摘要：介紹了雲南(nán)滇中新(xīn)區智慧管廊環(huán)境(jìng)和(hé)設備(bèi)監控係(xì)統(tǒng)的(dí)設計與(yǔ)實現，包(bāo)括(kuò)區域控製器(qì)硬件選(xuǎn)型設計(jì)，Siemens 模塊(kuài)的設計(jì)應用，工業(yè)以(yǐ)太(tài)網(wǎng)，Modbus 現場總綫的應(yīng)用等(děng)。該係統采用了全(quán)集成自動化可(kě)視(shì)化平(píng)台，具(jù)有(yǒu)可(kě)靠穩(wěn)定(dìng)，安(ān)全高(gāo)效，易操作(zuò)和(hé)擴展(zhǎn)性良(liáng)等特(tè)點(diǎn)。

關鍵(jiàn)詞(cí)：管(guǎn)廊；環境和(hé)設備監(jiān)控(kòng)；ACU ；PLC 設備(bèi)設計

1 引言(yán)

滇中(zhōng)新區(qū)是(shì)2015 年9 月(yuè)批(pī)準成立的第15 個(gè)新(xīn)區。地(dì)下綜(zōng)合管(guǎn)廊(láng)是保障(zhàng)新(xīn)區城市建設和(hé)人(rén)民生活安全(quán)，經濟(jì)，高(gāo)效，便捷(jié)的(dí)城(chéng)市基礎(chǔ)設施建設(shè)工程。根(gēn)據國家(jiā)有關政策和(hé)新區經(jīng)濟戰略定位，建(jiàn)設(shè)安全(quán)，高效的智慧(huì)管(guǎn)廊(láng)勢在(zài)必行。

2 項(xiàng)目概(gài)況(kuàng)

本(běn)設計(jì)包括哨關路，嵩昆(kūn)路綜(zōng)合(hé)管(guǎn)廊環境和(hé)設(shè)備監控係統。哨(shào)關(guān)路(lù)智慧(huì)管(guǎn)廊(láng)工程包(bāo)括控製(zhì)中(zhōng)心和(hé)管廊(láng)現場(cháng)兩部分， 全(quán)長10.19km ；控(kòng)製中心(xīn)位於(yú)哨關路與嵩昆路交叉口東北角。嵩昆(kūn)路(lù)綜(zōng)合(hé)管廊(láng)長(cháng)度(dù)為7.444km。兩(liǎng)條(tiáo)管(guǎn)廊(láng)均為雙(shuāng)艙(cāng)結構（電(diàn)力艙，管道艙(cāng)）。根(gēn)據當(dāng)地氣(qì)象(xiàng)水(shuǐ)文(wén)資(zī)料(liào)和設計(jì)需(xū)求(qiú)，工程(chéng)所涉(shè)及(jí)的管廊(láng)內(nèi)潮濕且伴有凝(níng)露和(hé)腐蝕(shí)性氣(qì)體(tǐ)，監控設備應能適應(yīng)管廊(láng)內環境(jìng)要求，且(qiě)應能承受(shòu)爆管(guǎn)事故(gù)影響。

3 問(wèn)題(tí)提出(chū)

管廊屬(shǔ)於地下設施(shī)，需(xū)要人員定期巡(xún)檢和管綫入(rù)廊(láng)施(shī)工，為了解(jiě)決(jué)環(huán)境安全問(wèn)題(tí)，管廊環(huán)境檢測係(xì)統主要對管廊(láng)各(gè)艙(cāng)室內(nèi)的氧(yǎng)氣濃度，溫(wēn)濕度，水(shuǐ)位(wèi)等(děng)參數進(jìn)行監測，監控(kòng)係(xì)統根據管廊內(nèi)環(huán)境(jìng)檢測(cè)係(xì)統的(dí)參(cān)數(shù)，對(duì)管廊環境進行(háng)實(shí)時控製，確保(bǎo)管(guǎn)廊內的環境(jìng)舒適(shì)，安全。通過對(duì)現有(yǒu)管廊(láng)監(jiān)控(kòng)係(xì)統配置和控(kòng)製(zhì)方式(shì)的(dí)梳(shū)理，目智慧(huì)管廊環境(jìng)與(yǔ)設備(bèi)監(jiān)控(kòng)係統所要(yào)解決的問題(tí)主要(yào)是：

