智慧城市综合监控 - 面向状态监测系统

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引言 – 发展历程
法国 早在1833年，巴黎为了解决地下管线的敷设问题和提高环境质量， 兴建地下管线共同沟。如今巴黎已经建成总长度约100公里。
西班牙 1953年西班牙在马德里修建地下共同沟。其它如斯德哥尔摩、巴 塞罗那等城市，都建有较完备的地下共同沟系统。 日本 1926年，日本开始建设地下共同沟，1992年，日本已经拥有共 同沟长度约310 公里，而且在不断增长过程中。 中国 北京中关村；上海世博园；深圳光明新区；珠海横琴；苏州月亮 湾；西安高新区；昆山花桥；温州；厦门；长沙；武汉；合肥。
门禁控制器
通信子站
电锁
理人员注意。
监控系统可对门禁系统故障进行检测、报警、事件保存等。
刷卡器
开门按钮
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管廊安防监控 – 隧道门禁 – 主要功能
综合管廊门禁装置一般安装在综合管廊进出口处，对进出管廊的情况作全时记录。
隧道出入口 门禁装置 使用者在门外出示经过授权的感应卡，经读卡器识别确认身份后，按下开门按 钮，门禁控制器驱动打开电锁放行，并记录进门时间。 使用者离开所控区域时，在门内同样要出示经过授权的感应卡，经读卡器识别 确认身份后，按下开门按钮，门禁控制器驱动打开电锁放行，并记录出门时间。
电缆运维监测– 动态载流量 – 工作原理
测温光缆（敷设在电缆表面）
DTS
全线电缆表面温度 瓶颈信息 运行载流量
异常扫描
动态载流量 算法模型
高温报警/火警 潜在的温度异常
导体温度 负荷状况 短时动态载流量
异常监控
负荷监控
电缆表面温度 运行载流量
+
DCR电缆动态载 流量算法模型
=
电缆导体温度 短时动态载流量
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内容
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引言 高压电缆运维监测 综合管廊环境监控 综合管廊安防监控 典型应用案例
分布式光纤测温系统
动态载流量监测
高压电缆运维监测
护层接地电流监测 电缆接头局放监测
电缆运维监测 –分布式光纤测温– 工作原理
“光纤就是传感器”
测温光纤 分布式测温主机
一根长达10千米的光纤全线每米的温度参数可以通过一台分布式
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电缆运维监测– 动态载流量 – 三参数趋势图
三参数趋势图
分析数据
计算短时许用电流
短时实用电流
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电缆运维监测–护层接地电流– 有线解决方案
电缆（户外）终端
GIS终端
电流互感器
电流互感器
电力监控平台
电缆中间接头
保护接地箱
直接接地箱 电流互感器 电流互感器
...
通信主站 通信子站1 通信子站n
...
电子井盖 电子井盖
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管廊安防监控 – 电子井盖 – 系统部件
在井盖与底座接触面设接触开关
无线探测方式
当井盖开启时,光开关的状态转换便通过光缆传回上位机
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管廊安防监控 – 电子井盖 – 应用视图
电子井盖防盗系统
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管廊安防监控 – 隧道门禁 – 门禁结构
门禁系统由读卡器、开门按钮、电锁以及门禁控制器构成。门禁控制器通过以太网接入就近 的通信子站，由通信子站通过上位监控主机将门禁状态等信息传给监控中心。
支持远程开启 实现地点、时间的多种权限设置。 对门禁状态进行全面监控，并对开启记录进行查询，记录信 息包括刷卡时间、刷卡人员身份信息等，能对历史状态进行 查询。 对非法进入管廊、强制进入管廊进行报警，报警方式为在界 面上弹出报警画面，并以声、光、短信、语音等方式提醒管
智慧城市综合管廊
运行状态综合诊断系统
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2015-08-25
内容
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引言 电缆本体监测 隧道环境监测 隧道安防监测 典型应用案例
引言 – 管廊定义
综合管廊（日本称“共同沟”、台湾称“共同管道”），就是地下城市管道综合走廊。 即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等各种工程管线集 于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和 管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。它是实施统一规划、设计、施工和 维护，建于城市地下用于铺设市政公用管线的市政公用设施。
引言 – 物理架构
