GIL在線監(jiān)測(cè)

存在問題和建設(shè)意義

綜合管廊，便是地下城市管道綜合走廊。即在城市地下修建一個(gè)管廊空間，將電力工程、通信，天然氣、供暖、給水排水等多種工程管線集于一體，設(shè)立專業(yè)的檢修孔、起吊口和檢測(cè)系統(tǒng)，執(zhí)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)方案、統(tǒng)一基本建設(shè)和管理方法，是確保城市運(yùn)作的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和“命運(yùn)線”,而提升綜合管廊的智能化系統(tǒng)和信息化管理能力，可大大的緩解管廊的運(yùn)維管理工作壓力和延長(zhǎng)管廊機(jī)器設(shè)備的生命期。

GIL管廊是綜合管廊應(yīng)用于電力行業(yè)不斷深化、專業(yè)化的體現(xiàn)形式，其安全性、穩(wěn)定性顯得尤為重要。作為一種新型的輸電方式，GIL具有輸電容量大、損耗低、占地少、布置靈活、可靠性高、安全防護(hù)性好、免維護(hù)、壽命長(zhǎng)、與環(huán)境相互影響小等優(yōu)點(diǎn)。采用GIL可解決特殊環(huán)境或特殊地段的輸電線路架設(shè)問題，通過合理設(shè)計(jì)，不但可以大大降低系統(tǒng)造價(jià)，而且也能提高系統(tǒng)的可靠性。如采用隧道（以下簡(jiǎn)稱管廊）中鋪設(shè)氣體絕緣金屬封閉輸電線路（Gas Insulated metal enclosed Transmission Line，以下簡(jiǎn)稱GIL）穿過江河、城市重要交通及建筑體，對(duì)于提高區(qū)域電網(wǎng)接納能力、提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平、滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展用電需要，具有重要意義。

近幾年來,我國GIL管廊大規(guī)模地建設(shè),管廊內(nèi)管線較多,運(yùn)維管理一直是個(gè)難題,尤其是距離較長(zhǎng)的GIL管廊該問題更加突出。由此對(duì)已經(jīng)建成的綜合管廊進(jìn)行了研究和調(diào)研,主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面：

2.1 GIL管廊中各個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)獨(dú)立存在，未能達(dá)到統(tǒng)一綜合監(jiān)控的目的，缺乏環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控、安防監(jiān)控、視頻監(jiān)控、人工智能等數(shù)字化監(jiān)控手段。

2.2 運(yùn)維人員仍需從事大量的設(shè)備巡視、定期查驗(yàn)、數(shù)據(jù)錄入等簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)，勞動(dòng)效率低下，且難以做到“時(shí)空” 方面的全面性、準(zhǔn)確性、科學(xué)性，不能做到提前預(yù)警、主動(dòng)消缺。

2.3 現(xiàn)有GIL管廊評(píng)價(jià)診斷能力不強(qiáng)，數(shù)據(jù)利用和分析不夠。大量數(shù)據(jù)上傳后，缺乏對(duì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析功能，難以實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)環(huán)境、安全、狀態(tài)等自動(dòng)評(píng)價(jià)、聯(lián)動(dòng)控制、及時(shí)預(yù)警與工單派送，不能進(jìn)行多方面數(shù)據(jù)的綜合評(píng)估，對(duì)不同GIL管廊的差異化巡視管理、檢修策略的科學(xué)制定支撐力度不夠。

另外管廊內(nèi)主要GIL設(shè)備、電纜本地及本身功能使用的驅(qū)動(dòng)力、照明燈具、排水管道等設(shè)備繁雜，不管管廊本體出現(xiàn)常異常，還是本身附設(shè)機(jī)器設(shè)備出現(xiàn)故障，都將導(dǎo)致沿線輻射城市功能的癱瘓，因而提高GIL綜合管廊的智能化系統(tǒng)和信息化管理水準(zhǔn)實(shí)際意義重大，“GIL智慧管廊”定義的明確提出和運(yùn)用應(yīng)運(yùn)而生。通過GIL智慧管廊系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)輔助監(jiān)控系統(tǒng)、GIL管廊本體及附屬設(shè)施統(tǒng)一監(jiān)控和管理，將監(jiān)測(cè)信息深度融合、智能識(shí)別，達(dá)到設(shè)備診斷過程自動(dòng)化，提高故障缺陷分析處理效率，提升GIL智慧管廊系統(tǒng)安全運(yùn)行水平、降低人力巡視檢查工作量，實(shí)現(xiàn)差異化、精準(zhǔn)化的運(yùn)維檢修管理

