维控智慧地下管廊物联网解决方案

1、维控慧网
1.1维控物联网系统
维控慧网是轻量级、可二次开发的通用工业物联网平台，用户可以基于自身需求，通过慧网和慧盒（V-BOX），快速搭建各行各业的工业互联网应用，实现设备管理、数据对接、无人值守、远程运维的功能。

图片



1.2 维控慧网部署节点
维控慧网（V—NET）是维控公司自主研发的通用工业互联网平台，在全球部署有三个节点：

图片



1.3维控慧网安全框架
维控慧网倡导全面安全的系统架构：在涉及到慧网任何一个产品功能角落，都必须有相应的安全措施报价护航。

根据系统的模块划分，维控慧网安全可以分为以下几个部分：

l 硬件安全：慧盒能识别并拒绝未经授权的访问请求，防止网关硬件被非法复制，对平台发来的控制请求进行确认，以确保设备安全、硬件及其通信安全。

l 平台安全：防止未经授权的设备接入平台；防止未经授权的用户访问平台；防止用户数据被未经授权地使用或者访问。

l 通信安全：防止通信被窃听；防止通信被劫持；防止通信过程用户信息泄漏。

l 用户安全：阻断不当或可能导致危险的用户操作；核实用户身份、提醒用户保护个人信息。

图片



2、智慧地下管廊

2.1智慧地下管廊的背景和意义
智慧城市地下管廊环境综合监控系统简称是城市管廊综合监控系统，系统集成了对城市地下管道的监控例如、燃气、供水、电力、网络、排水等综合管道改系统集合了多种功能管道避免独立项目重复建设的浪费。城市地下

管廊环境综合监控系统利用了物联技术个移动互联网技术来对管廊的综合管理改系统能有效准确的发现泄露、烟雾、水质等环境进行24小时精密的监控。

地下管廊又称“共同管沟”，就是把市政、电力、通讯、燃气、供水排水等各种管线集于一体，在城市道路的地下空间建造一个集约化的隧道。地下管廊短则几公里，长则数十公里，巡检人员不可能实时完全掌握地下管廊的运行工控。因此智慧城市地下管廊环境综合监控系统成为管廊管理环节中的重中之重。

图片



2.2智慧地下管廊的现状
城市地下管廊系统由于依靠环境与设备监控、安全防范、通信、预警与报警、地理信息等多个不同功能的系统，或者由于产品提供来自不同的厂商，在数据交换中没有一个统一的标准，因此造成接口众多、访问性差，容易形成一个个的“信息孤岛”：

穿透监控采用人工管理模式，运营管理成本高，管理水平与管理质量也无法得到有力保障；

部门多头管理、分散操作易产生各种问题；

解决紧急事故发生时易互相推诿、扯皮；

市政设施管理的运维监测监控能力、应急调度指挥能力、综合业务能力很难提高；

管廊监控视频、监控数据类别不一，各系统间信息孤岛导致相关部门决策困难。

2.3智慧地下管廊的发展趋势
从2014年国办发27号文《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》出台以后，综合管廊建设在我国逐渐重视起来，各部门相关政策陆续出台，部分地区也顺势搭上PPP政策快车，开始大规模建设城市综合管廊。在当前综合管廊建设运营中，由于缺乏完善的立法对管廊建设费用分摊、管廊建成后收费依据和标准加以明确，综合管廊在我国推进的步伐仍然很缓慢。

地下综合管廊发展在我国虽然缓慢，但却有其必要性。比如开篇中我们所提到的，随着城市网络化市政管网体系的快速发展，因管线扩容、更新、维修等造成道路反复开挖现象十分常见，不仅给居民的正常生活造成了不便，同时也带来环境污染、噪音污染以及管线交叉损害、城市交通拥堵、商业利益损失等其它方面的社会成本显著增加，已经成为制约城市基础设施发展和生态环境改善的瓶颈。


此外，各大城市因新建地铁，导致原有管网设施破坏或者管道改建的情况常有发生。在这种背景下，综合管廊作为有效解决城市基础设施建设矛盾的新模式，逐步得到认可和推广。

图片

3、智慧地下管廊系统架构和应用

3.1系统架构
维控智慧地下管廊系统采用应用层、网络层、设备层和传感层的四层结构体系：

应用层（平台管理层）：将物联网技术与行业专业系统相结合，实现广泛的物物互联的应用，实现对信息资源进行采集、开发、利用和存储，形成与业务需求相适应、实时更新的动态数据资源库，为地下管廊的各类业务提供统一的信息资源支撑。

网络层：将来自设备层的各类信息通过网络传输到应用服务层，为设备层和应用层提供可靠的数据传输。

设备层：根据系统设定，对来自传感层的结果做出反应，实现智能控制。

传感层：感知获取地下管廊环境中发生的物理事件和数据信息（温湿度、二氧化碳浓度、碳化氢浓度等）。

图片

3.2平台部署方式：慧网部署
将慧盒接入到慧网，以快速实现各种由PLC控制的设备与系统的联网，实现无人值守，用户可以通过“所见即所得”的开发方式，快速搭建工业互联网平台。

图片



3.3设备层控制方式
维控智慧地下管廊方案通过PLC自带的485与各环境传感器进行modbus通讯包含：温湿度、二氧化碳浓度、碳化氢浓度、氨气浓度等。扩展的485口做为从站与LED大屏或其他设备进行数据交换。