1）尋(xún)求(qiú)穩(wěn)定(dìng)可(kě)靠的(dí)方(fāng)法實(shí)現(xiàn)管(guǎn)廊(láng)的環境(jìng)和設(shè)備監(jiān)控(kòng)，保障人員(yuán)財產(chǎn)安(ān)全。

2）所選設(shè)備(bèi)能應(yīng)對管(guǎn)廊的特殊(shū)環境。

3）所選設備(bèi)的(dí)擴(kuò)展性需滿(mǎn)足(zú)後續管廊建(jiàn)設(shè)集中監控需求(qiú)。

4 係統功(gōng)能(néng)設計(jì)

滇中(zhōng)新區綜(zōng)合(hé)管廊的(dí)環境(jìng)和設(shè)備(bèi)監控係(xì)統設計著力於(yú)貼合項(xiàng)目(mù)作為綜合管廊(láng)信息化(huà)示範項目需求(qiú)，提高(gāo)綜合(hé)管(guǎn)廊(láng)工程(chéng)項目(mù)的智能化水(shuǐ)平(píng)。根(gēn)據麵問(wèn)題(tí)尋求環(huán)境和設備監控係統(tǒng)方(fāng)案如下：考慮長期(qī)運營的安(ān)全(quán)可(kě)靠，本設計(jì)采用(yòng)基於(yú)工(gōng)業(yè)PLC 的控製(zhì)櫃(guì)技術方案。PLC 利用診(zhěn)斷係統對PLC 本(běn)身(shēn)和外部(bù)連(lián)接設備的運行狀態進行(háng)分(fēn)析(xī)判(pàn)斷。當現場(cháng)環境異常(cháng)時，係統(tǒng)快(kuài)速采(cǎi)集(jí)，處理故障數據(jù)，同(tóng)時(shí)完(wán)成在(zài)綫計(jì)算(suàn)，存儲，統(tǒng)計，報警，分(fēn)析報表和數據(jù)遠傳等功(gōng)能。管廊(láng)環境檢測係統主要對管廊各(gè)艙(cāng)室內(nèi)的(dí)氧(yǎng)氣(qì)濃度，溫/ 濕度(dù)，水位等參數進行監測，監控(kòng)係(xì)統(tǒng)根據管(guǎn)廊(láng)內環境(jìng)檢測係(xì)統的參數，對(duì)管(guǎn)廊環境進(jìn)行實時控(kòng)製(zhì)，確保(bǎo)管(guǎn)廊內(nèi)的環境舒適(shì)，安全。管(guǎn)廊(láng)內(nèi)設(shè)備監控主要包(bāo)括(kuò)排水(shuǐ)控製，通風(fēng)控製，照(zhào)明控製和(hé)電(diàn)力監(jiān)控(kòng)。

1）排(pái)水(shuǐ)控製
綜(zōng)合管廊潛水泵(bèng)設就(jiù)地(dì)手動(dòng)操作及液位自動控(kòng)製(zhì)方式，並(bìng)將(jiāng)集水坑(kēng)的(dí)液位(wèi)信(xìn)號(hào)以及潛(qián)水(shuǐ)泵狀態(tài)信(xìn)號反(fǎn)饋(kuì)至(zhì)監(jiān)控係統。液(yè)位傳(chuán)感器發生水(shuǐ)位(wèi)超限報警(jǐng)時，係統自動報(bào)警(jǐng)，聯動視頻監控(kòng)係(xì)統，打(dǎ)開(kāi)相(xiāng)關區(qū)間的照明(míng)，自(zì)動將該位(wèi)置的(dí)視(shì)頻圖(tú)像畫(huà)麵切換至(zhì)大(dà)屏上，供人(rén)工確認。

