摘要：本文提出了一種城市綜合管廊監(jiān)控與報警集成管控平臺的架構，并對以BIM+GIS為核心的系統(tǒng)功能進行了研究和分析，通過GIS實現(xiàn)對管廊整體及設備設施的全局定位及管理，利用BIM實現(xiàn)對管廊設備的空間定位，二者相互融合，創(chuàng)造性的提出了多種基于BIM\GIS集成的功能應用，全面實現(xiàn)對綜合管廊設備設施的可視化管控，大大提升了綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)的可交互性。

關鍵詞：BIM；GIS；SCADA；綜合管廊；監(jiān)控；物聯(lián)網

1系統(tǒng)架構

綜合管廊監(jiān)控報警與運維管控系統(tǒng)架構設計分為四層結構，包含驅動層、數(shù)據(jù)層、平臺層和應用層。感知層屬于硬件系統(tǒng)，負責對現(xiàn)場監(jiān)控硬件設備的數(shù)據(jù)采集和控制功能。軟件架構依據(jù)數(shù)據(jù)封裝的層級可以分為一層驅動層、二層數(shù)據(jù)層、三層服務層和四層應用層。

驅動層：數(shù)據(jù)采集平臺負責通過通訊協(xié)議從前端感知層獲取綜合管廊監(jiān)測監(jiān)控實時數(shù)據(jù)，經過一定的業(yè)務邏輯處理，寫入監(jiān)測監(jiān)控實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，并可直接通過消息隊列向上層應用推送；同時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還可以通過消息隊列接收上層應用發(fā)出的控制指令，下發(fā)至感知層，實現(xiàn)對設備的控制。

數(shù)據(jù)層：主要負責綜合管廊空間數(shù)據(jù)、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和業(yè)務屬性數(shù)據(jù)的存儲，包括監(jiān)測監(jiān)控實時和歷史數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、三維模型庫、視頻數(shù)據(jù)庫、專業(yè)管線數(shù)據(jù)庫、管廊設施數(shù)據(jù)庫、管廊運維庫等。其中，監(jiān)測監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)庫由于數(shù)據(jù)量龐大，采用分布式數(shù)據(jù)庫進行存儲。

服務層：包括數(shù)據(jù)服務平臺和數(shù)據(jù)融合服務兩部分，數(shù)據(jù)服務平臺以成熟的應用平臺為基礎實現(xiàn)綜合管廊業(yè)務應用層所需功能服務，包括應用集成、實時消息推送、移動互聯(lián)網、視頻監(jiān)控、BIM、地理信息。數(shù)據(jù)融合服務以綜合管廊平臺所涉及的各專業(yè)數(shù)據(jù)為基礎，對數(shù)據(jù)進程提取、分析、融合更工作，從而做到及時、有效、便捷的溝通和決策。

應用層：包括綜合集成與管控模塊、管廊運維管理模塊、應急管理模塊、管廊運營管理模塊組成，并可以通過平臺層進行應用系統(tǒng)模塊的接入實現(xiàn)管廊綜合管控數(shù)據(jù)的利用。應用層的功能模塊為綜合管理平臺提供監(jiān)控與預警、聯(lián)動控制、運維、應急搶險、運營管理和數(shù)據(jù)分析應用。

2.系統(tǒng)功能

根據(jù)綜合管廊監(jiān)控及運維需求，包括管廊環(huán)境及設備監(jiān)控需求、日常運維管理需求、應急處理需求、入廊人員定位及安全管理需求等，利用BIM/GIS可視化技術的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)以下實用的功能或建立以下應用場景：

2.1一張圖監(jiān)控

通過集成BIM及GIS展示控件，可以在系統(tǒng)首頁一張圖的方式展示綜合管廊在地圖上的位置及線路、各個艙室分區(qū)的沿線分布，同時還可以對管廊當前各類重要實時數(shù)據(jù)進行展示，如當前入廊人數(shù)、設備報警數(shù)等，并在GIS地圖中顯示報警設備的位置定位，點擊分區(qū)圖標和設備報警圖標都可以從全局位置定位進入到設備所在艙室BIM模型的內部，實現(xiàn)2D到3D的快速切換。

2.2設備報警及定位處理

在日常運維值守時，一般都停留在一張圖的GIS監(jiān)控首頁，在管廊內部有設備實時報警時，地圖會立即顯示當前報警設備所在的艙室分區(qū)，并且分區(qū)圖標不停閃爍，點擊分區(qū)圖標則可以定位到報警設備，從而對報警設備進行各種操作，如安排排查、維修或者啟動應急預案等。

2.3可視化檢索

由于綜合管廊一般都要安裝環(huán)控、安防、火災及可燃氣體報警、通訊、結構健康監(jiān)測等多種獨立子系統(tǒng)，并且各個子系統(tǒng)的設備均分布在不同的艙室，所以設備數(shù)量均有區(qū)別，如果利用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢功能進行展。因此，利用BIM/GIS進行可視化檢索則可以大大提高系統(tǒng)的可交互性，如在一張圖首頁以圖標方式展示所集成的子系統(tǒng)，點擊各個子系統(tǒng)則列出該系統(tǒng)所包含的設備類型，選中一種或某種設備類型后，則立即在地圖以特定圖標顯示管廊全線選中設備類型的分布情況，適用于用戶想快速查看管廊某一段區(qū)域某些類型設備運行情況的場景。

2.4人員定位及軌跡

綜合管廊監(jiān)控運維過程中，除了要確保設備設施的運行安全外，還要對進入管廊的各類人員進行實時監(jiān)控，要及時了解人員所處的位置，以免在發(fā)生應急突發(fā)情況時及時救援，確保入廊人員的安全。目前綜合管廊內部有多種室內定位技術用于人員定位，本次研究通過利用管廊內安裝的無線AP進行人員定位，并在GIS地圖上實時顯示入廊人員在管廊全線的分布情況，點擊定位圖標則可以擴展多項實用功能，如入廊行走軌跡查詢、移動通話、查看人員附近視頻、查看附近逃生口等，發(fā)生應急突發(fā)情況時，大大提高了入廊人員的安全保障以及監(jiān)控人員的應急響應效率。

5AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

5.1平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(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、高效的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網絡、系統(tǒng)架構、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協(xié)調復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

5.2平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個深度集成的自動化平臺，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)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

5.3平臺拓撲

5.4平臺子系統(tǒng)

5.4.1電力監(jiān)控

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

5.4.2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、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

5.4.3電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、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)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

5.綜上所述，城市綜合管廊基礎設施建設對城市發(fā)展起到非常積極的促進作用。相關部門及工程建設單位，應該在認識到科技產品應用對綜合管廊建設重要性的基礎上，積極采取有效措施，以改善綜合管廊建設環(huán)境，提高其應用效率。在充分了解物聯(lián)網融合通信系統(tǒng)后，繼續(xù)尋找創(chuàng)新突破之法，將該系統(tǒng)技術更加有效地應用于城市建設工程中，使其發(fā)揮大效用，對民眾的生產生活起到更大的促進作用。相關技術研發(fā)人員，也應該加大技術研發(fā)力度，進一步推陳出新，應用相關技術推動城市發(fā)展。6結語