工业以太网在综合管廊弱电系统中的应用.pdf

工业以太网在综合管廊弱电系统中的应用 工业以太网在综合管廊弱电系统中的应用 1 概述 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。 1.1 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。 2015 年中央财政支持的综合管廊十个首批试点城市：包头、 沈阳、哈尔滨、苏州、厦门、十堰、长沙、海口、六盘水、白 — 306 — 银。2016 年中央财政支持的综合管廊新增十五个试点城市石家庄 市、四平市、杭州市、合肥市、平潭综合试验区、景德镇市、威 海市、青岛市、郑州市、广州市、南宁市、成都市、保山市、海 东市和银川市。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”。 1.2 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。 1.3 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； — 307 —  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。 图 1 综合监控系统 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。 1.4 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 — 308 — 厂控制系统，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