2）通(tōng)風控(kòng)製
風(fēng)機(jī)設(shè)就地(dì)手動操作，防(fáng)火(huǒ)分區出入口處手動(dòng)操作(zuò)及(jí)監控(kòng)係統遠(yuǎn)程操(cāo)作方(fāng)式，並(bìng)將風(fēng)機狀(zhuàng)態(tài)信(xìn)號反饋(kuì)至(zhì)監(jiān)控(kòng)係(xì)統(tǒng)。正常情(qíng)況(kuàng)下(xià)，管(guǎn)廊內溫(wēn)度超(chāo)過(guò)40 ℃ 時， 電(diàn)動開啟風機低速(sù)排風，低於(yú)30℃時，聯動風機關閉(bì)，以保(bǎo)證(zhèng)管廊(láng)內的適(shì)宜溫度；巡檢時，應開(kāi)啟所需(xū)巡檢區段(duàn)的通(tōng)風(fēng)係統(tǒng)30min 後，待氧含(hán)量高(gāo)於(yú)21% 時(shí)，工作(zuò)人(rén)員方可(kě)進入；火災發(fā)生(shēng)時(shí)，電動關閉(bì)火災及其相鄰通風區段的風機(jī)及風(fēng)機(jī)入口(kǒu)閥門；火(huǒ)災發生後，電動開啟風(fēng)機及風(fēng)機(jī)入(rù)口(kǒu)閥門，高速運轉(zhuǎn)進(jìn)行(háng)事故通風，以(yǐ)排除管廊內煙氣(qì)，廢氣(qì)。

3）照明控(kòng)製
綜合管(guǎn)廊(láng)照明按防火分區進行分段控製(zhì)，設(shè)防火(huǒ)分區(qū)出入口(kǒu)處(chǔ)手(shǒu)動操(cāo)作及監控係統遠程(chéng)操作方(fāng)式，並將各(gè)艙室(shì)的(dí)照明(míng)狀態(tài)信號反饋至監控係統(tǒng)。操(cāo)作(zuò)人員可借助多種(zhǒng)照(zhào)明(míng)控製(zhì)模式，實(shí)現對(duì)不同(tóng)時間，不同工況(kuàng)，不(bù)同(tóng)區(qū)域的(dí)照度(dù)進行(háng)設(shè)置和合理(lǐ)管(guǎn)理(lǐ)，從而達(dá)到(dào)節(jié)能目(mù)的。

4）電(diàn)力監控
係統對(duì)變電站供電，配(pèi)電(diàn)的電(diàn)壓，電流和功率(shuài)進(jìn)行采集和監(jiān)視，保(bǎo)證(zhèng)電(diàn)能(néng)的(dí)安全和質(zhì)量(liáng)。電(diàn)力監測設(shè)計(jì)采(cǎi)用電(diàn)力(lì)多(duō)功能儀(yí)表通(tōng)過(guò)儀表(biǎo)自(zì)帶(dài)RS485接(jiē)口把電能質(zhì)量(liáng)信(xìn)息(xī)通(tōng)過(guò)Modbus 協議接(jiē)入ACU 控(kòng)製(zhì)櫃控製(zhì)單元(yuán)。

5）網絡和控(kòng)製係(xì)統(tǒng)的診斷

利用工業(yè)PLC 的自診(zhěn)斷功能(néng)和(hé)工業管理型交換(huàn)機的網絡(luò)管(guǎn)理診(zhěn)斷功能，來(lái)監控PLC 係(xì)統CPU 運行(háng)狀(zhuàng)態，網(wǎng)絡(luò)狀(zhuàng)態等(děng)。當係(xì)統出現故障，到診斷(duàn)畫麵上(shàng)可(kě)以非(fēi)常(cháng)清晰地(dì)看(kàn)到故障(zhàng)的(dí)控製(zhì)設備和通訊設備(bèi)。

