GIL 在線監(jiān)測

系統(tǒng)簡介

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

通過建立GIL智慧管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、集成、協(xié)同巡視、集中管控，完成對監(jiān)測、監(jiān)控數(shù)據(jù)的集中展示和分析。同時建立數(shù)據(jù)中心，對監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理并進行智能識別分析，實現(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，最終形成由多個專業(yè)的不同子系統(tǒng)組成的，一個全面、實用、安全、高效的智能化、智慧化管廊系統(tǒng)。

GIL在線監(jiān)測

應用平臺

智慧管廊應用平臺主要包括決策指揮、智能分析、基礎應用三部分功能。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)計圖表等方式實現(xiàn)智慧管廊的監(jiān)控及狀態(tài)預警，目前決策指揮場景主要包括在線智能巡檢、主動預警、輔助決策、應急處置、多維協(xié)同智能作業(yè)等；智能分析主要是基于特定應用及數(shù)據(jù)而開發(fā)的專題分析應用，通過該分析應用可直接體現(xiàn)管廊某類特定監(jiān)測數(shù)據(jù)下的運行狀態(tài)，方便業(yè)務人員對管廊狀態(tài)進行深入分析，目前主要包括管道沉降預測、伸縮節(jié)狀態(tài)預測、電纜狀態(tài)多維感知、操作人員分布、管廊健康分析等應用主題；基礎應用是本的支撐應用，用于構建本的基礎服務，并為決策指揮和智能分析提高平臺各類數(shù)據(jù)支撐服務，目前主要包括數(shù)據(jù)運維、臺賬管理、巡視管理、環(huán)境監(jiān)測、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個管理模塊。數(shù)據(jù)治理主要是對感知層采集的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)采用“數(shù)據(jù)實時清洗”的方式，按照設備規(guī)范化模板設計清洗規(guī)則，并對清洗后的數(shù)據(jù)通過SG-CIM進行標準化建模，存入數(shù)據(jù)中心當中，經(jīng)分類后構建算法訓練數(shù)據(jù)集、驗證數(shù)據(jù)集以及測試數(shù)據(jù)集，支撐后續(xù)管廊狀態(tài)的數(shù)據(jù)挖掘和分析應用；數(shù)據(jù)管理主要包括業(yè)務數(shù)據(jù)管理和感知數(shù)據(jù)管理；數(shù)據(jù)分析平臺主要是與高校合作，建立管廊相關算法模型，不斷挖掘影響管廊狀態(tài)的特征量，實現(xiàn)算法模型的深度學習，為后續(xù)智慧管廊的大數(shù)據(jù)分析應用提供可擴展的算法應用容器，同時可以對吸納進來的算法進行版本、發(fā)布、運行等進行管理。

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)層負責各個獨立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲、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)服務功能。數(shù)據(jù)層為各業(yè)務系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的統(tǒng)一權限身份認證、數(shù)據(jù)運維服務（自動備份、數(shù)據(jù)擴容、數(shù)居遷移、數(shù)據(jù)批處理）。目前接入的數(shù)據(jù)主要包括結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)，結構化數(shù)據(jù)主要包括業(yè)務數(shù)據(jù)，感知數(shù)據(jù)，平臺支撐數(shù)據(jù)等。非結構化數(shù)據(jù)主要包括現(xiàn)場的圖片數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等。

感知層

感知層通過標準化和非標準化接口實現(xiàn)各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集適配，標準化接口主要采用電力標準規(guī)約進行數(shù)據(jù)采集，如IEC61850/61968、電力103、Modbus等，非標準化接口主要是非電力標準數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)采集，如消息隊列、WebService、PLC等。通過這兩類接口實現(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)測子系統(tǒng)、電纜護層接地環(huán)流監(jiān)測子系統(tǒng)、電纜局放監(jiān)測子系統(tǒng)、分布式光纖測溫子系統(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)、管廊結構監(jiān)測子系統(tǒng)、管廊人員安全管理子系統(tǒng)、滅火監(jiān)控報警子系統(tǒng)。

