安科瑞 馬香霞

摘要:我國的城市地下綜合管廊建設(shè)始于建國初期，由于當(dāng)時(shí)國家經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，地下綜合管廊建設(shè)發(fā)展緩慢。2015年8月10日，發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見》，從政策層面加大力度推進(jìn)和支持城市地下綜合管廊建設(shè)，確定了包頭、哈爾濱、海口等10個(gè)城市作為地下綜合管廊建設(shè)試點(diǎn)城市。至此我國城市地下綜合管廊建設(shè)進(jìn)入了快車道。

關(guān)鍵詞：綜合管廊 虛擬管廊 管理 技術(shù)體系 系統(tǒng)架構(gòu)

實(shí)體城市地下綜合管廊建設(shè)

城市地下綜合管廊建設(shè)是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀需要

傳統(tǒng)市政管線多以直埋方式布設(shè)，管線擴(kuò)容、改造導(dǎo)致的道路反復(fù)開挖，妨礙了城市道路交通正常運(yùn)行。應(yīng)用地下綜合管廊建設(shè)可將原來的開放式施工轉(zhuǎn)移到廊內(nèi)進(jìn)行，從根本上解決市政管線布設(shè)、擴(kuò)容、維修等對(duì)道路的反復(fù)開挖，避免了交通阻塞，是城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀需要。

開發(fā)利用地下空間資源

地下空間是城市立體發(fā)展的重要資源我國大部分一、二線城市原有市政體系的各子系統(tǒng)之間，在不到一代人的時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)出了嚴(yán)重的對(duì)立與；中突。國外成功的城市建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，開發(fā)利用城市地下空間資源，是城市發(fā)展過程的必然趨勢。相比較發(fā)達(dá)國家大中城市地下三、四層空間集中開發(fā)、布設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，我國的地下空間資源開發(fā)強(qiáng)度還有很大的提升潛力。

城市功能與防災(zāi)

城市各種市政管線是維系城市功能的基礎(chǔ)，不僅在平時(shí)發(fā)揮著十分重要的作用，而且也是城市防災(zāi)能力的基本保障。從目前城市面臨的現(xiàn)狀看，無論是沿海的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)降水，還是遍及內(nèi)陸的澇漬、地震等災(zāi)害，均對(duì)各個(gè)市政系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成了很大沖擊，甚至直接影響到了城市功能的正常發(fā)揮和生命財(cái)產(chǎn)的安全。國內(nèi)外市政管線實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)證明，管廊內(nèi)集中布設(shè)的市政管線在遇到嚴(yán)重自然災(zāi)害時(shí)，能得到有效防護(hù)和快速恢復(fù)。

消除城市“拉鏈”、改善城市環(huán)境

環(huán)境是現(xiàn)代城市形象的重要表現(xiàn)。隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)城市環(huán)境的期待已經(jīng)從追求高樓大廈轉(zhuǎn)為宜居快捷。城市地下綜合管廊是對(duì)城市通信、電力、燃?xì)狻⒔o水、熱力、中水、排水等市政公用管線進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理，集中鋪設(shè)到一個(gè)地下管廊內(nèi)的直視系統(tǒng)。相比通常地面開放的管線直埋或架設(shè)于空中的敷設(shè)方式，管廊更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)管線系統(tǒng)的檢修與維護(hù)。既節(jié)約了寶貴的土地資源，又減少了市政管線建設(shè)、維護(hù)對(duì)城市環(huán)境的破壞和道路交通的干擾。

