1.????? 系統設計

城市地下綜合管廊安全監控預警系統，該系統通過實時綜合監控平臺，實現將XXX地下綜合管廊內供電、電信、電視的運行情況以及供氣、供熱、供水管道泄漏的實時監測、報警與定位，綜合管廊內智能視頻監控，風機、水泵、閥門等的遠程自動控制，為地下綜合管廊的安全運行、應急處置提供先進的網絡遠程管理手段。

系統中將所有集水井的高液位數據和分布式管線測溫系統的數據上傳至監控中心，通過軟件接口獲實時數據。實現供熱及供水管道分段控制，一旦發生泄漏時，及時發出聲光報警，啟動決策人員和管理人員應急預案，第一時間遠程自動/手動控制分段控制泄漏管段，關斷供熱/供水閥門，并抑制倒灌回流，方便后期工作人員的維護，最大程度減少停止供熱/水面積。

2.????? 系統組成

該系統主要由自動化系統、電氣系統、消防系統、弱電系統組成。其中自動化系統包括環境檢測、設備監測、電氣管理等；電氣系統包括供配電系統、照明系統等；弱電系統包括視頻監控系統、預警系統、對講系統等。

3.????? 系統架構

6.1.??? 系統架構圖

環網是鏈接各區域集中器的以太網絡，將多個集中器采集到的實時監測數據保存到監控中心的數據服務器，各電氣控制設備主要由整體開關型電動執行器、數字量I/O模塊、光纖交換機、以太網交換機、路由器、服務器、上位管理平臺等組成。

從網路結構劃分為：傳感器信號采集段，該段采用RS485方式或DP總線模式；區域集中器通過光纖環網進行聯網，并最終與管理平臺服務器聯網。

6.2.??? 監測層

6.2.1. 地下管廊環境監測概述

地下管廊裝有各種線信號線、熱力管、燃氣管、電信管道、給水管道、電力管道等等，是一個多種信號與傳輸對象交匯的場所，為了充分保障管廊內環境安全，需要對其內部環境進行監測，以達到實時、自動監測地下管廊內的環境，其重要性不言而喻。

6.2.2. 地下管廊環境監測系統功能

主要涉及到管廊內的溫濕度、燃氣泄露、火險、有害氣體、積水監測等，據實際情況，還可能涉及到其它監測。

通過在地下管廊配置相應的傳感器及報警器，并通過通信將監測信號引到區域信號集中器，區域信號集中器再通過光纖環網傳輸到監控中心，通過配套的綜合管理平臺軟件對數據進行存儲、顯示、分析等，并進行應用；通過軟件平臺對每個測點的地理位置、測量值或工作狀態進行連續采集，如出現異常，系統會自動生成報警（聲光報警、短信報警、郵件報警可選），第一時間通知到相關人員，將可能出現的險情消滅在萌芽狀態，避免造成大的經濟損失及影響管線的正常運行。

6.2.3. 地下管廊環境監測系統測點說明

由于管廊較長，需要選擇合適的距離來設置監測點，

1、對于溫濕度數據可以對參考200米一個測點

2、 對于燃氣報警則要針對實現情況選擇布的距離要大大縮短(或者選擇可能會發生報警的特殊區域)

3、 對于積水報警則選擇低洼或易積水區域監測。

4、 對于有害氣體監測，則要判斷具體是什么氣體為主，為何產生，如果產生了積水(污水)可能會產生惡臭氣體等。

5、 對于火情報警，按消防標準的話，會很密集，具體到管廊按什么標準，需要另行考慮。

6.3.??? 區域集中層

（1）熱力運行監控

熱力運行監控部分實現熱力管網運行設備的遠程控制功能，分為日?？刂颇Ｊ胶蛨缶幚砜刂颇Ｊ?。通過測溫光纖，發現熱力管線泄漏，監控中心控制系統可根據預設方案，自動或人工發送控制信號給現場控制器，完成熱力調節閥門的遠程控制。

（2）管線溫度監視

能夠實時監測熱力管線運行情況，按不同區域、不同管線，用不同展示方式顯示正在運行和未運行的管線。輔助相關人員進行控制決策。

（3）管線閥門控制

通過測溫光纖，發現熱力管線泄漏，監控中心控制系統可根據預設方案，自動或人工發送控制信號給管溝現場控制器，實現熱力調節閥門的遠程控制，閥門開關狀態實時顯示。

（4） 給水運行控制

給水運行控制部分實現給水管網運行設備的遠程控制功能。通過繪制各管線工藝流程圖，實時展示線路運行數據，顯示閥門開關狀態。當集水井高液位報警，監控中心控制系統可根據預設方案，自動或人工發送控制信號給管溝現場控制器，完成給水閥門的遠程控制。

（5）集水井高液位監視

通過在各分控站給水工藝流程圖上標記集水井位置，并監控集水井高液位報警，當發生高液位報警時實現彈窗報警提醒。

（6）管線閥門控制

通過集水井水位情況，分析管線故障，及時發現給水管線泄漏，監控中心控制系統可根據預設方案，自動或人工發送控制信號給現場控制器，實現給水線路閥門的遠程控制，閥門開關狀態實時顯示。

（7）通風風機控制

通過檢測管廊內的空氣質量，根據檢測到的有害氣體及氧氣得得濃度，分析管廊內空氣質量是否符合人員生存條件，及時發現可能存在的隱患，監控中心控制系統可根據預設方案，自動或人工發送控制信號給現場控制器，實現給通風風機的遠程控制，風機運行狀態實時顯示。

6.4.??? 網絡層

網絡層包括以太網交換機，光纖附件、執行單元、數字量I/O模塊、光纖收發器等。網絡層實現了區域集中器與管理層的一個數據交換，區域集中層可以通過網絡層對執行層的設備發放指令，控制其現場各類電氣設備的啟停等，現場執行層并且把信號狀態反饋給區域集中層設備。

6.5.??? 執行層

執行層的主要功能匯總本執行過程層的實時數據信息，實施對一次設備的控制功能，對現場電氣設備的打開與關閉等控制，并把現場電氣設備的反饋信號實時的反饋給區域集中層設備，使其在工程師站可以有效的觀察到現場設備的一個狀態。

4.????? 系統功能

XX綜合管廊專業管線運行監控系統通過分布式布置的溫濕度監測系統實現對現場管廊溫濕度的采集，同時對現場電氣設備的控制與反饋狀態信號的采集，實現了對現場排水、排風及照明系統等的控制。

7.1.??? 系統主界面

包含供水、蒸汽、熱水管路圖，防區位置信息，電氣設備位置信息，總站及分站位置信息，防區內報警信息等。

7.2.??? 防區監控畫面

包含防區附近的攝像頭視頻畫面，溫濕度，照明等基礎信息，防入侵信息和火災報警信息。

7.3.??? 電氣控制界面

實現對防區電氣設備的遠程控制。

5.????? 視頻監控系統

視頻監控系統可以實現綜合管廊全域內人員的監控，便于中控室值班人員及時發現現場問題，排除故障以及對警情的及時處理，保證管溝內正常運行。

監控系統通過系統前端監控點攝像機采集圖像信息，系統主機處理后在相連的監視器上反映監控場景；綜合管廊每X米為一段防火分區，共有X個防火分區，每段防火分區設置1臺工業交換機，在每段防火分區內設置X臺攝像機（區段出入口），分別監測任何進入防火分區內的人員情況及內部環境情況。

所有的視頻監控畫面都可以通過媒流體服務器控制、顯示，實現全范圍監控并且可在監視器上切換顯示各防火分區的監視畫面。

6.????? 火災報警系統

火災自動報警系統的功能是實現對綜合管廊的全程監測，將火災報警信息及時、準確地傳輸到監控中心，實現火情預警、火災報警、火災處理及疏散，同時通過廣播系統，向綜合管廊內的工作人員廣播，使他們及時撤離現場，保正人身安全等功能。

系統設計：

為使系統安全有效地進行工作，在每段防火分區內設置智能感煙探測器、手動報警按鈕、火災電話、火災廣播揚聲器、聲光報警器、分布式測溫光纖等設備。系統采用總線連接，感煙探測器設置間距為10米；手動報警按鈕設置在卸料口，兩邊的防火門處。

