城市綜合管廊工程電氣自控的應(yīng)用

吳勇

[摘 ? ?要]在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市建設(shè)的過程中，城市的功能性不斷提升，滿足了人們的生活需求。在城市市政工程建設(shè)中，綜合管廊是其中的重要組成部分，其運(yùn)行情況將直接關(guān)系到其中管線的正常運(yùn)作與對應(yīng)行業(yè)的正常服務(wù)供應(yīng)。其中，電氣自控設(shè)計(jì)是綜合管廊工程的重點(diǎn)內(nèi)容，需要能夠結(jié)合實(shí)際做好城市綜合管廊工程電氣自控的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]城市;綜合管廊;電氣自控;應(yīng)用

[中圖分類號(hào)]TU990.3 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）05–0–03

Application of Electrical Automatic Control in

Urban Comprehensive Pipe Gallery Project

Wu Yong

[Abstract]In the process of my country's economic development and urban construction， the functions of cities are constantly improving， which better meets people's living needs. In the construction of urban municipal engineering， the comprehensive pipe gallery is an important part， and its operation will be directly related to the normal operation of the pipeline and the normal service supply of the corresponding industry. Among them， the electrical automatic control design is the key content of the comprehensive pipe gallery project， and it is necessary to be able to do a good job in the application of the electrical automatic control of the urban comprehensive pipe gallery project in combination with the actual situation.

[Keywords]city; integrated pipe gallery; electrical automatic control; application

綜合管廊是現(xiàn)今城市建設(shè)發(fā)展的重要部分，關(guān)系到城市多個(gè)管線的穩(wěn)定運(yùn)行。在綜合管廊中，也設(shè)置有監(jiān)控系統(tǒng)與檢修口，以此實(shí)現(xiàn)對綜合管廊的日常管理與監(jiān)控。在綜合管廊工程建設(shè)中，要嚴(yán)格根據(jù)規(guī)定要求開展設(shè)計(jì)，以合理、科學(xué)的原則設(shè)計(jì)方案，保證電氣系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行，為綜合管廊工程的順利運(yùn)行提供保障。

1 綜合管廊概述

綜合管廊是處于城市地下的綜合管道。即是在城市地下修建通道，將城市的通信管道、電力管道與給排水管道集合在一處，是具有綜合性特征的工程項(xiàng)目。在現(xiàn)今城市發(fā)展中，綜合管廊的作用十分突出，已經(jīng)成為保障城市運(yùn)行穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是城市開展地下空間建設(shè)的關(guān)鍵部分。在綜合管廊應(yīng)用中，管道在后期鋪設(shè)、安裝、維護(hù)等環(huán)節(jié)不再需要填土與開挖，在對工作量有效減少的情況下能夠較好地控制生產(chǎn)成本。管線處于管廊中，能夠有效避免直接與土壤、地下水接觸而銹蝕，延長了不同類型管道的使用壽命，且能夠使城市地下空間具有了秩序性與規(guī)范性，對以往各類管線錯(cuò)綜復(fù)雜的情況進(jìn)行了避免，保證城市地下空間的系統(tǒng)性。在我國近年來科學(xué)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的情況下，綜合管廊建設(shè)面積不斷擴(kuò)大，在功能上也具有了優(yōu)化與升級(jí)，具有較好的發(fā)展空間。在綜合管廊當(dāng)中，電氣自控是重要的系統(tǒng)類型，將關(guān)系到管廊內(nèi)部的照明、通信與監(jiān)控等，是綜合管廊建設(shè)當(dāng)中的一項(xiàng)重點(diǎn)。

2 電氣自控設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.1 設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

（1）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在管廊中建設(shè)監(jiān)控中心，中心設(shè)置安防監(jiān)控計(jì)算機(jī)、工作站計(jì)算機(jī)、各類數(shù)據(jù)服務(wù)器與以太網(wǎng)光電交換機(jī)等設(shè)備。在監(jiān)控中心中，可以對管廊不同防火分區(qū)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。其中，監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)交換機(jī)交流現(xiàn)場控制PLC控制器，向PLC控制器發(fā)送指令，以此實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的暫停或者啟停管理。計(jì)算機(jī)方面，應(yīng)用SCADA操作平臺(tái)，使顯示屏上能夠以形象、生動(dòng)的方式體現(xiàn)出設(shè)備控制模擬圖，做好設(shè)備故障數(shù)據(jù)信息與運(yùn)行狀態(tài)的呈現(xiàn)。同時(shí)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)能夠同報(bào)警系統(tǒng)后臺(tái)進(jìn)行通信，在獲得火災(zāi)信息后，能夠控制PLC控制器將消防設(shè)備控制權(quán)移交至報(bào)警控制器。同時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)與視頻監(jiān)控主機(jī)、安防主機(jī)通信，確保能夠獲得管廊當(dāng)中的報(bào)警信號(hào)與安防報(bào)警器，在計(jì)算機(jī)屏幕上呈現(xiàn)視頻監(jiān)控圖像，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)服務(wù)器也能夠形成完整的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)。在實(shí)際工作中，可以應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控平臺(tái)的連接，可以應(yīng)用智能手機(jī)、移動(dòng)電腦等做好管廊運(yùn)行狀態(tài)的了解，在一定權(quán)限范圍內(nèi)做好管廊設(shè)備的控制。