以受控的運(yùn)維成本確保城市功能的安全運(yùn)行

地下綜合管廊是現(xiàn)代化城市的生命線。相比傳統(tǒng)的市政管線分別直埋或管線架設(shè)，城市地下綜合管廊對(duì)于市政管線提供了可靠的保護(hù)。由于地下綜合管廊建設(shè)管線不直接接觸土壤和地下水，避免了化學(xué)物質(zhì)對(duì)管線的侵蝕，增強(qiáng)了其耐久性。市政管線在地下綜合管廊內(nèi)的開放式布設(shè)，消除或減少了因地質(zhì)沉降造成的管線應(yīng)力破壞。綜合管廊內(nèi)設(shè)有巡視、檢修空間，便于維護(hù)管理人員定期進(jìn)入管廊進(jìn)行巡視、檢查、維修管理，確保各類管線的安全運(yùn)行，既可以減少路面開挖和工程管線的維修費(fèi)用，又為各種管線的敷設(shè)、增減、維修工作提供了開放的空間。地下管廊的運(yùn)營者還可以在管廊規(guī)劃、建設(shè)與運(yùn)營的同時(shí)規(guī)劃調(diào)整運(yùn)維成本，這種全程受控的成本規(guī)劃為管廊的穩(wěn)定運(yùn)營創(chuàng)造了條件。

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的主要特征

200年前工業(yè)革命初期管廊的定義就是下水道。如今我們的社會(huì)已跨入了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展、城市規(guī)模擴(kuò)大和人口增長，城市的功能也越來越豐富。城市地下綜合管廊的功能也由單一的城市排水，發(fā)展到通信、電力、燃?xì)狻⒔o水、熱力、中水、排水等的集合體。互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)給地下管廊注入了新的活力。云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端技術(shù)的引入不斷豐富了市政功能的內(nèi)涵，也孕育催生著新型的市政需求。中國云計(jì)算專家咨詢委員會(huì)副主任、秘書長劉鵬教授曾指出：“云計(jì)算是通過網(wǎng)絡(luò)提供可伸縮的廉價(jià)的分布式計(jì)算能力。”這種能力將計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，而非本地計(jì)算機(jī)或服務(wù)器中，這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。這是一種應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)的革命性舉措。云計(jì)算技術(shù)提供了一個(gè)能讓每一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的使用者充分享有全系統(tǒng)計(jì)算資源的方法。大數(shù)據(jù)是海量數(shù)據(jù)的集合體，是多樣化的信息資源。其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大、種類多、表現(xiàn)關(guān)聯(lián)復(fù)雜、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、所蘊(yùn)藏的價(jià)值巨大。各行各業(yè)均表現(xiàn)為數(shù)據(jù)，眾多的信息和咨詢是紛繁復(fù)雜的，應(yīng)用時(shí)需要搜索、處理、分析、歸納、總結(jié)其深層次的規(guī)律，發(fā)掘其中數(shù)據(jù)能夠表現(xiàn)的價(jià)值。物聯(lián)網(wǎng)是物與物相連的網(wǎng)絡(luò)。它的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸、擴(kuò)展到末端的網(wǎng)絡(luò)，其用戶端延伸和擴(kuò)展到全系統(tǒng)物與物之間，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的交換與通信。物聯(lián)網(wǎng)通過末端的感知與識(shí)別技術(shù)廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中，是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的擴(kuò)展。隨著數(shù)據(jù)傳輸寬帶的發(fā)展、集成電路技術(shù)的快速進(jìn)步，移動(dòng)終端已擁有了愈來愈強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。移動(dòng)終端從簡單的通話工具轉(zhuǎn)變成了移動(dòng)的綜合信息處理平臺(tái)。

虛擬城市地下綜合管廊的構(gòu)成

實(shí)體城市地下綜合管廊具有城市大市政功能的基本特征，是城市建筑物在地下空間的表現(xiàn)形態(tài)，是數(shù)據(jù)信息的實(shí)際載體。正確、有效地表達(dá)實(shí)體地下管廊承載的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)地下管廊乃至智慧城市全系統(tǒng)完整壽命周期數(shù)據(jù)信息的有效管理，已經(jīng)成為當(dāng)前建筑行業(yè)亟待研究解決的重要課題。