光纖測溫主機連接多條線性測溫光纜，測溫光纜主要監測管溝內電力電纜的溫度是否在正常的范圍內運行，對于管溝內110kV的電力電纜，每根配置一條測溫光纜監測其溫度的變化；對于10kV的電力電纜，每層橋架上敷設如正弦波般走向的測溫光纜。該系統溫度監測精度為1°C,可任意設置多級溫度報警值，光纖測溫主機可提供一組繼電器輸出報警信號。

消防聯動：

探測器發出檢測信號，火災報警裝置聯動視頻監控系統，跳出該防火分區的視頻畫面，確認報警。

聯動排煙系統：每段防火分區設置有排風及排煙系統，正常時用于排風，火災時通過火災聯動控制器啟動風機排煙。

聯動電源：火災確認后，通過火災聯動控制器切斷非消防電源。

聯動消防廣播系統：火警時，監控中心啟動廣播切換模塊進行消防廣播，特別針對報警的防火分區、相鄰的防火分區進行廣播疏散。

聯動消防電話系統：控制中心可啟動消防專用模塊與任一電話分機通話，現場任一分機或電話插孔處話機，通過火災報警控制器確認后與消防主機通話錄音。

7.????? 專用以太網絡系統

網絡系統建設：本工程局域網采用千兆位以太網技術，整個網絡采用自適應以太技術，網絡拓撲結構采用環型結構，在中心控制室通過控制系統和視頻監控系統的中心交換機實現兩系統的連接及數據交換，火災報警系統控制站接入控制系統交換機，火災報警裝置接入視頻監控系統，實現控制中心各系統的集成及關聯互動。

網絡操作系統：采用windows2003 Advanced Server作為應用系統的網絡操作系統以及Internet/Intranet服務和數據庫服務器的操作平臺。

交換機：控制系統及視頻監控系統的中心交換機采用千兆交換機。

網絡安全：網絡操作系統限制網絡的非法訪問為網絡系統安全提供了基本的保證；組網方式采用采用網絡分段（物理分段和邏輯分段）；設置防火墻。

有正公司為客戶提供地下綜合管廊BIM咨詢服務，綜合管廊監控系統、管廊運維管理平臺。歡迎致電400-029-3382咨詢

2.4、環境與設備監控系統

2.4.1系統目標

為全方位的自動化還為智慧管廊管理提供統一的技術環境，這主要包括：統一的數據管理、統一的通信、統一的組態和編程軟件。

以及時、穩定、可靠的網絡通訊系統為橋梁，在總控室進行集中監控管廊設備監控系統，供電檢測系統，紅外對射防入侵監測系統，實現了設備閉鎖和聯動控制，并可將系統采集到的各項數據實時傳送到管理系統平臺。

在現有工業綜合自動化以及管廊監控系統成功經驗的基礎上，大膽創新，“好上加好，優上加優”，做出城市綜合管廊監控系統的典范；

2.4.2系統的設計原則與依據

GB50838-2015 ?????《城市綜合管廊工程技術規范》

GB/T 14285-2006 ??《繼電保護和安全自動裝置技術規程》

GBT 14598.300-2008《微機變壓器保護裝置通用技術要求》

DL/T 5430-2009 ???《無人值班變電站遠方監控中心設計技術規程》

GBT 13729-2002 ???《遠動終端設備》

DL/T634.5101-2002 《遠動設備及系統第5-101部分：傳輸規約基本遠動任務配套標準》

DL/T634.5104-2009 《遠動設備及系統第5-104部分：傳輸規約采用標準傳輸規約集的IEC60870-5-101網絡訪問》

GB/T 2887-2011 ???《計算機場地通用規范》

GB50052-2009 ?????《供配電系統設計規范》

Q/GDW 231-2008 ???《無人值守變電站及監控中心技術導則》

GBT 14598.8-2008 ?《電氣繼電器第20部分：保護系統》

GB50062－2008 ????《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》

DL/T 814-2002 ????《配電自動化系統功能規范》

DL5003-2005 ?????《電力系統調度自動化設計技術規程》

DL/T5002-2005 ???《地區電網調度自動化設計技術規程》

GB/T13730-2002 ??《地區電網調度自動化系統》

GB/T 50063-2008 ??《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》

《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》

GB50396 ?????????《出入口控制系統工程設計規范》

GB50395 ?????????《視頻安防監控系統工程設計規范》

GBZ/T20520 ??????《密閉空間作業職業危害防護規范》

GA/T75-94 《安全防范工程的程序與要求》

ONC-TB201 《安全防范工程的設計、安裝與開通程序》

YD5078-98 《通訊工程電源系統防雷技術規定》

IEEE802.3 《總線局域網標準》

GBJ42-8 ???《工業企業通信設計規范》

GBJ232-82 ?《中國電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》

14050-93 ??《系統接地的形式及安全技術要求》

IEEE電氣及電子工程學會《民用建筑閉路監視電視系統工程技術規范》

GA28-92,1992-01-01《場所風險等級和安全防護級別的規定》

GYT253-88 ?《建筑電器安裝工程質量檢驗評定標準》

2.4.3系統的設計思路

從安全的角度考慮

目前，綜合管廊主要存在以下四大問題： 一是人的不安全行為（違章）造成的人員安全問題，二是物的不安全狀態（隱患）導致的設備安全問題，三是環境的不安全條件（隱患）誘發的環境安全問題，四是組織的不安全因素（管理漏洞）導致的管廊安全問題。

以上四大核心因素共同誘發能量的不正常傳遞，從而造成管廊事故。因此，系統必須對這四個核心因素進行管控，以實現對人的不安全行為、物的不安全狀態和環境的不安全因素等迅速、靈活、正確地理解（預測）和解決（啟動安全設備或報警），從而實現地下管廊的本質安全。

（1）針對人員安全：通過人員標識卡、便攜式巡檢儀、人員探測計數器等管控人的不安全行為，使巡檢人員達到可視化管理、無關人員實現防范入侵管理。

（2）針對環境安全：通過多功能監測基站和智能傳感器對管廊溫度、濕度、水位、氧氣、H2S、CH4等環境要素實時監控，實現危險源管理、辨識、評估和控制，從而消除環境的不安全因素。

（3）針對設備安全：通過智能傳感器、儀表和多功能監測基站對監控設備、排水設備、通風設備、通信設備、消防設備、照明設備、電纜溫度等進行實時在線感知、報警聯動、遠程控制和指揮調度，使之始終處于安全狀態。

（4）針對管理安全：通過建立安全機制和預警管理體系，實現現場可視化、問題可視化和隱患的可視化，達到管理無失誤、指揮無失誤、操作無失誤，在此基礎上實現未雨綢繆、超前預報，防患于未然。

城市綜合管廊的建設目標是在信息化管理的基礎上，逐步實現自動化，用智慧覆蓋整個管廊運行管理的全過程，實現高效、節能、安全、環保的“管、控、營”一體化智慧型管廊。

從物聯網的角度考慮

本系統利用先進的物聯網技術，通過數據采集、數據傳輸、數據分析實現對地下管廊的屬性信息和狀態信息運行透徹的顯示，通過實時采集獲取人員、設備、環境、流程制度等在內的一切數據，實現地下管廊管理的可視化，提高管廊安全性和用戶滿意度。

管廊內所有的信息都要通過設備數據標準化傳到平臺監控中心，而監控中心的各種控制命令則要傳輸到各段管廊的各種設備上。

這些信息主要有：

（1）監控攝像機的視頻信號和控制信號；

（2）人員位置信息和人員報警信息；

（3）環境傳感器和設備傳感器的模擬量數據；

（4）風機、水泵等設備的開關量數據；

（5）IP 電話的語音信息和無線對講信息；

（6）管廊的各種屬性信息和狀態信息；

（7）管理指令和流程信息等。

我們采用基于物聯網的整體解決方案化解以上所有問題。系統基于物聯網的標準接口，用戶可以很順利的處理來自不同設備及環境的數據，滿足末端設備擴展需求。利用物聯網對地下管廊進行感知和識別，通過網絡互聯，進行傳輸、計算、處理和數據挖掘，實現對地下管廊的實時控制、精確管理和科學決策。

2.4.4系統結構

環境與設備監控系統網絡采用三層網絡模型：設備層、控制層和信息層。在設備層采用工業現場總線，控制層采用工業以太網，信息層采用管廊現有的工業環網。由于控制層和信息層采用統一的網絡，將原先按功能垂直劃分的系統，變革為網狀的或矩陣結構，消除了各系統信息交換的瓶頸，形成一個貫穿整個管廊生產、運營各環節的數字神經。