系統(tǒng)簡(jiǎn)介

GIL在線監(jiān)測(cè)是管廊運(yùn)行維護(hù)的核心控制系統(tǒng)，主要包括：GIL智慧管廊監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)、GIL本體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、隧道健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng)、智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、信號(hào)覆蓋系統(tǒng)、應(yīng)急通訊系統(tǒng)、GIL管廊低壓交流監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、防火門禁系統(tǒng)、火災(zāi)告警系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

通過建立GIL智慧管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、集成、協(xié)同巡視、集中管控，完成對(duì)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的集中展示和分析。同時(shí)建立數(shù)據(jù)中心，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理并進(jìn)行智能識(shí)別分析，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的硬件資源分配管理、統(tǒng)一的安全策略管理（人員安全、數(shù)據(jù)安全）、統(tǒng)一的軟資源管理。通過系統(tǒng)建設(shè)，最終形成由多個(gè)專業(yè)的不同子系統(tǒng)組成的，一個(gè)全面、實(shí)用、安全、高效的智能化、智慧化管廊系統(tǒng)。

管廊內(nèi)GIL布置圖

系統(tǒng)架構(gòu)圖

1、在監(jiān)控管理中心設(shè)定監(jiān)控電子計(jì)算機(jī)、管理電子計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、通訊電子計(jì)算機(jī)和智能化系統(tǒng)模擬屏等機(jī)器設(shè)備構(gòu)成中央電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

2、智能化系統(tǒng)仿真模擬顯示器可形象化地顯示管廊內(nèi)多種機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行狀況及空氣質(zhì)量參數(shù)，及時(shí)掌握自然災(zāi)害和非法侵入的產(chǎn)生以及部位。

3、仿真模擬顯示器的顯示信息內(nèi)容有：管廊內(nèi)各個(gè)區(qū)段的部位和建筑模擬圖，各疏散出口污水提升泵的情況、液位開關(guān)情況、自然通風(fēng)設(shè)備情況、室內(nèi)照明情況、工作溫度/環(huán)境濕度和、含氧量、CH4濃度值、H2S濃度值等多種報(bào)警信號(hào)等。
    4、 監(jiān)控管理中心。
   綜合管廊監(jiān)控中心主要任務(wù)為保證管廊內(nèi)管道及操縱機(jī)器設(shè)備能正常運(yùn)行，并在產(chǎn)生安全事故時(shí)要迅速反應(yīng)解決，因而管廊監(jiān)控中心便是全部管廊安全性監(jiān)管系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，根據(jù)自動(dòng)化技術(shù)監(jiān)控與探測(cè)機(jī)器設(shè)備，將管廊內(nèi)任一角落里的情況材料快速傳送搜集于監(jiān)控管理中心中，使技術(shù)人員能夠隨時(shí)隨地輕易的把握全部狀況。

5、創(chuàng)建健全的預(yù)警信息、警報(bào)體制，處理城市管廊設(shè)備遭到人為因素毀壞的地底安全隱患，確保管廊內(nèi)的自然通風(fēng)、照明燈具、排水管道、防火安全、通訊等機(jī)器設(shè)備的正常運(yùn)行。

應(yīng)用平臺(tái)

