CN110187666A - 一种地下综合管廊环境设备运行监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于地下管廊监控技术领域，涉及一种地下综合管廊环境设备运行监控系统，特别是一种用于监测和控制城市地下公共管廊的环境设备的装置及管控系统；其主体结构包括：PLC就地箱、PLC可编程逻辑控制器、CAN总线、管廊形变传感器、温度传感器、湿度传感器、光度传感器、多合一气体传感器、照明装置、消防喷淋装置、风机装置、轨道式巡回红外摄像头、录音装置、固定可360°旋转红外摄像头、管廊震动传感器、消防水泵装置、紧急断电装置、水位传感器和排水水泵装置；其通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，实现集中、高效、便利的管理；其设计理念科学、技术方案先进，控制原理可靠，操作使用便捷，实时可控性好，应用环境友好。

Description

一种地下综合管廊环境设备运行监控系统

技术领域：

本发明属于地下管廊监控技术领域，涉及一种地下综合管廊环境设备运行监控系统，特别是一种用于监测和控制城市地下用于集中铺设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力和燃气等市政管线的公共管廊的环境设备的装置及管控系统。

背景技术：

目前，随着现代城市文明建设的不断创新和环境优美的进步要求，城市的运行设施和管线正在趋于向地下管网或集聚化方向发展。城市地下综合管廊是指在城市地下用于集中铺设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道，其在推进统筹各类市政管线规划、建设和解决反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题上具有突出的效果，是建设智慧城市重要的基础设施之一，是国家重点支持的一项民生工程。2017年1月22日，住房城乡建设部印发了《城市综合管廊国家建筑标准设计体系》和《海绵城市建设国家建筑标准设计体系》；2017年5月26日，住房城乡建设部和国家能源局印发了《推进电力管线纳入城市地下综合管廊的意见》；2017年6月20日，住房城乡建设部部长在推进城市地下综合管廊建设电视电话会议上，要求以高度的历史责任感抓好地下管廊的建设；2017年8月16日，住房城乡建设部发布了《关于提高城市排水防涝能力推进城市地下综合管廊建设的通知》。这些足以说明了建设城市地下智慧综合管廊是有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景观、促进城市集约高效和转型发展的非常重要的一部分。

现有的地下综合管廊的管控系统的控制、巡检和运行环境监测等技术，依然主要依托于传统的摄像头监控和人工地下巡检，较少的运用互联网和物联网技术，对于管廊的具体运行状况、安全状况、设备和管道的运行状态仍然不能实时的更新和快速的掌握控制；现有的管廊的检测系统、监控系统和报警系统等采用的技术标准和体系也各不相同，采用的技术标准也不一样，缺乏一套整体的管控运营体系，致使各个系统不能很好的融于一体，无法对地下管廊做整体的管控和监测，也无法很好的保证地下巡检和其他工作人员的安全。在现有技术中，中国专利申请号CN201620778638.2公开了一种“城市综合管廊管道爆裂自动监测系统”，该系统仅针对管廊内的管道是否爆裂和泄露进行监测和控制，对管廊内的其他环境类设备的技术数据却不能进行监测和报警；中国专利申请号CN201610363092.9公开了“一种综合管廊信息预警系统及方法”，该技术方案主要针对管廊的施工环境需求和管道铺设后的固定稳定性进行监测和评估，缺乏对管廊运行维护的整体控制和监测能力，不利于智能化监控地下设备的正常运行。

因此，寻求设计一种以“物联网、大数据云计算、移动互联网”等信息技术为支撑，使各个系统全面融合、分布式高效管理和信息化平稳运行，同时兼顾灾难事故预警，满足报警和门禁等配套集成联动，消除各类信息孤岛问题的地下综合管廊环境设备运行监控系统具有重要的实际应用价值。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种地下综合管廊环境设备运行监控系统，充分利用大数据技术、互联网技术和物联网技术，建立一体化的智慧型地下管廊的环境设备运行的监测及其管控系统，实现对城市地下综合管廊的管道和设备运行环境的实时监测和动态报警，打造城市智慧生命线的有力保障。

为了实现上述目的，本发明涉及的地下综合管廊环境设备运行监控系统，用于实时监控地下综合管廊内部的各种设备的运行状态等的数据，获取廊内视听资料和气体、温湿度等运行环境信息，提供管廊内外的实时通讯，并通过互联网实时同步这些数据和信息，为廊内工作提供高效便捷和真实可靠的数据支持，也给管廊的管理提供必要的参数支持，并能够通过检测廊内的设备运行环境，提前发现并排除危险的存在，保证管廊的安全运营和廊内工作人员的人身安全；其主体结构包括PLC就地箱、PLC可编程逻辑控制器、CAN总线、管廊形变传感器、温度传感器、湿度传感器、光度传感器、多合一气体传感器、照明装置、消防喷淋装置、风机装置、轨道式巡回红外摄像头、录音装置、固定可360°旋转红外摄像头、管廊震动传感器、消防水泵装置、紧急断电装置、水位传感器和排水水泵装置；在地下综合管廊中，每500米为一个环境设备运行监控分区，每个环境设备运行监控分区设置一套地下综合管廊环境设备运行监控系统，PLC就地箱设置于每个环境设备运行监控分区出入口水平方向5米处，PLC可编程逻辑控制器设置于PLC就地箱中，CAN总线的总接口与PLC可编程逻辑控制器电连接并与分布于环境设备运行监控分区内的各个装置和设备电连接形成闭合回路，管廊形变传感器环境设备运行监控分区出入口纵向墙体一侧，温度传感器、湿度传感器、光度传感器、多合一气体传感器、照明装置、消防喷淋装置、风机装置、轨道式巡回红外摄像头和录音装置依次设置于管廊的顶部，固定可360°旋转红外摄像头设置于顶部与出入口对面纵向墙体的夹角位置，管廊震动传感器、消防水泵装置和紧急断电装置依次设置于出入口对面纵向墙体，水位传感器和排水水泵装置设置于管廊的底部；其中廊形变传感器和管廊震动传感器每隔100米设置一组，温度传感器、湿度传感器、光度传感器和多合一气体传感器每隔20米设置一组，照明装置每隔10米设置一组，消防喷淋装置每隔3米设置一个，风机装置每隔10米设置一组，轨道式巡回红外摄像头和紧急断电装置每个环境设备运行监控分区设置一套，录音装置每隔5米设置一个，固定可360°旋转红外摄像头和消防水泵装置每隔30米设置一组，水位传感器和排水水泵设置于每隔50米一个的下水道入口处。