信息層

采用以太網，用于全管廊的數據采集和程序維護，可接入管廊的資源管理系統，將管廊各方面的資源充分調配，平衡和控制，通過柔性的生產計劃實現全面、實時控制業務過程、信息支持決策以及支持創新體系。

信息層網絡是基于1000Mbps以太網的開放網絡技術，擁有廣泛的廠商支持。所有的網絡介質和附件（交換機、集線器、線纜、接頭、工具等）能夠從第三方購得而非廠商專有。

連接在以太網上的個人終端能夠以WEB瀏覽器的方式獲得他權限以內的數據。連接在以太網上的工程師站通過賦予一定權限后可通過網關進入控制層,對控制系統進行監控。信息管理系統能夠支持遠程登錄進行數據存取。

速度：10/100/1000Mbps自適應網絡

介質：骨干網連接必須通過交換機進行，連接介質選用光纖；各控制分站以太網設備采用五類雙絞線接入交換機。

網絡服務：系統能夠在同一介質鏈路上同時支持數據采集、編程上/下載，I/O控制等功能。

自動化控制層

主要采用工業以太網，局部根據實際情況配以現場控制網、設備網和第三方通訊技術，通過實時I/O控制、控制器互鎖和報文傳送，實現全系統的高效集成。

控制層網絡部分由PLC現場控制系統站、遠程I/O站、現場操作員站、就地和中央控制站等組成。提供實時I/O控制、數據采集和編程下載等功能。作為管廊監控的控制主干網，該主干網能在任何節點接入網絡，而不需要更改從前的站號和配置，并充分考慮了今后擴展的方便性。

開放性：控制網具有完全開放的，符合國際公認的網絡標準IEC61158，具備成熟的第三方連接能力。

實時I/O服務：對于遠程I/O數據和控制器間互鎖信息的傳輸，網絡具備高度的確定性和可重復性，網絡的刷新時間、I/O數據的傳送時間是可預知的、有保證的，系統一旦啟動，數據傳輸的性能隨網絡距離、節點數量的增刪、網絡通訊量的變化而變化；允許用戶對不同的控制設備如不同的開關量、模擬量、控制器等分別指定不同的刷新速率，滿足工藝要求。

信息傳輸服務：控制層設備提供了方便的接入端口，無論從任何一點接入，都能方便地支持編程上傳/下載、系統診斷和數據采集功能，且不需要復雜的編程或特殊的軟硬件支持，同時不影響實時信息傳輸性能。

網絡模式：控制層按照管廊監控系統及地理分布，采用復合型冗余工業ETHERNET網絡結構。

（圖略）

工作模式：支持主從、對等、多主等多種靈活的數據通訊結構。數據塊傳送和報文發送都可通過組態完成，不需額外的復雜編程。

網絡速度：1000Mbps，且速度不隨網絡長度和網絡上的站點數量變化而變化；

網絡節點數：單一網絡可提供多達254個站點的連接能力，并根據應用需要，支持靈活的網絡分段以及相應的隔離或者橋接方案；

網絡介質：可支持雙絞線和光纖連接，根據實際需要提供靈活的電纜形式，如鎧裝、地埋、高柔性等電纜形式；

本質安全：控制層網絡能夠支持本質安全的I/O，以便將遠程I/O延伸到可能的防爆區域，且同時保持通訊的一致性和高性能實時通訊。

組態：擁有現成的靈活的網絡組態工具和強大的網絡診斷功能。

冗余：系統通過環形拓撲實現控制網絡冗余連接，即控制網上任何一點的單一鏈路連接意外斷開，系統都能通過環網的反方向提供后備鏈路，保證系統可用性的同時兼顧經濟性，環網主干鏈路全部采用單模光纖，保證故障切換時間均<50ms。

設備層

采用設備網，用于底層設備的低成本、高效率信息集成，達到減小費用和方便安裝之功效。

現場設備層網絡用以連接底層現場設備，減少現場接線，提高系統信息化和智能診斷水平，符合開放網絡要求，易于安裝、實施和維護?；诂F場設備的多樣性及特點的不同，允許有多種現場設備總線，分別提供普通底層設備和過程儀表的連接能力。但是網絡的種類和層次應盡可能少，而且應當與控制層總線協議模式保持一致性，并都能夠提供現成的、成熟可靠的通訊接口，能夠通過控制層任意一點接入，實現對設備層網絡完整的組態、診斷、控制和數據采集，所有這些功能的實現應盡可能簡單、無需編程或者任何復雜的網關設備。

開放性：設備網是符合國際標準的現場總線，該總線在國內有良好的接受程度，被證實是先進的、可靠的、符合未來發展方向的主流現場總線。

拓撲：總線-分支線結構，同時支持靈活的樹型、星型、雛菊鏈等結構，最大網絡拓撲范圍500米，單個網段連接節點數可多達64個；

速度：最低網絡速度不低于125Kbps，最高可達500Kbps;

工作模式：支持主從、對等、多主等多種靈活的數據通訊結構。在報文傳輸方面，提供查詢、逢變則報、周期性發送、選通等多種靈活高效的通訊方式。

供電：采用總線供電方式，所有通訊接口模塊無需額外的電源。采用+24V直流供電方式，電源的分布根據網絡具體情況可以靈活布置。

2.4.5系統功能介紹

ACU主控制管理工作站負責對分站ACU系統的維護和管理，接收綜合管廊內H2S、CH4、O2、溫度和濕度檢測儀檢測數據，以及紅外對射器、電力檢測儀和電力漏電火災報警器的數據，生成控制指令，并提供人工操作界面。系統有四種控制方式：

(1) 就地控制

(2) 遠程集中控制(調度員控制每個設備解鎖單獨開停)

(3) 按程序流程自動控制(調度員發出啟動命令，或各流程上的設備按照啟動條件自動啟動，按流程閉鎖關系自動閉鎖停止設備)

(4) 檢修試驗控制

四種控制方式之間有嚴密的閉鎖關系

日常每天計劃內排風由人機界面設定，并定時執行排風計劃，同時聯動誘導風機。

運維人員進入管廊，可安排臨時排風計劃,啟動排風機并聯動誘導風機，確保廊內空氣質量

當水位超過設定的警戒高度，水泵電控箱聯動排污泵排水，監控系統進行遠程污水井液位監測，并可遠程強制開啟。

環境聯動：當O2<19，溫度>39，濕度>90，H2S>10mg/m3，CH4>0.1%時，啟動風機。

實時檢測環境參數、設備（包括風機、水泵）運行參數、紅外對射防入侵監測系統以及供電監測系統：

檢測的電氣參數：分區配電箱內如變壓器溫度、配電的電壓、電流、頻率、功率因素、有/無功電量等電力參數等。

監控組態軟件選用國內或國際知名公司產品，產品需定位于國內高端HMI/SCADA自動化市場及應用，是企業信息化的有力數據處理平臺。需要歷經多年多行業的開發和深入的行業應用，在樓宇IBMS及管廊系統等行業有應用事例，具備大量的行業圖形控制組件，適合專業行業自動化軟件工程的快速構建，HMI界面可以滿足各個行業特殊的需要。

互聯網時代的驕傲提供在Internet/Intranet上通過IE瀏覽器以“瘦”客戶端方式來監控工業現場的解決方案；支持通過PDA掌上終端在Internet實時監控現場的生產數據，支持通過移動GPRS、CDMA、GSM網絡與控制設備或其它遠程節點通訊；面向國際化的設計，同步推出英文版和繁體版，保證對多國語言版的快速支持與服務；軟件內嵌分布式實時數據庫，數據庫具備良好的開放性和互連功能，可以與MES、SIS、PIMS等信息化系統進行基于XML?、OPC、ODBC、OLE?DB等接口方式進行互連，保證生產數據實時地傳送到以上系統內。

強大的移動網絡支持通過移動GPRS、CDMA網絡與控制設備或其它遠程節點通訊,移動數據服務器與設備的通訊為并發處理、完全透明的解決方案，消除了一般軟件采用虛擬串口方式造成數據傳輸不穩定的隱患，有效的流量控制機制保證了遠程應用中節省通訊費用。

完整的網絡冗余及軟件容錯解決方案作為大型SCADA、DCS軟件，軟件需支持控制設備冗余、控制網絡冗余、監控服務器（雙機）冗余、監控網絡冗余、監控客戶端冗余等多種系統冗余方式。軟件支持控制設備冗余如SIEMENS公司的S7-1500H,GE的GE9070系列PLC的冗余模式，支持普通的232、485、以太網等控制網絡的冗余，支持控制硬件的軟冗余切換和硬冗余切換。

