淺析物聯網融合通信系統在城市綜合管廊應用

摘要：綜合管廊作為城市地下管線的綜合載體，對城市發(fā)展有著重要促進意義，結合現代物聯網通信技術的應用，對城市綜合管廊進行智能化管理，能夠有效提高城市基礎服務質量。城市綜合管廊在物聯網技術的應用推動下，得到了較大程度的發(fā)展，對城市的發(fā)展建設也起到了較為突出的作用。結合物聯網技術，不斷優(yōu)化施工設計方案，提高施工及流程的規(guī)范性以及標準，整體提升城市綜合管廊的服務質量，是現階段城市基礎設施建設的*點。本文圍繞城市綜合管廊在物聯網融合通信系統作用下的具體應用情況展開論述，以進一步推動城市基礎設施建設。

關鍵詞：綜合管廊；物聯網；融合通信系統

0引言

物聯網技術在現代社會企業(yè)生產、運營過程中有著重要的應用，其不僅在通信方面提供了較大便利，更是對機械應用效率、生產效率、生產質量的提高產生較大影響。作為城市基礎設施建設重要的組成部分，綜合管廊對城市發(fā)展的影響不言而喻，合理利用物聯網融合通信系統，可以有效提升管廊運營管理水平，進而提升入廊的電力、給水、通信等管線安全運營水平，提升城市供電、供水以及網絡通信的可靠性和安全性，對保障城市安全運行有著非常大的促進作用。

1工程案例簡介

城市綜合管廊建設發(fā)展過程中，物聯網通信技術起到了很大的作用，對管廊現代化建設提供了可靠的信息通信支持。如中國聯通通信業(yè)務，對城市綜合管廊建設提供了可靠的信息通信幫助。對于市政基礎設施綜合管廊建設的需求，中國聯通公司就結合了自身的綜合信息服務優(yōu)勢，圍繞構建信息化企業(yè)目標，進一步實現安全、可靠、無線化融合以及國際化統一且穩(wěn)定的信息化企業(yè)網絡目標。針對市政管廊需求中基礎通信業(yè)務（語音、數據）、人員艙室定位、信息安全保障等，中國聯通公司對相應定位系統網絡層架構作出了合理優(yōu)化，運用蜂窩網絡室內定位技術，實現高精度定位目標，對城市綜合管廊內部各管線系統進行*準定位，以保證管線問題發(fā)生時，能夠被及時發(fā)現、*準定位，輔助管線維修人員進行相應操作，以滿足城市綜合管廊物聯融合通信管理需求，對城市基礎設施建設起到促進作用。中國聯通公司與管廊運營管理單位的合作中，除在語音、數據等方面進行加強優(yōu)化外，更進一步構建完善系統內部虛擬專網、核心專網等，以保證城市綜合管廊系統能夠更加高效運行和處理相關業(yè)務，為民眾提供更高水平的城市基礎服務。

2物聯網融合通信系統的構成與功能

現階段的城市綜合管廊通信系統主要是針對狹小封閉空間研發(fā)的一種新型物聯網融合通信系統，其在通信穩(wěn)定性以及覆蓋面積方面有著很大優(yōu)勢，該系統的具體構成與功能情況如下述內容所示。

2.1構成

“智慧線"是能夠將射頻單元、回饋系統以及電源線、信號處理單元和傳輸線等匯聚在同一電纜內部的特殊線纜。從外觀上看，智慧線與常規(guī)電纜幾乎相同，不同的是其線纜內部構造，每間隔一段距離，會設置一個無線通信節(jié)點，節(jié)點可覆蓋30～50米的范圍，節(jié)點覆蓋交疊，能夠實現無線通信信號穩(wěn)定且連貫，實現語音、定位以及數據傳輸等功能。

物聯網融合通信系統主要依托智慧線（隧道通信系統延伸構成）的無線空中接口，接入智慧線網絡，承載語音、定位以及數據等業(yè)務。該系統通信與傳統基站組網方案不同，該組網方案的部署難度較低，且建網速度較快，成本較低，容易維護。