本发明涉及的地下综合管廊环境设备运行监控系统的PLC可编程逻辑控制器与管廊的总控中心电连接，其输出电路为6路，输出电流为24A，输入电压为直流12～24V、交流110～230V，工作电流和静态电流分别为100～180mA和30mA，通信接口包括C4、RS422、RS485、RS232、USB和TCP/IP，状态指示包括红色电源指示、绿色运行指示和黄色故障指示，触点寿命为15万次，可编程逻辑数为10万次，单网络安装数量为32个，通信距离为0～1200米，通信速率为9600bps，工作环境温度为-30～80℃，工作环境湿度为0～90％不结露；涉及的CAN总线采用通信线缆，其数据传输距离为10Km，数据传输速率为1Mbit/s，CAN总线根据报文的ID决定接收或屏蔽该ID的报文，报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息和优先级信息，CAN总线具有可靠的错误处理和检错机制，节点在出现错误时自动退出CAN总线，CAN总线发送的信息遭到破坏后会自动重发；涉及的管廊形变传感器为激光位移传感器，其工作温度为-30℃～70℃，存储温度为-20℃～70℃，工作电压为9～36VDC，功率为1.5～2W，测量范围为4～1250mm，精确度为测量范围的±0.1％mm，防护等级为IP67级；涉及的温度传感器为分布式光纤光栅温度传感器，测量范围为-40～500℃，测温距离为0～2000m，测温分辨率为0.1℃，测量时间为1s/ch，定位精度为±0.5m，输入电压为AC220V或DC24V，功耗为30W，使用环境的相对湿度≤95；涉及的湿度传感器为量程为0～100％RH非凝结，工作温度为-40～75℃，精度为±1％RH，操作湿度范围为0～100％RH非冷凝，输入电压为12-30VDC，输入电流最大为30mA；涉及的光度传感器的光照度测量范围为0～200KLUX，工作温度为-30～75℃，测量误差为±1％，测量角度为垂直≥20°、水平≥20°，输入电压为100～240VAC·50Hz，防护等级为IP66级；涉及的多合一气体传感器的工作温度为-30～90℃，防爆标志为ExibII BT3Gb，输入电压为DC24V，工作湿度范围为0～95％RH非冷凝，可测量的范围包括氧气、二氧化碳、一氧化碳、氨气、硫化氢、氢气、甲醛、苯类、烷类和醇类，防护等级为IP66级；涉及的照明装置包括控制开关和led光源，输入电压为AC110～230V，工作湿度范围为0～90％RH非冷凝；涉及的消防喷淋装置由消防水管道和消防喷淋头组成，消防喷淋头垂直向下方向安装；涉及的风机装置的启闭方式包括自动控制、手动控制和机械紧急控制，电机功率为50KW，电源电压为380V，电流为60A，转速为3000～4800r/min，风量为23000m³/h，气压为5000Pa，噪音为110Db/A，叶片数为8片，工作环境温度为-25～80℃；涉及的轨道式巡回红外摄像头包括不锈钢轨道部分和摄像头部分，不锈钢轨道部分固定安装于管廊的顶部，摄像头部分吊装于轨道之上，其工作环境温度为-20～70℃，工作湿度范围为0～90％RH非冷凝，输入电压为AC220V·50Hz，输出电压为DC24V，功率为120瓦，绝缘强度为10KV电压下无击穿，供电方式为无缝滑轨式导轨取电，水平移动速度为1～15m/min；涉及的录音装置的工作温度为-35～90℃，工作湿度范围为0～85％RH非冷凝；涉及的固定可360°旋转红外摄像头为Φ220×353.4mm的球形摄像头，用于拍摄管廊内的影像，其成像器件为1/3英寸CCD，PAL有效像素为976H×582V，NTSC有效像素为976H×494V，镜头为23倍变焦，焦距为4-92mm，最低照度包括0.02Lux/(F1.6，AGCON)、0.0008Lux/(F1.6，AGCON，感光度×256)、彩色0.002Lux/(F1.6，AGCON)、0.00008Lux/(F1.6，AGCON，感光度×256)和黑白0LuxwithIR，彩色水平清晰度为7000TVL，黑白水平清晰度为750TVL，电子快门速度为1-1/10000s，信噪比大于50dB，支持动态侦测，采用16倍数字变倍，红外照射距离为100米，视频输出为1.0V[p-p]/75Ω，视频头为PAL、NTSC或BNC头，控制接口为RS-485，摄像头4的防护等级为IP66，电源电压为AC24V，电源功率为30Wmax，红外灯电源功率为6Wmax，加热电源功率为9Wmax，重量为5.5kg，工作环境温度为-30～65℃，工作环境湿度小于90％；涉及的管廊震动传感器的工作电压为12～36VDC，功率为1.5～2W，电荷灵敏度为6500±20％pC/g，电压灵敏度为10000±10％mV/g，量程为±3g，工作温度为-35～90℃；涉及的消防水泵装置的电源电压为110～220V，电机同步转速为2900r/min，流量范围为0～80L/S，扬程范围为30～260m，电机功率为15～160KW，使用温度为-20～120℃，工作压力为≤1.6Mpa；涉及的紧急断电装置的控制方式包括紧急自动控制、远程人工控制和紧急手动控制，额定工作电压为AC110V～440V·50Hz，控制电源电压为DC24～110V、AC22V，额定接通能力为10Ie，额定分断能力为8Ie；涉及的水位传感器为防爆型超声波液位传感器，用于监测管廊内部的积水情况，其检测量程为0.01～60m，测量精度为0.3％～0.5％FS，工作电压为24～36V，额定电流为100mA，工作温度为-20～80℃，防护等级为IP68级；涉及的排水水泵装置的电源电压为110～220V，电机同步转速为2500r/min，流量范围为3.2～600m3/h，扬程范围为13～80m，电机功率为0.75～132KW，使用温度为-20℃～140℃，工作压力为≤1.6Mpa。