係(xì)統(tǒng)上位機采(cǎi)用SCADA 監(jiān)控(kòng)平(píng)台，設備具(jù)有係統資源的(dí)共享(xiǎng)性和(hé)兼(jiān)容(róng)性，操(cāo)作監視(shì)集中(zhōng)化歸於監控(kòng)中心(xīn)。在(zài)監(jiān)控(kòng)中心實(shí)現多個HMI 的互為(wéi)備用，每個HMI 操作(zuò)站(zhàn)具有*的(dí)報(bào)警係(xì)統(tǒng)，趨勢記錄，報表(biǎo)記(jì)錄(lù)，操(cāo)作記錄，實現標準化，可視化的管廊(láng)內(nèi)部環境，設(shè)備運(yùn)行狀(zhuàng)態的(dí)實(shí)時(shí)監控。

5 係統網絡結構設(shè)計

根據工(gōng)程(chéng)防(fáng)火(huǒ)分(fēn)區(qū)和通風分區重合，以(yǐ)及(jí)需要(yào)監(jiān)控的(dí)設備安裝(zhuāng)位置(zhì)的實際情況，在管廊每個(gè)排風(fēng)井夾(jiā)層(céng)的(dí)機櫃(guì)室(shì)內設(shè)置ACU 控製(zhì)櫃。哨(shào)關路綜合(hé)管(guǎn)廊(láng)工程共(gòng)分為(wéi)59 個防火分區(qū)，共設置了29 台ACU 控製櫃。嵩(sōng)昆(kūn)路綜合(hé)管廊工程共(gòng)分為(wéi)40 個(gè)防(fáng)火分(fēn)區(qū)，共設(shè)置了20 台(tái)ACU 控(kòng)製櫃。每條路有各自的獨(dú)立(lì)控製(zhì)係統光(guāng)纖(xiān)環網。同一(yī)條道(dào)路(lù)地(dì)下管廊的(dí)各個(gè)ACU 控(kòng)製櫃與(yǔ)控製(zhì)中心控製(zhì)櫃的道路(lù)匯聚交換機(jī)以(yǐ)環形結構(gòu)100Mbps 單(dān)模室外光(guāng)纖以(yǐ)太網TCP/IP 協議實現通(tōng)訊(xùn)；光纖(xiān)采(cǎi)用(yòng)阻(zǔ)燃(rán)單(dān)模八(bā)芯鎧裝光纜。

本(běn)項(xiàng)目監控中心定位管廊(láng)監控運(yùn)維(wéi)分監(jiān)控中心(xīn)，為(wéi)主監(jiān)控中心和(hé)智(zhì)慧(huì)城市(shì)監控(kòng)中(zhōng)心預(yù)留數(shù)據接(jiē)口(kǒu)，通過防(fáng)火(huǒ)牆進行外部(bù)數據隔(gé)離和內部數據加密(mì)。每條道(dào)路(lù)管(guǎn)廊(láng)控製(zhì)環網接入(rù)對應匯聚(jù)交(jiāo)換機(jī)， 再連接(jiē)到核(hé)心交換機，數據(jù)信(xìn)息就(jiù)能(néng)通(tōng)過工業(yè)防(fáng)火牆後集中(zhōng)到監控中心進行(háng)管理。工作(zuò)站(zhàn)和服(fú)務器通(tōng)過(guò)雙絞(jiǎo)電(diàn)纜(lǎn)與(yǔ)交(jiāo)換機(jī)連接。交(jiāo)換(huàn)機間(jiān)數據的隔離利用可(kě)以有效保(bǎo)障底(dǐ)層(céng)控(kòng)製係(xì)統的(dí)安全。

6 係(xì)統(tǒng)主要硬(yìng)件選型(xíng)