（2）現(xiàn)場控制站。在綜合管廊中，兩個(gè)防火分區(qū)設(shè)置有PLC控制站，內(nèi)部含有UPS電源、PLC控制器與以太網(wǎng)光電交換機(jī)。在使用到的控制器中，帶有觸摸屏，能夠根據(jù)工作需求在現(xiàn)場設(shè)定程序、調(diào)試設(shè)備。在不同PLC控制器之間，使用以太網(wǎng)交換機(jī)通信，與監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接，使用單模輕開光纖作為傳輸介質(zhì)。PLC控制器在運(yùn)行中，將采集區(qū)段內(nèi)含氧量、溫度、濕度、配電系統(tǒng)狀態(tài)、排風(fēng)閥、雙速電機(jī)、潛水泵與引流風(fēng)機(jī)的信號(hào)，以此掌握其故障情況以及運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，控制器還將控制系統(tǒng)中的引流風(fēng)機(jī)、雙速風(fēng)機(jī)、集水坑排水泵與排風(fēng)閥設(shè)備，并按照以下原則實(shí)施控制：①雙速風(fēng)機(jī)。在管廊中，不同防火分區(qū)中都具有雙速風(fēng)機(jī)的設(shè)置，主要功能包括散熱、通風(fēng)，以及在火災(zāi)狀態(tài)下進(jìn)行排煙。②引流風(fēng)機(jī)。這是管廊排煙、通風(fēng)工作當(dāng)中的輔助設(shè)備，按照等同于雙速風(fēng)機(jī)的方式進(jìn)行控制。③排風(fēng)閥控制。在管廊中，不同分區(qū)雙速風(fēng)機(jī)位置都具有防火閥的設(shè)置，日常作為排風(fēng)閥使用，可以通過PLC對其啟閉情況進(jìn)行控制，向監(jiān)控中心反饋故障信息與運(yùn)行狀態(tài)，以便于日常檢修、巡查工作的進(jìn)行。防火閥在應(yīng)用為消防排煙閥時(shí)，PLC將退出控制風(fēng)閥，轉(zhuǎn)而以火災(zāi)報(bào)警器進(jìn)行控制。④潛水泵。在管廊防火分區(qū)中，其中的集水坑都設(shè)置了潛水泵，在泵中設(shè)置有浮球開關(guān)，能夠結(jié)合水泵水位情況實(shí)現(xiàn)潛水泵的啟閉。在具體運(yùn)行當(dāng)中，PLC不僅能夠以遠(yuǎn)程的方式做好潛水泵的啟閉處理，且能夠做好潛水泵故障、狀態(tài)信號(hào)的采集并將其傳送到監(jiān)控中心，為日常檢修巡查相關(guān)工作的開展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

在該系統(tǒng)中，應(yīng)用了監(jiān)控中心系統(tǒng)，由區(qū)域火災(zāi)控制器、火災(zāi)探測器、火災(zāi)警告裝置與手動(dòng)報(bào)警按鈕組成。其中，區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)由感煙探測器、報(bào)警控制器、測溫監(jiān)控主機(jī)、感溫光纜、中繼器、手動(dòng)報(bào)警按鈕與警鈴等設(shè)備組成。沿著管廊在橋架下設(shè)置感煙探測器，沿著電纜橋架設(shè)置感溫光纜，按照每層通長方式鋪設(shè)。當(dāng)火災(zāi)情況發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)則將會(huì)對該區(qū)域警鈴啟動(dòng)，及時(shí)發(fā)出信息使管廊人員撤離，同時(shí)將現(xiàn)場設(shè)備啟動(dòng)，關(guān)閉排風(fēng)閥、風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)閥，通過延時(shí)自動(dòng)裝置的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)滅火裝置的啟動(dòng)，開始滅火處理。

2.3 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

在管廊當(dāng)中，因地勢較低將沉積一定的廢氣，且微生物、維修人員在其中的活動(dòng)也將影響到其中氧氣的含量。為了節(jié)約能源，減少通風(fēng)次數(shù)，最大程度保障人員生命安全，需要能夠采取措施全程做好管廊內(nèi)部氧氣含量的監(jiān)控。因管廊是一個(gè)封閉的環(huán)境，內(nèi)部電纜在運(yùn)行產(chǎn)生熱量后，要想向外散發(fā)存在難度，也需要以全程的方式做好內(nèi)部溫度的控制。管廊處于地下，具有較高的濕度，可能因此影響到自動(dòng)化設(shè)備、電氣設(shè)備的長時(shí)間運(yùn)行，也需要全程做好管廊空氣濕度的監(jiān)控。在該情況下，則需要在管廊防火分區(qū)中做好溫度、濕度與氧氣檢測儀表的設(shè)置。