GIL 高壓電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)

8.1系統(tǒng)組成結構

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

8.2系統(tǒng)主要功能

電纜局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)適用于 10KV 及以上電壓等級的電纜局部放電在線監(jiān)測。能實時監(jiān)測放電量，放電相位，放電次數(shù)等基本局部放電參數(shù)；計算出各個接頭及各段電纜局部放電幅值、頻次；經(jīng)多次采集（一般測量 50 個工頻周期）后，從數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)進行譜圖分析和數(shù)據(jù)報表以確定放電點相對位置，必要時給出報警。并可按照客戶要求，提供有關參數(shù)的統(tǒng)計量。能存儲測試譜圖、放電趨勢，從而及時發(fā)現(xiàn)電纜及接頭的絕緣缺陷，并為評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：

（1）監(jiān)測系統(tǒng)采用開合式傳感器，結構緊湊，拆卸安裝方便，不需要停電，可以很方便的對重點站、重點設備、異常設備進行長期監(jiān)測。

（2）監(jiān)測系統(tǒng)采用雙端定位測量法，可實現(xiàn)對電纜本體產(chǎn)生的局部放電進行實時定位， 理想條件下定位精度可達+/-3 米。

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

（4）帶通濾波技術與噪聲識別及剔除算法聯(lián)合運用，可有效識別局放信號。

（5）基于脈沖電流法（IEC60270 標準）的局部放電監(jiān)測技術，可檢測 10pC 以上局放信號。

（6）在無法鋪設光纖的情況下，可以采用 4G 網(wǎng)絡進行數(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)測系統(tǒng)

  9.1技術原理

系統(tǒng)利用高速暫態(tài)行波在線監(jiān)測和電網(wǎng)拓撲分析的系統(tǒng)方法，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電電纜的在線監(jiān)測，對城市環(huán)網(wǎng)供電電纜故障進行定位、選線和預警。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距裝置，將電纜在發(fā)生故障前的微弱暫態(tài)信號采集到每一個故障行波測距裝置，通過故障行波測距裝置分析處理，將信號上傳到系統(tǒng)后臺，系統(tǒng)后臺通過波形分析自動預警并通過雙端測距技術自動計算故障點距離，通過系統(tǒng)后臺指示故障點位置，并且對饋出支路電纜實現(xiàn)選線功能。

行波定位原理

  9.2系統(tǒng)配置方案

電纜故障行波測距裝置

故障行波測距裝置由主控單元（CPU模塊）、高速信號數(shù)據(jù)采集單元（DAU模塊）、GPS/光纖/北斗守時模塊、4G/光纖/網(wǎng)絡通訊模塊、電源管理模塊等部分構成，故障行波測距裝置通過高頻傳感器獲取暫態(tài)行波電流信號，記錄采集時的時間標簽,同時，在現(xiàn)場條件具備的前提下，可增采 Ua、Ub、Uc、工頻電壓信號及零序分量，作為對供電電纜故障點定位和預警的輔助條件，為后臺運算提供數(shù)據(jù)支持。

故障行波測距裝置融合*的數(shù)字化傳感器技術、高速數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、通信技術和計算機技術為一體，將本地數(shù)據(jù)通過4G/光纖/網(wǎng)絡通訊模塊實時上傳至系統(tǒng)后臺。故障行波測距裝置能夠適應惡劣的運行環(huán)境，為城市配電網(wǎng)安全運行提供有力的保障。

（二）GIL智慧管廊隧道健康監(jiān)測系統(tǒng)

結構健康監(jiān)測主要在每個結構健康監(jiān)測斷面上布置鋼筋針、墊圈式壓力傳感器、鋼筋計、靜力水準儀。

管廊結構監(jiān)測系統(tǒng)由管廊沉降監(jiān)測子系統(tǒng)，防外破監(jiān)測子系統(tǒng)和接縫監(jiān)測子系統(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