智慧管廊應(yīng)用平臺(tái)主要包括決策指揮、智能分析、基礎(chǔ)應(yīng)用三部分功能。決策指揮主要是利用接入的子系統(tǒng)展示管廊的整體狀態(tài)，通過二、三維及統(tǒng)計(jì)圖表等方式實(shí)現(xiàn)智慧管廊的監(jiān)控及狀態(tài)預(yù)警，目前決策指揮場(chǎng)景主要包括在線智能巡檢、主動(dòng)預(yù)警、輔助決策、應(yīng)急處置、多維協(xié)同智能作業(yè)等；智能分析主要是基于特定應(yīng)用及數(shù)據(jù)而開發(fā)的專題分析應(yīng)用，通過該分析應(yīng)用可直接體現(xiàn)管廊某類特定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)下的運(yùn)行狀態(tài)，方便業(yè)務(wù)人員對(duì)管廊狀態(tài)進(jìn)行深入分析，目前主要包括管道沉降預(yù)測(cè)、伸縮節(jié)狀態(tài)預(yù)測(cè)、電纜狀態(tài)多維感知、操作人員分布、管廊健康分析等應(yīng)用主題；基礎(chǔ)應(yīng)用是本的支撐應(yīng)用，用于構(gòu)建本的基礎(chǔ)服務(wù)，并為決策指揮和智能分析提高平臺(tái)各類數(shù)據(jù)支撐服務(wù)，目前主要包括數(shù)據(jù)運(yùn)維、臺(tái)賬管理、巡視管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、用戶管理等。

數(shù)據(jù)中心

智慧管廊數(shù)據(jù)中心主要包括數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、算法管理4個(gè)管理模塊。數(shù)據(jù)治理主要是對(duì)感知層采集的各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用“數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)清洗”的方式，按照設(shè)備規(guī)范化模板設(shè)計(jì)清洗規(guī)則，并對(duì)清洗后的數(shù)據(jù)通過SG-CIM進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建模，存入數(shù)據(jù)中心當(dāng)中，經(jīng)分類后構(gòu)建算法訓(xùn)練數(shù)據(jù)集、驗(yàn)證數(shù)據(jù)集以及測(cè)試數(shù)據(jù)集，支撐后續(xù)管廊狀態(tài)的數(shù)據(jù)挖掘和分析應(yīng)用；數(shù)據(jù)管理主要包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理和感知數(shù)據(jù)管理；數(shù)據(jù)分析平臺(tái)主要是與高校合作，建立管廊相關(guān)算法模型，不斷挖掘影響管廊狀態(tài)的特征量，實(shí)現(xiàn)算法模型的深度學(xué)習(xí)，為后續(xù)智慧管廊的大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用提供可擴(kuò)展的算法應(yīng)用容器，同時(shí)可以對(duì)吸納進(jìn)來的算法進(jìn)行版本、發(fā)布、運(yùn)行等進(jìn)行管理。

數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層是本系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)的匯集中心，數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)安全等核心數(shù)據(jù)服務(wù)功能。數(shù)據(jù)層為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的統(tǒng)一權(quán)限身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)運(yùn)維服務(wù)（自動(dòng)備份、數(shù)據(jù)擴(kuò)容、數(shù)居遷移、數(shù)據(jù)批處理）。目前接入的數(shù)據(jù)主要包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，感知數(shù)據(jù)，平臺(tái)支撐數(shù)據(jù)等。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要包括現(xiàn)場(chǎng)的圖片數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等。

感知層

感知層通過標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化接口實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集適配，標(biāo)準(zhǔn)化接口主要采用電力標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如IEC61850/61968、電力103、Modbus等，非標(biāo)準(zhǔn)化接口主要是非電力標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)采集，如消息隊(duì)列、WebService、PLC等。通過這兩類接口實(shí)現(xiàn)了智慧管廊所有子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入。目前需要接入的子系統(tǒng)主要包括管廊伸縮節(jié)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、電纜護(hù)層接地環(huán)流監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、電纜局放監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、分布式光纖測(cè)溫子系統(tǒng)、管廊環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、分布式故障定位與分析子系統(tǒng)、管廊結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、管廊人員安全管理子系統(tǒng)、滅火監(jiān)控報(bào)警子系統(tǒng)。

系統(tǒng)介紹

 （一）GIL本體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

   1、GIL本體光纖溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(DTS)  

光纖布纖示意圖(紅線代表光纖，置于管道頂部)

   分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)由測(cè)溫主機(jī)和探測(cè)光纖兩部分組成：

  2、GIL本體光纖溫度應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(BOTDA)

  3、GIL本體光纖振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(DVS)

利用分布式光纖傳感技術(shù)，以光纖作為“傳”和“感”的介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、高精度、分布式的GIL本體的溫度、振動(dòng)及內(nèi)部局放等多參數(shù)的健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)，從而為GIL本體的日常運(yùn)維提供大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)管廊的智慧化管理。