1）現(xiàn)場ACU控製(zhì)櫃
ACU 控(kòng)製(zhì)櫃內工業PLC 模(mó)塊和(hé)交換機，包括CPU 運算處(chǔ)理RAM 存(cún)儲模塊，通訊接口(kǒu)模塊，IO 接口(kǒu)擴展模塊，具(jù)有防水(shuǐ)，防(fáng)塵(chén)，防(fáng)靜(jìng)電設計(jì)，並加防(fáng)腐塗層，單台(tái)控(kòng)製(zhì)櫃(guì)具有CPU 運算(suàn)功能(néng)，具有自診斷功(gōng)能(néng)。
    控(kòng)製模(mó)塊(kuài)選(xuǎn)用進(jìn)口*工業級(jí)產(chǎn)品(pǐn), 帶(dài)防腐(fǔ)蝕(shí)塗層(céng), 防鹽霧和(hé)氣體腐蝕, 在(zài)冷(lěng)凝/ 結霜工況(kuàng)下(xià)正常(cháng)工(gōng)作(zuò), 以應對(duì)高(gāo)濕(shī)環境。ACU 中控製(zhì)單元(yuán)要求(qiú)具有(yǒu)高速(sù)網絡傳輸技(jì)術(shù)，確保係統具有(yǒu)高(gāo)效數據交(jiāo)換和(hé)I/O 處理(lǐ)能(néng)力(lì)。綜上考慮， 采用(yòng)西(xī)門子(zǐ)SIPLUS係(xì)列產品對(duì)設計(jì)進行(háng)實(shí)現。CPU 采用1500 係(xì)列(liè)，擴(kuò)展模塊(kuài)采用ET200SP 係列。PLC 模塊均符(fú)合(hé)寬(kuān)溫-40 ～ 60℃ ,滿足EN 60721:3C4，EN 60721:3B2標準。PLC 模(mó)塊插(chā)槽備用(yòng)10%，I/O 點備(bèi)用20%。

① PLC 模塊(kuài)配(pèi)置(zhì)：以哨關(guān)路(lù)管(guǎn)廊控製(zhì)櫃為例，每(měi)台(tái)ACU 控(kòng)製(zhì)櫃內(nèi)主(zhǔ)要(yào)PLC

模塊配置如表1。

② 交(jiāo)換(huàn)機(jī)：2 光(guāng)6 電(diàn), 百兆(zhào)單模,雙(shuāng)電源輸(shū)入, 寬溫-40 ～ 70℃ ；③ 櫃體(tǐ): 控製櫃(guì)櫃(guì)體(tǐ)具(jù)有防(fáng)水，防(fáng)塵，防靜電及無(wú)風扇(shàn)設計，能(néng)夠(gòu)滿足綜(zōng)合(hé)管(guǎn)廊的(dí)應(yīng)用環境。櫃內(nèi)除了常規元(yuán)器(qì)件外， 還(huán)帶有溫濕(shī)度(dù)檢(jiǎn)測模(mó)塊(kuài)，能夠(gòu)實時監(jiān)測(cè)櫃(guì)內溫濕度(dù)，並通(tōng)過通訊接口控(kòng)製(zhì)所在機(jī)櫃(guì)室的空調啟停(tíng)，保證櫃體散熱排濕(shī)需求。櫃內(nèi)以0.75mm2 銅導(dǎo)綫(xiàn)為櫃(guì)內綫，櫃體內部(bù)設(shè)有(yǒu)端子(zǐ)排，可以(yǐ)合(hé)理(lǐ)布置(zhì)對外(wài)接綫端(duān)子(zǐ)，方便(biàn)調試和檢(jiǎn)修維護(hù)。ACU 控製(zhì)櫃的進(jìn)出綫(xiàn)方(fāng)式(shì)可(kě)以根據管(guǎn)廊設備夾(jiā)層(céng)中的(dí)綫槽(cáo)位(wèi)置調(tiáo)整，櫃體進出綫位(wèi)置設有隔(gé)蘭頭(tóu)，保(bǎo)證(zhèng)電纜接(jiē)綫(xiàn)安全可(kě)靠。櫃(guì)體(tǐ)防(fáng)護(hù)等級(jí)IP66，不(bù)鏽(xiù)鋼材(cái)質。