管廊运维公司监控平台
子系统平台1
子系统平台 2
子系统平台 3
电缆状态监测系统
隧道环境监测系统
隧道安防监测系统
其他状态监测系统
智慧城市综合管廊监测系统主要由管廊运维公司监控平台、子系统平台和设备终端三层结 构组成。
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引言 – 建设效果
智慧城市—综合管廊运维监控平台
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电缆运维监测–分布式光纤测温– 技术特色
精度高
完全分布式测量， 以精密间隔探测 全线温度，定位 精度达1m
1m
速度快
测量速度快， 4km距离的最小 测量值仅为3s
2 2
多级报警
具备定温、差温、 尖峰值等多种报 警方式，报警分 区间隔最小为 1m
1
1m
3
3s
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综合管廊环境监控类
水位监测 联动控制
管廊环境监控 – 整体解决方案
运 维 平 台
后台监控主机
通信主站
通 信 子 站
…
1 2 n
O2
风机 照明 温湿度 气体 风机 照明 温湿度 气体
O2
风机 照明 温湿度 气体
O2
烟雾
水位
水泵
烟雾
水位
水泵
烟雾
水位
水泵
隧道现场
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管廊环境监控 – 温湿度监测
测温主机实时采集，等价实现了10000个传统点式温度传感器。
T9,995
T9,996
T9,997
T9,998
T9,999
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电缆运维监测–分布式光纤测温– 工作原理
背向散射光
光纤中每一点的温度是该点正 反斯托克斯散射强度比的函数！ T = f (Anti-stokes/Stokes)
温湿度传感器
设备安装简便（利用分布式光纤测温系统预留光端口，信号传输和温度探测于一体） 兼备系统故障自检测（可对光缆断点故障快速检测和定位） 环境测温光缆布置方式
温度异常报警可联动视频确认火灾真伪、联动防火门以阻断火势蔓延
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管廊环境监控 – 气体监测
监测 有益气体浓度监测；
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管廊环境监控 – 三级联动机制
硬联动
即传感器之间直接联动，如水位开关直接联动水泵
软联动
经监测系统内部逻辑处理之后进行的联动，如水位开关信息先送入监测系统后， 经 系统逻辑判断运算，根据逻辑判断的结果控制输出继电器状态，来进一步控制水泵 的启动或者停止
远程控制
在集中控制软件平台上，进行远程控制，如远程控制水泵的运行与停止等操作
，达到一定比例，基于补助基数奖励10%。
•供水、热力、电力、通信、广电、燃气、排水，至少3类线入廊。
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引言 – 管廊监测内容
•管廊环境：气体、液位、温湿度、井盖、风机、水泵、照明； •高压电缆：温度、载流量、局放、接地电流；
•电缆火灾：消防；
•人员安全：应急通信、人员定位、门禁； •财产安全：视频、人员入侵； •气/液体泄漏：热力、燃气。
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引言 – 监测分类
电缆表面 温度 电缆接头 温度
电缆导体 温度
湿度
水位 气体
高压电缆
接地电流
管廊环境
烟雾
管廊
局放
照明 风机
水泵
变压器
在线负荷 评估
智能视频
防火门 联动
扩展应用
电缆振动
管廊安防
人员定位 电子井盖 隧道防外 破 应急通信
地音监测 结构沉降
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O2
有害气体浓度监测； 可燃气体浓度监测； 联动 支持LED显示[报警提示] 支持与风机联动
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管廊环境监控 – 水泵联动
水位开关
停止 启动
水位上限
水位下限
浮球式液位计
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管廊环境监控 – 风机联动
根据环境温度、气体浓度等多种因素并附加人工智能功能控制风机启停，从而调节管廊内的温度以及排出 管廊内的可燃气体和有害气体，保证进入管廊的人员安全。 该联动包括两层含义： ① 在温度较高时或者气体浓度异常时，启动风机进行降温与稀释 的动作；在温度恢复正常或者气体浓度值恢复正常时，停止风 机的操作； ② 在发生火灾时，需要停止风机，以免进一步加大火灾范围；即 在火灾时需要立即停止风机的运行，此优先级高于①的内容。
电力监控平台
电缆接头温度
热电偶传感器
线路电流互感器
线路电流互感器
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电缆运维监测– 局部放电 – 系统构架