穩定的通訊處理是一個完全集成的工業控制軟件產品，完全兼容微軟的32/64位Windows?XP、Windows?7及Windows?Server?2008操作系統，通過提供可靠、靈活、高性能的監控系統平臺,極大地提升了客戶的投資回報率。通過其提供的簡單易用的配置工具和強大的功能使您能夠針對各種規模的應用進行快速開發并部署。支持通過RS232、RS422、RS485、電臺、電話輪循撥號、以太網、移動GPRS、CDMA、GSM網絡等方式和設備進行通訊。支持離線診斷，在開發環境下可以診斷是否正常通訊。支持不同協議的設備在一條通訊鏈路進行通訊。支持在大型SCADA系統中的遠程通道冗余通訊。

支持主流的DCS、PLC、DDC、現場總線、智能儀表等3000個以上的IO設備的通訊驅動程序，支持通過RS232\RS422\RS485、電臺、電話輪巡撥號、以太網、移動GPRS、CDMA、GSM、Zigbee網絡等方式與遠程現場設備進行通訊，支持與國內外主流的PLC、SCADA軟硬件、DCS、PAC、IPC等設備通信與聯網。監控組態軟件ForceControl?V6.1在6.1版本基礎上對IO通訊驅動庫進一步進行了豐富，新增了諸多工業市場上當前流行的設備，比如：ABB的AC500、西門子S7-1200系列以太網驅動、菲尼克斯ILC300\RFC400系列PLC通訊驅動、貝加萊X20系列PLC通訊驅動、GE?PACSystems?RX7i和RX3i系列以太網通訊驅動、BACNet/IP驅動。以及針對使用MODBUS協議的PLC開發的專有驅動，包括：ABB的AC500、施耐德Modicon系列支持M218\M238\M258、和利時LK\LM系列等。4.3.4??豐富的圖形處理能力方便、靈活的開發環境，提供各種工程、畫面模板、可嵌入各種格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的圖片，方便畫面制作，大大降低了組態開發的工作量；強大的分布式報警、事件處理，支持報警、事件網絡數據斷線存儲，恢復功能；支持操作圖元對象的多個圖層，通過腳本可靈活控制各圖層的顯示與隱藏；強大的ActiveX控件對象容器，定義了全新的容器接口集，增加了通過腳本對容器對象的直接操作功能，通過腳本可調用對象的方法、屬性；全新的、靈活的報表設計工具：提供豐富的報表操作函數集、支持復雜腳本控制，包括：腳本調用和事件腳本，可以提供報表設計器，可以設計多套報表模板，報表文件格式兼容Excel工作表文件，支持圖表顯示自動刷新，可輸出多種文件格式：?Excel、TXT、PDF、HTML、CSV等。

優秀的交互式容器監控組態軟提供多個數據接口及強大的交互式容器，可以很好的和第三方軟件結合。數據庫開放了C、C++、COM、OPC、ODBC、OLEDB等主流數據交互接口，使用戶可以進行相應的系統擴展來滿足不同的需求。軟件自身就是一個標準ActiveX控件的容器，可以在軟件中使用一個或多個ActiveX控件。軟件與.NET技術可無縫集成，用戶可以用WinForm窗體技術或WPF技術，方便設計出炫麗的應用組件，添加到軟件中。對于邏輯簡單而界面效果要求較高的程序，.NET在開發上更簡單高效，演示效果更加炫麗。

優化的組件通訊機制監控組態軟件新增多個后臺組件，如報警中心、歷史數據中心專門用來處理系統中的報警和歷史數據。以前組件需要直接向實時數據庫請求報警數據和歷史數據，增加了實時庫的通訊壓力，現在通過復合組件與后臺的綁定，后臺統一處理這些請求，明顯降低了實時庫的負荷，增強了處理實時數據的性能。并且，通過這種機制的優化，增加了軟件開發的靈活性，針對行業客戶某些定制化的需求，提供了一條新的解決路徑。

圖表曲線功能提供了實時趨勢、歷史趨勢、x-y曲線、歷史報表、萬能報表、內置數據表等豐富的圖表功能，方便進行實時數據及歷史數據的曲線顯示、靈活的數據報表定義和輸出，方便班組統計、成本核算等的管理。

簡單、方便快速的報表生成工具，能進行日報、月報、季報、年報的生成，對數據存儲的時間范圍、間隔、起始時間可進行任意指定，并可以根據存儲的時間進行歷史數據查詢。簡單、方便快速的報表生成工具，能進行日報、月報、季報、年報的生成，對數據存儲的時間范圍、間隔、起始時間可進行任意指定，并可以根據存儲的時間進行歷史數據查詢。強大的多媒體支持，播放各種格式的視頻、音頻文件，如Flash、幻燈片等，可以有效的集成視頻監控。

報警與事件系統提供多種報警檢查方式，支持傳統的聲光報警、語音文件報警，支持操作人員報警確認管理機制，使您輕松構建報警系統。支持電話語音報警、E-mail通知方式報警，支持GSM方式短信報警，生產出現問題的時候，通過移動網絡可以將報警信息及時的發送到管理者的手機上。軟件在運行時自動記錄系統狀態變化、操作過程等重要事件，一旦發生事故，可就此作為分析事故原因的依據，為實現事故追憶，提供基礎資料；操作人員可以根據生產需要將生產重要畫面、曲線實時抓拍并存放到本地保存；報警和事件記錄可以存放關系型數據庫中，便于分析、查詢和統計；支持內部自診斷，對IO通訊故障、網絡通訊故障都可以進行報警提示；

1. 系統對電力隧道內有害氣體、空氣含氧量、溫濕度、風機、照明、水泵、井蓋等環境參量進行監控，有效實時的監測隧道內情況。
2. 系統實時監測隧道內的氧氣、一氧化碳、甲烷、硫化氫等氣體含量，當氣體含量超過一定標準時，系統立即報警，并可在自動模式下聯動相應區域風機進行強制換氣。
3. 系統實時監測隧道集水井水位超限信號，并根據水位超限信息進行水泵控制操作，即當水位超過設定標準時立刻啟動或者停止水泵。
4. 系統實時監測管廊內水管上電動閥，根據水管的水流量情況以及是否漏水情況，控制電動閥，保證水管內水流量的充足，同時也能根據水管漏水情況對電動閥進行調節。
5. 系統具備環境參量超標自動告警功能，并通過監控平臺以圖形、語音、短信等方式進行報警與通知相關人員。
6. 隧道環境監測系統檢測到氣體、濕度異常報警等時，可聯動相關區段的風機進行強制換氣。

當工作員站（集中監控平臺）接收到非法入侵報警或者其他監測系統報警，需要輔助攝像頭做現場確認時，可遠程開啟管廊現場照明設備。

1)水位監測

水位傳感器體積小，反應靈敏，安裝方便?？梢詫崟r監控積水井內液位情況。測得的液位數據可經ACU上傳至綜合監控平臺，實現集中管控。

配置原則：管廊內有水管一側倉內，每個監控區內地勢最低的兩點（一般在集水坑處）各安裝一個水位傳感器。

2)溫濕度監測

在密閉管廊內氣體濕度過高會導致非金屬材料霉變老化、金屬材料銹蝕等，極大縮短設備、電纜使用壽命，造成安全隱患。

安裝在管廊現場的濕度檢測儀實時感知現場空氣濕度信息，并通過屏蔽控制電纜接入當前區間ACU，傳輸至控制中心的綜合監控平臺。

????配置原則：每個區段內通風最不利的地方（一般為通風口與投料口的中間點位置，具體也可視現場實際情況做調整）配置一套濕度檢測儀。

溫濕度監測儀技術要求（表略）

3)氣體監測

封閉管廊內由于空氣流通性差，常出現氧氣含量過低，有害、可燃氣體含量過高等情況。運維人員貿然進入容易因缺氧暈厥或有害氣體中毒，對人員安全造成很大威脅?？扇細怏w含量過高會導致火災、爆炸事故。

此項目中對氧氣含量、一氧化碳、甲烷、硫化氫含量等進行監測?，F場傳感器將實時監測到的氣體含量信息通過屏蔽控制電纜接入當前區間ACU，傳輸至控制中心的綜合監控平臺。