2.2功能

城市綜合管廊相當于一條市政管線通道，可以實現水務、燃氣以及網絡通信、電力、熱力等的集中敷設。運行過程中，對現代信息化建設、管理需求程度也會越來越高。在智慧線支持下，城市綜合管廊可以實現高效通信、指揮，統一、開放的城市監(jiān)測目標，對管廊中各監(jiān)測儀表、設備狀態(tài)業(yè)務應用以及檢測設備和人員、無線通信等進行綜合管控。在報警、監(jiān)控功能實現的同時，對細分專業(yè)系統如通風系統、排水系統、防火系統、標識系統和供電、照明系統等附屬設施系統業(yè)務進行聯動，以保證各系統業(yè)務之間能夠“互通有無"，共同控制整個管廊的運行管理體系。且在現代科學技術不斷發(fā)展下，后續(xù)科技創(chuàng)新應用過程中，該系統也可以以其開放性特點，容納更多智慧通信技術，拓展業(yè)務的同時，更好為城市綜合管廊網絡服務。物聯網融合通信系統具體有如下幾方面功能。

（1）建立并提供一套統一開放、全覆蓋型通信平臺。①實現全覆蓋式工業(yè)級無線2M數據接入平臺；②實現建設一套全覆蓋無線300M寬帶接入平臺；③為專業(yè)設備、系統提供接入、傳輸途徑；④內部形成光纖環(huán)網；⑤具有數據分類、分析、儲存以及處理等功能；⑥具有語音交換以及公網接入功能；⑦平臺具有較強的開放性和擴展性。

（2）在上述功能建立的基礎上，對具體系統業(yè)務進行優(yōu)化研發(fā)，能夠在多領域進行實踐應用，各領域應用過程中，體現出無線通信的優(yōu)勢——移動終端間、移動終端與各路電話之間（如調度電話、行政辦公電話以及公網電話等）的語音、短信功能。在定位顯示方面也有著較大優(yōu)勢，可以通過在線巡查方式，對人員位置等進行實時監(jiān)控，發(fā)現異常會立即上報相關數據、圖文信息，再結合無線通信、視頻功能，實現遠程操控。除此之外，系統內部自帶安全防范模塊，能夠及時定位入侵者，聯動視頻監(jiān)控、聲光報警等系統，對非法入侵行為予以實時監(jiān)測、監(jiān)控。其內部的無線傳感接入系統，能夠監(jiān)測管廊內部環(huán)境參數，一旦發(fā)現異常就會立即啟動報警裝置，能夠對系統內部各環(huán)節(jié)、模塊以及數據傳輸等進行監(jiān)控。系統內部的地理信息模塊能夠融合管廊內部各專業(yè)管線實現基礎數據管理、共享目標。不僅如此，統一管理信息平臺可以根據用戶的具體要求提供定制服務，實現與各專業(yè)管線管理單位相關基礎數據之間的交互應用；還可以為基礎設施地理信息系統預留通信接口，且保證具有可靠性、易維護性以及容錯性、可擴展性。

（3）除上述功能外，物聯網融合通信系統還融合了城市綜合管廊中的自動照明、無線廣播、情報發(fā)布、在線監(jiān)測、警報以及無線視頻傳輸、APP應用擴展等功能，對城市綜合管廊的建設與發(fā)展提供可靠的通信網絡保障。

3加強城市綜合管廊基于物聯網融合通信系統應用的意義及措施

城市綜合管廊物聯網融合通信應用具體還應做到以下幾點，才能保證該系統應用能夠符合各時期、各階段的城市發(fā)展要求，滿足城市基礎設施建設需求。

3.1強化智慧管廊技術的應用

城市綜合管廊物聯網融合通信系統還應注意強化智慧管廊技術的應用，以進一步滿足城市發(fā)展需要?，F代科學技術在不斷發(fā)展，過程中應該將相應的技術有效運用于城市綜合管廊物聯網融合通信過程，以此提高系統應用的效果。應用各類先進技術準確把控項目各層面信息，利用建模實現數據分析，為后期具體的施工提供可靠的數據支持。如現階段已逐漸被廣泛應用的BIM以及GIS技術，將該兩種技術進行充分融合，可實現智慧管廊技術的有效應用。

