内容編輯城(chéng)市綜合管廊智能監控技術方案
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城(chéng)市綜合管廊智能監控技術方案
1.1 綜合管廊簡介http://www.cq-dzkj.com
綜合管廊又稱共同溝，是在城(chéng)市地下(xià)建造一個(gè)隧道空間，将市政、電力、通(tōng)訊、燃氣、給排水(shuǐ)等各種管線集于一體，設有專門的(de)檢修口、吊裝口和(hé)監測系統，實施統一規劃、統一設計、統一建設和(hé)管理(lǐ)。建設綜合管廊系統能有效緩解城(chéng)市發展與我國土地資源緊張的(de)矛盾，對(duì)提高(gāo)土地利用(yòng)率、擴大(dà)城(chéng)市生存發展空間具有重要的(de)意義。
城(chéng)市地下(xià)管線是城(chéng)市運行的(de)生命線，實現管線信息共享、實時(shí)監測、集中控制是地下(xià)管線管理(lǐ)的(de)基本要求，對(duì)于城(chéng)市安全和(hé)管線運行起到重要的(de)作用(yòng)，在城(chéng)市化(huà)建設中起到推進作用(yòng)。
1.2 需求分(fēn)析
綜合管廊建設是一個(gè)系統性工程，不僅要設計合理(lǐ)的(de)管艙，使得(de)城(chéng)市服務管道入廊，著(zhe)重針對(duì)但不限于以下(xià)管道入廊：天然氣管道、熱(rè)力管道、給水(shuǐ)管道、再生水(shuǐ)管道、雨(yǔ)水(shuǐ)管道、電力電纜、通(tōng)信線纜、廣播電視等。還(hái)要涵蓋消防、供電、照(zhào)明(míng)、監控與報警、通(tōng)風、排水(shuǐ)等設施。将分(fēn)散、分(fēn)段的(de)監管資源集中通(tōng)過綜合管廊實施和(hé)共享，實現管廊監控一個(gè)系統的(de)融合局面，實現管廊監控系統的(de)高(gāo)度融合，真正實現共享管理(lǐ)、協同治理(lǐ)的(de)格局。
綜合管廊監控與報警系統是一個(gè)綜合性非常強的(de)管控系統。各子系統之間由于技術體系不一，采用(yòng)的(de)标準各異，不僅需要考慮環境與設備監控、通(tōng)信聯絡、地理(lǐ)信息等需求，還(hái)要兼顧災難事故預警、安全防範等方面對(duì)圖像監控的(de)需求，同時(shí)還(hái)需要考慮報警、門禁等配套系統的(de)集成以及與廣播系統的(de)聯動，消除系統異構的(de)信息孤島問題。
針對(duì)綜合管廊監控管理(lǐ)的(de)特征，力控科技推出以ForceCon Platform軟件平台爲核心的(de)監控管理(lǐ)解決方案。 通(tōng)過監控與報警系統建設， 将三維地理(lǐ)信息、設備運行信息、環境信息、安全防範信息、視頻(pín)圖像、預警報警信号、管理(lǐ)信息等内容進行融合，建立統一的(de)資源庫，結合分(fēn)布式實時(shí)曆史數據庫、預報警分(fēn)析、大(dà)數據分(fēn)析，全交換組網等優勢技術爲管廊監控的(de)業務應用(yòng)服務。
ForceCon Platform軟件平台覆蓋整個(gè)工業信息化(huà)領域，通(tōng)過分(fēn)布式實時(shí)數據庫的(de)特點實現系統間的(de)高(gāo)效集成、級聯及擴容，可(kě)爲用(yòng)戶提供一個(gè)快(kuài)速/高(gāo)效的(de)平台産品，滿足各種工業信息化(huà)企業需求。
力控ForceCon平台産品以“分(fēn)布式實時(shí)數據庫”爲核心搭建力控家族“工業控制消息總線”，并支持集成面向服務（SOA）系統架構的(de)“信息服務總線”。消息總線和(hé)服務總線提供可(kě)靠通(tōng)用(yòng)的(de)信息交互機制和(hé)廣域服務機制，實現整個(gè)系統間的(de)安全高(gāo)效的(de)數據通(tōng)信和(hé)應用(yòng)集成。貫穿整個(gè)企業信息化(huà)業務，可(kě)以自由構建不同規模的(de)應用(yòng)，實現從底層工業現場(chǎng)控制、到生産調度中心及上層信息化(huà)管理(lǐ)業務系統的(de)融合。