集開關量輸入、開關量輸出、無線傳輸?shù)裙δ苡谝惑w，采用lora方式進行通信，覆蓋了工業(yè)控制及監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場采集所需功能，能根據(jù)各種應用場合的具體要求進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)測系統(tǒng)

實時監(jiān)測管廊內(nèi)一氧化碳、可燃氣體、氧氣、硫化氫等氣體濃度，當某氣體濃度達到或低于（氧氣）設定值時系統(tǒng)自動發(fā)出報警，提示管理人員。避免火災、中毒等事故的發(fā)生，保障電力運行及下管廊內(nèi)業(yè)人員的安全。具有高穩(wěn)定，高準確和高智能化的特點，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，并通過簡單設置即可進行現(xiàn)場檢測與報警?？杉蓤缶龋型ǖ莱ｉ_常閉控制端（用戶可以方便外接大功率報警器或其他需控器件）。本系統(tǒng)主要應用于需要檢測可燃氣體的場合中，顯示待檢氣體的數(shù)值指標量，當現(xiàn)場的某種待檢氣體的指標不符合所設置的標準時，系統(tǒng)會自動進行一系列報警動作，如報警，排風，跳閘等（根據(jù)用戶的不同設置而不同）。

3、水位傳感器

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

4、風機控制

根據(jù)中的實時情況，對風機進行遠程自動控制或強制控制。風機與溫度監(jiān)測系統(tǒng)、可燃氣體監(jiān)測系統(tǒng)等實現(xiàn)聯(lián)動，如當風機溫度較高時及時通風換氣；當發(fā)出火災報警時風機不得啟動；當有氧氣不足時啟動風機；當可燃氣體超標時風機不得啟動。

在風機下方的管廊墻體上安裝風機控制箱，風機控制可選擇手動和自動兩種模式，手動模式下可現(xiàn)場啟動關閉風機，自動模式下由遠程的控制終端控制風機的開和閉。

5、水泵控制

要求根據(jù)現(xiàn)場情況，加裝水位傳感器，后臺可以實時顯示積水深度，當水位達到或超過警戒值時，系統(tǒng)發(fā)出報警，并與現(xiàn)場水泵聯(lián)動，控制水泵抽水直到水位恢復到警戒值以下停止。可遠程手動控制水泵開閉，警戒水位可人為設定。

（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、運營商移動信號覆蓋子系統(tǒng)

3、 應急廣播通訊子系統(tǒng)

應急廣播通訊子系統(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)，共用一套控制主機實現(xiàn)三個系統(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)頻廣播接收設施將空中FM調(diào)頻廣播信號接收下來經(jīng)過選頻處理、電光轉換后，分別傳送到雙向管廊內(nèi)，利用緊急電話與廣播一體機中的光纖調(diào)頻直放模塊將調(diào)頻信號寬頻蜂窩同步放大，經(jīng)泄漏電纜輻射到管廊內(nèi)，完成管廊調(diào)頻覆蓋工作，實現(xiàn)了FM調(diào)頻廣播信號在洞內(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)包含三個組成部分：傳感器sensor、有源定位標簽tag和定位平臺iLocateTRM，在該系統(tǒng)中，定位標簽tag利用uwb脈沖信號發(fā)射出位置信息給傳感器sensor，傳感器接受到信號后采用TDOA和AOA定位算法對標簽位置進行分析，最終通過有線以太網(wǎng)傳輸?shù)絠Locate服務器。iLocateT－MUWB定位單元可以實現(xiàn)無縫蜂窩連接，將定位空間無限擴展，定位標簽可以在各個單元自由行走，通過定位平臺軟件分析，將定位目標真實地以虛擬動態(tài)三維效果顯示出來。該系統(tǒng)在傳統(tǒng)的應用環(huán)境中穩(wěn)定達到15cm的3D定位精度。

5、 GIL智慧管廊疏散撤離引導系統(tǒng)

