地下綜合管廊建設中物聯(lián)網(wǎng)技術的應用

物聯(lián)網(wǎng)是21世紀傳感技術、通信技術、信息技術的應用大集成，利用物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)地下綜合管廊的智能化管理，符合經濟和城市規(guī)劃發(fā)展的需要，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術的特點及地下綜合管廊建設中物聯(lián)網(wǎng)技術的應用，并結合物聯(lián)網(wǎng)技術在地下綜合管廊建設的應用實例，對物聯(lián)網(wǎng)技術在地下綜合管廊智能化建設市場前景進行了預測，為物聯(lián)網(wǎng)技術應用對地下綜合管廊智能化建設提供參考。

1地下綜合管廊發(fā)展綜述

隨著我國城鎮(zhèn)化進程的推進，地下管線的鋪設錯綜復雜，有可能影響管網(wǎng)系統(tǒng)的承載能力。地下綜合管廊可有效地提高地下空間的利用率，1833年，法國對排水網(wǎng)絡進行規(guī)劃，將自來水、通訊管線設置在地下綜合管廊之中。隨后各國相繼開始修建地下綜合管廊，如：1861年時，英國倫敦修建地下綜合管廊。1890年時，德國漢堡市修建了地下綜合管廊。俄羅斯莫斯科和北美的加拿大和美國密集城市，也均設置地下綜合管廊系統(tǒng)。1958年，我國的第一條地下管廊在天安門廣場改造工程中建成，長約1km。1994年，上海浦東綜合管廊系統(tǒng)建成。近年來，我國又相繼開展管廊系統(tǒng)的建設，如廈門市的集美大道綜合管廊建設等。2015年發(fā)布的《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》，完善了綜合管廊的設計和施工規(guī)范、標準及流程。在宏觀政策方面，頒布了《關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》《關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》，推動了地下綜合管廊建設的迅猛發(fā)展。

2地下綜合管廊監(jiān)控和運營管控平臺系統(tǒng)的開發(fā)

物聯(lián)網(wǎng)包含了三個主要層次：感知層、網(wǎng)絡層和應用層。對地下綜合管廊，在前期規(guī)劃、設計、建設和運營維護過程中，對地下綜合管廊的智能化建設提供了技術上強有力的支撐。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的特點，感知層應當包含攝像頭、ＲFID、傳感器、監(jiān)測設備等。網(wǎng)絡層包含基礎網(wǎng)絡系統(tǒng)、有線通信系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)等。應用層通過監(jiān)控主機和相應的預警分析軟件，將綜合管廊的實時信息進行分析、研判、管理。

結合綜合管廊的監(jiān)控系統(tǒng)與運營管控系統(tǒng)，綜合管廊監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)技術的應用已在原有的1．0圖形時代發(fā)展至現(xiàn)在的智慧時代4．0。本文作者參與了對某綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)和運營管控系統(tǒng)的項目開發(fā)，該系統(tǒng)由環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、設備監(jiān)控、安全防范系統(tǒng)、語音通信系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、可燃氣體探測報警系統(tǒng)、智能巡檢機器人系統(tǒng)、結構健康監(jiān)測系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、巡檢管理、運營管理、應急處置管理、專業(yè)管線監(jiān)控接口、跨系統(tǒng)聯(lián)動控制系統(tǒng)構成。主要系統(tǒng)功能簡介如下：

環(huán)境監(jiān)控進行環(huán)境參數(shù)監(jiān)控并設置報警閾，如濕度、溫度、水位、氧氣濃度、甲烷濃度等，根據(jù)相關規(guī)范規(guī)定，若管廊內氧氣含量低于19．5%（V/V），則報警;廊內硫化氫（HS）含量高于10mg/m3時或甲烷（CH）含量高于1%（V/V）時，則報警。

安全防范中視頻監(jiān)控管理對管廊全方位監(jiān)控。入侵報警管理通過雙光束紅外線判斷是否需要激發(fā)語音報警。出入口控制管理指的是在出入口設置出入口控制裝置，對進出管廊人員的身份進行識別認證，同時具備對非正常開啟、出入口長時間不關閉、通訊中斷、設備故障等非正常情況的實時報警功能。電子巡查管理是指在管廊每個艙內下列場所設置離線電子巡查點。

固定語音通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)構成了語音控制系統(tǒng)。觸發(fā)裝置、火災報警裝置及輔助裝置構成火災報警系統(tǒng)?？扇細怏w報警系統(tǒng)用于監(jiān)測安裝有燃氣管道的艙室內可燃氣體泄漏，及時向管廊監(jiān)控中心發(fā)出報警信號啟動應急搶險預案。

機器人巡檢系統(tǒng)通過智能巡檢機器人能夠對管廊現(xiàn)場視頻畫面、溫濕度環(huán)境以及有毒有害氣體濃度等監(jiān)測要素進行不間斷地自動巡檢與信息采集，對其他固定式在線監(jiān)測系統(tǒng)無法完全覆蓋的情況進行有效補充。

