管廊監控與報警系統設置原則。

關鍵詞：綜合管廊；監控與報警系統；線纜敷設

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）10-0149-04

1 引言

綜合管廊是21世紀新型城市市政基礎設施建設現代化的重要標志之一，它避免了由于埋設或維修管線而導致道路重復開挖的麻煩，由于管線不接觸土壤和地下水，因此避免了土壤對管線的腐蝕，延長了管線的使用壽命，它還為城市的發展預留了寶貴的地下空間。同時也是積極響應“一流的規劃、一流的設計、一流的建設、一流的質量”的建設要求。目前科技部、建設部均把綜合管廊作為新城建設、舊城全面改造的一項市政管線綜合布置的新科技，在全國范圍內推廣建設。為保證綜合管廊的安全運行，需要在管廊內建設現代化監控與報警系統，借助自動化、信息化技術，有效地提升綜合管廊的運行管理自動化水平。

本文結合包頭市110國道管廊對管廊監控與報警系統的關鍵問題進行論述，介紹了綜合管廊監控與報警系統設置原則。

2 包頭110國道綜合管廊工程

包頭市110國道綜合管廊工程在110國道一期計劃實施的范圍內。共分為兩段：第一段為白云鄂博路至銀海路段，長度為5.0km；第二段為勝利街至210國道段，長度為7.0km，分為61個分區，設監控中心一座。入廊敷設的管線有給水、中水、電力、熱力、通信及燃氣。設有電力艙、水信艙、熱力艙及燃氣艙四個艙室。管廊的標準斷面如圖1所示，管廊監控中心BIM模型如圖2所示。

管廊的每個分區采用自然進風、機械排風方式。投料口與自然通風口合建，燃氣艙單獨設置投料口。管廊投料口及自然通風口如圖3所示。

3 監控與報警系統的構成

綜合管廊內設置的監控與報警系統的監控對象是綜合管廊的公共環境[1～3]。根據國辦發[2015]61號《國務院辦公廳關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》中明確“地下綜合管廊本體及其附屬設施管理由管廊建設運行單位負責，入廊管線的設施維護及日常管理由管線單位負責”。

根據GB50058-2015《城市綜合管廊工程技術規范》，管廊內部監控與報警系統由環境與設備監控系統、安防系統、通信系統、預警與報警系統、地理信息系統和統一管理信息平臺。監控與報警系統架構如圖4所示。

從系統層次上從系統層次上分為監控中心和綜合管廊兩部分。控制中心操監控平臺通過以太網絡與管廊內現場的區域控制單元通訊，獲取現場各設備的狀態、儀表檢測數據的實時數據，必要時報警；同時，監控平臺還向現場設備發出控制命令，啟、停相關設備[4]。監控中心布置示意如圖5所示。

4 管廊監控與報警系統設計

以管廊一個分區作為一個監控與報警區間，每個監控區間包含：電力艙、水信艙、熱力艙和燃氣艙。

4.1 環境與設備監控系統

環境與設備監控系統采用動畫模擬每個防火分區設備運行狀況，將從各個子系統實時采集的數據進行可視化展示，結合防火分區的視頻監控，讓值班人員能夠直觀的查看系統運行信息，及時發現存在的問題，提高維護管理的效率。環境與設備監控示意如圖6所示，電氣監測示意如圖7所示。

4.2 安防系統

安防系統包括：智能視頻監控系統；人員入侵監測系統；人員定位系統；電子巡查系統和出入口門禁系統。各個安防報警區間的信號均引至現場控制站內安防柜并經通信系統上傳至監控中心。

管廊中通風口、現場控制站、人員出入口、變配電間以及監控中心均設置攝像機，且攝像機設置間距不大于100m。在人員出入口處、通風口設入侵探測裝置聲光報警器。

當入侵報警裝置檢測到有非授權侵入時，開啟相應位置的照明裝置和視頻監控裝置，并發出警報以便管理人員及時獲知報警信息，并通知現場巡查人員及時處理。安防入侵監測系統示意圖、離心式電子巡查系統如圖8、圖9所示。

4.3 通信系統

在管廊內部通過光纖光纖通訊系統以3層以太網交換機為核心，與管廊現場的所有區域控制單元共同組成千兆光纖環網通信系統。

在監控中心設無線控制器、工作站，經過光纖環網連接管廊內部的無線AP。管廊的每個防火分區內間隔100m設無線AP。

4.4 預警與報警系統

預警與報警系統包括：火災探測及自動報警系統；可燃氣體探測報警系統；管道爆管監測系統。

在綜合管廊內設線型光纖感溫火災探測器和聲光報警器。在管廊內部設置手動火災報警按鈕和火災報警器，在電力電纜表層設置線型感溫火災探測器。在控制中心內設火災報警上位機、圖形控制系統及手動控制柜。通過光纖網絡與設置在綜合管廊投料區內的區域火災報警控制器聯網。圖形控制系統可以顯示整個火災報警網絡系統的狀態。在管廊內部設置防火門監控系統。