在建管廊的特點是現(xiàn)場聲音嘈雜，隨著開挖長度的深入移動信號也在減弱或無信號。通常情況下當環(huán)境噪音超過90分貝時，普通電話機的鈴聲經(jīng)常不能讓工作人員聽到鈴聲，導致生產(chǎn)調(diào)度指令得不到及時地傳達，造成經(jīng)濟損失。該系統(tǒng)專門針對各類管廊高潮濕的環(huán)境設計，具有高防護、低功耗、防塵防潮、抗噪能力強、聲音清晰洪亮的特點。該系統(tǒng)話機經(jīng)過若干次鈴響后（默認5次），話機自動接聽，主叫方可進行呼叫廣播，其聲音將通過外置揚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)場環(huán)境復雜，聲音嘈雜，不安全因素多，而且無移動信號等。而在管廊生產(chǎn)調(diào)度過程和應急救援指揮等，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器人

地下管廊的運維需要全面掌握管廊內(nèi)環(huán)境、設備設施運行態(tài)勢，人員進出情況，保證管廊安全可靠運行及人員的健康及生命安全；能及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患，并能進行預警、報警，出現(xiàn)火情、災情時能及時發(fā)現(xiàn)并能快速響應處置，減少或避免財產(chǎn)、生命損失。掌握管廊日常運行中工程管理、維修養(yǎng)護情況，管線單位、主管單位需了解管廊運行情況。目前各運維公司對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)主要關注電纜的蠕動變形情況、電纜和管廊外觀、地下管廊金屬構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。

為了進一步提高地下管廊的防災減災能力，保障高壓電纜網(wǎng)的安全運行，在地下管廊實現(xiàn)了固定、離散在線監(jiān)測的基礎上，一些重要地下管廊還需要動態(tài)和連續(xù)監(jiān)控的功能，以現(xiàn)代技術手段實現(xiàn)對重點管廊的不間斷巡檢，取代人工巡檢；同時，還可以逐步實現(xiàn)對地下管廊內(nèi)突發(fā)事件的現(xiàn)場處理，在第一時間采取*的處理措施，相對傳統(tǒng)的人工干預，有其快速、安全、高效的優(yōu)勢。通過在管廊里設置一套掛軌式機器人巡檢系統(tǒng)，可實現(xiàn)管廊內(nèi)：視頻圖像識別、紅外熱成像測溫、環(huán)境及氣體檢測、音頻采集分析、雙向語音對講、自動巡檢。

 系統(tǒng)架構

地下管廊機器人巡檢系統(tǒng)主要由軌道式巡檢機器人、軟件平臺、供電平臺、軌道總成、通信平臺組成，通過部署在管理中心的中心管理平臺，能夠實時管理及控制機器人在線進行巡檢任務作業(yè)，同時將巡檢狀態(tài)和結果能夠通過桌面控制器傳輸?shù)皆品掌?，可以通過移動客戶端的方式隨時傳送給現(xiàn)場管理人員，第一時間得到巡檢報告及報警信息，同時通過電力專網(wǎng)，能夠將機器人巡檢畫面及巡檢結果等信息實時與工廠綜合管理部門進行數(shù)據(jù)分享，通過遠程管理的方式對每臺機器人的狀態(tài)進行監(jiān)控管理。

 部署方案

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

機器人吊軌、供電系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡安裝后，軌道巡檢機器人將按照管廊進行部署安裝，機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行。

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

 智能巡檢機器人

軌道式巡檢機器人，是整個巡檢系統(tǒng)的核心組成部分，承擔地下管廊內(nèi)巡檢和現(xiàn)場處置的主要功能，巡檢機器人的主要部件包括：車體、驅動電機、控制箱、紅外激光雷達、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、火焰探測傳感器、雙向語音對講揚聲器等。

（六）GIL智慧管廊智能視頻安防系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在管廊重要位置及出入口處安裝視頻監(jiān)控攝像機（包括電纜接頭、積水井及水泵控制箱、風機及控制箱、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、報警等基本功能外，還具備圖像分析處理能力，對于非法闖入jinqu的行為自動報警，視頻信號可通過4g網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