一、特征表述
I. 綜合管廊計算機綜合監(jiān)控系統(tǒng)是城市管理發(fā)展和綜合管廊建設的必然需求;
II. 綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)應具有數(shù)字化、網(wǎng)絡化、集成化、智能化、和可視化的現(xiàn)代工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的特點;
III.綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)宜采用分層分布式網(wǎng)絡結構,綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)應以電纜運行狀況的實時監(jiān)測為主要任務,同時兼顧對管廊環(huán)境、輔助設施和管廊安全防范的監(jiān)測和監(jiān)控;
IV. 現(xiàn)場各類信息的采集應以數(shù)字傳感技術為首選方案,注重統(tǒng)一信息庫的建立和信息的高度共享;
V. 在信息共享和有效通信的基礎上,監(jiān)控系統(tǒng)應在現(xiàn)場層和管理層不同程度地實現(xiàn)系統(tǒng)性的協(xié)調(diào)控制能力;
VI. 在系統(tǒng)的管理控制終端,應積極采用視頻圖像監(jiān)視技術、電子地圖技術以提供的綜合智能控制手段、建立友善的人機交互界面。
二、舉例管廊項目概況
某綜合管廊長1560米,設置9個防火分區(qū)管廊溫濕度,設置有6處自然進風口,14處強排風口,每處強排風口設置排風機1臺,集水坑13處。
項目位置全景圖
管廊截面圖
綜合管廊需監(jiān)測管廊環(huán)境溫濕度、氣體、集水水位,實現(xiàn)對通風設備、排水泵、電氣設備、消防泵等設備運行狀態(tài)檢測和控制。
管廊內(nèi)設置視頻安防監(jiān)控制系統(tǒng)與入侵報警系統(tǒng)。
管廊內(nèi)設置離線式巡查系統(tǒng)。
管廊內(nèi)設置電纜本體/接頭溫度監(jiān)測系統(tǒng)。
管廊內(nèi)設置運行電流/護層環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)。
管廊內(nèi)設置火災監(jiān)測系統(tǒng)及消防聯(lián)動系統(tǒng)。
三、系統(tǒng)綜合監(jiān)測設計方案
管廊綜合監(jiān)測系統(tǒng)設計采用光纖通訊作為主要通訊傳輸介質(zhì)管廊溫濕度,為除消防系統(tǒng)以外的其他系統(tǒng)提供通訊鏈路(消防采用專用總線通訊)。
整個綜合監(jiān)測系統(tǒng)分別設置以下子系統(tǒng):通訊子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)、安防子系統(tǒng)、巡查子系統(tǒng)、DTS電纜測溫子系統(tǒng)、運行電流/護層環(huán)監(jiān)測子系統(tǒng)、火災監(jiān)測及消防聯(lián)動系統(tǒng)。
系統(tǒng)拓撲圖
3.1 通訊子系統(tǒng)
傳輸主干網(wǎng)由1臺核心交換機和10臺工業(yè)級交換機組成環(huán)網(wǎng)。核心交換機設置4個千兆光口和24個千兆以太網(wǎng)端口;環(huán)網(wǎng)交換機具有兩路單模單纖通訊模塊臭氧檢測儀,不少于6個千兆電口,網(wǎng)絡自愈時間小于20ms。
3.2 PLC監(jiān)控子系統(tǒng)
管廊平均180米設置有一個防火分區(qū),共設置了9個防火分區(qū),在每個防火分區(qū),設置一臺區(qū)域控制箱管廊溫濕度,每個區(qū)域控制箱配置一臺工業(yè)PLC控制器,PLC制器具有2路10/100M快速以太網(wǎng)口,8個IO擴展槽,每個控制器配置16路AI輸入,16路DI輸入,8路繼電器輸出。
3.3 環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)
3.3.1 氣體監(jiān)測
由于管廊是位于地下的封閉空間,管廊內(nèi)有時會郁積有害氣體,不但影響電纜設備的安全管廊溫濕度,更會威脅到維護人員的生命安全。管廊內(nèi)氣體含量的實時監(jiān)控主要包括對異常含量氣體信息采集,數(shù)據(jù)傳遞,服務器分析并報警,異常氣體位置定位,有針對性啟動通風裝置,監(jiān)控設備效果評估等多個過程。另外,當運行人員需要進入管廊前,同樣需要對管廊內(nèi)易燃易爆、有毒性氣體和氧氣含量等空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進行檢測、評估柴油報警器,并進行必要的通風換氣。
通常在管廊中需要監(jiān)測的氣體主要包括氧氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和硫化氫。因此在每一個分區(qū)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中需要包含這五種傳感器。
3.3.2 溫濕度監(jiān)測