本发明涉及的地下综合管廊环境设备运行监控系统运行时，每个环境设备运行监控分区设置一套系统，每套系统的PLC可编程逻辑控制器连接到地下综合管廊的主控中心，既可由主控中心操作控制该系统的所有装置、设备和传感器，也可在PLC可编程逻辑控制器中预设逻辑的控制下，自行运转系统，亦可在PLC可编程逻辑控制器与主控中心的联系被切断后，人工连接到PLC可编程逻辑控制器进行干预控制；PLC可编程逻辑控制器通过CAN总线控制其他装置、设备和传感器，并接收数据，PLC可编程逻辑控制器中存储有各项数据的正常范围标准和事故处理方案，自动对接收到的数据进行比对，如果发现异常立即启动相应的事故处理方案；具体地，管廊形变传感器、温度传感器、湿度传感器、光度传感器、多合一气体传感器、照明装置、轨道式巡回红外摄像头、录音装置、固定可360°旋转红外摄像头、管廊震动传感器和水位传感器实时将监测到的数据通过CAN总线传输给PLC可编程逻辑控制器；当PLC可编程逻辑控制器通过管廊形变传感器和管廊震动传感器传输的数据监测到管廊内部发生了形变和震动时，会发出警报，同时调取附近的固定可360°旋转红外摄像头的数据，调用轨道式巡回红外摄像头拍摄事故现场的影像，并同步将形变、震动数据和影响数据上传至主控中心；PLC可编程逻辑控制器通过温度传感器和湿度传感器的数据监测到管廊内布整体温度、湿度超过临界值时，会自动启动风机装置抽入新鲜空气并排出旧空气，降低湿度，若监测到局域温度超过临界值，且光度传感器的数据表明该区域的亮度明显超过正常照明亮度，多合一气体传感器的数据表明出现燃烧才会产生的气体时，即判定为出现火情，发出火灾警报并启动该区域的消防喷淋装置，由消防水泵装置供水进行喷淋灭火，启动风机装置排除有毒有害气体，吸入新鲜空气，同时调用轨道式巡回红外摄像头拍摄火灾现场的影像，调取该区域的固定可360°旋转红外摄像头的数据，连同其他数据同步上传至主控中心，同时通过控制紧急断电装置切断该区域的电源供应，避免灾害扩大；当PLC可编程逻辑控制器通过水位传感器的数据监测到管廊底部的水位超过临界值后，启动排水水泵装置进行排水，当排水工作完成水位数据恢复正常后，PLC可编程逻辑控制器控制排水水泵装置停止工作。

本发明涉及的地下综合管廊环境设备运行监控系统的具体运行监控过程包括以下步骤：

(1)信息数据采集：地下综合管廊环境设备运行监控系统各模块的传感器进行环境信息数据采集，各设备进行设备信息数据上传汇报；

(2)信息数据分类：将各传感器采集到的环境信息数据和各设备汇报的设备信息数据分类成音像类信息、能耗类信息、波形类信息和物理类信息四类；

(3)信息数据识别：分别按照四类信息的特点和预设的识别方式进行信息数据的识别；对可以正常识别的信息，继续运行步骤(4)，对不能正常识别的信息，重新运行步骤(1)采集环境和设备信息数据。

(4)信息数据判断：根据系统预存数据和网络大数据对识别后的数据进行判断，并分类为请求类信息、正常类信息和事故类信息三种类型的信息；正常类信息运行步骤(5)，请求类信息运行步骤(6)，事故类信息运行步骤(7)；

(5)信息数据汇报：将正常类信息转化成图表或表格的形式在显示设备上进行显示汇报；

(6)预存数据比对：把请求类信息中包含的数据与预存数据进行对比，比对结果符合预存数据的请求继续运行步骤(8)，比对结果不符合的重新运行步骤(1)；

(7)信息收据报警：对事故类信息按照预设的报警方式进行报警，若事故得到解决运行程序(5)进行信息汇报，若事故未解决，重新运行步骤(7)进行报警；

(8)权限开放：根据正确的比对结果将请求类信息所请求的实务权限开放给请求设备或请求人，并运行程序(5)进行信息汇报。

本发明与现有技术相比，利用人工智能技术和物联网技术，解决综合管廊环境设备运行实时监测和实时报警的问题，通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个独立应用模块的功能和数据集成到相互关联、统一协调的监控平台中，使监测和监控资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理，构建成一个强大的可视化地下综合管廊环境设备运行监控系统；其设计理念科学、技术方案先进，控制原理可靠，操作使用便捷，实时可控性好，应用环境友好。

附图说明：

图1为本发明涉及的主体结构原理剖面示意图。

图2为本发明涉及的主体结构框架原理示意图。

图3为本发明涉及的实现监控的运行工艺步骤原理示意框图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例进一步描述本发明的具体实施方案。