當發(fā)生緊急情況時，巡檢機器人可代替人力在第一時間進入事故現(xiàn)場，把現(xiàn)場的視頻、圖像等數(shù)據(jù)發(fā)送回指揮中心，同時，也可以執(zhí)行應急對講指揮等相關的處置措施，起到更好的防災減災效果?；炷凉芾群透綄俟艿赖谋O(jiān)測由結構健康監(jiān)測實現(xiàn)。

電力監(jiān)控系統(tǒng)對箱式變電站高低壓部分供電回路進行遠程監(jiān)測，保障管廊供電安全和穩(wěn)定。運維管理主要分兩部分：管廊自身運維和入廊管線運維。圖1所示為管廊運維管理的流程圖。運營管理對入廊管線業(yè)主單位的管理，可進行信息錄入、查詢、修改等操作。

應急處置管理主要由應急隊伍、應急物資、應急預案管理構成。專業(yè)管線監(jiān)控管理是指入廊管線進行監(jiān)控并配置相應的監(jiān)控系統(tǒng)?？缦到y(tǒng)聯(lián)動控制將所有子系統(tǒng)之間需要共享的數(shù)據(jù)收集并對不同的數(shù)據(jù)實行互聯(lián)互通。圖2所示為某綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)和運營管控系統(tǒng)建成后的運營情況，在3D環(huán)境下，實時反應每個設備的運行情況。

3地下綜合智能管廊的建設及營運模式

地下綜合管廊建設在不同階段均存在一定的問題，在前期規(guī)劃、設計，綜合管廊的建設缺乏統(tǒng)一的設計標準。在建設階段會面臨建設資金困難。在營運期間，綜合管廊中的不同管線的維修風險和維修成本不同，因此不同的營運部門需要對運營風險進行評估。在投資方面，普遍采用投資、建設和運營一體化+入廊單位付費+政府補貼的PPP模式：引入社會資本，成立相應的項目公司，負責管廊的融資、建設及運營維護，在管廊建成后，項目公司根據(jù)地方的收費政策對相關入廊單位收費，在合作期結束后交付政府使用，能夠有效減少地方財政的資金壓力。

4綜合智能管廊物聯(lián)網(wǎng)技術應用的市場前景及市場機會分析

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術的發(fā)展，我國的智慧城市建設正在從連接互聯(lián)網(wǎng)的1．0時代，向更高效的數(shù)據(jù)互聯(lián)的2．0時代邁進。智慧城市不再只是信息化，而是人工智能化的新型基礎設施的集合，如智慧城市中的智慧市政（水電煤能源、管網(wǎng)、路燈等），智能交通、智能安監(jiān)等。

在此背景下，能源、建設、生產、安保等城市經濟服務等方面的物聯(lián)網(wǎng)技術應用，正在形成下一個建設風口，據(jù)統(tǒng)計，物聯(lián)網(wǎng)應用市場規(guī)?；蜻_萬億級，目前已吸引了包括騰訊、阿里等互聯(lián)網(wǎng)巨頭以及移動、聯(lián)通等電信企業(yè)布局市場。綜合管廊的物聯(lián)網(wǎng)技術應用也屬于政府智慧城市、提供城市公共服務的建設范疇，建設需求取決于政府對城市市政設施的公共管理與服務模式的創(chuàng)新，從法律法規(guī)到地方政策到行業(yè)技術標準多維度推進綜合管廊物聯(lián)網(wǎng)技術應用的發(fā)展。綜合管廊物聯(lián)網(wǎng)技術的應用上應注重對相關技術的突破，逐步完善技術標準及法律法規(guī)?？v觀物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，由眾多的大、中、小企業(yè)構成了綜合管廊物聯(lián)網(wǎng)技術的主要研發(fā)、應用、建設力量，隨著政策、技術標準的完善和市場的規(guī)?；?，綜合管廊物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)及市場必將呈現(xiàn)出整合、優(yōu)化，再迅猛發(fā)展的態(tài)勢。

綜合管廊的物聯(lián)網(wǎng)技術應用，將逐步實現(xiàn)地下綜合管廊的智能化;在行業(yè)標準方面，對綜合管廊物聯(lián)網(wǎng)應用將實現(xiàn)智能、規(guī)范及標準化。在產業(yè)應用方面，綜合管廊物聯(lián)網(wǎng)技術應用將實現(xiàn)人、物及服務智能的充分整合?？傊?，隨著城市建設的規(guī)范化及標準化，同時創(chuàng)新建設模式，吸引社會資本，地下綜合管廊的建設發(fā)展必將對物聯(lián)網(wǎng)產品研發(fā)、實施、集成服務企業(yè)帶來巨大的市場機會，市場前景可期。