配置原則：每個監控區段內通風最不利的地方（一般為通風口與投料口的中間點位置，具體也可視現場實際情況做調整）配置一套氣體傳感器。

安裝位置指導要求（圖略）

4)水泵控制

電力隧道綜合監控平臺軟件可通過以太環網系統控制現場水泵開啟、關閉?？刂菩盘栍涩F場ACU輸出。當水位傳感器檢測到積水坑內積水位太高，發出異常，綜合監控平臺軟件會自動控制開啟排水泵，排出過多積水；水位降低至某一設定的允許值之后，綜合監控平臺軟件自動控制關閉排水泵，停止排水作業。

5)風機控制

當環境監測系統檢測到氣體、濕度異常報警等時，可聯動相關區段的風機進行強制換氣。當火災報警系統發出火情警報時，可聯動確保相關區段的風機關閉。此外還可根據GB50838-2015《城市綜合管廊工程技術規范》中對通風系統的要求：“正常通風換氣次數不應小于2次/h，事故通風換氣次數不應小于6次/h”，在綜合監控軟件中提前設置好開啟、關閉風機的程序，實現系統定時自動進行隧道換氣。

6)照明控制

綜合管廊綜合監控平臺軟件通過以太環網系統控制管廊現場的照明設備啟閉。當工作員站（集中監控平臺）接收到非法入侵報警或者其他監測系統報警，需要輔助攝像頭做現場確認時，遠程開啟管廊現場照明設備，控制信號由當前區段ACU輸出。

7)設備控制說明

設備控制主要包括隧道現場防火門、風機、排水泵、照明等設備的控制，隧道現場相應設備配有各自的控制設備，系統能通過現場區域控制單元對控制設備發出相應控制信號，控制信號可以是RS485總線的MODBUS協議信號或者干接點信號。

8)氣體傳感器技術參數

（表略）

9)電力監測

綜合管廊的消防設備、監控與報警設備、應急照明設備應按現行國家標準

《供配電系統設計規范》GB50052 規定的二級負荷供電。

天然氣管道艙的監控與報警設備、管道緊急切斷閥、事故風機應按二級負荷供電，且宜采用兩回線路供電；當采用兩回線路供電有困難時，應另設置備用電源。

其余用電設備可按三級負荷供電。

綜合管廊內針對供電系統的監控，一般通過RS485通信方式，并遵從IEC870-5-103通信規約，以信號總線方式將高壓配電柜中智能中繼保護模塊和低壓智能測控模塊連接成電力監控現場網絡，對電力系統進行遙控、遙信和遙測功能，能對全管廊實現電力調度自動化。

供配電系統的監測應符合下列規定：

（1） 應對變電所、配電單元的進線開關、主要饋線開關的狀態、故障跳閘報警信號進行監測；

（2） 宜對變電所、配電單元的進線電量和失壓、過電壓、過電流報警信號進行監測；

（3） 宜對變壓器的運行狀態和高溫報警信號進行監測；

（4） 應對EPS、UPS運行狀態及故障報警信號進行監測。

2.4.6系統配置說明

PLC主控制管理工作站負責對分站PLC系統的維護和管理，接收綜合管廊內H2S、CH4、O2、溫度和濕度檢測儀檢測數據，生成控制指令，并提供人工操作界面。每個分區設置1套PLC控制器（安裝于PLC控制箱內，詳見視頻監控與入侵報警系統平面圖），利用1000M工業級以太網絡為傳輸平臺，PLC控制器通過RJ45口就近接入同分區內的設備控制以太網絡環網交換機。各分區PLC控制負責接收H2S、CH4、O2、溫度和濕度檢測儀、風機污水泵電控箱及污水井液位數據，負責各分區風機、水泵的控制。H2S、O2、溫度和濕度檢測儀輸出信號為4～20mA,采用ZR-RVV-2X1.5mm2電纜接入同分區內PLC，CH4信號通過可燃氣體報警主機接入PLC，供電電纜采用ZR-RVV-2X1.5mm2，從同分區內PLC控制箱內取電。H2S、CH4、濕度檢測儀器安裝位置距離出風口10米左右，距離投料口20米左右，彼此安裝間距為0.2米，溝內吸頂安裝；O2離地1.6~1.8米安裝。

對綜合管廊內環境參數進行監測與報警。環境參數檢測內容應符合表3.1-1的規定，含有兩類及以上管線的艙室，應按較高要求的管線設置。氣體報警設定值應符合國家現行標準《密閉空間作業職業危害防護規范》GBZ/T20520的有關規定。

H2S、CH4、O2、溫度和濕度檢測儀應設置在管廊內人員出入口和通風口處。表3.1-2環境參數200米檢測內容中數量為2個的檢測儀均為出入口處安裝；水位檢測儀安裝在相應的集水坑內；燃氣艙內H2S和O2檢測儀除了出入口處各安裝1個外，還有1個安裝在分區中間通風口處，CH4檢測儀3個安裝在出入口和中間通風口，剩余2個安裝在通風口和出入口之間。

應對通風設備、排水泵、電氣設備等進行狀態監測和控制；設備控制方式宜采用就地手動、就地自動和遠程控制。

每個200米防火分區的點位預統計為（表略）

PLC應采用應采用先進、可靠、穩定的國際知名產品，例如西門子、歐姆龍、AB、ABB等國內應用較多的知名廠家，PLC的所有模塊的平均無故障時間（MTBF）均應達到或超過20萬小時，PLC站（包括遠程I/O站或分布式I/O站），要求I/O模塊、通訊模塊等均應與CPU模塊是同一系列的產品，并嚴格保持同等的規格等級和尺寸大小。

工作溫度：0~60°C

儲存溫度：-40~85°C

使用環境濕度：5~95%無凝露

抗振動：5 g @ 10~500 Hz

主站PLC為大型控制系統，掃描速度0.03us/字節，支持熱插拔，單處理器I/O能力為256000點數字量、8000點模擬量，背板采用Producer/ Consumer通訊技術，具有TUV的SIL2的安全等級認證。

主從站CPU應提供充足的內存以滿足應用本身和未來擴充的需要，CPU內置的用戶內存應不小于2兆（不包含擴展內存），并提供不小于1GB的閃存。程序區和用戶數據區采用完全的自動內存分配機制，也可由開發人員任意分配系統內存，分別用于系統運行，存儲應用邏輯程序和存儲工程應用文件；

控制系統通訊模塊、特殊模塊等均應與CPU模塊嚴格保持同等的檔次、尺寸及設計規格等，是同一系列的產品。

控制系統必須能夠提供包括梯形圖、功能圖塊、順序功能圖和結構化文本等在內的符合IEC61131-3標準的靈活的編程語言支持。

控制器應為基于變量或標簽（Tag）的控制器，數據的標記和引用方式應該是具有自說明性質的標簽。要求程序下載過程中標簽本身的信息不能丟失，從而保證用戶程序良好的可讀性和可維護性。

控制系統支持快速內存升級技術，處理器、I/O模塊、網絡模塊都應能夠在現場通過軟件升級至最新版本；

系統沒有定時器和計數器的數量限制，也沒有PID回路數的限制。

控制系統處理器和輸入輸出模塊應是完全的軟件可配置，包括模塊信息刷新時間、模擬量工程標定、上下限報警、斜率限制等；

環境條件：

工作溫度 ?0℃到60℃

儲存溫度 ?-40℃到85℃

相對濕度 ?5% 至 95%(無冷凝)

沖擊：11ms,15G

振動：10 至 500Hz 2g峰值加速度

控制系統電源要求：工作電壓：85～265VAC/47～63HZ；或18~32VDC

控制系統電源要求：

工作電壓：85～265VAC；

頻率范圍：47～63HZ；

工作溫度：0～60攝氏度；

保存溫度：－40～85攝氏度；

相對濕度：5～95％；

控制系統系統安全

為保證整個控制系統系統的安全，控制系統應滿足以下安全方面的考慮：

1) 密碼保護

2) 程序文件/數據表保護

3) 存儲器數據文件覆蓋/比較/改寫保護

4) 強制保護

5) 鑰匙開關

電源模塊

工作電壓：85～265VAC；

頻率范圍：47～63HZ；

工作溫度：0～60攝氏度；

保存溫度：－40～85攝氏度；

相對濕度：5～95％；

開關量輸入模塊

故障報告和現場級的診斷檢測；

完全軟件可配置；

模塊密度不超過32點；

故障鎖定功能；

認證 Class I/Division 2, UL, C-Tick,EC ATEX ；

環境條件：

工作溫度：0 to 60°C (-4 to 131°F)