实施例1：

本实施例涉及的地下综合管廊环境设备运行监控系统，用于实时监控地下综合管廊内部的各种设备的运行状态等数据，获取廊内视听资料和气体、温湿度等运行环境信息，提供管廊内外的实时通讯，并通过互联网实时同步这些数据和信息，为廊内工作提供高效便捷和真实可靠的数据支持，也给管廊的管理提供必要的参数支持，并能够通过检测廊内的设备运行环境，提前发现并排除危险的存在，保证管廊的安全运营和廊内工作人员的人身安全；其主体结构包括PLC就地箱1、PLC可编程逻辑控制器2、CAN总线3、管廊形变传感器4、温度传感器5、湿度传感器6、光度传感器7、多合一气体传感器8、照明装置9、消防喷淋装置10、风机装置11、轨道式巡回红外摄像头12、录音装置13、固定可360°旋转红外摄像头14、管廊震动传感器15、消防水泵装置16、紧急断电装置17、水位传感器18和排水水泵装置19；在地下综合管廊中，每500米为一个环境设备运行监控分区，每个环境设备运行监控分区设置一套地下综合管廊环境设备运行监控系统，PLC就地箱1设置于每个环境设备运行监控分区出入口水平方向5米处，PLC可编程逻辑控制器2设置于PLC就地箱1中，CAN总线3的总接口与PLC可编程逻辑控制器2电连接并与分布于环境设备运行监控分区内的各个装置和设备电连接形成闭合回路，管廊形变传感器4环境设备运行监控分区出入口纵向墙体一侧，温度传感器5、湿度传感器6、光度传感器7、多合一气体传感器8、照明装置9、消防喷淋装置10、风机装置11、轨道式巡回红外摄像头12和录音装置13依次设置于管廊的顶部，固定可360°旋转红外摄像头14设置于顶部与出入口对面纵向墙体的夹角位置，管廊震动传感器15、消防水泵装置16和紧急断电装置17依次设置于出入口对面纵向墙体，水位传感器18和排水水泵装置19设置于管廊的底部；其中廊形变传感器4和管廊震动传感器15每隔100米设置一组，温度传感器5、湿度传感器6、光度传感器7和多合一气体传感器8每隔20米设置一组，照明装置9每隔10米设置一组，消防喷淋装置10每隔3米设置一个，风机装置11每隔10米设置一组，轨道式巡回红外摄像头12和紧急断电装置17每个环境设备运行监控分区设置一套，录音装置13每隔5米设置一个，固定可360°旋转红外摄像头14和消防水泵装置16每隔30米设置一组，水位传感器18和排水水泵19设置于每隔50米一个的下水道入口处；

本实施例涉及的PLC可编程逻辑控制器2与管廊的总控中心电连接，其输出电路为6路，输出电流为24A，输入电压为直流12～24V、交流110～230V，工作电流和静态电流分别为100～180mA和30mA，通信接口包括C4、RS422、RS485、RS232、USB和TCP/IP，状态指示包括红色电源指示、绿色运行指示和黄色故障指示，触点寿命为15万次，可编程逻辑数为10万次，单网络安装数量为32个，通信距离为0～1200米，通信速率为9600bps，工作环境温度为-30～80℃，工作环境湿度为0～90％不结露；涉及的CAN总线3采用通信线缆，其数据传输距离为10Km，数据传输速率为1Mbit/s，CAN总线3根据报文的ID决定接收或屏蔽该ID的报文，报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息和优先级信息，CAN总线3具有可靠的错误处理和检错机制，节点在出现错误时自动退出CAN总线3，CAN总线3发送的信息遭到破坏后会自动重发；涉及的管廊形变传感器4为激光位移传感器，其工作温度为-30℃～70℃，存储温度为-20℃～70℃，工作电压为9～36VDC，功率为1.5～2W，测量范围为4～1250mm，精确度为测量范围的±0.1％mm，防护等级为IP67级；涉及的温度传感器5为分布式光纤光栅温度传感器，测量范围为-40～500℃，测温距离为0～2000m，测温分辨率为0.1℃，测量时间为1s/ch，定位精度为±0.5m，输入电压为AC220V或DC24V，功耗为30W，使用环境的相对湿度≤95；涉及的湿度传感器6为量程为0～100％RH非凝结，工作温度为-40～75℃，精度为±1％RH，操作湿度范围为0～100％RH非冷凝，输入电压为12-30VDC，输入电流最大为30mA；涉及的光度传感器7的光照度测量范围为0～200KLUX，工作温度为-30～75℃，测量误差为±1％，测量角度为垂直≥20°、水平≥20°输入电压为100～240VAC·50Hz，防护等级为IP66级；涉及的多合一气体传感器8工作温度为-30～90℃，防爆标志为ExibII BT3Gb，输入电压为DC24V，工作湿度范围为0～95％RH非冷凝，可测量的范围包括氧气、二氧化碳、一氧化碳、氨气、硫化氢、氢气、甲醛、苯类、烷类和醇类，防护等级为IP66级；涉及的照明装置9包括控制开关和led光源，输入电压为AC110～230V，工作湿度范围为0～90％RH非冷凝；涉及的消防喷淋装置10由消防水管道和消防喷淋头组成，消防喷淋头垂直向下方向安装；涉及的风机装置11的启闭方式包括自动控制、手动控制和机械紧急控制，电机功率为50KW，电源电压为380V，电流为60A，转速为3000～4800r/min，风量为23000m³/h，气压为5000Pa，噪音为110Db/A，叶片数为8片，工作环境温度为-25～80℃；涉及的轨道式巡回红外摄像头12包括不锈钢轨道部分和摄像头部分，不锈钢轨道部分固定安装于管廊的顶部，摄像头部分吊装于轨道之上，其工作环境温度为-20～70℃，工作湿度范围为0～90％RH非冷凝，输入电压为AC220V·50Hz，输出电压为DC24V，功率为120瓦，绝缘强度为10KV电压下无击穿，供电方式为无缝滑轨式导轨取电，水平移动速度为1～15m/min；涉及的录音装置13工作温度为-35～90℃，工作湿度范围为0～85％RH非冷凝；涉及的固定可360°旋转红外摄像头14为Φ220×353.4mm的球形摄像头，用于拍摄管廊内的影像，其成像器件为1/3英寸CCD，PAL有效像素为976H×582V，NTSC有效像素为976H×494V，镜头为23倍变焦，焦距为4-92mm，最低照度包括0.02Lux/(F1.6，AGCON)、0.0008Lux/(F1.6，AGCON，感光度×256)、彩色0.002Lux/(F1.6，AGCON)、0.00008Lux/(F1.6，AGCON，感光度×256)和黑白0LuxwithIR，彩色水平清晰度为7000TVL，黑白水平清晰度为750TVL，电子快门速度为1-1/10000s，信噪比大于50dB，支持动态侦测，采用16倍数字变倍，红外照射距离为100米，视频输出为1.0V[p-p]/75Ω，视频头为PAL、NTSC或BNC头，控制接口为RS-485，摄像头4的防护等级为IP66，电源电压为AC24V，电源功率为30Wmax，红外灯电源功率为6Wmax，加热电源功率为9Wmax，重量为5.5kg，工作环境温度为-30～65℃，工作环境湿度小于90％；涉及的管廊震动传感器15的工作电压为12～36VDC，功率为1.5～2W，电荷灵敏度为6500±20％pC/g，电压灵敏度为10000±10％mV/g，量程为±3g，工作温度为-35～90℃；涉及的消防水泵装置16的电源电压为110～220V，电机同步转速为2900r/min，流量范围为0～80L/S，扬程范围为30～260m，电机功率为15～160KW，使用温度为-20～120℃，工作压力为≤1.6Mpa；涉及的紧急断电装置17的控制方式包括紧急自动控制、远程人工控制和紧急手动控制，额定工作电压为AC110V～440V·50Hz，控制电源电压为DC24～110V、AC22V，额定接通能力为10Ie，额定分断能力为8Ie；涉及的水位传感器18为防爆型超声波液位传感器，用于监测管廊内部的积水情况，其检测量程为0.01～60m，测量精度为0.3％～0.5％FS，工作电压为24～36V，额定电流为100mA，工作温度为-20～80℃，防护等级为IP68级；涉及的排水水泵装置19的电源电压为110～220V，电机同步转速为2500r/min，流量范围为3.2～600m3/h，扬程范围为13～80m，电机功率为0.75～132KW，使用温度为-20℃～140℃，工作压力为≤1.6Mpa；