1.3 設計思路
綜合管廊監控與報警系統設計過程遵循行業相關标準規範，符合便易性與可(kě)靠性兼顧原則、先進性與實用(yòng)性兼顧原則、信息共享與互聯互通(tōng)原則、整體考慮與協同配合原則。管廊監控系統從實際需求出發，形成了(le)長(cháng)遠(yuǎn)規劃設計，逐步落實建設，深入融合應用(yòng)，實現管廊系統可(kě)持續建設路線，爲保障管廊監控的(de)發展應用(yòng)，指明(míng)了(le)方向。
1.4 綜合管廊監控子系統
綜合管廊附屬設施系統包括消防系統、通(tōng)風系統、供電系統、照(zhào)明(míng)系統、排水(shuǐ)系統、标識系統、監控與報警系統。
綜合管廊監控系統爲綜合管理(lǐ)系統，可(kě)分(fēn)爲通(tōng)信系統、綜合監控系統、環境監測系統、火災檢測和(hé)報警系統、視頻(pín)監控系統、IP 電話(huà)系統、入侵檢測系統以及監控中心計算(suàn)機系統等。
通(tōng)信系統實現管廊内部各系統與監控中心系統之間的(de)通(tōng)信傳輸，每個(gè)防火分(fēn)區(qū)監控機箱中布設工業級交換機、光(guāng)終端設備，多(duō)個(gè)防火分(fēn)區(qū)組建光(guāng)纖自愈環網。
設備綜合監控以PLC可(kě)編程邏輯控制器爲核心，對(duì)管廊内通(tōng)風設備、排水(shuǐ)泵、電氣設備等進行狀态監測和(hé)控制，接入管廊内風機、防煙(yān)防火閥、管廊内部照(zhào)明(míng)、浮球開關、水(shuǐ)泵設備、防火門、液壓井蓋等設備。可(kě)就地自動和(hé)手動以及遠(yuǎn)程控制。
環境監測系統實現對(duì)綜合管廊全域内環境參數和(hé)狀态全程監控，包含氣體監測和(hé)溫濕度監測，其中氣體監測包含有害氣體監測（H 2 S、CO、CH 4）、 氧氣含量監測以及易燃氣體監測。分(fēn)别對(duì)合建艙和(hé)燃氣艙等艙室進行監測。氣體、溫濕度探測器連接至本分(fēn)區(qū)的(de)PLC設備采集模塊，有害氣體含量超标或者氧氣含量過低時(shí)，系統聲光(guāng)報警，提醒監控中心工作人(rén)員(yuán)采取相關措施。
火災檢測采用(yòng)分(fēn)布式光(guāng)纖測溫技術對(duì)綜合管廊合建艙内部電力電纜橋架和(hé)管廊環境溫度進行在線監測，對(duì)燃氣艙内部管廊環境溫度進行在線監測。光(guāng)纖測溫主機通(tōng)過RJ45接口采用(yòng)阻燃網線連接監控機箱中的(de)工業級交換機，與監控中心火災工作站及火災報警控制主機連接。當發生溫度異常或火災時(shí)，光(guāng)纖測溫主機将實時(shí)溫度、火災發生位置、火災報警信号輸出至信息化(huà)監控管理(lǐ)平台及火災報警系統，由火災報警系統完成相應的(de)消防聯動。
火災報警系統能夠接收火災檢測信号或者手動火災報警按鈕的(de)報警信号，在綜合管廊内部及監控中心進行聲光(guāng)報警，系統同時(shí)在監控中心進行聲光(guāng)報警，警示工作人(rén)員(yuán)。支持自動控制/手動控制，支持通(tōng)過操作按鈕啓停相關報警設備和(hé)消防設備，通(tōng)過監控平台進行消防聯動，如啓動風機進行排煙(yān)，啓動氣體滅火裝置等。
視頻(pín)監控系統實現視頻(pín)實時(shí)監測，錄像查詢等管理(lǐ)應用(yòng)功能，監測範圍覆蓋管廊内所有重要節點，包括：人(rén)員(yuán)出入口、投料口、通(tōng)風口、引出段等，攝像機采用(yòng)紅外監控技術， 能夠在無光(guāng)照(zhào)條件下(xià)清楚顯示現場(chǎng)畫(huà)面，監控中心系統采用(yòng)集中存儲設備進行高(gāo)清錄像存儲。