  4、GIL本體局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

  5、GIL本體SF6密度溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

     5.1本體聯(lián)接遠(yuǎn)傳型SF6密度表

     5.2 本體增加SF6密度溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

  6、GIL本體伸縮節(jié)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

GIL管廊伸縮節(jié)補(bǔ)償量監(jiān)測(cè)在早期設(shè)計(jì)對(duì)伸縮節(jié)補(bǔ)償量主要是憑借運(yùn)維人員以及檢修人員的巡視，由檢修人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝的游標(biāo)卡尺的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和過往數(shù)據(jù)的對(duì)比來判斷伸縮節(jié)各個(gè)補(bǔ)償量是否合理，但這些并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)伸縮節(jié)補(bǔ)償量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不能從根本上解決隱患；且在管廊中部與上部的伸縮節(jié)由于高度高，人工巡視比較困難，本系統(tǒng)通過改造GIS/GIL伸縮節(jié)現(xiàn)有的機(jī)械式游標(biāo)卡尺或增加數(shù)字式伸縮節(jié)位移傳感器來實(shí)現(xiàn)伸縮節(jié)補(bǔ)償量在線監(jiān)測(cè)，并可以通過無線LoRa和有線RS485上傳數(shù)據(jù)給上位機(jī)。

  7、GIL 高壓電纜護(hù)層接地環(huán)流在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

電纜護(hù)層電流在線監(jiān)測(cè)裝置由前端監(jiān)測(cè)設(shè)備和后端監(jiān)控中心組成，前端電流監(jiān)測(cè)裝置對(duì)高壓電纜接頭處加裝0～100A單模精確CT電流互感器及精確接地環(huán)流采集裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)110kV及以上高壓電纜的每個(gè)高壓電纜金屬護(hù)層接地點(diǎn)的電流參數(shù)，可通過lora無線通信方式把告警信息發(fā)送到監(jiān)控中心，以便及時(shí)對(duì)發(fā)生故障的電纜進(jìn)行更換或搶修。可實(shí)現(xiàn)對(duì)0～100A接地環(huán)流精確測(cè)量及定時(shí)巡檢測(cè)量，取代傳統(tǒng)人工方式的定期接地環(huán)流巡測(cè)。大大減輕現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高系統(tǒng)維護(hù)效率。

   8、GIL 高壓電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

8.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

電纜局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以供電公司監(jiān)控中心為基礎(chǔ)和核心，通過工業(yè)級(jí)光纖以太環(huán)網(wǎng)，局放采集傳感器、局放檢測(cè)主機(jī)、局放監(jiān)測(cè)分析軟件組成。

8.2系統(tǒng)主要功能

電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于 10KV 及以上電壓等級(jí)的電纜局部放電在線監(jiān)測(cè)。能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)放電量，放電相位，放電次數(shù)等基本局部放電參數(shù)；計(jì)算出各個(gè)接頭及各段電纜局部放電幅值、頻次；經(jīng)多次采集（一般測(cè)量 50 個(gè)工頻周期）后，從數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)進(jìn)行譜圖分析和數(shù)據(jù)報(bào)表以確定放電點(diǎn)相對(duì)位置，必要時(shí)給出報(bào)警。并可按照客戶要求，提供有關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)量。能存儲(chǔ)測(cè)試譜圖、放電趨勢(shì)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜及接頭的絕緣缺陷，并為評(píng)估其絕緣水平及老化程度提供判據(jù)，為電纜的檢修工作提供依據(jù)。

8.3系統(tǒng)主要特點(diǎn)：

（1）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用開合式傳感器，結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸安裝方便，不需要停電，可以很方便的對(duì)重點(diǎn)站、重點(diǎn)設(shè)備、異常設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

（2）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用雙端定位測(cè)量法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜本體產(chǎn)生的局部放電進(jìn)行實(shí)時(shí)定位， 理想條件下定位精度可達(dá)+/-3 米。

（3）采用高性能 FPGA 處理器，實(shí)現(xiàn) 100Msps、12Bit 分辨率的高速采樣、存儲(chǔ)，每次分析可連續(xù)采樣 50 個(gè)工頻周期以上的數(shù)據(jù)。

（4）帶通濾波技術(shù)與噪聲識(shí)別及剔除算法聯(lián)合運(yùn)用，可有效識(shí)別局放信號(hào)。

（5）基于脈沖電流法（IEC60270 標(biāo)準(zhǔn)）的局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)，可檢測(cè) 10pC 以上局放信號(hào)。

