工業以太網在綜合管廊弱電系統中的應用檢視原始碼討論檢視歷史

來自 搜狐網 的圖片

工業以太網在綜合管廊弱電系統中的應用未來3到5年，地下綜合管廊的建設和運營逐步成熟，在這個過程中，具備領先技術和先進管理經驗的智慧管廊系統才能符合實際的需求。智慧管廊系統的網絡架構面臨着開放，穩定，易維護，高度自動化等各種實際問題，採用工業以太網架構能夠利用工業級成熟的網路架構完美的解決智慧管廊網絡架構的問題，可以實現管廊內部機電設備互聯互通和統一管理。工業以太網架構適用於管廊弱電系統工程，在地下環境中可以高效可靠的運行。

背景

我國正處在城鎮化快速發展時期，地下基礎設施建設滯後。

推進城市地下綜合管廊建設，統籌各類市政管線規劃、建設和管理，解決反覆開挖路面、架空線網密集、管線事故頻發等問題，有利於保障城市安全、完善城市功能、美化城市景觀、促進城市集約高效和轉型發展，有利於提高城市綜合承載能力和城鎮化發展質量，有利於增加公共產品有效投資、拉動社會資本投入、打造經濟發展新動力。

隨着城市經濟的快速發展，綜合管廊建設規模不足、管理水平不高等問題凸顯，一些城市相繼發生管線泄漏爆炸、路面塌陷、「馬路拉鏈」等事件，嚴重影響着生命、財產安全和城市運行秩序。針對這些問題，綜合管廊成為了一種優秀的解決方案；它是保障城市運行的重要基礎設施和「生命線」。

實施目標

如何在管廊建設之初就構建一個科學的現代化的智能平台，使得未來的管廊運營管理更加高效穩定，更加智能智慧，是現在我們要攻克的一個課題。

而智慧管廊，智能平台的核心三要素：開放的企業級平台，工業以太網架構，以及關鍵的邊緣計算控制設備。因此選擇一個合適的網絡方案，邊緣控制設備，以及開放的平台，對構建智慧管廊平台總體設計是本文需要闡明的目標。

適用範圍

地下綜合管廊是指在城市地下用於集中敷設電力、通信、廣播電視、給水、排水、熱力、燃氣等市政管線的公共隧道。

綜合管廊弱電系統，也稱為綜合管廊監控與報警系統，主要由以下幾部分組成：

管廊運管平台

環境與設備監控系統；

火災報警系統（預警與報警系統）；

安全防範系統（視頻監控、入侵報警等）；

通信系統（有線電話、無線對講等）；

本文介紹重點是管廊運管平台和環境與設備監控系統的方案。也是基於工業以太網應用的核心方案。

根據《城市綜合管廊工程技術規範GB 50838-2015》的要求，綜合管廊每 200 米劃分防火分區，環境與設備監控系統在每個防火分區內會設置一台 ACU 區域控制單元，負責綜合管廊現場防火分區範圍內的信號採集、控制信號輸出和遠程通信等任務，一台ACU通常由工業級的可編程邏輯控制器PLC、工業以太網交換機、UPS和控制機櫃等幾部分組成。

此外，智慧管廊運管平台以保障管廊安全、穩定、高效、智慧化監控和運營為目的，基於物聯網、大數據、雲計算三大技術，幫助管廊業主實現集中監控和運維管理，保障安全，應急預案聯動，大數據分析，持續優化運營。

在工業互聯網網絡體系架構中的位置

本方案在工業互聯網網絡體系架構中，覆蓋智能機器與工控制系統，工廠控制系統與工廠雲平台（及管理軟件）。詳見工業互聯網體系架構圖中的1，5兩部分。方案通過提供綜合管廊內先進的基礎自動化設備和硬件控制系統，保障管廊內數據和設備的監控，上傳下達各種現場數據和指令，並實現與其他個子系統的聯動，為管廊內的設備安全，人員安全，財產安全提供保障。管廊的運管平台方案，是基於平台的集中監控和運維管理，確保管廊業主日常運維的安全和高效，同時通過平台內的各種應急預案的聯動，大數據分析，幫助管廊業主決策支持，持續優化運營。

2 需求分析

綜合管廊的建設在國內已經掀起了高潮，除了 25個中央財政支持的綜合管廊建設試點城市之外，每個直轄市和省會城市甚至一些中小型城市都開始了綜合管廊的建設或者規劃。預計未來 3 到 5 年國內的城市管廊公里數將非常龐大，隨之而來的是管廊建設及運營的規範化，智能化的要求。目前管廊修建都處於示範段小範圍建設或者運營階段，問題尚未凸顯，未來管廊修建的公里數逐漸累積，運營監管的範圍將不再是現在的幾公里規模。當管廊規模在幾十公里後，設備分布的網絡拓撲就已經很龐大，如果軟硬件達不到一定要求，將系統將面臨無法擴展的瓶頸。在管理上，如果沒有同一的高效軟硬件集成平台，將無法實現自動化管理運營。設想未來城市管廊的規劃都在百公里以上，分散的設備和互不兼容的子系統中龐大的監控數據會給管理造成多麼大的困境。因此，我們現在架構的設計就要具備前瞻性，在管廊建設之初就應該構建一個從軟件到硬件都符合未來應用的現代化智能平台。

3 解決方案

管廊的弱電系統（監控與報警系統）是一個深度集成的自動化平台，它集成了環境與設備監控、安全防範、視頻監控、火災報警、語音通訊、電力監控等子系統。通過集成和互聯管廊內的自動化系統，為運營和維檢人員提供一個完整的、統一的運管平台。

所以，管廊的運管平台，需要基於物聯網、大數據、雲計算三大技術，平台內核採用業界知名的成熟、穩定、可靠的工

業SCADA 軟件為基礎，通過大量深度開發，完美集成 GIS 技術、

BIM 技術於一體，將綜合感知和指揮調度、監控運營管理、維修維護管理三大基礎功能模塊整合於一身，為智慧管廊的建設、運營、維護、管理奠定了堅實的基礎。

本文以法國某知名品牌，工業級的SCADA 軟件，以及 Modicon邊緣控制器PLC產品為例，介紹工業以太網在管廊運管平台和環境與設備監控子系統中的應用。