本实施例涉及的地下综合管廊环境设备运行监控系统运行时，每个环境设备运行监控分区设置一套系统，每套系统的PLC可编程逻辑控制器2连接到地下综合管廊的主控中心，既可由主控中心操作控制该系统的所有装置、设备和传感器，也可在PLC可编程逻辑控制器2中预设逻辑的控制下，自行运转系统，亦可在PLC可编程逻辑控制器2与主控中心的联系被切断后，人工连接到PLC可编程逻辑控制器2进行干预控制；PLC可编程逻辑控制器2通过CAN总线3控制其他装置、设备和传感器，并接收数据，PLC可编程逻辑控制器2中存储有各项数据的正常范围标准和事故处理方案，自动对接收到的数据进行比对，如果发现异常立即启动相应的事故处理方案；具体地，管廊形变传感器4、温度传感器5、湿度传感器6、光度传感器7、多合一气体传感器8、照明装置9、轨道式巡回红外摄像头12、录音装置13、固定可360°旋转红外摄像头14、管廊震动传感器15和水位传感器18实时将监测到的数据通过CAN总线3传输给PLC可编程逻辑控制器2；当PLC可编程逻辑控制器2通过管廊形变传感器4和管廊震动传感器15传输的数据监测到管廊内部发生了形变和震动时，会发出警报，同时调取附近的固定可360°旋转红外摄像头14的数据，调用轨道式巡回红外摄像头12拍摄事故现场的影像，并同步将形变、震动数据和影响数据上传至主控中心；PLC可编程逻辑控制器2通过温度传感器5和湿度传感器6的数据监测到管廊内布整体温度、湿度超过临界值时，会自动启动风机装置11抽入新鲜空气并排出旧空气，降低湿度，若监测到局域温度超过临界值，且光度传感器7的数据表明该区域的亮度明显超过正常照明亮度，多合一气体传感器8的数据表明出现燃烧才会产生的气体时，即判定为出现火情，发出火灾警报并启动该区域的消防喷淋装置10，由消防水泵装置16供水进行喷淋灭火，启动风机装置11排除有毒有害气体，吸入新鲜空气，同时调用轨道式巡回红外摄像头12拍摄火灾现场的影像，调取该区域的固定可360°旋转红外摄像头14的数据，连同其他数据同步上传至主控中心，同时通过控制紧急断电装置17切断该区域的电源供应，避免灾害扩大；当PLC可编程逻辑控制器2通过水位传感器18的数据监测到管廊底部的水位超过临界值后，启动排水水泵装置19进行排水，当排水工作完成水位数据恢复正常后，PLC可编程逻辑控制器2控制排水水泵装置19停止工作。

实施例2：

本实施例涉及的地下综合管廊环境设备运行监控系统的主体结构模块包括：系统控制传输模块、环境实时监测模块、照明系统监测子模块、联动控制模块和视频监视存储模块；各个模块共同组成地下综合管廊环境设备运行监控系统；

本实施例涉及的系统控制传输模块包括PLC就地箱1、PLC可编程逻辑控制器2和CAN总线3，所述的PLC就地箱1设置于地下综合管廊环境设备运行监控分区的入口5米处，PLC可编程逻辑控制器2设置于PLC就地箱1中，CAN总线3的总接口与PLC可编程逻辑控制器2，并与分布于管廊的各处的传感器、装置和设备点信息连接，用于控制其他模块的具体传感器、装置和设备，并传输相应的控制信号和采集的信息数据；

本实施例涉及的环境实时监测子模块包括管廊形变传感器4、温度传感器5、湿度传感器6、多合一气体传感器8、录音装置13、管廊震动传感器15、水位传感器18；所述各传感器和设备直接与系统控制传输模块的CAN总线3电信息连接；所述各传感器和设备均匀分布于管廊内部各处；所述环境实时监测模块用于综合管廊全域内环境运行参数和状态进行全程监测，实时监测管廊内部的各种运行环境因素，包括温湿度和有害气体、可燃气体、管廊震动和管廊形变等参数的监测，并且通过网络将检测到的运行环境因素数据上传地下管廊环境设备运行监控系统；本实施例涉及的照明系统监测子模块包括光度传感器7和照明装置9；所述照明设备直接与系统控制传输模块电信息连接；所述照明设备均匀分布于管廊内部各处；所述照明系统监测子模块用于对各个照明节点和各个照明区域进行实时状态的监视和控制，并可自行设置照明节能的预案，自动化的进行开关灯光控制来达到节能的效果，延长设备的使用寿命；另外，系统模块同时能根据协议接受智能照明控制系统的各种故障和异常等报警信息，并可与预先设置的相关动作进行联动；

本实施例涉及的联动控制模块，包括消防喷淋装置10、风机装置11、消防水泵装置16、紧急断电装置17和排水水泵装置19；所述各装置、设备和传感器直接与系统控制传输模块电信息连接，且均匀分布于管廊内部各处；所述联动控制模块用于在管廊内部发生火警或者积水过多等意外情况时，自动或者远程控制启动装置，排除险情和积水；