（6）在無法鋪設(shè)光纖的情況下，可以采用 4G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可降低光纖布線困難，降低成本。

 9、GIL 高壓電纜分布式故障定位在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

   9.1技術(shù)原理

電纜故障定位系統(tǒng)利用高速暫態(tài)行波在線監(jiān)測(cè)和電網(wǎng)拓?fù)浞治龅南到y(tǒng)方法，實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電電纜的在線監(jiān)測(cè)，對(duì)城市環(huán)網(wǎng)供電電纜故障進(jìn)行定位、選線和預(yù)警。具體方法是在環(huán)網(wǎng)柜主干電纜與饋出電纜分別安裝電纜故障行波測(cè)距裝置，將電纜在發(fā)生故障前的微弱暫態(tài)信號(hào)采集到每一個(gè)故障行波測(cè)距裝置，通過故障行波測(cè)距裝置分析處理，將信號(hào)上傳到系統(tǒng)后臺(tái)，系統(tǒng)后臺(tái)通過波形分析自動(dòng)預(yù)警并通過雙端測(cè)距技術(shù)自動(dòng)計(jì)算故障點(diǎn)距離，通過系統(tǒng)后臺(tái)指示故障點(diǎn)位置，并且對(duì)饋出支路電纜實(shí)現(xiàn)選線功能。

行波定位原理

   9.2系統(tǒng)配置方案

電纜故障行波測(cè)距裝置

故障行波測(cè)距裝置由主控單元（CPU模塊）、高速信號(hào)數(shù)據(jù)采集單元（DAU模塊）、GPS/光纖/北斗守時(shí)模塊、4G/光纖/網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、電源管理模塊等部分構(gòu)成，故障行波測(cè)距裝置通過高頻傳感器獲取暫態(tài)行波電流信號(hào)，記錄采集時(shí)的時(shí)間標(biāo)簽,同時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)條件具備的前提下，可增采 Ua、Ub、Uc、工頻電壓信號(hào)及零序分量，作為對(duì)供電電纜故障點(diǎn)定位和預(yù)警的輔助條件，為后臺(tái)運(yùn)算提供數(shù)據(jù)支持。

故障行波測(cè)距裝置融合先進(jìn)的數(shù)字化傳感器技術(shù)、高速數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體，將本地?cái)?shù)據(jù)通過4G/光纖/網(wǎng)絡(luò)通訊模塊實(shí)時(shí)上傳至系統(tǒng)后臺(tái)。故障行波測(cè)距裝置能夠適應(yīng)惡劣的運(yùn)行環(huán)境，為城市配電網(wǎng)安全運(yùn)行提供有力的保障。

（二）GIL智慧管廊隧道健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)主要在每個(gè)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)斷面上布置鋼筋針、墊圈式壓力傳感器、鋼筋計(jì)、靜力水準(zhǔn)儀。

管廊結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由管廊沉降監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，防外破監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和接縫監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)組成。

（三）GIL智慧管廊環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

 1、GIL智慧管廊智能環(huán)境綜合監(jiān)控裝置

集開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、無線傳輸?shù)裙δ苡谝惑w，采用lora方式進(jìn)行通信，覆蓋了工業(yè)控制及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)采集所需功能，能根據(jù)各種應(yīng)用場(chǎng)合的具體要求進(jìn)行靈活配置的智能型監(jiān)控裝置。

 2、 GIL智慧管廊有毒有害氣體濃度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管廊內(nèi)一氧化碳、可燃?xì)怏w、氧氣、硫化氫等氣體濃度，當(dāng)某氣體濃度達(dá)到或低于（氧氣）設(shè)定值時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，提示管理人員。避免火災(zāi)、中毒等事故的發(fā)生，保障電力運(yùn)行及下管廊內(nèi)業(yè)人員的安全。具有高穩(wěn)定，高準(zhǔn)確和高智能化的特點(diǎn)，外接控制端口豐富，用戶可以自由選擇掛接傳感器的種類和接入端口，并通過簡(jiǎn)單設(shè)置即可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與報(bào)警?？杉蓤?bào)警喇叭，所有通道常開常閉控制端（用戶可以方便外接大功率報(bào)警器或其他需控器件）。本系統(tǒng)主要應(yīng)用于需要檢測(cè)可燃?xì)怏w的場(chǎng)合中，顯示待檢氣體的數(shù)值指標(biāo)量，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的某種待檢氣體的指標(biāo)不符合所設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行一系列報(bào)警動(dòng)作，如報(bào)警，排風(fēng)，跳閘等（根據(jù)用戶的不同設(shè)置而不同）。

