包头市110国道综合管廊监控与报警系统设计

张学群+杨超+张祥武

摘要：综合管廊是21世纪新型城市市政基础设施建设现代化的重要标志之一，延长了管线的使用寿命，它还为城市的发展预留了宝贵的地下空间。目前科技部、建设部均在全国范围内推广建设综合管廊。为保证综合管廊的安全运行，需要在管廊内建设现代化监控与报警系统，借助自动化、信息化技术，有效地提升综合管廊的运行管理自动化水平。本文对管廊监控与报警系统的关键问题进行论述，介绍了综合管廊监控与报警系统设置原则。

关键词：综合管廊；监控与报警系统；线缆敷设

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）10-0149-04

1 引言

综合管廊是21世纪新型城市市政基础设施建设现代化的重要标志之一，它避免了由于埋设或维修管线而导致道路重复开挖的麻烦，由于管线不接触土壤和地下水，因此避免了土壤对管线的腐蚀，延长了管线的使用寿命，它还为城市的发展预留了宝贵的地下空间。同时也是积极响应“一流的规划、一流的设计、一流的建设、一流的质量”的建设要求。目前科技部、建设部均把综合管廊作为新城建设、旧城全面改造的一项市政管线综合布置的新科技，在全国范围内推广建设。为保证综合管廊的安全运行，需要在管廊内建设现代化监控与报警系统，借助自动化、信息化技术，有效地提升综合管廊的运行管理自动化水平。

本文结合包头市110国道管廊对管廊监控与报警系统的关键问题进行论述，介绍了综合管廊监控与报警系统设置原则。

2 包头110国道综合管廊工程

包头市110国道综合管廊工程在110国道一期计划实施的范围内。共分为两段：第一段为白云鄂博路至银海路段，长度为5.0km；第二段为胜利街至210国道段，长度为7.0km，分为61个分区，设监控中心一座。入廊敷设的管线有给水、中水、电力、热力、通信及燃气。设有电力舱、水信舱、热力舱及燃气舱四个舱室。管廊的标准断面如图1所示，管廊监控中心BIM模型如图2所示。

管廊的每个分区采用自然进风、机械排风方式。投料口与自然通风口合建，燃气舱单独设置投料口。管廊投料口及自然通风口如图3所示。

3 监控与报警系统的构成

综合管廊内设置的监控与报警系统的监控对象是综合管廊的公共环境[1～3]。根据国办发[2015]61号《国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》中明确“地下综合管廊本体及其附属设施管理由管廊建设运行单位负责，入廊管线的设施维护及日常管理由管线单位负责”。

根据GB50058-2015《城市综合管廊工程技术规范》，管廊内部监控与报警系统由环境与设备监控系统、安防系统、通信系统、预警与报警系统、地理信息系统和统一管理信息平台。监控与报警系统架构如图4所示。

从系统层次上从系统层次上分为监控中心和综合管廊两部分。控制中心操监控平台通过以太网络与管廊内现场的区域控制单元通讯，获取现场各设备的状态、仪表检测数据的实时数据，必要时报警；同时，监控平台还向现场设备发出控制命令，启、停相关设备[4]。监控中心布置示意如图5所示。

4 管廊监控与报警系统设计

以管廊一个分区作为一个监控与报警区间，每个监控区间包含：电力舱、水信舱、热力舱和燃气舱。

4.1 环境与设备监控系统

环境与设备监控系统采用动画模拟每个防火分区设备运行状况，将从各个子系统实时采集的数据进行可视化展示，结合防火分区的视频监控，让值班人员能够直观的查看系统运行信息，及时发现存在的问题，提高维护管理的效率。环境与设备监控示意如图6所示，电气监测示意如图7所示。

4.2 安防系统

安防系统包括：智能视频监控系统；人员入侵监测系统；人员定位系统；电子巡查系统和出入口门禁系统。各个安防报警区间的信号均引至现场控制站内安防柜并经通信系统上传至监控中心。

管廊中通风口、现场控制站、人员出入口、变配电间以及监控中心均设置摄像机，且摄像机设置间距不大于100m。在人员出入口处、通风口设入侵探测装置声光报警器。

当入侵报警装置检测到有非授权侵入时，开启相应位置的照明装置和视频监控装置，并发出警报以便管理人员及时获知报警信息，并通知现场巡查人员及时处理。安防入侵监测系统示意图、离心式电子巡查系统如图8、图9所示。

4.3 通信系统

在管廊内部通过光纤光纤通讯系统以3层以太网交换机为核心，与管廊现场的所有区域控制单元共同组成千兆光纤环网通信系统。

在监控中心设无线控制器、工作站，经过光纤环网连接管廊内部的无线AP。管廊的每个防火分区内间隔100m设无线AP。

4.4 预警与报警系统

预警与报警系统包括：火灾探测及自动报警系统；可燃气体探测报警系统；管道爆管监测系统。

在综合管廊内设线型光纤感温火灾探测器和声光报警器。在管廊内部设置手动火灾报警按钮和火灾报警器，在电力电缆表层设置线型感温火灾探测器。在控制中心内设火灾报警上位机、图形控制系统及手动控制柜。通过光纤网络与设置在综合管廊投料区内的区域火灾报警控制器联网。图形控制系统可以显示整个火灾报警网络系统的状态。在管廊内部设置防火门监控系统。