自動滅火系統由同一個防火分區一個感煙火災探測器報警信號與另一個火災探測器報警信號或兩個感溫火災探測器報警信號聯動觸發。聯動相關攝像機監控報警現場經消防控制室確認并記錄，當消防控制室確認后，可由消防控制室手動啟動滅火系統。火災確認后，消防聯動控制器應關閉相應著火防火分區及同艙室相鄰防火分區通風機及防火閥；啟動管廊內同艙室所有的火災聲光報警器；打開著火分區及同艙室相鄰防火分區應急照明；聯動出入口控制系統，釋放相應出入口控制裝置。

天然氣艙每個防火分區設置一套探測報警控制器，天然氣管道艙內各防火分區設置的天然氣探測器均接入可燃氣體報警控制器。當艙內燃氣濃度超過報警濃度設定值時，應由可燃氣體報警控制器或消防聯動控制器聯動啟動天然氣事故段分區及其相鄰分區的事故通風設備。endprint

在每根供熱管道上平行捆綁敷設一根感溫光纖，用于熱力管道的爆管監測。光纖接入相應區間的探測系統感溫光纖主機，各主機通過通信系統將數據上傳至監控中心報警主機。

4.5 地理信息系統

通過GIS地圖的方式繪制綜合管廊監控中心、防火分區、現場控制站地理分布圖和重要設備地理分布圖如管道閥門，在地圖上展示系統區域主要運行信息，并顯示鼠標靠近區域詳細運行信息，單擊鼠標切換對應區域的詳細工藝畫面或功能畫面。

當發生管道泄漏、非法入侵、發生火災、設備運行異常等報警時，系統迅速對報警發生的防火分區進行定位，在地圖上對應區域進行警示性閃爍，同時結合報警聲音，提醒值班人員進行報警處理。管廊GIS展示示意圖如圖9所示。

4.6 統一管理信息平臺

統一管理信息平臺作用是將管廊設置的上述子系統之間進行相互協調，統一與各個管線單位進行通信，實現信息互通。

5 設備選型及線纜敷設

熱力艙、電力艙、水信艙中的監控與報警設備防護等級均不低于IP65。天然氣管道艙內設置的監控與報警設備、安裝與接線技術要求均應符合《爆炸火災危險環境電力裝置設計規范》中的有關規定。

本文中所指電纜敷設是指監控與報警系統所需線纜，不包括入廊敷設的電力電纜及通信電纜。消防電纜采用阻燃耐火電纜，其他電纜均采用阻燃電纜。管廊及控制中心內線纜分別沿消防專用橋架和弱電系統橋架敷設。橋架外均要求涂防火涂料。由橋架引出后至設備處線纜均穿鋼管沿管廊頂、管廊側墻明敷，并在保護管外涂防火材料。

6 防雷與接地

綜合管廊內監控設備接地與電氣設備共用接地系統，要求接地電阻小于1歐姆。綜合管廊內控制柜、儀表設備外殼等正常不帶電的金屬部分，均應做保護接地[5，6]。此外綜合管廊監控系統應做工作接地，工作接地包括信號回路接地和屏蔽接地。各類接地應分別由各自的接地支線引至接地匯流排或接地端子板，再由接地匯流排或接地端子板引出接地干線連接至總接地系統。火災報警系統的接地應符合規范《火災自動報警系統設計規范》GB50116-2013的要求。

7 結語

目前綜合管廊已成為比較熱門的工程領域，基于綜合管廊城市生命線的屬性，在設計中為保證管廊的安全運行，監控與報警系統需要設置大量的相關設備、系統，造成監控系統比較龐大，給后期運行維護造成較大困難。

本文結合工程實例，闡述了監控與報警系統的構成。綜合管廊監控與報警系統的技術合理程度直接影響了管廊運行管理水平。目前，已建成運行的綜合管廊數量有限，且現行的GB50058-2015《城市綜合管廊工程技術規范》執行時間較短，綜合管廊的監控與報警設計仍處于起步摸索階段。

參考文獻

[1]上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司.GB50838-2015城市綜合管廊工程技術規范[S].北京：中國計劃出版社，2015.

[2]張浩.智慧管廊監控與報警系統設計思路研究[J].現代建筑電氣，2017，（4）：17～20.

[3]朱雪明.世博園區綜合管廊監控系統的設計[J].現代建筑電氣，2011，（4）：21～25.

[4]李雙鳳，劉澄波，朱雪明，唐旭東.綜合管廊電氣工程若干問題的探討[J].建筑電氣，2015，（10）：36-41.

[5]中國建筑標準化設計研究院.GB50343-2012建筑物電子信息系統防雷技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[6]中國電力科學研究院.GB50065-2011交流電氣裝置接地設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2012.endprint