 3、水位傳感器

功能描述：封裝技術(shù)，使其在較深的液體中性能穩(wěn)定，組件采用擴(kuò)散硅進(jìn)口芯片，電路采用信號(hào)隔離放大、截頻干擾設(shè)計(jì)（抗干擾力強(qiáng)，防雷擊）過壓保護(hù)、限流保護(hù)、抗沖擊以及防腐等設(shè)計(jì)。

 4、風(fēng)機(jī)控制

根據(jù)中的實(shí)時(shí)情況，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)控制或強(qiáng)制控制。風(fēng)機(jī)與溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，如當(dāng)風(fēng)機(jī)溫度較高時(shí)及時(shí)通風(fēng)換氣；當(dāng)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警時(shí)風(fēng)機(jī)不得啟動(dòng)；當(dāng)有氧氣不足時(shí)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)；當(dāng)可燃?xì)怏w超標(biāo)時(shí)風(fēng)機(jī)不得啟動(dòng)。

在風(fēng)機(jī)下方的管廊墻體上安裝風(fēng)機(jī)控制箱，風(fēng)機(jī)控制可選擇手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式，手動(dòng)模式下可現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)，自動(dòng)模式下由遠(yuǎn)程的控制終端控制風(fēng)機(jī)的開和閉。

 5、水泵控制

要求根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，加裝水位傳感器，后臺(tái)可以實(shí)時(shí)顯示積水深度，當(dāng)水位達(dá)到或超過警戒值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，并與現(xiàn)場(chǎng)水泵聯(lián)動(dòng)，控制水泵抽水直到水位恢復(fù)到警戒值以下停止?？蛇h(yuǎn)程手動(dòng)控制水泵開閉，警戒水位可人為設(shè)定。

（四）GIL智慧管廊人員安全管理系統(tǒng)

 1、門禁防入侵系統(tǒng)

 2、運(yùn)營商移動(dòng)信號(hào)覆蓋子系統(tǒng)

 3、 應(yīng)急廣播通訊子系統(tǒng)

應(yīng)急廣播通訊子系統(tǒng)是管廊有線廣播、緊急電話和調(diào)頻廣播的綜合利用系統(tǒng)，共用一套控制主機(jī)實(shí)現(xiàn)三個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)一控制；管廊內(nèi)緊急電話既可向管廊管理站通報(bào)緊急事件信息，又可jianting管廊內(nèi)管廊廣播效果。調(diào)頻廣播接收設(shè)施將空中FM調(diào)頻廣播信號(hào)接收下來經(jīng)過選頻處理、電光轉(zhuǎn)換后，分別傳送到雙向管廊內(nèi)，利用緊急電話與廣播一體機(jī)中的光纖調(diào)頻直放模塊將調(diào)頻信號(hào)寬頻蜂窩同步放大，經(jīng)泄漏電纜輻射到管廊內(nèi)，完成管廊調(diào)頻覆蓋工作，實(shí)現(xiàn)了FM調(diào)頻廣播信號(hào)在洞內(nèi)的全覆蓋。

 4、 管廊人員定位子系統(tǒng)

管廊人員精確定位系統(tǒng)采用的是UWB（超寬帶）精確定位系統(tǒng)，UbisenseUWB精確定位系統(tǒng)包含三個(gè)組成部分：傳感器sensor、有源定位標(biāo)簽tag和定位平臺(tái)iLocateTRM，在該系統(tǒng)中，定位標(biāo)簽tag利用uwb脈沖信號(hào)發(fā)射出位置信息給傳感器sensor，傳感器接受到信號(hào)后采用TDOA和AOA定位算法對(duì)標(biāo)簽位置進(jìn)行分析，最終通過有線以太網(wǎng)傳輸?shù)絠Locate服務(wù)器。iLocateT－MUWB定位單元可以實(shí)現(xiàn)無縫蜂窩連接，將定位空間無限擴(kuò)展，定位標(biāo)簽可以在各個(gè)單元自由行走，通過定位平臺(tái)軟件分析，將定位目標(biāo)真實(shí)地以虛擬動(dòng)態(tài)三維效果顯示出來。該系統(tǒng)在傳統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境中穩(wěn)定達(dá)到15cm的3D定位精度。