IP電話(huà)系統實現監控中心與現場(chǎng)語音(yīn)通(tōng)話(huà)，在監控中心内設置IP 電話(huà)系統工作站、聲光(guāng)報警器、IP 網絡尋呼話(huà)筒，每個(gè)防火分(fēn)區(qū)布設IP 電話(huà)終端，IP 電話(huà)系統工作站連接報警器控制盒和(hé)聲光(guāng)報警器， 對(duì)前端報警信号進行響應，同時(shí)負責對(duì) IP 電話(huà)系統的(de)管理(lǐ)，并提供軟件操作。
入侵檢測系統實現重要位置的(de)人(rén)員(yuán)入侵檢測和(hé)報警功能，在監控中心控制室機房(fáng)布設入侵報警主機，在人(rén)員(yuán)出入口、投料口、機械/自然通(tōng)風口等重要位置布設紅外入侵探測器，當産生人(rén)員(yuán)入侵情況時(shí)，設備接收到的(de)紅外輻射電平變化(huà)，産生報警狀态并上傳，驅動報警響應。
1.5 監控系統邏輯結構
綜合管廊監控管理(lǐ)系統爲分(fēn)層架構，主要由物(wù)理(lǐ)層、數據層、應用(yòng)層、展示層構成，配合傳輸網絡組成一個(gè)完整的(de)多(duō)級聯網系統。
其中各層功能說明(míng)如下(xià):
硬件物(wù)理(lǐ)層：各部分(fēn)設備通(tōng)過标準通(tōng)信接口連接，實現數據的(de)基本傳輸功能，各設備基于自身設計，實現基本處理(lǐ)功能。
數據層：在數據層，将視頻(pín)、監測數據、報警信号、設備信息、地理(lǐ)信息等進行結構化(huà)融合，将共性資源進行關聯，實現對(duì)綜合管廊所有業務系統監控數據的(de)彙總，同時(shí)對(duì)重要數據進行存儲。
應用(yòng)層：包括了(le)視頻(pín)監控部分(fēn)、地理(lǐ)信息部分(fēn)、預警報警、環境監控等業務應用(yòng)，在應用(yòng)層要對(duì)專業管線單位提供通(tōng)信接口， 以實現信息的(de)共享和(hé)聯動。結合不同的(de)側重和(hé)部門劃分(fēn)，具有不同的(de)治理(lǐ)特點和(hé)監管手段，系統按照(zhào)業務劃分(fēn)，體現管廊監控協同和(hé)精細化(huà)管理(lǐ)。
展示層： 在展示層， 将應用(yòng)層的(de)處理(lǐ)結果通(tōng)過操作界面展示給工作人(rén)員(yuán)，同時(shí)爲其提供人(rén)機操作入口。
管廊信息标準化(huà)規範體系、政策法規、人(rén)才隊伍、資金保障，保障系統的(de)規範化(huà)和(hé)安全管理(lǐ)。管廊信息運維管理(lǐ)體系，保障系統的(de)可(kě)靠運行。
1.6 監控系統拓撲結構
綜合管廊監控與報警系統整體網絡拓撲結構如下(xià)圖所示：
實時(shí)服務器：配置SCADA平台軟件，冗餘部署，負責接入綜合管廊内所有業務數據，實現數據彙聚、實時(shí)處理(lǐ)、數據定向轉發等功能。
曆史庫服務器: 配置企業級實時(shí)曆史數據庫，冗餘部署，負責海量曆史數據歸檔， 接收實時(shí)服務器傳輸的(de)數據，根據設定的(de)壓縮方式進行壓縮歸檔，爲監控客戶端提供曆史數據查詢服務，連接磁盤陣列主機，集中存儲。
應用(yòng)服務器：應用(yòng)服務器配置各業務系統軟件，負責所有業務系統的(de)數據彙總處理(lǐ)、數據彙總分(fēn)析。各業務系統的(de)業務聯動需利用(yòng)中心平台軟件。
視頻(pín)服務器：設置流媒體服務器、視頻(pín)管理(lǐ)服務器。流媒體服務器負責調取和(hé)轉發實時(shí)查看視頻(pín)數據、曆史視頻(pín)數據。視頻(pín)管理(lǐ)服務器安裝視頻(pín)管理(lǐ)軟件，對(duì)所有視頻(pín)實現統一管理(lǐ)，含視頻(pín)的(de)調取、查看、顯示、存儲管理(lǐ)等。安裝圖形拼接控制軟件，對(duì)所有業務工作站的(de)界面在拼接屏上的(de)拼接顯示進行管理(lǐ)，負責分(fēn)配各個(gè)工作站的(de)顯示單元、顯示時(shí)間等。
關系庫服務器: 各個(gè)系統将需要存儲的(de)操作數據、業務數據傳輸至關系庫服務器，關系庫服務器對(duì)所有關系型數據進行存儲管理(lǐ)。數據庫服務器配置 HBA 卡，連接磁盤陣列主機，集中存儲。
