綜合管廊智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(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電力、給排水、燃?xì)狻⑼ㄐ诺裙艿肋M(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)過一段時間的建設(shè)后,開始注重管廊的運(yùn)營維護(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,從而需要掌握管廊的安全動態(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),來研究出一套操作性強(qiáng)、功能全面,可進(jìn)行智能、實時、動態(tài)監(jiān)測的管廊安全智能監(jiān)控系統(tǒng)。

一、智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

(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)場傳感器會產(chǎn)生許多監(jiān)測數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)沒經(jīng)過處理或是進(jìn)行粗略處理將很難支持管理者及時、準(zhǔn)確的判斷及預(yù)警。(3)管廊工程處于地下,發(fā)生事故時不能夠準(zhǔn)確獲得發(fā)生事故的位置,無法順利開展搶救工作。從以上幾點內(nèi)容可知傳統(tǒng)的綜合管廊監(jiān)測方式還有很多問題存在著,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)管廊實際情況可總結(jié)出管廊智能監(jiān)控兩點需求。(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、功能重疊等問題,系統(tǒng)操作起來難度大。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,其中包括精準(zhǔn)預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測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)測數(shù)據(jù)能夠發(fā)揮重要作用,實際工作中需結(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)測的環(huán)境指標(biāo)[1]。針對傳統(tǒng)監(jiān)測中有許多雜亂數(shù)據(jù)、不能夠快速預(yù)警判斷等問題,智能監(jiān)控系統(tǒng)通過智能算法來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)用傳感器與檢測裝置對管廊內(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)層能夠存儲實施監(jiān)控信息和歷史監(jiān)控數(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,另一部分是設(shè)備檢測,環(huán)境安全監(jiān)測主要是通過管廊內(nèi)傳感器來檢測設(shè)備,對管廊內(nèi)的溫濕度、氣體濃度等指標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)測,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,以無接觸形式傳遞信息,利用無線電訊號對設(shè)備進(jìn)行識別,同時讀寫其中數(shù)據(jù),以此自動導(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),通過監(jiān)測設(shè)備對人員非法入侵情況進(jìn)行監(jiān)測,如果存在非法入侵情況,需要自動向中央智能監(jiān)控系統(tǒng)傳輸報警信號,啟動聲光報警器以及語音警告撤離等報警設(shè)備,同時通過簡拼監(jiān)控來篩查和定位報警區(qū)域入侵人員。

(三)預(yù)警和報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是針對管廊中發(fā)生的特殊事故,例如火災(zāi)、爆管以及積水等,實時監(jiān)測管廊內(nèi)溫度、濕度、氣體和水位等參數(shù),以此對事故發(fā)生進(jìn)行判斷。在發(fā)生火災(zāi)時,相應(yīng)位置火災(zāi)探測器將會發(fā)出信號,將自動滅火設(shè)備啟動,監(jiān)控中心會同時收到報警信號,以便于及時制定應(yīng)對策略。管廊中出現(xiàn)事故時,需根據(jù)事故特點,在人員出入口、井蓋、不同艙室等位置設(shè)置檢測裝置,例如探測器,比如給水管艙室可安裝檢測爆管液位裝置,對廊內(nèi)水位進(jìn)行實時監(jiān)測,如果管廊內(nèi)液位不正常,需及時通知管線單位將閥門關(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)外通信的問題,結(jié)合實際要求對不同通信手段進(jìn)行設(shè)置,主要有無線通信和有線通信,無線通信是運(yùn)用無線對講機(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

當(dāng)前我國城市化進(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)工作順利開展,從而應(yīng)采用監(jiān)控系統(tǒng)對綜合管廊運(yùn)行各項信息進(jìn)行監(jiān)測采集。傳統(tǒng)的信息采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過人工來操作,由于任務(wù)量大,功能復(fù)雜,難以獲得良好監(jiān)測采集效果。針對這一情況即可應(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、實時、動態(tài)、準(zhǔn)確監(jiān)測、采集有關(guān)信息,保證為維護(hù)工作開展提供支持。同時該系統(tǒng)也能夠在有故障出現(xiàn)是及時預(yù)警,通過預(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。