虛擬管廊數(shù)據(jù)體系的構(gòu)成實(shí)體管廊數(shù)據(jù)體系由艙段實(shí)體為代表的靜態(tài)數(shù)據(jù)；風(fēng)、水、電等為代表機(jī)電、控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)流程、人為干預(yù)等為代表的管理數(shù)據(jù)：各個(gè)大市政管道承載的城市功能數(shù)據(jù)四部分構(gòu)成。靜態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)和市政數(shù)據(jù)構(gòu)成了完整的虛擬城市地下綜合管廊數(shù)據(jù)體系，如圖1所示。

圖1 虛擬管廊數(shù)據(jù)系統(tǒng)圖

虛擬城市地下管廊的運(yùn)行虛擬管廊是一個(gè)運(yùn)行在管廊數(shù)據(jù)體系上的數(shù)據(jù)集合，是大市政各專業(yè)子系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)載體，是智慧城市數(shù)據(jù)體系的一部分。對(duì)于現(xiàn)代城市而言，城市地下綜合管廊不可能作為“信息孤島”運(yùn)行在城市數(shù)據(jù)體系之外，互聯(lián)網(wǎng)提供了管廊與城市的數(shù)據(jù)鏈接。因此，從城市地下綜合管廊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、執(zhí)行——城市地下綜合管廊平臺(tái)運(yùn)行系統(tǒng)——智慧城市數(shù)字系統(tǒng)完整地構(gòu)成了虛擬管廊數(shù)據(jù)體系從末端到智慧城市的縱向數(shù)據(jù)表達(dá)。云計(jì)算與大數(shù)據(jù)不但促進(jìn)了實(shí)體管廊功能的發(fā)揮，更深入解釋了城市市政數(shù)據(jù)與城市功能數(shù)據(jù)之間的規(guī)律。

實(shí)體管廊與虛擬管廊管廊數(shù)據(jù)系統(tǒng)表達(dá)了城市地下綜合管廊完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。建設(shè)廣義的數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)是城市管廊管理平臺(tái)建設(shè)的目標(biāo)。這個(gè)體系包括靜態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)和市政數(shù)據(jù)。管廊管理平臺(tái)在保證各個(gè)組成專業(yè)基本功能穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，經(jīng)過對(duì)全系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的分析、挖掘?qū)⑷到y(tǒng)鏈接成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。以“云大物移”為代表的互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)體管廊數(shù)據(jù)的運(yùn)行。虛擬管廊就是實(shí)體管廊在互聯(lián)網(wǎng)中的影像，兩者的比較詳見表1。

表1 實(shí)體管廊與虛擬管廊

平臺(tái)概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立可靠、安全的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動(dòng)控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強(qiáng)、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個(gè)深度集成的自動(dòng)化平臺(tái)，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機(jī)APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個(gè)平臺(tái)即可全局、整體的對(duì)管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、有序的要求。

平臺(tái)拓?fù)鋱D

平臺(tái)子系統(tǒng)

電力監(jiān)控主要針對(duì)10/0.4kV地面或地下變電所，對(duì)變電所高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對(duì)0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。

環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃?xì)怏w濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警，同時(shí)也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

馬達(dá)監(jiān)控

馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對(duì)管廊電機(jī)的保護(hù)、遙測、遙信、遙控功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護(hù)、監(jiān)測和報(bào)警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動(dòng)控制。

電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對(duì)配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器，消防設(shè)備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，并且對(duì)UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，發(fā)生異常時(shí)通過聲光、短信、APP及時(shí)預(yù)警。

智能照明控制

①　防火分區(qū)單獨(dú)控制，分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能控制面板就地驅(qū)動(dòng)器；開關(guān)驅(qū)動(dòng)器連接消防報(bào)警系統(tǒng)，接收消防報(bào)警信息，強(qiáng)制打開驅(qū)動(dòng)器回路。

②　廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進(jìn)入管廊內(nèi)自動(dòng)開啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開后燈具關(guān)閉。

③　除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時(shí)可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

④　考慮現(xiàn)場模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時(shí)可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

⑤　系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動(dòng)控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時(shí)控制，避免同時(shí)亮燈負(fù)荷對(duì)配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨(dú)立工作，每個(gè)模塊均自帶時(shí)間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動(dòng)識(shí)別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。

電相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單