3.4系统建设目标
1. 可靠性：系统应确保管廊数据获取、融合、传输等过程的可靠性。其中，感知数据是管廊各项应用的基础和判别依据，可靠的数据获取、融合和传输是保证管廊功能正常运行的基础。

2. 可扩展性：系统应能够动态调节，为不同网络应用提供可扩展性，包括网络拓补结构可扩展、服务内容可扩展等。

3. 兼容性、开放性和易维护性：系统的软、硬件采用模块化、组态化设计，可以方便的进行容量的扩充和功能的维护升级。同时，系统建设基于Web B/S结构，软件设置开放性网络接口，可实现将监测信息上传至监控中心和各级主管部门、单位。

4. 安全性：监控与报警系统的安全标准要特别保护用户的信息隐私，为各政府部门、单位提供不同安全级别的网络应用。

3.5系统应用场景
3.5.1运维管理子系统

运维管理子系统为平台运行提供资源服务的发布与配置，服务查询、监管等功能，实现系统的安全管理维护、系统服务运行监控和维护、系统配置管理维护和业务数据的管理维护。在统一的平台上对服务平台、核心应用系统、数据库运行状况实时监控管理，及时发现故障隐患，以便进行问题排查，并为管理员提供可操作接口，从而保证系统能够长期稳定、可靠运行。

3.5.2电力电缆监测系统

运行温度是电缆的一个重要参数。当电缆在额定负荷下运行时，线芯温度达到允许值。电缆一旦过载，线芯温度将急剧上升，加速绝缘老化，甚至发生热击穿。

在电力电缆的选型和敷设阶段，由于不可能对实际运行环境进行全面的考虑，通常都是根据标准环境温度进行的，这样导致电缆在环境温度高时运行于过热状态，减少运行寿命。世纪工作时为了避免出现这种情况，通过适当保留负载能力的方法来解决，但这却使得电缆的使用不经济。因此，如果能够根据实际运行状态和运行环境，实时的对电缆的负荷进行调度和调整，不仅能够保证电缆的运行安全，使其带负荷能力得到充分发挥，而且在有些情况下还可以解决电力调度中紧急情况下的电力供应问题。


对电力电缆的监测包括：缆表温度、接头温度、动态载流量、接地电流、局部放电。

3.5.3通信光缆监测系统

对通信光纤的监测包括：断纤、故障监测。

光纤监测通常包括在线监测和离线监测：

1. 在线监测：采用与工作波长不同的测试波长通过WDM设备，合波在同1根光纤通道中运行在远端利用滤波器将测试波长滤掉，让工作波长通过。但是在监测实施时必须断开工作光路，只让监测光路通过，此时将对用户通信造成间断的影响，对于实时性要求不高的通信网络可以采用此种方式。

2. 离线监测：在施工中通过增加两条备用光纤作为监测通道，这种监测系统构建容易实现且对用户不会造成影响。系统架构清晰简单，利于维护，但是必须占用监测专用通道。

3.5.4给水管监测系统

通过对供水系统输配管线压力、流量、水质等情况进行实时在线监测，有效提高供水调度工作的质量和效率，实现供水自动化管理。

给水管的监测包括：压力、流量、水质。

3.5.5天然气管监测系统

对天然气管线的监测包括：泄露。

天然气管道在各种复杂因素的影响下，常常会出现管道泄露的情况，泄露的气体很容易引起火灾，严重时会带来爆炸。天然气主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷等，因此通过检测天然气敷设沿线空间环境的甲烷浓度，可有效发现天然气泄漏。

3.6方案建成效果
3.6.1运营管理界面

图片



3.6.2 视频监控

主要通过维控慧盒V-BOX添加萤石云摄像头进行视频图像采集，视频监控系统可实时监控地下管廊区域内环境、人员、设备运行情况等。可同时监控多个区域或放大至单个区域进行单独的精细化地查看和管理。

1、规范和监控工作人员的行为，并做好安全化、标准化设备作业管控；

2、规范管理工作人员的行为及违规预警；

3、与管廊内的温湿度传感器物联叠加，及时监测地下管廊内的环境变化；

4、观察监控管廊内管线及附属设备的安全；

5、与巡检系统联动，实现移动可视化作业巡护。

视频监控系统实现远程监控、视频采集、录像回放和智能运维,并为智能硬件数据传输提供服务。

4、智慧地下管廊方案总结

4.1 方案优势
1. 基于互联网+的更丰富的多元的交互方式。

2. 采用B/S架构，支持本地局域网远程访问数据，远程广域传输采用慧盒联网。

3. 强大的数据容量以及数据挖掘能力。

4. 完善的统计分析与预测能力。

5. 强大的物联网平台，园区设备信息可视化。

6. 云计算，园区数据存储云端，数据实时共享。

7. 数据采集，园区制造信息可视化。

8. 智能传感技术，设备控制自动化。

4.2 方案总结
维控智慧城市地下管廊系统建成后将有利于提高地下管线信息现代化管理水平，促进城市精细化管理；保障城市地下管线管理率、高质量运转；为城市地下管线规划、建设管理、决策和紧急事故处理提供依据，提高办公效率，智慧管网综合管理系统是“数字城市”、“智慧城市”的重要组成部分，为建设“数字城市”、“智慧城市”提供基础。