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绿色城市智慧管理:数字孪生地下综合管廊平台

1833 法国巴黎建成了世界上第一条市政管道综合管廊。1994年 2000年,上海市政府规划建设了浦东新区张阳路综合管廊,这是中国大陆第一条规模最大、距离最长的综合管廊。到目前为止,地下综合管廊已经演变成城市功能 生命线是人们生活的保障。

当我们在宽敞的大道上在平坦的绿地上漫步,在我们看不见的地下漫步 7 至 8 在米处,城市大动脉不断向市民输送与生活密切相关的水、电、气、通信信号,确保城市正常、安全、高效运行。

Hightopo 综合管廊内部场景采用轻量化三维建模技术,高仿真模拟 3D 基于场景,2D 辅以数据面板,数字展示城市地下隧道空间,了解电力、通信、燃气、供热、给排水等工程管道的铺设情况,检查图扑可视化大屏幕上的维修口、吊装口和监控系统。

案例预览地址:www.hightopo.com

智能管理地下综合管廊 Web 平台利用三维可视化和虚拟仿真技术,高精度模拟地下综合管廊的物理元素和信息系统,实现城市地下综合管廊的安全运行和智能控制,重点研究和应用感知、传输、数据、平台和应用以及展示。

Hightopo 可视化大屏幕显示陆家嘴干线管廊敷设情况,管廊整体长度 10.14 km,共有 11 个汇集点。综合管廊依托智能管廊综合运行管理平台,实时监测管廊内的环境参数和设备状态,及时处理管廊内的报警信息和远程调度。

在系统方面,除消防、通风、供电、照明、环境设备监控、安全等系统外,综合管廊附属系统还设计了智能疏散、人员定位、自动火灾报警、可燃气体探测报警、本体排水等系统。

通过 Hightopo 智能管理地下综合管廊 Web平台上,工作人员点击鼠标,可以清楚地看到每个舱内的运行维护、维护、故障维护等统计数据。离线设备、在线设备、报警设备和待维护设备的比例。如果离线设备过多,应派员工到综合管廊进行现场检测。

电力 1 舱、电力 2 综合舱和燃气舱 4 展示个舱的电压、电流、负责人和联系方式,方便出现问题后及时沟通。

干线综合管廊:用于容纳城市主要工程管道,采用独立分舱方式建造的综合管廊。

支线综合管廊:用于容纳城市配给工程管道采用单舱或双舱的综合管廊。

电缆管廊:浅埋沟施工,盖板可打开,但内部空间不能满足正常交通要求,用于容纳电力电缆和通信电缆。

Hightopo 可视化系统收集管廊供电系统、烟雾探测器、排水排烟系统、环境温湿度、可燃气体检测、门禁、入侵检测、视频等信息。如有异常,报警信号可通过智能管理平台推送,踪闭环处理。

7 环形图显示了天内管道损坏、人员异常、环境异常和设备异常的报警数据,使管理者能够清楚地了解报警的组成。报警列表动态显示报警级别和故障地址,便于事故易发地点的统计。

检查工单、维修工单、动火作业、管廊参观、管道入口、维修工单分别统计30份 日工单数量累计显示,历史工单统计采用折线图显示。

收集工单有利于统计问题,后续可查明事故频发的地点和时间,提前采取预防措施,避免类似问题的发生。

HT 可视化利用丰富的图表、图形和设计元素将相对复杂、抽象的数据通过可视的方式以更直观理解的形式展现,便于管廊运维人员的高效管理,无需通过人工核算等复杂形式进行地下综合管廊的运维分析。

HT 可视化大屏幕,利用各种图表实时显示地下生命线健康指标:氧气、温度、湿度、通风,如果电力舱、燃气舱、综合舱指标异常监控平台自动报警。如果某地段含氧量过低,可通过图扑的可视化大屏幕结合 GIS 快速定位问题点,及时安排救援人员。Hightopo 与 GIS 救援时间短救援时间。

根据气体的化学性质,可分为可燃气体和有毒气体。管廊内可燃气体的主要成分是甲烷和挥发性有机化合物,有毒气体主要是硫化氢、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等。因此,管廊内需要安装检测仪器来监测气体,以确保人员的安全。管廊检测气体的类型和浓度范围应选择气体检测仪器。

地下管廊环境监测解决方案主要由温湿度传感器、氧气传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、硫化氢、甲烷传感器、压力传感器液位传感器、水浸传感器、烟雾报警器、环境监测主机和云平台组成。连接环境监测主机通过连接环境监测主机通过连接环境监测主机 GPRS/4G 上传到云平台,实现 24 持续在线监控小时,支持在线报警、远程查看数据、历史数据曲线查看等功能。

当检测到气体参数超过预置报警值时,将通过 HT 大屏发出声光报警信号,提醒运维人员注意作业安全。当系统发生应急启动、故障等事件时,控制器能自动记录事件类型,事件发生时间,事件发生区域以及事件的详细信息。

城市地下综合管廊安全运行和智能控制的核心在于数据和应用,城市地下综合管廊数据是典型的多源异构数据,数据源、环境监控实时数据、视频监控数据、管廊本体数据、管廊及其设备人员空间位置数据和应急预案文本数据,多源数据集成、联动集成是管廊安全运行和智能控制的核心。

无论承载的管线出现故障,还是自身附属设备出现故障,都可能造成部分功能的瘫痪,因此建设综合管廊时需要设置各类现场传感器用于监测和控制管廊内部设施运行情况。通常包括:管廊附属地面及内部供电系统、照明系统、消防系统、排水排烟系统、巡更等。