儲存溫度：-40 to 85°C (-40 to 185°F)

相對濕度：5 to 95% 無冷凝

開關量輸出模塊

點級的故障報告和現場級的診斷檢測；

完全軟件可配置；

模塊密度不超過32點；

故障鎖定功能；

故障時標功能；

在編程和模塊故障時軟件可設定模塊輸出狀態；

認證 Class I/Division 2, UL, C-Tick,EC ATEX ；

環境條件：

工作溫度：0 to 60°C (-4 to 131°F)

儲存溫度：-40 to 85°C (-40 to 185°F)

相對濕度：5 to 95% 無冷凝

模擬量輸入模塊

定標、報警完全軟件可配置；

模塊分辨率：12位；

模塊密度不超過8個通道

故障鎖定功能；

開路檢測功能；

輸入過載保護功能；

認證 Class I/Division 2, UL, C-Tick,EC ATEX ；

環境條件：

工作溫度：0 to 60°C (-4 to 131°F)

儲存溫度：-40 to 85°C (-40 to 185°F)

相對濕度：5 to 95% 無冷凝

模擬量輸出模塊

定標、報警完全軟件可配置；

模塊密度不超過4點；

模塊分辨率：12~16位；

故障鎖定功能；

輸出過載保護功能；

輸出短路保護功能；

認證 Class I/Division 2, UL, C-Tick,EC ATEX ；

環境條件：

工作溫度：0 to 60°C (-4 to 131°F)

儲存溫度：-40 to 85°C (-40 to 185°F)

相對濕度：5 to 95% 無冷凝

串行通信模塊

端口類型：RS232/422/485

速率：110—115.2 Kbps

通訊協議：可支持Modbus RTU/ASCII 主從站模式

控制字：超過496個字的輸入輸出

2.4.7系統數據庫設計

支持PostgreSQL 9.2以上，可支持Mysql5.1以上、Oracle11g以上、SQL Server 2008。

2.4.8系統接口設計

標準化

l支持GB/T 28181-2011設備接入。

l支持基于國標（GB/T 28181-2011）和省標（DB33/T 629-2011）協議的平臺級聯。

l支持標準RTSP協議。

l支持SNMP協議的網管采集。

技術兼容

l接口后向兼容：PLC監控系統平臺接口提供四個版本的后向兼容。

l操作系統兼容性，兼容Windows Server 2008 R2 SP1 / Windows Server 2012 R2 / CentOS 6.2。

l應用服務器兼容：兼容Tomcat6以上。

l瀏覽器兼容：支持IE8，可支持IE6、IE11。

l設備接入兼容：兼容SDK、國標、e家、Onvif、PSIA等協議。

l視頻傳輸服務兼容支持第三方標準的RTSP協議。

l視頻傳輸管理服務兼容支持提供RTP、PS、國標封裝或者原始封裝的碼流。

2.4.9系統清單

（表略）

第2章?全段管廊各系統設計方案

2.1項目概況

略

從系統層次上分為控制中心和綜合管廊兩部分。

控制中心

控制中心的千兆工業以太網交換機通過單模光纖與管廊現場區域控制單元（ACU）組成千兆以太環網?？刂浦行脑O置大屏顯示系統，集中顯示管廊監控信息?？刂浦行牟俦O控平臺通過以太網絡與管廊內現場的區域控制單元（ACU）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。

綜合管廊

管廊現場配置監控系統終端設備如監控攝像機、IP電話、通風機、排水泵、井蓋、氣體傳感器、紅外對射設備、消防報警設備等，通過現場ACU實現各種監控設備的集成、監控數據采集以及監控設備控制等。

?

2.2系統組成

（圖略）

• 綜合信息管理平臺

研發定制的綜合管廊在線綜合信息管理平臺完全基于專業全面的智慧市政體系結構進行系統的架構和設計，系統以高度的開放性各類設備的物聯互通和跨系統、跨平臺的數據共享。

• 管廊環境與設備監測系統

管廊內的區域控制單元（ACU）需采集管廊區間投料口及廊道的視頻影像、通風機運行工況、水泵運行工況、各種采集器的實時數據等，送至綜合管廊在線監控平臺軟件進行集中分析、管理、存儲與展示。管廊區域控制單元（ACU）還可接收綜合管廊在線監控平臺軟件或者相關報警控制設備所發來的控制指令，并根據指令要求控制管廊現場的風機、照明、井蓋、水泵等設備。

• 視頻監控系統

在管廊重要部位及出入口處安裝視頻監控攝像機，全面覆蓋附近所有敏感區域，保證監控中心24小時處于監控狀態。

• 應急通信系統

應急通信系統通過以太網可實現各電話（含控制中心處電話機管廊現場電話）之間的相互呼叫。

• 人員定位系統

采用超高頻RFID射頻識別技術、計算機處理技術、互聯網通信技術等信息化技術，對人員相關的位置追溯、歷史行走軌跡查詢、巡檢計劃制訂與執行。

• 地基自動化沉降在線監測系統

基于房屋周邊城市建設比較多，這些基建以及重型設備對地基房屋造成一定的影響，使地基發生不同程度的沉降、錯位等問題，為了防范于未然，使地基的損傷不超過臨界值，我們要時時對地基的沉降、錯位情況有詳細的了解，以便于日常的維護。

• 紅外對射防入侵監測系統

紅外對射防入侵系統主要是對非法進出入隧道的人員進行監視和管理，目的在于防止非法入侵。如遇非法入侵能夠自動報警。配以視頻監控能實時而直觀的觀察和記錄現場的實際情況。

• 電子巡查系統

電子巡查系統是對管廊現場巡查行為進行記錄并進行監管和考核的系統，是安防系統的重要組成部分，能有效地對管理維護人員的巡邏工作進行管理。

• 出入口門禁系統

通過門禁控制，對監控中心、管廊艙室和管廊出入口等處實施出入管理，強化管廊安全防范功能。

• 電子井蓋系統

通過無線云傳感網通訊系統平臺實現城市井蓋的實時監測與管理。該系統能夠穩定、可靠地監測城市井蓋的狀態（異常開啟、維修管理、異常閉合）。

2.3計算機網絡系統

2.3.1系統目標

所有設備務必是全連接網絡，按照安全、可靠、可運營、可擴展的原則，建設一套易于管理維護、滿足工業標準應用、技術領先的網絡系統。

2.3.2系統的設計原則與依據

• 支持11a/n/ac和802.11b/g/n標準（wlan）；
• 支持IETF 5415 CAPWAP協議（wlan）；
• 防護等級≥IP67（wlan、路由器）；
• 支持靜態路由，RIP-1/RIP-2，OSPF，BGP，IS-IS，路由策略、策略路由；
• 支持IETF標準TRILL協議、VxLan協議；

2.3.3系統的設計思路

整體網絡本著以下原則進行建設：

1）先進性：采用先進的系統架構設計理念和解決方案，充分考慮未來業務的發展，系統設計和產品選擇要具有前瞻性，以適應科學決策和業務發展的需求，同時也是保護投資的重要措施。

2）標準性：系統設計時，所采用的技術手段必須遵循業界標準，特別是要提供標準接口，使系統具有較高的靈活性，方便擴展及與已有的系統互聯；同時，標準性也為今后的升級或引進新技術提供了保障。

• 可擴展性：網絡將來覆蓋延伸方便，擴展成本小，后期新增設備可隨時、簡便的接入，新業務新用戶接入對整體網絡影響小。
• 開放性：系統設計時，考慮提供豐富的二次開發接口，通過應用定制，其他外圍系統可通過二次開發包方便的調用平臺視頻資源，與平臺軟硬件設備實時交互，實現豐富的系統集成功能。

5）可靠性與安全性：建立完善、可靠的數據傳輸，系統多級訪問權限，備份與恢復機制，保證7*24小時穩定運行，達到高可用的要求。

2.3.4系統結構

（圖略）

1）出口層，主要用于實現管廊IT核心機房與政務網、互聯網的連通性和加強管廊內部IT系統的安全性。

2）核心層，用于數據中心、出口層、匯聚層設備的核心交換，支持數據中心常用的虛擬化、數據漂移的特性，能夠實現未來雙活數據中心。數據中心，用于管廊服務器、存儲等業務的數據交換，并且提供雙萬兆鏈路到核心，以供用戶訪問。網絡管理區，用于網管軟件的使用，不光要管理傳統的網絡設備，而且應該能夠管理服務器、存儲等IT設備。無線控制器，用于管理接入層的無線AP，實現AP的漫游，保證跨AP訪問時，不需要重新進行連接。