自动灭火系统由同一个防火分区一个感烟火灾探测器报警信号与另一个火灾探测器报警信号或两个感温火灾探测器报警信号联动触发。联动相关摄像机监控报警现场经消防控制室确认并记录，当消防控制室确认后，可由消防控制室手动启动灭火系统。火灾确认后，消防联动控制器应关闭相应着火防火分区及同舱室相邻防火分区通风机及防火阀；启动管廊内同舱室所有的火灾声光报警器；打开着火分区及同舱室相邻防火分区应急照明；联动出入口控制系统，释放相应出入口控制装置。

天然气舱每个防火分区设置一套探测报警控制器，天然氣管道舱内各防火分区设置的天然气探测器均接入可燃气体报警控制器。当舱内燃气浓度超过报警浓度设定值时，应由可燃气体报警控制器或消防联动控制器联动启动天然气事故段分区及其相邻分区的事故通风设备。endprint

在每根供热管道上平行捆绑敷设一根感温光纤，用于热力管道的爆管监测。光纤接入相应区间的探测系统感温光纤主机，各主机通过通信系统将数据上传至监控中心报警主机。

4.5 地理信息系统

通过GIS地图的方式绘制综合管廊监控中心、防火分区、现场控制站地理分布图和重要设备地理分布图如管道阀门，在地图上展示系统区域主要运行信息，并显示鼠标靠近区域详细运行信息，单击鼠标切换对应区域的详细工艺画面或功能画面。

当发生管道泄漏、非法入侵、发生火灾、设备运行异常等报警时，系统迅速对报警发生的防火分区进行定位，在地图上对应区域进行警示性闪烁，同时结合报警声音，提醒值班人员进行报警处理。管廊GIS展示示意图如图9所示。

4.6 统一管理信息平台

统一管理信息平台作用是将管廊设置的上述子系统之间进行相互协调，统一与各个管线单位进行通信，实现信息互通。

5 设备选型及线缆敷设

热力舱、电力舱、水信舱中的监控与报警设备防护等级均不低于IP65。天然气管道舱内设置的监控与报警设备、安装与接线技术要求均应符合《爆炸火灾危险环境电力装置设计规范》中的有关规定。

本文中所指电缆敷设是指监控与报警系统所需线缆，不包括入廊敷设的电力电缆及通信电缆。消防电缆采用阻燃耐火电缆，其他电缆均采用阻燃电缆。管廊及控制中心内线缆分别沿消防专用桥架和弱电系统桥架敷设。桥架外均要求涂防火涂料。由桥架引出后至设备处线缆均穿钢管沿管廊顶、管廊侧墙明敷，并在保护管外涂防火材料。

6 防雷与接地

综合管廊内监控设备接地与电气设备共用接地系统，要求接地电阻小于1欧姆。综合管廊内控制柜、仪表设备外壳等正常不带电的金属部分，均应做保护接地[5，6]。此外综合管廊监控系统应做工作接地，工作接地包括信号回路接地和屏蔽接地。各类接地应分别由各自的接地支线引至接地汇流排或接地端子板，再由接地汇流排或接地端子板引出接地干线连接至总接地系统。火灾报警系统的接地应符合规范《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013的要求。

7 结语

目前综合管廊已成为比较热门的工程领域，基于綜合管廊城市生命线的属性，在设计中为保证管廊的安全运行，监控与报警系统需要设置大量的相关设备、系统，造成监控系统比较庞大，给后期运行维护造成较大困难。

本文结合工程实例，阐述了监控与报警系统的构成。综合管廊监控与报警系统的技术合理程度直接影响了管廊运行管理水平。目前，已建成运行的综合管廊数量有限，且现行的GB50058-2015《城市综合管廊工程技术规范》执行时间较短，综合管廊的监控与报警设计仍处于起步摸索阶段。

参考文献

[1]上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司.GB50838-2015城市综合管廊工程技术规范[S].北京：中国计划出版社，2015.

[2]张浩.智慧管廊监控与报警系统设计思路研究[J].现代建筑电气，2017，（4）：17～20.

[3]朱雪明.世博园区综合管廊监控系统的设计[J].现代建筑电气，2011，（4）：21～25.

[4]李双凤，刘澄波，朱雪明，唐旭东.综合管廊电气工程若干问题的探讨[J].建筑电气，2015，（10）：36-41.

[5]中国建筑标准化设计研究院.GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[6]中国电力科学研究院.GB50065-2011交流电气装置接地设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012.endprint