本实施例涉及的视频监视存储模块包括轨道式巡回红外摄像头12、固定可360°旋转红外摄像头14；所述轨道式巡回红外摄像头12、固定可360°旋转红外摄像头14与系统控制传输模块电信息连接；所述视频监视存储模块用于保证综合管廊管理及运行安全，以及进入综合管廊的工作人员的安全，能够对管廊的关键部位或关键设备进行实时监控，以便管廊运行维护人员更准确、直接的了解管廊的信息；监测的范围覆盖管内所有重要节点，包括人员出入口、涂料口、通风口和引出段等；通过实时视频画面，并可对视频进行截图、录像、回放、云台调整、调用预置点和巡航路径等操作，还可以实现与安防系统和火灾报警系统的联动；拍摄的管廊内的影像资料会同步存储，并实时上传到地下管廊环境设备运行监控系统中；其夜视的能力保证其在光线不足时也能提供足够清晰的影像。

实施例3：

本实施例涉及的地下综合管廊环境设备运行监控方法在地下综合管廊环境设备运行监控装置中实现，其具体的地下综合管廊环境设备运行监控过程包括以下步骤：

(1)信息数据采集：地下综合管廊环境设备运行监控系统各模块的传感器进行环境信息数据采集，各设备进行设备信息数据上传汇报；

(2)信息数据分类：将各传感器采集到的环境信息数据和各设备汇报的设备信息数据分类成音像类信息、能耗类信息、波形类信息和物理类信息四类；

(3)信息数据识别：分别按照四类信息的特点和预设的识别方式进行信息数据的识别；对可以正常识别的信息，继续运行步骤(4)，对不能正常识别的信息，重新运行步骤(1)采集环境和设备信息数据；

(4)信息数据判断：根据系统预存数据和网络大数据对识别后的数据进行判断，并分类为请求类信息、正常类信息和事故类信息三种类型的信息；正常类信息运行步骤(5)，请求类信息运行步骤(6)，事故类信息运行步骤(7)；

(5)信息数据汇报：将正常类信息转化成图表或表格的形式在显示设备上进行显示汇报；

(6)预存数据比对：把请求类信息中包含的数据与预存数据进行对比，比对结果符合预存数据的请求继续运行步骤(8)，比对结果不符合的重新运行步骤(1)；

(7)信息收据报警：对事故类信息按照预设的报警方式进行报警，若事故得到解决运行程序(5)进行信息汇报，若事故未解决，重新运行步骤(7)进行报警；

(8)权限开放：根据正确的比对结果将请求类信息所请求的实务权限开放给请求设备或请求人，并运行程序(5)进行信息汇报。

实施例4：

本实施例涉及地下综合管廊环境设备运行监控系统和各个模块功能同实施例1和实施例2，本实施例用于描述各个模块具体运行时的程序步骤。

本实施例涉及的环境实时监测模块进行运转时，主要包括以下程序步骤：

步骤1，环境实时监测模块接收到系统发出的实时同步信息的指令后，将该指令针对不同的传感器进行编译后，分别发送给各个监测环境信息的传感器；

步骤2，各传感器接收到指令后，将采集到的信息传输给模块；

步骤3，模块接收到传感器发来的管廊内各种运行环境信息后，进行编译和压缩后发送给系统；

步骤4，系统接收到模块发出的传感器所采集的环境数据后，进行解压缩和识别其中的信息并传输给存储系统存档，然后将收到的环境数据与系统内的正常范围区间数据进行比对；

步骤5，系统识别判断出其中存在危险可能或者异常的环境数据后传输给环境报警程序，由环境报警程序进行报警处理，同时将数据传输给环境显示程序，由显示程序将廊内环境数据进行输出；

步骤6，无人为控制情况下，重复实现上述步骤1到步骤5的程序步骤。

本实施例涉及的照明系统监测模块进行运转时，主要包括以下程序步骤：

步骤1，照明系统监测模块接收到系统发出的实时同步信息的指令后，将该指令针对不同的照明设备和照明监测传感器进行编译后，分别发送给各个照明设备和照明监测传感器；

步骤2，各设备和传感器接收到指令后，将采集到的信息传输给照明系统监测模块，模块接收到传感器发来的管廊内各种照明设备和照明监测传感器的信息，进行编译和压缩后发送给系统；

步骤3，系统接收到模块发出的传感器所采集的照明设备运行和照明监测传感器的数据后，进行解压缩和识别其中的信息并传输给存储系统存档；

步骤4，系统将收到的照明设备运行状态和照明监测传感器监测到的数据与系统内的正常范围区间数据进行比对；

步骤5，系统识别判断出存在照明异常的设备或区域后传输给管线状态报警程序，由管线状态报警程序进行报警处理，同时将数据传输给照明状态显示程序，由显示程序将照明状态数据进行输出；

步骤6，无人为控制情况下，重复实现上述步骤1到步骤5的程序步骤。

本实施例涉及的联动控制模块进行运转时，主要包括以下程序步骤：

步骤1，联动控制模块接收到系统发出的实时同步二维工艺流程图的指令后，调取各个监测模块实时同步的数据信息；

步骤2，系统将接收到的信息编译识别后分别将不同类型的数据信息填充于二维工艺流程图中，将有报警信息的设备或状态用醒目的色彩在二维工艺流程图中标出；

步骤3，如果工作人员在二维工艺流程图中作出控制指令，该指令将会传输给系统，由系统进行直接控制；

步骤4，无人为控制情况下，重复实现上述步骤1到步骤5的程序步骤。

本实施例涉及的视频监视存储模块进行运转时，主要包括以下程序步骤：

步骤1，视频监控存储模块接收到系统发出的调取实时监控画面的指令后，将该指令针对不同的视频监控设备进行编译后传输给各视频监控设备；

步骤2，各个视频监控设备收到指令后将实时监控视频传输给视频监视存储模块；

步骤3，模块将接收到的实时监控视频数据打包后传输给系统；

步骤4，系统接收到模块发出的实时监控视频数据后，进行解压缩和编码并传输给存储系统存档；

步骤5，系统将实时监视视频数据传输给视频显示控制程序，由显示控制程序将实时监控视频数据进行播放、回放和截图等操作；

步骤6，无人为控制情况下，重复实现上述步骤1到步骤5的程序步骤。

Claims (4)

