淺析綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉 晶 晶

(北京建達(dá)道橋咨詢有限公司，北京 100015)

淺析綜合管廊監(jiān)控與報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉 晶 晶

(北京建達(dá)道橋咨詢有限公司，北京 100015)

綜合管廊具有空間封閉狹小、內(nèi)部環(huán)境不佳等特點(diǎn)，為保證管廊安全可靠運(yùn)行，需設(shè)置完善的弱電系統(tǒng)。以某城市綜合管廊的監(jiān)控和報警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例，介紹了各系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成、信號傳輸方式及系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

綜合管廊，安全防范系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，可燃?xì)怏w探測報警系統(tǒng)

近年來，為積極響應(yīng)國家關(guān)于加強(qiáng)綜合管廊建設(shè)的要求，我國部分城市新區(qū)的新建道路根據(jù)功能需求，同步規(guī)劃和建設(shè)了地下綜合管廊。將市政管線集約化布置，便于管線的維護(hù)管理，同時避免了道路拉鏈?zhǔn)浇ㄔO(shè)，提高了城市綜合承載能力和市政設(shè)施服務(wù)水平。

為確保綜合管廊內(nèi)各類管線的安全運(yùn)行，綜合管廊均同步配套建設(shè)監(jiān)控與報警系統(tǒng)等附屬設(shè)施，采用以智能化固定監(jiān)測為主、人工巡檢為輔的方式，確保管廊內(nèi)運(yùn)行信息不間斷反饋，以滿足管理單位的運(yùn)營維護(hù)要求。本文結(jié)合工程案例，重點(diǎn)分析城市綜合管廊監(jiān)控和報警系統(tǒng)設(shè)計(jì),對系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成、信號傳輸方式及系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)做詳細(xì)闡述。

1 項(xiàng)目概況

福建省龍巖市某綜合管廊全長約1.1 km，起點(diǎn)順接龍巖大道綜合管廊。

管廊斷面采取綜合艙、燃?xì)馀撾p艙的布置型式，其中：綜合艙斷面尺寸為(4.5×3+1.4×1.5) m，包含給水管(DN500)、中水管(DN300)、通信管(16孔，含電信纜、交通電纜、有線電視電纜)、15孔10 kV電力電纜等；污水倉位于綜合倉底部；燃?xì)馀摮叽?.5 m×3 m，燃?xì)夤芄軓綖镈N150。

本項(xiàng)目防火分隔按間距不大于200 m設(shè)計(jì)，綜合倉、燃?xì)鈧}均分為6個防火分區(qū)。全線設(shè)置投料口、通風(fēng)口和管線出艙口等功能節(jié)點(diǎn)，其中通風(fēng)口合建人員出入口，投料口設(shè)置人員逃生井。在每個防火分區(qū)的通風(fēng)口上層設(shè)置電氣設(shè)備室。

本片區(qū)內(nèi)監(jiān)控中心由龍巖大道綜合管廊建設(shè)完成，監(jiān)控中心設(shè)置了完備的控制管理系統(tǒng)，對區(qū)域內(nèi)綜合管廊進(jìn)行不間斷監(jiān)控。本項(xiàng)目納入該監(jiān)控中心管理范圍，并根據(jù)本項(xiàng)目需求對監(jiān)控中心現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行必要的擴(kuò)容。

2 監(jiān)控系統(tǒng)

為保證綜合管廊內(nèi)各類管線的運(yùn)行安全、進(jìn)入管廊的工作人員的人身安全，以及出于管廊日常運(yùn)營維護(hù)的需求，配置綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

本系統(tǒng)由管廊監(jiān)控設(shè)備、監(jiān)控中心控制管理系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)組成。所有設(shè)備的檢測結(jié)果上傳監(jiān)控中心分析處理，并將控制指令下發(fā)給監(jiān)控設(shè)備。

1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

在綜合艙和燃?xì)鈧}的各防火分區(qū)中段通風(fēng)不利區(qū)域設(shè)置溫濕度檢測儀、氧氣檢測儀、CH4氣體檢測儀、H2S氣體檢測儀各一套，對管廊內(nèi)的有害氣體和溫濕度進(jìn)行檢測。

綜合管廊每個防火分區(qū)均設(shè)置一臺區(qū)域控制柜(ACU)，每臺區(qū)域控制柜內(nèi)均設(shè)置兩臺千兆以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)(分別用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、安防視頻傳輸)、直流電源及配電開關(guān)。綜合艙區(qū)域控制柜內(nèi)設(shè)置一套本地控制器(PLC)，燃?xì)馀撆c相鄰綜合艙共用一臺PLC。