3）匯聚層，用于匯聚接入層上聯的業務，由于部署位置還是在管廊里，因此匯聚層設備應是工業級的交換機。

4）接入層，用于終端層設備的接入，如：監控攝像頭、物聯網終端等。由于部署位置還是在管廊里，因此匯聚層設備應是工業級的交換機。

5）終端層，用于此次管廊建設的監控、探測等終端儀器。

2.3.5系統功能介紹

下面是對各個層次網絡設備介紹。

2.3.5.1出口層介紹

管廊的內部網絡外聯互聯網和政務網，有以下幾個特點：

1）容易成為DDoS攻擊的目標，而且一旦攻擊成功，業務損失巨大。

2）對設備可靠性要求較高，需要邊界設備支持持續大流量運行，即使設備故障也不能影響網絡運轉。

基于以上特征，此次提供的防火墻提供如下功能：

• 將終端層、數據中心、網絡管理區劃分到不同安全區域，對安全區域間的流量進行檢測和保護。
• 根據對外提供的網絡服務的類型開啟相應的內容安全防護功能。文件服務器開啟文件過濾和數據過濾，針對郵件服務器開啟郵件過濾，并且針對所有服務器開啟反病毒和入侵防御。
• 外網訪問建立VPN隧道，使用VPN保護公司業務數據，使其在Internet上安全傳輸。
• 開啟DDoS防御功能，抵抗外網主機對內網服務器進行的大流量攻擊，保證企業業務的正常開展。
• 對內外網之間的流量部署帶寬策略，控制流量帶寬和連接數，避免網絡擁塞，同時也可輔助進行DDoS攻擊的防御

6）采用雙機熱備部署，提高系統可靠性。單機故障時可以將業務流量從主機平滑切換至備機上運行，保證業務持續無間斷的運行。

2.3.5.2核心層介紹

核心層用于數據中心、管廊終端數據接入轉發的核心區域，外聯互聯網和政務網，實現網絡管理、無線控制等功能，設計應遵從以下幾點：

1）網絡架構無阻塞，適應橫向流量不斷增加場景。

傳統網絡的數據流量基本上都是縱向的，橫向的流量很少，很少存在多打一的流量場景，設備緩存小且無法根據流量動態分配，云數據中心服務器之間業務是全互聯的，任何兩個服務器節點之間都有可能建立連接并產生業務交互，這就要求在網絡帶寬規劃時，需要做到轉發性能的位置無關性，也就是通常所說的無阻塞，這就要求設備支持大緩存并且能在不同端口之間動態調度，低時延，組網上收斂比盡可能小。

2）動態打通二層網絡，網絡策略跟隨虛擬機一起遷移。

傳統方案在虛擬機遷移后，需要人工重新配置新虛擬機的IP和MAC，這會導致業務中斷，給用戶帶來巨大影響。分布式數據中心要求虛擬機在跨數據中心遷移前，能夠動態配置網絡；虛擬機遷移后，網絡能夠感知虛擬機新的位置，并自動生成拓撲。這就要求網絡支持大二層，即虛擬即遷移的過程中保證VLAN不變，IP不變，并且相應的ACL,QOS等網絡策略也跟隨一起動態遷移。

3）核心層實現無線控制器與接入層的無線AP的管理功能，網管對各個網絡子系統（數據中心、匯聚層、接入層、出口層）的管理。

2.3.5.3匯聚層介紹

此次網絡建設由于中心機房的光纖數量不夠，無法全部將接入層設備通過光纖直接連核心，因此在管廊內增加一個匯聚層，對通過接入層的設備千兆上聯進行匯聚，然后萬兆回傳到中心機房。

大致按照每兩公里部署一組匯聚，共需要5套匯聚，使用雙節點，共需要10臺匯聚，每臺匯聚下聯11臺接入層設備。

具備以下幾個特點：

• 滿足工業級的防爆標準，普通交換機無法滿足需求。

2）由于存在多個接入層設備上聯情況，需要接入層設備具備多端口的接入能力和相對于接入層設備更大的處理能力。

2.3.5.4接入層介紹

管廊建設的終端層完成兩個功能：一個是監控、管廊檢測數據的回傳，一個是wifi的覆蓋。每200米部署一套工業交換機和一個室外型AP，滿足每套管廊的數據回傳的需求。

應具備以下幾個特點：

• 滿足工業級的防爆標準，普通交換機無法滿足需求。

2）由于存在多個終端層設備上聯情況，需要接入層設備具備多端口的接入能力。

3）管廊內部wifi數據通道打通

2.3.6系統配置說明

2.3.6.1出口層

出口層應部署防火墻，上聯互聯網、政務網采用單模光纖，需要配置如下：

（表略）

2.3.6.2核心層

• • 核心層部署的數據中心交換機，應支持clos架構、信元交換，提高交換網板的效率，支持VxLan、Trill等大二層協議，能夠平滑實現數據遷移。
  • 核心層部署的TOR接入交換機分為兩種，一種是千兆TOR交換機，一種是萬兆TOR交換機，用于接入GE/10GE端口服務器及存儲。
  • 核心層部署的網管，應能管理機房和此次所用的網絡設備包括交換機、路由器和無線AP等。
  • 核心層部署的無線控制器，應能管理所有的管廊里的無線AP，實現無線漫游。

（表略）

2.3.6.3匯聚層

此次匯聚選擇的路由器，滿足工業級交換機的惡劣的環境使用標準，并且提供了高密端口匯聚功能。

（表略）

2.3.6.4接入層

接入層設備選擇路由器，滿足工業級交換機的惡劣的環境使用標準，并且提供了高密端口接入功能。

接入層設備選擇的AP，應滿足工業級的惡劣的環境使用標準，采用全向天線連接方式，提升整體覆蓋密度。

（表略）

2.3.7系統接口設計

支持標準POE、POE++等接口

（表略）

未完待續。。。。

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第1章?系統設計思想

1.1設計需求

略

管廊按不大于200米設一個防火分區,每個分區之間設一防火隔墻,隔墻設甲級防火鋼安全門。電力、通信線纜穿防火墻處設組阻火圈,給水、熱力管道穿防火墻處應采用不燃材料封堵。

為了便于對上述綜合廊道的運行進行科學而有效地管理，增強綜合廊道的安全性和防范能力，依據可靠、先進、實用、經濟的原則，規劃設計了綜合管廊信息化管理系統。為了便于方案說明，本方案整體劃分為四大部分進行介紹：

• 全段管廊各系統設計（所有路段包括示范段需要配套的系統）
• 示范段擴展功能設計
• 綜合管廊開發有限公司預規劃大樓需要配套的設施設計
• 地下綜合管廊綜合信息管理平臺（后端應用系統）

其中XX城市地下綜合管廊開發有限公司預規劃大樓需要配套的設施設計主要包括數據中心機房建設及指揮中心建設。由于城市地下綜合管廊目前還屬于一門新生事物，全國處在積極探索階段。XX市城市地下管廊建設在結合了前期各種調研與論證基礎上，同時秉承積極探索、資金節約角度，擬定在示范段水信倉內擴展部分功能以探索新系統的使用價值，以便于今后管廊建設推廣與利用。由于項目的特殊性，整體項目按照涉及國家秘密的信息系統分級保護技術要求參照秘密級建設。

全段管廊內主要包括以下系統：

• 計算機網絡系統
• 環境監控系統(含溫濕度、氣體、液位傳感器以及防火門、水泵、風機和照明聯動等)
• 視頻監控系統
• 應急通訊系統
• 人員定位系統
• 地基自動化沉降在線監測系統
• 紅外對射防入侵監測系統
• 電子巡查系統
• 出入口門禁系統
• 電子井蓋系統
• 數據存儲系統
• 網絡信息安全系統

示范段管廊內（水信倉）主要包括以下系統：

• 管廊機器人系統
• 單兵巡查系統

數據中心機房主要包括以下系統：

• 機房裝修
• 機房空調系統
• 機房新風系統
• 氣體消防系統
• 機房配電系統
• 防雷接地系統
• UPS不間斷電源系統
• KVM系統
• 機房環境監控系統
• 機柜冷通道節能系統
• 機房布線系統
• 屏蔽機房系統
• 監控中心建設及輔助用房建設