具體融合操作如下：①針對BIM技術進行調整，工程建設運用三維數字技術，為工程建模，對施工項目相關信息做數字模型處理，進而提出合理、科學的可視化解決方案，將其運用到工程施工過程，如設計過程、施工以及運營過程等，以此提供更加有效的服務。②針對GIS（地理信息系統）技術，利用計算機采集地表空間、地理分布相關數據信息，并對信息進行分析處理，利用BIM、GIS技術結合的方式，實現地下管線、建筑結構、地理環(huán)境等相關數據的采集，利用該數據進行建模處理，將管廊、管線以及其他與工程相關數據信息輸入模型，促進管廊工程建設水平提升。

3.2整合廊內設備，提升工作效率

進一步完善環(huán)境與設備監(jiān)控體系，有效提升綜合管廊的管理質量。首先，需構建完整的無線通信系統。將該系統與公共網絡通信系統以及等進行充分融合，設置于管廊內部，穩(wěn)定聯系各移動終端。除此之外，還可以利用公共電話，運用“總部接入+內部號碼"方式，對異常情況進行及時報警，通知并輔助相關維修人員快速找到故障位置，進行針對性維修。其次，可以利用物聯通信技術實現在線巡查，以幫助相關管理人員充分了解管廊內部結構，對運行數據做深入分析，依據監(jiān)控數據，分析找到管理不足之處，進而針對性改正。與此同時，相關管理人員還可以借助無線通信、視頻功能，對相關業(yè)務進行遠程控制。再次，可進一步建立安全防范體系，以有效防御外部入侵，準確定位入侵者，聯動視頻監(jiān)控、報警裝置，依據相關數據信息，快速分析入侵者信息，并能夠對臨時查看人員進行合理的區(qū)域控制，以免系統信息泄露或遭到不法入侵。除此之外，還可以建立無線傳感接入系統，綜合運用物聯網通信技術，針對管廊內部環(huán)境參數做進一步監(jiān)控，實時監(jiān)測數據變化情況，控制報警裝置等，以保證系統運行安全。*后，可結合地理信息系統，加強城市綜合管廊系統的數據管理、功能發(fā)揮，嚴格監(jiān)管各管線，加強維修、保養(yǎng)，加大管理力度，實現系統內部各類數據信息共享，以保證城市管線交通運行良好。與此同時，還應該進一步結合現代信息技術、大數據分析技術等，根據用戶需求，合理構建信息分析管理平臺，以有效提高信息利用率。在平臺中預留通信接口，以備后續(xù)保養(yǎng)、維修利用。