現(xiàn)場ACU采集的信息包括：溫濕度檢測儀檢測值；氧氣檢測儀檢測值；CH4氣體檢測儀檢測值；H2S氣體檢測儀檢測值；送(排)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；集水坑水位計(jì)水位值；集水坑水泵運(yùn)行狀態(tài)；照明開關(guān)狀態(tài)；電控井蓋狀態(tài)；紅外報警裝置報警信號；聲光報警器報警信號。

監(jiān)控設(shè)備采用屏蔽電纜接入本地控制器(PLC)，根據(jù)設(shè)備類型分別采用DI/DO/AI/AO接口。本地控制器連接監(jiān)控千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī),各防火分區(qū)的監(jiān)控千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī)與監(jiān)控中心的監(jiān)控核心交換機(jī)組成自愈型千兆光纖環(huán)網(wǎng)，管廊設(shè)備數(shù)據(jù)通過該環(huán)網(wǎng)上傳至監(jiān)控中心。

2)聯(lián)動控制。

現(xiàn)場ACU控制的設(shè)備如下：

a.送(排)風(fēng)機(jī)運(yùn)行控制：自控系統(tǒng)可根據(jù)溫度自動啟動通風(fēng)機(jī)運(yùn)行，根據(jù)規(guī)定在24 h進(jìn)行定時自動通風(fēng)；當(dāng)有人員進(jìn)入綜合管廊時，提前進(jìn)行通風(fēng)換氣，以確保人員健康安全；可根據(jù)火災(zāi)報警系統(tǒng)、燃?xì)馓綔y報警系統(tǒng)的需要開啟/停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行。當(dāng)本系統(tǒng)和火災(zāi)報警系統(tǒng)同時作用時，火災(zāi)報警系統(tǒng)的級別優(yōu)先。

b.集水坑水泵運(yùn)行控制：消防系統(tǒng)在集水坑內(nèi)設(shè)壓差液位計(jì)，監(jiān)控中心可顯示集水坑實(shí)時水位信號以及排水泵的啟、停、故障、手自動狀態(tài)，排水泵通過自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液位自動控制、現(xiàn)場手動控制的功能。

c.照明開關(guān)及聲光報警器控制：當(dāng)某防火分區(qū)入侵報警或其他報警時，自控系統(tǒng)向監(jiān)控中心發(fā)送報警信號，同時自動打開相關(guān)區(qū)域照明開關(guān)，啟動聲光報警器。

d.電控井蓋控制：監(jiān)控中心可通過自控系統(tǒng)遠(yuǎn)程開啟/關(guān)閉電控井蓋。

2.2安全防范系統(tǒng)

安全防范系統(tǒng)用于實(shí)時觀測管廊內(nèi)外運(yùn)行情況，對特殊事件進(jìn)行確認(rèn)，為救災(zāi)排險提供直觀信息。

綜合管廊每個防火分區(qū)中部設(shè)置一對低照度紅外槍式攝像機(jī)，遇曲線段增加攝像機(jī)。每個通風(fēng)口電氣設(shè)備室內(nèi)設(shè)置一臺低照度紅外球型攝像機(jī)。當(dāng)艙內(nèi)發(fā)生火災(zāi)或有人非法進(jìn)入時，可通過視頻系統(tǒng)進(jìn)行定位確認(rèn)。外場視頻信號接入?yún)^(qū)域控制柜內(nèi)的安防千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，各防火分區(qū)的安防千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī)組成自愈型千兆光纖環(huán)網(wǎng)，將圖像上傳至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心設(shè)置高清解碼器、監(jiān)視器墻、視頻控制計(jì)算機(jī)等設(shè)備及相應(yīng)的服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)本地實(shí)時瀏覽、存儲、管理和控制等功能。為保證圖像存貯的可靠性，保存全部圖像不小于30 d。

綜合管廊每個通風(fēng)口/投料口的人員逃生口均設(shè)置一套紅外對射報警裝置，在現(xiàn)場通過密碼方式手動關(guān)閉和開啟報警功能。在室外可直通管廊的井道蓋板設(shè)置電控井蓋。系統(tǒng)對管廊各出入口進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，具有非法開啟報警、遠(yuǎn)程開關(guān)、本地應(yīng)急開鎖、內(nèi)部應(yīng)急逃生等功能。當(dāng)檢測到外部非法入侵時，聯(lián)動啟動照明系統(tǒng)、聲光報警器，同時監(jiān)控中心視頻監(jiān)視系統(tǒng)切換顯示該區(qū)域的圖像，供管理人員確認(rèn)。

2.3通信系統(tǒng)