综合管廊为封闭地下结构,必须设置通风系统。确保管廊内电缆散发的热量能及时排出,为维修人员提供适量的新鲜空气。管廊内发生火灾时,有助于控制火势蔓延和人员疏散。常见的管廊通风方式分为自然通风和机械通风,机械通风包括机械排风和机械进风。若综合管廊内容纳电力、通信、供水等常规管道,则可采用自然与机械相结合的通风方式。若综合管廊内有污水、天然气等特殊管道,则必须采用机械进排通风方式。

运用 Hightopo 核心产品自主研发 HT for Web,实现可交互 Web 对于通风设备的三维场景,图片可以缩放、平移和旋转,以监控风扇、风阀的状态和模式,以便于管理。

其安全问题在管廊建设之初和投入使用中都至关重要。城市综合管廊安全建设主要包括:环境设备监控系统、视频监控系统、消防系统、入侵报警系统、红外检测报警、应急报警、气体泄漏报警、火灾烟雾报警、高温预警、特殊区域防爆报警系统、大屏幕显示系统、电子检查系统、综合平台管理等。

通过 HT 可视化系统显示各种设备的运行状态,如温湿度探测器、氧气传感器、有害气体和积水监测、自动报警和灭火。轮播报警触发的情况,全面监测无死角,全时监测无遗漏,帮助管理者及时发现和解决问题,消除隐患。

监控中心是保证综合管廊后期维护运行的指挥中心,HT 作为基于 HTML5 标准组件库可无缝结合 HTML5 各种多媒体功能支持各种视频资源的流的多媒体功能 2D、3D 通过场景交互,将相应的监控视频标记在态势地图上,并将相机对象与其视频信号源相关联,满足运维人员实时感知场景、历史数据回溯比较、应急预案等监控需求。

传统视频监控多个分镜头图像 2D 显示器上很难将分镜头视频与实际地理位置对应,无法有效直观地实时监控大场景,没有情况感知。HT 采用视频融合技术 WebGL 技术, 利用 GPU 高性能计算能力实时处理视频图像,图像处理不占用 CPU 资源,画面流畅。

综合管廊监控系统包括多个子系统,如多点高清视频监控系统、红外报警实时视频监控系统、综合管廊管道等设备监控系统。

当某一段温度过高(高于40)℃),或当湿度过高(高于90%)时,监控计算机启动该区域的通风机,强制通风,确保综合管廊内电力电缆的运行容量和设施和人员的安全。

每个操作人员的入口时间、离开时间、工作点和联系方式实时显示。如有异常,监控室的操作和维护可及时联系管廊内的检查人员,迅速疏散到安全区域。蓝牙定位和小摄像头安装在每个操作人员头上的红色安全帽上。在紧急情况下,操作人员按下帽子上的救援按钮,信号和图片将实时传回指挥中心。

地下综合管廊内有专门的生活污水雨水管道和专业管道水管道配套设施,遇上城市污水管不能马上泄水时候,可以立即借助地下综合管廊的较大空间来实现排洪。通过液位检测系统快速确定液位高低,并发送数据至 HT 监控中心。如液位过高可实时调整水泵运行状态,有效降低管廊维护成本,提高效率。

当区段内两个爆管检测专用液位开关同时报警和水管上压力开关压力低报警、或红外防入侵装置报警时,PLC 开启相应区间的照明。

双碳目标持续推进,节能减排是重点。对于传感器和智能面板的节能设置。其中传感器作为自动控制感应模块,嵌入式安装在管廊顶部,可以设定有人经过时红外感应控制亮灯,人离开后在设定的时间内熄灯。智能面板等手动控制设备,可嵌墙安装在管廊分区入口处,这样可实现自动控制、现场控制和值班室远程控制相结合。

综合管廊各舱智能监测系统,具备对各舱本体、运行环境等进行智能检测。采用环形图动态显示各舱室能耗占比,比对分析巡检数据,可及时发现设备和运行环境中存在的高耗能情况,及时进行调整。

采用柱状图分别对比通风、监控、照明、排水、安防的能耗数据并进行存储和管理,识别能耗较大的设备并采取调整措施。能耗历史的统计方便管理者对系统事件和报警进行历史追溯,查询统计、事故分析。

建立科学、完整、统一的节能减排统计、监测和考核体系,按规定做好各项能源和污染物指标统计、监测,按时报送数据。要对节能减排各项数据进行质量控制,加强统计执法检查和巡查,确保各项数据的真实、准确。严肃查处节能减排考核工作中的弄虚作假行为,严禁随意修改统计数据,杜绝谎报、瞒报,确保考核工作的客观性、公正性和严肃性。

Hightopo 3D 可视化综合管廊系统摒弃传统运维管理模式的缺陷,打造“绿色管廊监管运维一体化”体系。城市地下综合管廊安全运营与智慧管控主要集成环境监控、管廊本体监控、人员设备定位、入侵探测安全防范等,构建环境、设施、设备与结构安全体系,最终基于 3D GIS+BIM+全景的管廊安全监测监控综合集成、联动报警与控制,并基于 ITSS 的综合管廊智能运维与服务,建立运维、成本与管理等服务的地下管廊综合评价指标体系,全面考核管廊安全健康状况、运维服务情况以及成本与管理情况,全面构建城市地下综合管廊安全运营与智慧管控体系。

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