管廊正常運行中的電力電纜為了滿足電網(wǎng)載流量及其自身正常運行的要求,對于其電力管廊內(nèi)的空氣溫濕度有一定的要求。管廊正常環(huán)境溫度一般在-10℃~38℃之間,在正常溫度范圍內(nèi)通常利用自然通風換氣即可完成熱量交換過程。當管廊內(nèi)空氣溫度超過40℃時,監(jiān)控系統(tǒng)就應及時啟動風機等通風設備,強制管廊與外界進行熱交換以降低管廊內(nèi)溫度。
3.3.3 積水監(jiān)測
長期運行的綜合管廊會因結構滲漏、地下水倒灌和接口封堵不利等多種原因引起管廊內(nèi)積水,積水的產(chǎn)生不但會增加管廊內(nèi)空氣的濕度,腐蝕管廊內(nèi)的電氣設備,更會加快電纜絕緣的老化速度,因此一旦發(fā)現(xiàn)積水水位越限就應啟動各類排水設施及時排除積水。管廊監(jiān)控系統(tǒng)通過管廊現(xiàn)場設置的水位傳感器檢測現(xiàn)場積水程度,并通過管理控制終端實現(xiàn)對管廊排水系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)視和啟??刂?。
由于靜壓投入式液位變送器具有穩(wěn)定性好的特點,在整個允許工作溫度范圍內(nèi)低于0.3%F.S.系統(tǒng)采用投入式液位傳感器監(jiān)測水位。
3.3.4 管廊排風/排水監(jiān)測系統(tǒng)
綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)環(huán)境溫度,空氣質(zhì)量等與管廊內(nèi)風機進行聯(lián)動控制。其中,綜合管廊內(nèi)通風設置通風系統(tǒng)主要解決以下4個問題:
1) 排熱工況:排除管廊內(nèi)的發(fā)熱量,同時滿足運營不超過40℃的要求而進行必要的通風;
2) 巡視工況:為了方便運營維護人員到管廊內(nèi)巡視及維修,需使管廊內(nèi)空氣質(zhì)量滿足勞動衛(wèi)生要求而進行的通風;
3) 換氣工況:為維持管廊內(nèi)的基本空氣品質(zhì),排除管廊內(nèi)的異昧而進行的通風;
4) 災后通風:當管廊內(nèi)發(fā)生火災,采取隔絕滅火的方式,人工確認火災熄滅后,為排除管廊內(nèi)煙氣進行的通風。
給排水控制系統(tǒng)的功能主要有以下5個方面。
1) 對工作井泵組以及積水井水位狀況的數(shù)據(jù)進行收集,對設備工況進行監(jiān)視。
2) 根據(jù)檢測到的水位情況,控制管廊的水泵系統(tǒng),保證水位在正常的運營范圍內(nèi)。
3) 水泵啟停保護功能:防止失誤操作對水泵的壽命影響。
4) 在線分析功能:一旦出現(xiàn)水位險情趨勢及時報警提醒。
3.3.5 系統(tǒng)控制策略
綜合管廊通風系統(tǒng)的運行以管廊內(nèi)環(huán)境溫度為控制點,通過設置的溫濕度傳感器實時測得管廊內(nèi)環(huán)境溫度。通過設定風機的啟停來控制溫度,進行合理模式通風工況的選擇。結合前述幾種運行工況并結合當?shù)厥彝鈿庀髼l件、年運營費用等因素進行設定啟停控制溫度管廊溫濕度,給出一個經(jīng)濟合理的范圍值。萬順華科技推薦風機控制策略如下:
1) 排熱工況:當管廊內(nèi)溫度>37℃時,自動開啟風機運行;當管廊內(nèi)溫度≤33℃時停機;
2) 巡視工況:當管廊內(nèi)溫度>33℃時,自動打開風機運行;當管廊內(nèi)溫度≤28℃時停機;
3) 換氣工況:在每天0:00時進行判斷,若全天內(nèi)管廊內(nèi)該通風區(qū)段未達到風機的啟動溫度,一直處于停機狀態(tài),則開啟風機對管廊進行通風換氣;
4) 災后通風:當管廊內(nèi)某段發(fā)生火災時,則立即自動關閉全部風機和聯(lián)鎖電動防火閥,通風系統(tǒng)的風機應與火災探測器聯(lián)鎖。管廊火災因缺氧而熄滅,待事故完畢,人工確認后,開啟風機及聯(lián)鎖電動防火閥,進行災后通風,排出廢氣。
綜合管廊水泵控制是依照集水井的水位變化進行操控。推薦水泵控制策略如下:
? 當管廊中集水坑水位高于報警限值(宜為集水坑水位80%)時,在10秒內(nèi)啟動相應水泵排水;
? 當管廊中集水坑水位高于預警限值(宜為集水坑水位60%)時、在30秒內(nèi)發(fā)出預警信息;
? 當管廊中集水坑水位低于正常限值(宜為集水坑水位40%)時,在30秒內(nèi)啟動相應水泵停止排水。
排風/排水監(jiān)測采集控制接口由PLC提供,風機、水泵的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)信號和遙控信號,從風機控制箱/水泵控制箱中接入,接入?yún)^(qū)域控制箱的PLC上的DI、DO模塊接口通道。
3.3.6 環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)配置
每個防火分區(qū),安裝5種氣體傳感器和一個溫濕度傳感器和一個水位傳感器。
氣體傳感器、溫濕度傳感器和水位傳感器均采用4~20mA標準模擬量接口,統(tǒng)一接入PLC的AI通道。
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