1)固定式通信系統(tǒng)。

本系統(tǒng)與消防專業(yè)電話系統(tǒng)合并設(shè)置。在綜合倉、燃?xì)鈧}每個防火分區(qū)電氣設(shè)備室內(nèi)設(shè)置IP型緊急電話分機(jī)一臺，其中綜合倉電話分機(jī)內(nèi)置千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，相鄰燃?xì)鈧}內(nèi)緊急電話接入該交換機(jī)。監(jiān)控中心設(shè)有緊急電話控制主機(jī)、緊急電話工作站、接警電話等設(shè)備。現(xiàn)場話機(jī)通過單模光纖環(huán)網(wǎng)與監(jiān)控中心連接，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場與監(jiān)控室人工坐席語音通話，并可接入市話外線。

2)無線通信系統(tǒng)。

本系統(tǒng)采用無線局域網(wǎng)(WLAN)方案實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)移動語音通信。綜合倉、燃?xì)鈧}每個防火分區(qū)中部設(shè)置一臺無線接入點(diǎn)(AP)，實(shí)現(xiàn)管廊內(nèi)無線通信覆蓋。監(jiān)控中心設(shè)有接入控制器(AC)，實(shí)現(xiàn)對管廊內(nèi)AP的集中管理。巡檢人員通過手持VolP手機(jī)通訊。無線AP接入?yún)^(qū)域控制柜內(nèi)監(jiān)控千兆環(huán)網(wǎng)交換機(jī)。

3 報警系統(tǒng)

報警系統(tǒng)用于將管廊的火災(zāi)/燃?xì)庑孤﹫缶畔?shí)時上傳至監(jiān)控中心，并使相關(guān)的設(shè)備處于消防運(yùn)行狀態(tài)，同時以聲光報警等方式通知相關(guān)人員撤離現(xiàn)場。

3.1火災(zāi)自動報警聯(lián)動系統(tǒng)

本項(xiàng)目采用集中報警系統(tǒng)。龍巖大道監(jiān)控中心消防控制室內(nèi)設(shè)置了集中火災(zāi)報警控制器，根據(jù)本項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模，在綜合倉1號防火分區(qū)電氣設(shè)備室內(nèi)設(shè)置一臺區(qū)域火災(zāi)報警控制器，完成全線的火災(zāi)監(jiān)視和報警聯(lián)動，并將所有信號上傳至監(jiān)控中心。

1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

沿綜合艙頂部以10 m間距設(shè)置感煙探測器；在電氣設(shè)備間和投料口內(nèi)設(shè)置點(diǎn)式感煙探測器。

在綜合艙每層電力電纜支架上、綜合艙頂部敷設(shè)線型感溫光纖探測器。

在綜合艙各防火分區(qū)以30 m間距設(shè)置火災(zāi)手動報警按鈕，在各防火分區(qū)防火分隔處設(shè)置手動報警按鈕。

在綜合艙各防火分區(qū)以30 m間距設(shè)置火災(zāi)聲光報警器，距離防火分區(qū)兩端設(shè)置距離不大于15 m。

綜合艙各防火分區(qū)在通風(fēng)口電氣設(shè)備室設(shè)置一臺火災(zāi)顯示盤，便于現(xiàn)場人員操作。各防火分區(qū)設(shè)置模塊箱，負(fù)責(zé)所在區(qū)域聯(lián)動設(shè)備信號接口。

手動報警按鈕、感煙探測器、聲光報警器采用總線式連接到區(qū)域火災(zāi)報警控制器上。

分布式光纖測溫系統(tǒng)設(shè)置光纖測溫主機(jī)一臺，負(fù)責(zé)接入測溫光纜信號。光纖測溫主機(jī)將探測到的火災(zāi)報警信號通過通信協(xié)議模塊傳輸給區(qū)域火災(zāi)報警控制器。

區(qū)域報警控制器采用單模光纖將火災(zāi)報警信號傳輸至監(jiān)控中心。

2)聯(lián)動控制。

火災(zāi)報警系統(tǒng)應(yīng)能向中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸報警信息，聯(lián)動攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)至相應(yīng)區(qū)段的電視畫面，供值班人員確認(rèn)。值班人員確認(rèn)后，聯(lián)動控制器應(yīng)完成以下動作：

a.切斷非消防電源；

b.關(guān)閉送(排)風(fēng)機(jī)；

c.接通應(yīng)急照明系統(tǒng)；

d.開啟所有聲光報警裝置；

e.聯(lián)動控制開啟著火區(qū)域干粉滅火器，啟動聲光報警裝置和指示燈；

f.燃?xì)馀撌覂?nèi)天燃?xì)鉂舛却笥谄浔ㄏ孪逎舛戎?體積分?jǐn)?shù))20%時，報警控制器接收到燃?xì)馓綔y器報警信號后，啟動事故段分區(qū)及其相鄰分區(qū)的送、排風(fēng)機(jī)。同時，啟動聲光報警裝置。