 5、 GIL智慧管廊疏散撤離引導(dǎo)系統(tǒng)

在建管廊的特點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)聲音嘈雜，隨著開挖長(zhǎng)度的深入移動(dòng)信號(hào)也在減弱或無信號(hào)。通常情況下當(dāng)環(huán)境噪音超過90分貝時(shí)，普通電話機(jī)的鈴聲經(jīng)常不能讓工作人員聽到鈴聲，導(dǎo)致生產(chǎn)調(diào)度指令得不到及時(shí)地傳達(dá)，造成經(jīng)濟(jì)損失。該系統(tǒng)專門針對(duì)各類管廊高潮濕的環(huán)境設(shè)計(jì)，具有高防護(hù)、低功耗、防塵防潮、抗噪能力強(qiáng)、聲音清晰洪亮的特點(diǎn)。該系統(tǒng)話機(jī)經(jīng)過若干次鈴響后（默認(rèn)5次），話機(jī)自動(dòng)接聽，主叫方可進(jìn)行呼叫廣播，其聲音將通過外置揚(yáng)聲器廣播給附近的施工人員。

管廊開挖、施工過程中，存在著現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，聲音嘈雜，不安全因素多，而且無移動(dòng)信號(hào)等。而在管廊生產(chǎn)調(diào)度過程和應(yīng)急救援指揮等，又需要保持暢通的通訊條件 。因此必須具有專用的管廊應(yīng)急電話通信系統(tǒng)，來滿足作業(yè)面與管廊值班監(jiān)控室的通信聯(lián)系。

（五）GIL智慧管廊智能巡檢機(jī)器人

地下管廊的運(yùn)維需要全面掌握管廊內(nèi)環(huán)境、設(shè)備設(shè)施運(yùn)行態(tài)勢(shì)，人員進(jìn)出情況，保證管廊安全可靠運(yùn)行及人員的健康及生命安全；能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的隱患，并能進(jìn)行預(yù)警、報(bào)警，出現(xiàn)火情、災(zāi)情時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并能快速響應(yīng)處置，減少或避免財(cái)產(chǎn)、生命損失。掌握管廊日常運(yùn)行中工程管理、維修養(yǎng)護(hù)情況，管線單位、主管單位需了解管廊運(yùn)行情況。目前各運(yùn)維公司對(duì)地下管廊的巡檢方式依然以人工巡視為主，巡視人員定期進(jìn)行地面和管廊協(xié)同的巡視工作，巡視人員在管廊內(nèi)主要關(guān)注電纜的蠕動(dòng)變形情況、電纜和管廊外觀、地下管廊金屬構(gòu)件銹蝕情況以及管廊積水情況，巡視工作內(nèi)容逐漸單一，管廊內(nèi)人員巡視工作效率低，而這些工作可以通過自動(dòng)化的攝像監(jiān)控來代替，另外人工巡檢存在管廊環(huán)境空間封閉，內(nèi)部陰暗潮濕、積水及有毒氣體的存在較大的安全隱患。

為了進(jìn)一步提高地下管廊的防災(zāi)減災(zāi)能力，保障高壓電纜網(wǎng)的安全運(yùn)行，在地下管廊實(shí)現(xiàn)了固定、離散在線監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，一些重要地下管廊還需要?jiǎng)討B(tài)和連續(xù)監(jiān)控的功能，以現(xiàn)代技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)管廊的不間斷巡檢，取代人工巡檢；同時(shí)，還可以逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)地下管廊內(nèi)突發(fā)事件的現(xiàn)場(chǎng)處理，在第一時(shí)間采取*的處理措施，相對(duì)傳統(tǒng)的人工干預(yù)，有其快速、安全、高效的優(yōu)勢(shì)。通過在管廊里設(shè)置一套掛軌式機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)：視頻圖像識(shí)別、紅外熱成像測(cè)溫、環(huán)境及氣體檢測(cè)、音頻采集分析、雙向語音對(duì)講、自動(dòng)巡檢。