1.一种地下综合管廊环境设备运行监控系统，其特征在于主体结构包括：PLC就地箱、PLC可编程逻辑控制器、CAN总线、管廊形变传感器、温度传感器、湿度传感器、光度传感器、多合一气体传感器、照明装置、消防喷淋装置、风机装置、轨道式巡回红外摄像头、录音装置、固定可360°旋转红外摄像头、管廊震动传感器、消防水泵装置、紧急断电装置、水位传感器和排水水泵装置；在地下综合管廊中，每500米为一个环境设备运行监控分区，每个环境设备运行监控分区设置一套地下综合管廊环境设备运行监控系统，PLC就地箱设置于每个环境设备运行监控分区出入口水平方向5米处，PLC可编程逻辑控制器设置于PLC就地箱中，CAN总线的总接口与PLC可编程逻辑控制器电连接并与分布于环境设备运行监控分区内的各个装置和设备电连接形成闭合回路，管廊形变传感器环境设备运行监控分区出入口纵向墙体一侧，温度传感器、湿度传感器、光度传感器、多合一气体传感器、照明装置、消防喷淋装置、风机装置、轨道式巡回红外摄像头和录音装置依次设置于管廊的顶部，固定可360°旋转红外摄像头设置于顶部与出入口对面纵向墙体的夹角位置，管廊震动传感器、消防水泵装置和紧急断电装置依次设置于出入口对面纵向墙体，水位传感器和排水水泵装置设置于管廊的底部；其中廊形变传感器和管廊震动传感器每隔100米设置一组，温度传感器、湿度传感器、光度传感器和多合一气体传感器每隔20米设置一组，照明装置每隔10米设置一组，消防喷淋装置每隔3米设置一个，风机装置每隔10米设置一组，轨道式巡回红外摄像头和紧急断电装置每个环境设备运行监控分区设置一套，录音装置每隔5米设置一个，固定可360°旋转红外摄像头和消防水泵装置每隔30米设置一组，水位传感器和排水水泵设置于每隔50米一个的下水道入口处。

2.根据权利要求1所述的地下综合管廊环境设备运行监控系统，其特征在于涉及的PLC可编程逻辑控制器与管廊的总控中心电连接，其输出电路为6路，输出电流为24A，输入电压为直流12～24V、交流110～230V，工作电流和静态电流分别为100～180mA和30mA，通信接口包括C4、RS422、RS485、RS232、USB和TCP/IP，状态指示包括红色电源指示、绿色运行指示和黄色故障指示，触点寿命为15万次，可编程逻辑数为10万次，单网络安装数量为32个，通信距离为0～1200米，通信速率为9600bps，工作环境温度为-30～80℃，工作环境湿度为0～90％不结露；涉及的CAN总线采用通信线缆，其数据传输距离为10Km，数据传输速率为1Mbit/s，CAN总线根据报文的ID决定接收或屏蔽该ID的报文，报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息和优先级信息，CAN总线具有可靠的错误处理和检错机制，节点在出现错误时自动退出CAN总线，CAN总线发送的信息遭到破坏后会自动重发；涉及的管廊形变传感器为激光位移传感器，其工作温度为-30℃～70℃，存储温度为-20℃～70℃，工作电压为9～36VDC，功率为1.5～2W，测量范围为4～1250mm，精确度为测量范围的±0.1％mm，防护等级为IP67级；涉及的温度传感器为分布式光纤光栅温度传感器，测量范围为-40～500℃，测温距离为0～2000m，测温分辨率为0.1℃，测量时间为1s/ch，定位精度为±0.5m，输入电压为AC220V或DC24V，功耗为30W，使用环境的相对湿度≤95；涉及的湿度传感器为量程为0～100％RH非凝结，工作温度为-40～75℃，精度为±1％RH，操作湿度范围为0～100％RH非冷凝，输入电压为12-30VDC，输入电流最大为30mA；涉及的光度传感器的光照度测量范围为0～200KLUX，工作温度为-30～75℃，测量误差为±1％，测量角度为垂直≥20°、水平≥20°，输入电压为100～240VAC·50Hz，防护等级为IP66级；涉及的多合一气体传感器的工作温度为-30～90℃，防爆标志为ExibII BT3 Gb，输入电压为DC24V，工作湿度范围为0～95％RH非冷凝，可测量的范围包括氧气、二氧化碳、一氧化碳、氨气、硫化氢、氢气、甲醛、苯类、烷类和醇类，防护等级为IP66级；涉及的照明装置包括控制开关和led光源，输入电压为AC110～230V，工作湿度范围为0～90％RH非冷凝；涉及的消防喷淋装置由消防水管道和消防喷淋头组成，消防喷淋头垂直向下方向安装；涉及的风机装置的启闭方式包括自动控制、手动控制和机械紧急控制，电机功率为50KW，电源电压为380V，电流为60A，转速为3000～4800r/min，风量为23000m³/h，气压为5000Pa，噪音为110Db/A，叶片数为8片，工作环境温度为-25～80℃；涉及的轨道式巡回红外摄像头包括不锈钢轨道部分和摄像头部分，不锈钢轨道部分固定安装于管廊的顶部，摄像头部分吊装于轨道之上，其工作环境温度为-20～70℃，工作湿度范围为0～90％RH非冷凝，输入电压为AC220V·50Hz，输出电压为DC24V，功率为120瓦，绝缘强度为10KV电压下无击穿，供电方式为无缝滑轨式导轨取电，水平移动速度为1～15m/min；涉及的录音装置的工作温度为-35～90℃，工作湿度范围为0～85％RH非冷凝；涉及的固定可360°旋转红外摄像头为Φ220×353.4mm的球形摄像头，用于拍摄管廊内的影像，其成像器件为1/3英寸CCD，PAL有效像素为976H×582V，NTSC有效像素为976H×494V，镜头为23倍变焦，焦距为4-92mm，最低照度包括0.02Lux/(F1.6，AGCON)、0.0008Lux/(F1.6，AGCON，感光度×256)、彩色0.002Lux/(F1.6，AGCON)、0.00008Lux/(F1.6，AGCON，感光度×256)和黑白0LuxwithIR，彩色水平清晰度为7000TVL，黑白水平清晰度为750TVL，电子快门速度为1-1/10000s，信噪比大于50dB，支持动态侦测，采用16倍数字变倍，红外照射距离为100米，视频输出为1.0V[p-p]/75Ω，视频头为PAL、NTSC或BNC头，控制接口为RS-485，摄像头4的防护等级为IP66，电源电压为AC24V，电源功率为30Wmax，红外灯电源功率为6Wmax，加热电源功率为9Wmax，重量为5.5kg，工作环境温度为-30～65℃，工作环境湿度小于90％；涉及的管廊震动传感器的工作电压为12～36VDC，功率为1.5～2W，电荷灵敏度为6500±20％pC/g，电压灵敏度为10000±10％mV/g，量程为±3g，工作温度为-35～90℃；涉及的消防水泵装置的电源电压为110～220V，电机同步转速为2900r/min，流量范围为0～80L/S，扬程范围为30～260m，电机功率为15～160KW，使用温度为-20～120℃，工作压力为≤1.6Mpa；涉及的紧急断电装置的控制方式包括紧急自动控制、远程人工控制和紧急手动控制，额定工作电压为AC110V～440V·50Hz，控制电源电压为DC24～110V、AC22V，额定接通能力为10Ie，额定分断能力为8Ie；涉及的水位传感器为防爆型超声波液位传感器，用于监测管廊内部的积水情况，其检测量程为0.01～60m，测量精度为0.3％～0.5％FS，工作电压为24～36V，额定电流为100mA，工作温度为-20～80℃，防护等级为IP68级；涉及的排水水泵装置的电源电压为110～220V，电机同步转速为2500r/min，流量范围为3.2～600m3/h，扬程范围为13～80m，电机功率为0.75～132KW，使用温度为-20℃～140℃，工作压力为≤1.6Mpa。