3.2燃?xì)馓綔y報警系統(tǒng)

燃?xì)馓綔y報警系統(tǒng)由設(shè)置于監(jiān)控中心的燃?xì)獗O(jiān)控工作站、燃?xì)馓綔y報警主機(jī)，設(shè)置于管廊燃?xì)鈧}內(nèi)的氣體報警控制器、聲光報警器、燃?xì)馓綔y器(自帶聲光報警)以及風(fēng)機(jī)聯(lián)動控制設(shè)備等構(gòu)成。

燃?xì)馀撁總€防火分區(qū)的電氣設(shè)備間內(nèi)設(shè)置一臺探測儀控制箱，內(nèi)設(shè)氣體報警控制器，負(fù)責(zé)采集和顯示現(xiàn)場燃?xì)馓綔y器信息。每個探測器和控制器設(shè)置自動報警裝置，當(dāng)燃?xì)馓綔y器監(jiān)測到燃?xì)鉂舛冗_(dá)到報警濃度時，現(xiàn)場發(fā)出報警信號，同時監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)接收報警信息及探測器檢測值。

氣體報警控制器同時將信號輸出至火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制器，當(dāng)天然氣管艙天然氣濃度超過報警濃度設(shè)定值時，系統(tǒng)聯(lián)動啟動燃?xì)馀撌鹿识畏謪^(qū)及相鄰分區(qū)的送、排風(fēng)機(jī)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

在燃?xì)夤艿肋B接處、閥門處、局部高點(diǎn)以及正常段每隔15 m設(shè)置燃?xì)馓綔y器，探測器吸頂安裝。

在燃?xì)馀摳鞣阑鸱謪^(qū)每隔30 m設(shè)置聲光報警器，距離防火分區(qū)兩端設(shè)置距離不大于15 m。

燃?xì)馓綔y器、聲光報警器以總線式連接到分區(qū)氣體報警控制器上。

分區(qū)氣體報警控制器間采用RS485總線方式相連，并在1號防火分區(qū)報警控制器前增加中繼，將報警信號傳輸至監(jiān)控中心。

3.3防火門監(jiān)控系統(tǒng)

綜合管廊內(nèi)的常閉式防火門處均設(shè)置防火門監(jiān)控器，在綜合倉、燃?xì)鈧}的1號防火分區(qū)電氣設(shè)備室內(nèi)分別設(shè)置防火門監(jiān)控分機(jī)一臺。防火門監(jiān)控器采用屏蔽電纜接入防火門監(jiān)控分機(jī)，監(jiān)控分機(jī)通過單模光纖，與設(shè)置于監(jiān)控中心內(nèi)的防火門監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通信。

防火門監(jiān)控系統(tǒng)對防火門進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、故障反饋，當(dāng)防火門處于非正常打開狀態(tài)給出報警反饋，并使其恢復(fù)到正常狀態(tài)。

防火門監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)與火災(zāi)報警系統(tǒng)主機(jī)實(shí)行聯(lián)動。火災(zāi)發(fā)生后，系統(tǒng)可接收火災(zāi)報警系統(tǒng)的信號，遠(yuǎn)程開/關(guān)事故分區(qū)防火門。

4 結(jié)語

目前，對于綜合管廊附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)，尚未出臺關(guān)于配置等級的明確規(guī)定。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，宜結(jié)合管廊規(guī)模、管線類型、區(qū)域內(nèi)管廊管理模式等因素，綜合選定監(jiān)控和報警系統(tǒng)方案，以形成可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的城市地下運(yùn)行管理系統(tǒng)，確保綜合管廊的安全運(yùn)營。

[1] GB 50838—2015,城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50116—2013,火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 劉應(yīng)明．城市地下綜合管廊工程規(guī)劃與管理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016:142-151.

[4] 朱雪明．世博園區(qū)綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣，2011(4)：21-25.

[5] 彭百川．綜合管廊弱電系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡析[J].土木建筑與環(huán)境工程，2016(S2)：131-136.

Analysisondesignofintegratedcorridormonitoringandalarmsystem

LiuJingjing

(BeijingJiandaRoadandBridgeConsultingCo.,Ltd,Beijing100015,China)

The integrated corridor has the characteristics of narrow space and poor internal environment. In order to ensure the safe and reliable operation of the corridor, it is necessary to set up a perfect weak electricity system. In this paper, a city integrated corridor monitoring and alarm system design as an example, introduced the system equipment composition, signal transmission and system design points.

integrated corridor, security system, communication system, automatic fire alarm system, combustible gas detection alarm system

1009-6825(2017)30-0235-03

2017-08-16

劉晶晶(1985- )，女，工程師

TU892

A