工业以太网在综合管廊弱电系统中的应用查看源代码讨论查看历史

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工业以太网在综合管廊弱电系统中的应用未来3到5年，地下综合管廊的建设和运营逐步成熟，在这个过程中，具备领先技术和先进管理经验的智慧管廊系统才能符合实际的需求。智慧管廊系统的网络架构面临着开放，稳定，易维护，高度自动化等各种实际问题，采用工业以太网架构能够利用工业级成熟的网路架构完美的解决智慧管廊网络架构的问题，可以实现管廊内部机电设备互联互通和统一管理。工业以太网架构适用于管廊弱电系统工程，在地下环境中可以高效可靠的运行。

背景

我国正处在城镇化快速发展时期，地下基础设施建设滞后。

推进城市地下综合管廊建设，统筹各类市政管线规划、建设和管理，解决反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题，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，有利于提高城市综合承载能力和城镇化发展质量，有利于增加公共产品有效投资、拉动社会资本投入、打造经济发展新动力。

随着城市经济的快速发展，综合管廊建设规模不足、管理水平不高等问题凸显，一些城市相继发生管线泄漏爆炸、路面塌陷、“马路拉链”等事件，严重影响着生命、财产安全和城市运行秩序。针对这些问题，综合管廊成为了一种优秀的解决方案；它是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。

实施目标

如何在管廊建设之初就构建一个科学的现代化的智能平台，使得未来的管廊运营管理更加高效稳定，更加智能智慧，是现在我们要攻克的一个课题。

而智慧管廊，智能平台的核心三要素：开放的企业级平台，工业以太网架构，以及关键的边缘计算控制设备。因此选择一个合适的网络方案，边缘控制设备，以及开放的平台，对构建智慧管廊平台总体设计是本文需要阐明的目标。

适用范围

地下综合管廊是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道。

综合管廊弱电系统，也称为综合管廊监控与报警系统，主要由以下几部分组成：

管廊运管平台

环境与设备监控系统；

火灾报警系统（预警与报警系统）；

安全防范系统（视频监控、入侵报警等）；

通信系统（有线电话、无线对讲等）；

本文介绍重点是管廊运管平台和环境与设备监控系统的方案。也是基于工业以太网应用的核心方案。

根据《城市综合管廊工程技术规范GB 50838-2015》的要求，综合管廊每 200 米划分防火分区，环境与设备监控系统在每个防火分区内会设置一台 ACU 区域控制单元，负责综合管廊现场防火分区范围内的信号采集、控制信号输出和远程通信等任务，一台ACU通常由工业级的可编程逻辑控制器PLC、工业以太网交换机、UPS和控制机柜等几部分组成。

此外，智慧管廊运管平台以保障管廊安全、稳定、高效、智慧化监控和运营为目的，基于物联网、大数据、云计算三大技术，帮助管廊业主实现集中监控和运维管理，保障安全，应急预案联动，大数据分析，持续优化运营。

在工业互联网网络体系架构中的位置

本方案在工业互联网网络体系架构中，覆盖智能机器与工控制系统，工厂控制系统与工厂云平台（及管理软件）。详见工业互联网体系架构图中的1，5两部分。方案通过提供综合管廊内先进的基础自动化设备和硬件控制系统，保障管廊内数据和设备的监控，上传下达各种现场数据和指令，并实现与其他个子系统的联动，为管廊内的设备安全，人员安全，财产安全提供保障。管廊的运管平台方案，是基于平台的集中监控和运维管理，确保管廊业主日常运维的安全和高效，同时通过平台内的各种应急预案的联动，大数据分析，帮助管廊业主决策支持，持续优化运营。

2 需求分析

综合管廊的建设在国内已经掀起了高潮，除了 25个中央财政支持的综合管廊建设试点城市之外，每个直辖市和省会城市甚至一些中小型城市都开始了综合管廊的建设或者规划。预计未来 3 到 5 年国内的城市管廊公里数将非常庞大，随之而来的是管廊建设及运营的规范化，智能化的要求。目前管廊修建都处于示范段小范围建设或者运营阶段，问题尚未凸显，未来管廊修建的公里数逐渐累积，运营监管的范围将不再是现在的几公里规模。当管廊规模在几十公里后，设备分布的网络拓扑就已经很庞大，如果软硬件达不到一定要求，将系统将面临无法扩展的瓶颈。在管理上，如果没有同一的高效软硬件集成平台，将无法实现自动化管理运营。设想未来城市管廊的规划都在百公里以上，分散的设备和互不兼容的子系统中庞大的监控数据会给管理造成多么大的困境。因此，我们现在架构的设计就要具备前瞻性，在管廊建设之初就应该构建一个从软件到硬件都符合未来应用的现代化智能平台。

3 解决方案

管廊的弱电系统（监控与报警系统）是一个深度集成的自动化平台，它集成了环境与设备监控、安全防范、视频监控、火灾报警、语音通讯、电力监控等子系统。通过集成和互联管廊内的自动化系统，为运营和维检人员提供一个完整的、统一的运管平台。

所以，管廊的运管平台，需要基于物联网、大数据、云计算三大技术，平台内核采用业界知名的成熟、稳定、可靠的工

业SCADA 软件为基础，通过大量深度开发，完美集成 GIS 技术、

BIM 技术于一体，将综合感知和指挥调度、监控运营管理、维修维护管理三大基础功能模块整合于一身，为智慧管廊的建设、运营、维护、管理奠定了坚实的基础。

本文以法国某知名品牌，工业级的SCADA 软件，以及 Modicon边缘控制器PLC产品为例，介绍工业以太网在管廊运管平台和环境与设备监控子系统中的应用。