2.4 防外部入侵系統(tǒng)

防入侵也是綜合管廊建設(shè)應(yīng)用當(dāng)中的重點(diǎn)內(nèi)容，其中，可以使用雙光鑒探測器負(fù)責(zé)該項(xiàng)工作。在具體工作中，該探測器將通過紅外線、微波的方式進(jìn)行探測，獲得數(shù)據(jù)信號(hào)后，將其發(fā)送給系統(tǒng)中心，由系統(tǒng)進(jìn)行分析。在相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，現(xiàn)階段探測器已經(jīng)能夠?qū)Υ嬖诘母蓴_情況進(jìn)行有效的屏蔽，當(dāng)有人進(jìn)入到探測范圍后將及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，且報(bào)警在精確度方面具有好的表現(xiàn)，杜絕了誤報(bào)以及漏報(bào)情況。根據(jù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范，在綜合管廊的投料口、設(shè)備房、出口、通風(fēng)口與配電室等都需要做好探測器的設(shè)置，在設(shè)置完成后使其連接總控制中心，當(dāng)探測器探測異常情況后，將會(huì)及時(shí)報(bào)警，且控制中心也將發(fā)出警報(bào)。在實(shí)際應(yīng)用中，該探測器系統(tǒng)也能夠有效識(shí)別人體。在具體工作中，可以提前在檢測系統(tǒng)中錄入工作人員信息，以保證探測器探測發(fā)現(xiàn)工作人員后不會(huì)報(bào)警，只有經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)有未錄入信息人員進(jìn)入后才會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。具體信號(hào)方面，在發(fā)送時(shí)將分為兩組：第一組信號(hào)將傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，信息內(nèi)容即報(bào)警的位置;第二組信號(hào)將傳輸?shù)街苓厖^(qū)域的攝像頭，在接收到信號(hào)后，攝像頭將拍攝警報(bào)的發(fā)出地點(diǎn)，保證在后續(xù)進(jìn)行問題處理時(shí)，具有相應(yīng)的視頻信息為證。

2.5 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

因綜合管廊長度長、監(jiān)控點(diǎn)布置較為分散，常規(guī)監(jiān)控?cái)z像機(jī)在使用同軸電纜時(shí)，在傳輸信號(hào)方面無法滿足遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸要求。同其相比，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)在應(yīng)用當(dāng)中能夠?qū)⒁曨l模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)對數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編碼的信號(hào)類型，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)方式傳輸后，則能夠有效實(shí)現(xiàn)傳輸距離的增加。如果使用的是普通電纜類型，其傳輸最大距離在90 m以內(nèi)，無法滿足視頻監(jiān)控需求。對此，可以選擇單模輕鎧光纖，適合應(yīng)用在綜合管廊當(dāng)中，能夠較好地應(yīng)對多信號(hào)干擾、強(qiáng)磁場影響因素。

2.6 電纜敷設(shè)方式設(shè)置

在管廊配電結(jié)構(gòu)當(dāng)中，主要以樹干式方式設(shè)計(jì)，以剛性密集母線與預(yù)分支方式處理。其中，剛性母線具有較大的空間占用，且在施工中具有較大的難度而很少使用。與其相比，預(yù)分支電纜占用空間小、性能良好、安裝便利，并因此得到了較多的應(yīng)用，但也存在一定的不足，即難以在現(xiàn)場修復(fù)質(zhì)量故障，且電纜在應(yīng)用中是針對特定工程加工的，互換性不足。目前，城市綜合管廊已經(jīng)成為城市發(fā)展的重要部分，在土建方面與相鄰道路管廊聯(lián)通，逐漸形成了閉環(huán)的理念，以分支電纜樹干方式處理，在確定后分支電纜長度，上級(jí)配電柜內(nèi)部設(shè)置為固定負(fù)荷開關(guān)。在施工完成后，后期無法對出現(xiàn)容量進(jìn)行增加，只能夠?qū)φ麠l配出電纜更改，存在較多的費(fèi)用與影響。對于該種情況，則可以按照放射方式做好配電形式的優(yōu)化，由低壓配電柜將電纜傳輸?shù)焦?jié)點(diǎn)分區(qū)。該方式在應(yīng)用中，能夠有效地減少纜線線徑，同一變電所能夠滿足4、5個(gè)防火分區(qū)，在控制成本的同時(shí)有效地提升了供電可靠性，且更便于后期改造。