3.3完善預警報警機制，強化風險管控

物聯網融合通信系統對城市綜合管廊的日常管理有著重要影響。城市綜合管廊位于地下，

其運行空間特殊，維修、保養(yǎng)操作難度較大，對相關人員的技術能力提出更高要求。而物聯網融合通信系統則能夠在信息技術、通信技術等的支持下，實現管廊內部各系統模塊間的交互運行，并對運行情況進行實時監(jiān)測與控制。利用數字化處理技術，將各系統模塊的運行數據集中于同一平臺，進行綜合處理，能夠達到高效管理的目的。對于管廊內部系統模塊出現的問題，能夠及時做出反應，并提示作出相應處理。不僅如此，城市綜合管廊中安裝無線傳感裝置，能夠利用通信技術，在原數據庫及其內部數據信息維護的基礎上，及時分析找出相應的維護、管理問題，進而輔助制定解決方案。具體應用過程中，還需準確輸入各項數據，如管線保修時間要求、維護時間要求等，后續(xù)發(fā)生故障時，可以利用傳感器即時報警，來提醒相關專業(yè)人員進行維修處理，提高城市綜合管廊整體運行服務質量。運用物聯網通信技術還能夠對城市綜合管廊的具體設施維護過程進行合理簡化，整體提升管廊信息智能化水平。如可以結合利用人工智能技術，實現智能化識別功能，對城市綜合管廊各管線進行運行、管理方案的優(yōu)化，并對運行管理過程作出有效評價，為后續(xù)優(yōu)化內容做參考，提高數據利用率，滿足城市綜合管廊運行安全、運行穩(wěn)定的需求。值得注意的是，物聯網融合通信系統在具體搭建應用過程中，應該妥善處理各項信息數據，加強閾值預警設計以及構建病害三維模型等，以保證其能夠更好地為城市綜合管廊系統服務，保證管廊整體通信系統運行通暢，為城市基礎服務提供可靠保障。

3.4體現自動化控制優(yōu)勢

與傳統的自動化控制方案相比較，基于物聯網融合通信系統的城市綜合管廊更具有優(yōu)勢性。首先，其能夠在*大程度上節(jié)省設備的布置空間，利用物聯網嵌入式控制系統，能夠降低設備空間要求，降低土建施工難度及投入。由此也能夠進一步縮減布線成本，縮短施工周期，在建設期、運維期都能夠*大降低成本。且能夠一定程度上降低運維難度，可借助零編程等實現設備自動控制，向著界面化操作方向發(fā)展，有利于及時解決運維難題。其次，基于物聯網融合通信系統的城市綜合管廊建設，具有更高的可靠性。通過采用先進且可靠的自組網Mesh網絡架構，能夠滿足對管廊設備以及環(huán)境監(jiān)控系統的可靠性提高的要求，并能夠對環(huán)境的健康狀態(tài)進行有效甄別與監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測受到傳感器壽命以及技術架構等方面影響，相較于傳統誤報率高的傳感器，物聯網技術支持下的環(huán)境監(jiān)測系統，能夠更加有效地甄別環(huán)境情況，并對其做出智能分析，提高環(huán)境監(jiān)測準確率的同時，能夠提供智慧預警，提醒相關人員及時做出調整，整體提升環(huán)境監(jiān)測甄別效率效果。城市綜合管廊工程建設過程中，運用物聯網技術后，改善土建環(huán)境的同時，有效促進相關網絡建設，對整個城市基礎設施建設的智能化、自動化發(fā)展提供了可靠保證。

4AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

4.1平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制和綜合數據服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協調復雜的根本問題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

4.2平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統、變電所環(huán)境監(jiān)控系統、智能馬達監(jiān)控系統、電氣火災監(jiān)控系統、消防設備電源系統、防火門監(jiān)控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統一管理、統一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、高效、有序的要求。

3.3平臺拓撲

4.4平臺子系統

4.4.1電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

4.4.2環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

4.4.3電氣安全

 AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統的電氣安全隱患配置相應的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

4.5相關平臺部署硬件選型清單

4.5.1電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統

4.5.2電氣火災監(jiān)控系統

4.5.3

5結語

綜上所述，城市綜合管廊基礎設施建設對城市發(fā)展起到非常積*的促進作用。相關部門及工程建設單位，應該在認識到科技產品應用對綜合管廊建設重要性的基礎上，積*采取有效措施，以改善綜合管廊建設環(huán)境，提高其應用效率。在充分了解物聯網融合通信系統后，繼續(xù)尋找創(chuàng)新突破之法，將該系統技術更加有效地應用于城市建設工程中，使其發(fā)揮*大效用，對民眾的生產生活起到更大的促進作用。相關技術研發(fā)人員，也應該加大技術研發(fā)力度，進一步推陳出新，應用相關技術推動城市發(fā)展。

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