电缆局放监测系统
远程监控系统
采集分析主机
光缆
感应供电
高频电流互感器
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电缆运维监测– 局部放电 – 组件布点图
1
2 3
高频传感器 信号采集器 感应电源
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内容
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引言 高压电缆运维监测 管廊环境监控 管廊安防监控 典型应用案例
井盖监测
门禁监控
应急通信
隧道安防监控类
智能视频 电缆防外力破坏 人员定位
管廊安防监控 – 电子井盖 – 系统方案

上位监控主机
井盖状态实时监测 由监控中心集中授权开启 非授权开启时输出报警 具备应急开启方式 井盖状态可联动照明系统
4
5 6
光纤通信 光缆总线 电力监控平台
6
2
1
1
1 1 3 1 1 2 5 4
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电缆运维监测– 局部放电 – 软件界面
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内容
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引言 高压电缆运维监测 综合管廊环境监控 综合管廊安防监控 典型应用案例
温湿度监测
气体监测
CO/H2S/O2
通过安装温湿度传感器，对特定区域如综合管廊入口处、远离通风口处以及集水井附近的空气质量进行 集中采集监测
满足报警设限，输出报警 联动风机进行排风
测温光缆
温度监测
采用分布式光纤测温技术对由于电缆过载或老化、人为因素造成的明火等
各种火源而引起的管廊环境热量变化进行实时监测
监测无死角（全长管廊监测，无遗漏区域）
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引言 – 管廊应用意义
•可消除城市“拉链路”、城市内涝、道路塌陷、管道爆裂、管线 泄漏等
对城市带来的 负面影响，保障城市交通通畅； •提高地下空间的利用率，节约10-15%城市用地； •提高管线、路面使用寿命，提高了资源有效利用率； •易维护，易扩建，防灾减灾，提高城市综合服务功能； •避免重复建设，创造可观的社会效益和经济效益；
隧道
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管廊安防监控 – 视频监控 – 解决方案
视频监控（模拟型）
( las e kT ls hcv
背向散射信号光谱
中心波长就是入射光波长
)
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电缆运维监测–分布式光纤测温– 现场照片
A/B/C 电缆本体
电缆接头
电缆品字型摆放
• 直接用尼龙扎带将测温光缆绑扎 在待测电缆表面
• 采用双环折返方式将测温光缆敷 设在电缆接头侧面
• 采用固定夹具将测温光缆紧密地 固定在待测电缆表面
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引言 – 相关政策&法规
国标
•国标GB50838-2012《城市综合管廊工程技术规范》 •包括：系统规划、土建工程设计、附属工程设计（消防、供电、照明、监 控、通风、排水）施工与验收、管理维护。
•2014年6月国务院发布《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》； •2015年底前--完成普查、建立MIS、编制综合规划； •5年时间--完成老旧管网改造、显著降低管网事故； 指导意见 •10年时间--建成较为完善的管线体系、应急防灾能力大幅提升； •试点--36个城市开展地下综合管廊建设。 •财建[2014]839号《关于开展中央财政支持地下综合管廊试点工作的通知》 •专项资金补助—一定三年，直辖市5亿、省会4亿、其他3亿，采用PPP模式 中央财政 支持
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电缆运维监测– 护层环流 – 技术特色
IP68
能长期安装于2 米水深场，如 电缆排管
14路
小量程
对于监测范围 小于5%，具备 动态校准，保 持高精度实时 监测
2
1
>2米源自文库
多通道
具备6路护层 电流、4路热 电偶、4路温 湿度状态监测。
3
0.5级
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电缆运维监测– 护层环流 – 现场应用
上位监测主机
直接接地箱
交叉互联接地箱
接地电流采集装置
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电缆运维监测– 护层环流 – 无线无源解决方案
控制箱
电流互感器 电缆接头
智能感应取电装置
供电 供电
接入线路电流
采集护层电流
电流互感器
GPRS通 信单元
接地电流 采集单元
接地箱
护层电流监测界面
GPRS网络
护层电流监控系统
上位监测主机