為了係統(tǒng)的(dí)供電安全穩定，現場(cháng)儀(yí)表(biǎo)和(hé)PLC 控(kòng)製(zhì)櫃電(diàn)源(yuán)由不間(jiān)斷電源(yuán)裝(zhuāng)置（即UPS）提(tí)供。

2）環(huán)境和(hé)設備監控(kòng)係(xì)統監控(kòng)中心設備

在(zài)機櫃室設(shè)主PLC 和(hé)通訊機(jī)櫃(guì),內裝主(zhǔ)PLC, 實(shí)現(xiàn)各個(gè)ACU 之(zhī)間的(dí)聯動；內裝核(hé)心交(jiāo)換(huàn)機，實(shí)現和ACU，安(ān)防係統，通信係(xì)統，火災報警(jǐng)等(děng)係統的數據通訊(xùn)，以及和管綫公司(sī)，智慧(huì)城市(shì)平(píng)台的(dí)數據共(gòng)享(xiǎng)；內(nèi)裝防(fáng)火(huǒ)牆，使智(zhì)慧(huì)平台免受網絡攻擊，保(bǎo)障係統安全(quán)；內(nèi)裝隔(gé)離(lí)網(wǎng)閘(zhá)，保障工控(kòng)安全(quán)。在控(kòng)製(zhì)室設(shè)工程師站1套(tào),裝(zhuāng)編程軟件，畫麵組(zǔ)態軟(ruǎn)件，智(zhì)慧(huì)平台編(biān)程組合軟件。另(lìng)設(shè)操作(zuò)員(yuán)站3套,裝監控(kòng)軟件(jiàn)客戶端。

7 以安(ān)科瑞(ruì)智慧(huì)城市(shì)地(dì)下綜合(hé)管廊(láng)產品(pǐn)選(xuǎn)型方(fāng)案(àn)為例。

7.1 管廊(láng)電(diàn)力監(jiān)控係統（10/0.4kV地麵變電(diàn)所）

7.2 管(guǎn)廊設(shè)備(bèi)監控係統(tǒng)（0.4kV動(dòng)力箱/動力櫃）

8 結語(yǔ)

滇(diān)中(zhōng)新區智慧(huì)管(guǎn)廊環(huán)境與設(shè)備(bèi)監(jiān)控係統的(dí)設(shè)計(jì)中ACU 控製單元(yuán)和(hé)控(kòng)製櫃(guì)櫃體均(jūn)采用(yòng)高防(fáng)護等(děng)級(jí)產(chǎn)品(pǐn)，產(chǎn)品實(shí)用，成(chéng)熟(shú)，可靠，有使用實績，備(bèi)件(jiàn)能夠保證(zhèng)供應；工(gōng)業(yè)PLC 模塊在(zài)結構上采用(yòng)靈活性，可擴(kuò)展性良，確(què)保係統(tǒng)具(jù)有(yǒu)高(gāo)效(xiào)數(shù)據交換能力(lì)和(hé)安(ān)全穩定性。設備(bèi)選型(xíng)滿足了管廊(láng)的(dí)特殊環境(jìng)和(hé)後(hòu)續(xù)管廊建(jiàn)設集中監控(kòng)的(dí)擴(kuò)展性(xìng)需(xū)求(qiú)，實(shí)現管廊的環境(jìng)和(hé)設(shè)備監(jiān)控的穩(wěn)定(dìng)可(kě)靠(kào)，項目實際應用效(xiào)果(guǒ)良好(hǎo)。

參考文(wén)獻(xiàn)：

[1] 淩琪 滇中新區智慧管(guǎn)廊環境和(hé)設備監(jiān)控係統設(shè)計(jì)

[2] 安科(kē)瑞(ruì)企業微電網設(shè)計與(yǔ)應用手冊.2019.11版