2.7 管廊風(fēng)機(jī)配電

綜合管廊的作用即是做好各類型管線的敷設(shè)。與建筑內(nèi)部風(fēng)機(jī)不同，管廊內(nèi)部風(fēng)機(jī)僅僅在人員作業(yè)、巡查工作中根據(jù)要求運(yùn)行。通常情況下，間隔配置送風(fēng)與排風(fēng)口，在火災(zāi)發(fā)生后關(guān)閉，從電氣角度一般將該類型風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)為三級(jí)負(fù)荷。排風(fēng)口風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)中，需要對最不利狀況進(jìn)行考慮，保證能夠排出高溫?zé)煔猓话銇碚f，需要保證在火災(zāi)狀況下具有30 min的運(yùn)行時(shí)間，或在280 ℃狀況下閥門發(fā)生動(dòng)作后關(guān)閉。同時(shí)，在火災(zāi)事故發(fā)生時(shí)，現(xiàn)場溫度較高，如處于管廊內(nèi)部的控制箱、消防配電箱沒有專門的防火措施，當(dāng)箱體溫度達(dá)到200 ℃以上后，電氣元件將發(fā)生跳閘與外殼變形等情況，無法保障消防供電。對此，設(shè)計(jì)中則需要做好控制箱、配電箱的防火措施應(yīng)用，使其處于配電間當(dāng)中，配電間要做好防火防護(hù)，內(nèi)部可以使用巖棉等材料保證滿足防火要求。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)了解到，目前管廊排風(fēng)機(jī)很多使用的是普通風(fēng)機(jī)配電，在火災(zāi)發(fā)生后關(guān)斷電源，事故風(fēng)機(jī)應(yīng)使用了耐高溫電機(jī)，具有備用電源接口的預(yù)留。但在火災(zāi)事故當(dāng)中，管廊內(nèi)部可燃物將快速燃燒，具有較大的放熱速度，內(nèi)部呈現(xiàn)出持續(xù)性高溫環(huán)境，溫度會(huì)達(dá)到1 000 ℃以上，無論使用何種風(fēng)機(jī)，都無法在該溫度狀況下保持完好，且火災(zāi)中形成的大量熱量。煙氣也將積累在管廊內(nèi)部，可能因此導(dǎo)致形成次生災(zāi)害。且消防設(shè)備也有可能無法完全將火勢撲滅，甚至可能在火焰蔓延的情況下對建筑構(gòu)件形成熱作用，影響建筑承載力，可能導(dǎo)致建筑局部倒塌問題。對此，在設(shè)計(jì)中則需要強(qiáng)化與暖通設(shè)計(jì)人員的協(xié)調(diào)，做好控制要求的確認(rèn)，考慮到可能發(fā)生的情況，對不完善的內(nèi)容及時(shí)改進(jìn)，保證管廊運(yùn)行安全。

2.8 管廊接地

在現(xiàn)有規(guī)范當(dāng)中，對于管廊接地有著較為詳細(xì)的規(guī)定，考慮到管廊運(yùn)行特點(diǎn)，以及信息化建設(shè)方面的要求，一般使用TN-S作為管廊的低壓接地系統(tǒng)。除應(yīng)用管廊鋼筋為接地系統(tǒng)外，也可以使用熱鍍鋅扁鋼應(yīng)用為內(nèi)部接地網(wǎng)，在分區(qū)防火門位置使用暗敷的方式進(jìn)行處理。在現(xiàn)今部分工程當(dāng)中，可以發(fā)現(xiàn)管廊設(shè)備、管線存在缺少接地位置的情況，在設(shè)計(jì)中，則可以在節(jié)點(diǎn)位置設(shè)置MEB電位端子箱進(jìn)行接地，并在引出口、通風(fēng)口與投料口位置做好等電位端子箱的設(shè)置。

3 結(jié)束語

城市綜合管廊是現(xiàn)今城市發(fā)展當(dāng)中的重點(diǎn)工程，也是市政工程的重要組成部分。在實(shí)際運(yùn)行過程中，不僅能夠?qū)Τ鞘杏玫鼐o張的局面進(jìn)行緩解，且能夠?qū)芫€起到較好的保護(hù)作用，降低管網(wǎng)鋪設(shè)可能對城市道路造成的破壞。電氣系統(tǒng)是綜合管廊設(shè)計(jì)的重點(diǎn)工作，一直以來，容量分散、供電距離遠(yuǎn)都是系統(tǒng)的主要問題。在實(shí)際工作開展中，需要能夠?qū)υ擁?xiàng)工作引起重視，以科學(xué)方式的應(yīng)用做好電氣自控設(shè)計(jì)，為綜合管廊工程的穩(wěn)定運(yùn)行。

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