指揮中心建設主要包括以下系統：

• 裝修裝飾工程
• 顯示系統工程
• 坐席工位系統
• 會議系統

綜合信息管理平臺主要包括以下平臺

• 管廊建設管理平臺
• 管廊日常綜合管理平臺
• 管廊應急指揮平臺
• 管廊運營管理平臺
• 信息化支撐服務平臺
• 統一數據交換平臺
• 地下管廊分段管理中心平臺

1.2設計目標

針對此項目的特殊要求，我司特制訂如下設計目標：

• 監控數據集中管理

綜合管廊在線監控系統所配置的綜合監控軟件為高開放性軟件，可實現對現場所有監控數據的集中管理。系統的應用軟件按其功能和對象采用模塊化設計，各功能模塊相互獨立，新增或修改應用軟件模塊不會影響其他應用軟件和系統整體運行。綜合監控軟件內置國際通用的技術協議（IEC61850、Modbus TCP等），具有高度開放性，既可兼容第三方廠家，方便業主根據需求后續添加新型監控設備；又可方便的與上層其他綜合管理系統實現無縫對接。

• 集中監控界面友好、真實

以管廊組態監控管理系統和360度全景監控管理系統為基礎，在監控中心監控計算機的彩色大屏幕上可以非常真實地展示管廊的整體布置平面圖、管廊內各設備的分布圖、GIS的地理坐標定位、360度全景真實圖、儀表和設備監控的實時數據、儀表和設備的報警狀態及提醒標識等，讓用戶實時把控現場真實情況。

• 現場設備聯動控制

當現場設備運行出現異常狀況時，自動聯動管廊內輔助設備，實現智能化控制。比如，根據國標GB50838-2015要求，“應對通風設備、排水泵、電氣設備等進行狀態奸惡和控制”；“應設置防火門監控系統”等。

1.3設計原則

• 集中監控、統一管理：所有子系統通過光纖通訊網實時的將現場監控數據傳送至綜合管廊控制中心的集中監控平臺上，實現集中監控、統一管理。
• 可靠性：系統采用模塊化設計，在關鍵環節上具有備份設計，在關鍵的設備上能消除單點失效，能實現系統中任何單一硬、軟件故障不致引起系統功能的喪失和數據丟失。系統的應用軟件按其功能和對象采用模塊化設計，各功能模塊相互獨立，新增或修改應用軟件模塊不會影響其他應用軟件和系統整體運行。
• 靈活性：所有子系統，可隨意裁剪，可任意擴充，軟件具有高度開放性，內置國際通用的技術協議（IEC61850、Modbus TCP等），可方便與其它系統無逢對接。
• 系統先進性：本系統在光纖測溫系統中采用了7項專利技術，“遠程泵浦光投送”、“受激拉曼抑制”、“采用光纖同步網實現局放精確定位”等等發明或技術都屬業界重大創新，處行業領先水平。
• 可繼續開發性：系統具有硬、軟件逐步升級擴充能力，可以擴充數據庫而不必修改軟件。當硬件擴充后，軟件的互操作性和交互環境的兼容性可使軟件資源得到充分保護。配置的軟件應能支持新開發的應用軟件，和與其他系統接口匹配。
• 安全性：系統采用分級用戶權限控制，數據庫支持備份，配備系統防火墻，硬件架構上專網專用，安全防護等級高。
• 方便性：全智能化監控，實時掌握管廊運行狀態，無需定期日常巡檢。
• 降低管理成本：做到多系統的綜合監控、集中管理，提高了系統的高效性，降低系統的管理成本。

1.4設計依據

• 城市綜合管廊工程技術規范（GB50838-2015）
• 國家電氣設備安全技術規范（GB19577-2009）
• 國家電網公司電力電纜運行維護與管理規范
• 國家電網公司電纜通道管理規范
• 國家電網公司電力電纜運行規程
• 線型光纖感溫火災探測器（GBT 21197-2007）
• 電力工程電纜設計規范GB50217-1994
• 電氣和電子測量和控制儀表的安全要求(ANSI-C39.5)
• 工業控制裝置及系統的外殼(NEMA-ICS6)
• 爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范（GB50058）
• 可燃性氣體探測用電氣設備（GB 20936-2009）
• 可燃氣體探測器技術要求及試驗方法 （GB15322-1994）
• 自動化儀表工程施工及驗收規范（GB50093-2002）
• 自動化儀表工程施工質量驗收標準（GB50131-2007）
• 綜合布線系統設計規范（EIA/ITA568A、ISO/IEC11801、CECS72-79 ）
• 電氣裝置安裝工程施工及驗收規范（GA/T75-94 GBJ232-92 ）
• 安全防范工程技術規范（GB50348-2004）
• 安全防范工程程序與要求 （GA/T75-94）
• 安全防范系統驗收規則（GA308-2001）
• 火災自動報警系統設計規范（GB50116-2013）
• 電力系統數據標記語言—E語言規范（Q/GDW 215—2008 ）
• 電力二次系統安全防護總體方案（電監安全[2006]34號）
• 視頻安防監控系統工程設計規范（GB 50395—2007 ）
• 視頻安防監控系統技術要求（GA/T367-2001）
• 視音頻編解碼標準（ITU H.264 ）
• 防盜報警控制器通用技術條件（GB12663-2001）
• 出入口控制系統工程設計規范（GB50396-2007）
• 入侵報警系統工程設計規范（GB50394-2007）
• 其它相關現行的國家和行業標準規范。

未完待續。。。。

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綜合管廊環境與設備監控系統，其實也是對整個綜合管廊內部環境進行全方面監控的一種設置，在這種設計當中有更多的狀態和參數，然而在設計的同時，同樣也要對多功能基站準確及時地反映相關的信息，并且他們要把這一些信息集中到一些信息平臺當中，方便值班人員從這些信息里面發現一些環境與設備問題，及時地排除故障，這樣才能夠保證綜合管廊內部的平穩運行。

其實綜合管廊環境與設備監控系統在設置的過程當中，主要由一些不同的設備組成，包括環境監控，設備監控，多功能基站，智能led顯示器等等，這些設備在組成的同時，也有著嚴格的組成標準，根據目前整個綜合管廊的環境監控的一些規范性的要求，每一個綜合管廊每隔兩百米的范圍就應該設置一些相關的逃生口，通風口，防火門以及人員的進出口等等。

在每一個防火區域當中的出入口以及通風口當中，必須要安裝一些氣體的監測器，溫度的檢測器，水位的監測器，煙霧的監測器，同時這也要實現一些自動化控制的對接，而且要檢查一下整個信號就近的附屬單元，通過以太網對整個計算機進行全方位的監控。在監控的同時，把這些監控信息全部反映在一些監控中心的控制室上，然后，上面有具體的關于整個綜合管廊內部的一些溫度的含量，包括一些濕度的含量。

一旦整個探測器在設置的過程當中探索到了一些比較危險的氣體，那么周圍的一些作業人員會在第一時間看到這些警告，然后在每個防火區都會有一些信息提示，并且這些信息提示是以報警的方式來提醒周圍的人群。

在整個綜合管廊環境與設備監控系統當中，每一個防火區域在布置一些照明系統，風機系統，排水泵，紅外線入侵這些報警裝置的過程當中，他們都會對一些數據進行有效的采集，對儀表和設備進行有關的信息采集，并且監測一些報警信號，通過多功能機載平臺統一的進行傳送，多功能平臺在接受這些命令的同時，能夠有效地對所有的信息進行反應，并且，他也能夠通過遠程控制的方式有效地來對相應的防火分區進行照明設備的控制。來對他們的開關進行分合。

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慮管徑大小因素

大口徑管道盡量靠近管廊柱子，單柱管架管道均勻布置在管架柱子兩側。

考慮設備位置因素

與相連接的設備相適應，公用工程管道布置在中央。

考慮被輸送物料的性質因素

低溫管、不宜受熱管與熱管道分開布置，腐蝕性介質敷設在下層。

考慮熱應力的影響

高溫管道、常溫管道按吹掃介質溫度考慮熱膨脹量、高溫大口徑在外側。

考慮儀表管道、動力電纜的安全

工藝區敷設地下電纜，有腐蝕性液體滲入的地方，采用架空槽板敷設，儀表管線同電纜一起考慮。電纜不允許布置在熱管道附近或者輸送腐蝕性介質下方，一般敷設在管廊走道的下面或者管廊柱子外側。