磁盤陣列主機： 磁盤陣列主機連接曆史庫服務器、關系庫服務器，負責存儲所有操作數據、業務數據。
工業安全隔離網關： 綜合管廊監控系統與城(chéng)市管理(lǐ)相關業務系統進行數據交互時(shí)的(de)邊界防護裝置，硬件平台采用(yòng)安全的(de)物(wù)理(lǐ)隔離“2+1”系統架構，由内網主機系統、外網主機系統、隔離交換系統三部分(fēn)組成。隔離交換系統基于PSL技術及相應的(de)隔離加密電路，不受主機系統控制，獨立完成應用(yòng)數據的(de)封包、擺渡、拆包，從而實現内外網之間的(de)數據隔離交換。
監測工作站：包括環境監測工作站、火災檢測和(hé)報警工作站、視頻(pín)工作站、綜合監控工作站、IP電話(huà)工作站。監控中心管理(lǐ)人(rén)員(yuán)通(tōng)過各工作站監控子系統運行狀态，下(xià)達控制指令，異常情況處理(lǐ)以及執行其他(tā)操作。
1.7 管廊監控統一管理(lǐ)平台
監控中心計算(suàn)機系統即統一監控管理(lǐ)平台，對(duì)各個(gè)子系統接入集成，具有綜合的(de)數據通(tōng)信、信息采集和(hé)綜合處理(lǐ)能力。融合三維可(kě)視化(huà)技術、實時(shí)數據處理(lǐ)技術、通(tōng)訊自動調度技術、網絡安全防護技術、工業報警大(dà)數據分(fēn)析與優化(huà)技術，構建統一的(de)監控管理(lǐ)綜合信息平台，實現各管線監控系統的(de)聯通(tōng)和(hé)各管線單位監控平台的(de)聯通(tōng)，以及考慮城(chéng)市市政基礎設備地理(lǐ)信息系統聯通(tōng)等。ForceCon平台具有先進的(de)技術構架，具有可(kě)靠性、容錯性、易維護性和(hé)可(kě)擴展性。
1.7.1 平台簡介
統一監控管理(lǐ)平台是面向SOA架構集成的(de)一個(gè)開發和(hé)運行平台，基于J2EE開發規範，模塊化(huà)設計，提供基礎的(de)工廠數據建模和(hé)各類豐富的(de)分(fēn)析組件，提供實時(shí)決策調度、設備動态管理(lǐ)、生産預警等生産應用(yòng)，以改善企業生産管理(lǐ)目的(de)，爲動态生産管理(lǐ)提供數據分(fēn)析、診斷、展示的(de)門戶平台。
開發平台以力控FinforWorx爲基礎，提供了(le)動态、靈活、快(kuài)速的(de)開發功能模塊，包含動态表單設計、流程設計、報表設計、頁面組态設計、動态建模、SSO單點登錄等組件化(huà)管理(lǐ)模式，并适配管廊管理(lǐ)業務需求，提供一個(gè)統一的(de)技術解決方案。
1.7.2 系統集成
爲了(le)有效消除各監控子系統間的(de)信息孤島，平台支持門戶集成、應用(yòng)集成、通(tōng)信集成、數據集成、安全集成和(hé)管理(lǐ)集成。
門戶集成: 實現各子系統系統在統一門戶上的(de)集成化(huà)統一管理(lǐ)；
應用(yòng)集成：基于網絡架構、三維導航展示，系統之間的(de)信息交換和(hé)共享，并對(duì)集成信息進行綜合應用(yòng)；
通(tōng)信集成：利用(yòng)先進的(de)通(tōng)訊技術，豐富的(de)驅動庫，在各個(gè)前端采集設備與平台之間使用(yòng)标準/非标接口，進行采集和(hé)控制信息交換。提供标準數據轉發協議(yì)，爲業務管理(lǐ)系統信息交換提供支持。
數據集成：通(tōng)過對(duì)多(duō)系統數據采集和(hé)分(fēn)析，可(kě)以實現系統之間的(de)數據關聯和(hé)集成共享。
安全集成：建立統一的(de)權限管理(lǐ)體系，通(tōng)過統一組織結構及權限模型的(de)開發實施，提供統一組織結構管理(lǐ)、用(yòng)戶管理(lǐ)、操作權限、頁面配置權限、身份認證及單點登錄、安全審計與責任認定、統一門戶管理(lǐ)功能等，爲各系統提供完善的(de)安全支撐。
管理(lǐ)集成：通(tōng)過統一的(de)管理(lǐ)平台實現對(duì)各系統的(de)管理(lǐ)，包括對(duì)設備和(hé)軟件的(de)注冊、配置、維護和(hé)更新。