 系統(tǒng)架構(gòu)

地下管廊機(jī)器人巡檢系統(tǒng)主要由軌道式巡檢機(jī)器人、軟件平臺(tái)、供電平臺(tái)、軌道總成、通信平臺(tái)組成，通過部署在管理中心的中心管理平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)管理及控制機(jī)器人在線進(jìn)行巡檢任務(wù)作業(yè)，同時(shí)將巡檢狀態(tài)和結(jié)果能夠通過桌面控制器傳輸?shù)皆品?wù)器，可以通過移動(dòng)客戶端的方式隨時(shí)傳送給現(xiàn)場(chǎng)管理人員，第一時(shí)間得到巡檢報(bào)告及報(bào)警信息，同時(shí)通過電力專網(wǎng)，能夠?qū)C(jī)器人巡檢畫面及巡檢結(jié)果等信息實(shí)時(shí)與工廠綜合管理部門進(jìn)行數(shù)據(jù)分享，通過遠(yuǎn)程管理的方式對(duì)每臺(tái)機(jī)器人的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控管理。

 部署方案

依照管廊結(jié)構(gòu)，采用安裝懸吊軌道的方式安裝機(jī)器人，能夠充分利用管廊頂部空間，提升安全性及空間利用率。

機(jī)器人吊軌、供電系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡(luò)安裝后，軌道巡檢機(jī)器人將按照管廊進(jìn)行部署安裝，機(jī)器人能夠完成自主巡檢、自主通訊及自主充電的無人值守式運(yùn)行。

在管廊里，一共設(shè)置三到四套無線通信設(shè)備，無線充電設(shè)備和無線通信設(shè)備均在現(xiàn)場(chǎng)就地取電，無線通信設(shè)備通過光纖連接到主控室交換機(jī)，以連接機(jī)器人控制后臺(tái)。

 智能巡檢機(jī)器人

軌道式巡檢機(jī)器人，是整個(gè)巡檢系統(tǒng)的核心組成部分，承擔(dān)地下管廊內(nèi)巡檢和現(xiàn)場(chǎng)處置的主要功能，巡檢機(jī)器人的主要部件包括：車體、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制箱、紅外激光雷達(dá)、360°全角度攝像頭、紅外熱成像鏡頭、LED照明燈具、離子式煙霧傳感器、溫度/濕度探頭、火焰探測(cè)傳感器、雙向語音對(duì)講揚(yáng)聲器等。

（六）GIL智慧管廊智能視頻安防系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在管廊重要位置及出入口處安裝視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)（包括電纜接頭、積水井及水泵控制箱、風(fēng)機(jī)及控制箱、防火門等），全面覆蓋附近所有敏感區(qū)域，保證監(jiān)控中心24小時(shí)處于監(jiān)控狀態(tài)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了具備數(shù)字化攝像監(jiān)控系統(tǒng)自身的視頻采集、存儲(chǔ)、報(bào)警等基本功能外，還具備圖像分析處理能力，對(duì)于非法闖入jinqu的行為自動(dòng)報(bào)警，視頻信號(hào)可通過4g網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)。

（七）GIL智慧管廊消防滅火監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)

 1、超細(xì)干粉滅火裝置

“超細(xì)干粉自動(dòng)滅火裝置”能與的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，或在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)感應(yīng)啟動(dòng)，將火情控制在初始階段，滅火性能可靠。

 2 、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)由火災(zāi)報(bào)警主機(jī)和編碼型煙霧傳感器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、聲光報(bào)警器等組成，系統(tǒng)采用電子編碼式煙霧傳感器采集隧道內(nèi)實(shí)時(shí)環(huán)境狀態(tài)，當(dāng)產(chǎn)生火警信號(hào)時(shí)，把信號(hào)上傳至安全主機(jī)及環(huán)境綜合監(jiān)控軟件。安全主機(jī)及環(huán)境綜合監(jiān)控軟件接收到火警信息后，相應(yīng)采取一系列措施，如聯(lián)動(dòng)風(fēng)機(jī)、聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警等，并把火警信號(hào)進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)上傳至調(diào)度端平臺(tái)。