3.根据权利要求1所述的地下综合管廊环境设备运行监控系统，其特征在于涉及的地下综合管廊环境设备运行监控系统运行时，每个环境设备运行监控分区设置一套系统，每套系统的PLC可编程逻辑控制器连接到地下综合管廊的主控中心，既可由主控中心操作控制该系统的所有装置、设备和传感器，也可在PLC可编程逻辑控制器中预设逻辑的控制下，自行运转系统，亦可在PLC可编程逻辑控制器与主控中心的联系被切断后，人工连接到PLC可编程逻辑控制器进行干预控制；PLC可编程逻辑控制器通过CAN总线控制其他装置、设备和传感器，并接收数据，PLC可编程逻辑控制器中存储有各项数据的正常范围标准和事故处理方案，自动对接收到的数据进行比对，如果发现异常立即启动相应的事故处理方案；具体地，管廊形变传感器、温度传感器、湿度传感器、光度传感器、多合一气体传感器、照明装置、轨道式巡回红外摄像头、录音装置、固定可360°旋转红外摄像头、管廊震动传感器和水位传感器实时将监测到的数据通过CAN总线传输给PLC可编程逻辑控制器；当PLC可编程逻辑控制器通过管廊形变传感器和管廊震动传感器传输的数据监测到管廊内部发生了形变和震动时，会发出警报，同时调取附近的固定可360°旋转红外摄像头的数据，调用轨道式巡回红外摄像头拍摄事故现场的影像，并同步将形变、震动数据和影响数据上传至主控中心；PLC可编程逻辑控制器通过温度传感器和湿度传感器的数据监测到管廊内布整体温度、湿度超过临界值时，会自动启动风机装置抽入新鲜空气并排出旧空气，降低湿度，若监测到局域温度超过临界值，且光度传感器的数据表明该区域的亮度明显超过正常照明亮度，多合一气体传感器的数据表明出现燃烧才会产生的气体时，即判定为出现火情，发出火灾警报并启动该区域的消防喷淋装置，由消防水泵装置供水进行喷淋灭火，启动风机装置排除有毒有害气体，吸入新鲜空气，同时调用轨道式巡回红外摄像头拍摄火灾现场的影像，调取该区域的固定可360°旋转红外摄像头的数据，连同其他数据同步上传至主控中心，同时通过控制紧急断电装置切断该区域的电源供应，避免灾害扩大；当PLC可编程逻辑控制器通过水位传感器的数据监测到管廊底部的水位超过临界值后，启动排水水泵装置进行排水，当排水工作完成水位数据恢复正常后，PLC可编程逻辑控制器控制排水水泵装置停止工作。

4.一种地下综合管廊环境设备运行监控系统，其特征在于地下综合管廊环境设备运行监控的实现通过运行以下程序步骤：

(1)信息数据采集：地下综合管廊环境设备运行监控系统各模块的传感器进行环境信息数据采集，各设备进行设备信息数据上传汇报；

(2)信息数据分类：将各传感器采集到的环境信息数据和各设备汇报的设备信息数据分类成音像类信息、能耗类信息、波形类信息和物理类信息四类；

(3)信息数据识别：分别按照四类信息的特点和预设的识别方式进行信息数据的识别；对能够正常识别的信息，继续运行步骤(4)，对不能正常识别的信息，重新运行步骤(1)采集环境和设备信息数据；

(4)信息数据判断：根据系统预存数据和网络大数据对识别后的数据进行判断，并分类为请求类信息、正常类信息和事故类信息三种类型的信息；正常类信息运行步骤(5)，请求类信息运行步骤(6)，事故类信息运行步骤(7)；

(5)信息数据汇报：将正常类信息转化成图表或表格的形式在显示设备上进行显示汇报；

(6)预存数据比对：把请求类信息中包含的数据与预存数据进行对比，比对结果符合预存数据的请求继续运行步骤(8)，比对结果不符合的重新运行步骤(1)；

(7)信息收据报警：对事故类信息按照预设的报警方式进行报警，若事故得到解决运行程序(5)进行信息汇报，若事故未解决，重新运行步骤(7)进行报警；

(8)权限开放：根据正确的比对结果将请求类信息所请求的实务权限开放给请求设备或请求人，并运行程序(5)进行信息汇报。