GIL 在線監(jiān)測

系統(tǒng)簡介

 GIL在線監(jiān)測是管廊運行維護(hù)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(yīng)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(zāi)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?qū)崿F(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(jìn)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(shè)，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(yīng)用平臺

智慧管廊應(yīng)用平臺主要包括決策指揮、智能分析、基礎(chǔ)應(yīng)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(yù)警，目前決策指揮場景主要包括在線智能巡檢、主動預(yù)警、輔助決策、應(yīng)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(yīng)用及數(shù)據(jù)而開發(fā)的專題分析應(yīng)用，通過該分析應(yīng)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(wù)人員對管廊狀態(tài)進(jìn)行深入分析，目前主要包括管道沉降預(yù)測、伸縮節(jié)狀態(tài)預(yù)測、電纜狀態(tài)多維感知、操作人員分布、管廊健康分析等應(yīng)用主題；基礎(chǔ)應(yīng)用是本的支撐應(yīng)用，用于構(gòu)建本的基礎(chǔ)服務(wù)，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(wù)，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(shè)備規(guī)范化模板設(shè)計清洗規(guī)則，并對清洗后的數(shù)據(jù)通過SG-CIM進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建模，存入數(shù)據(jù)中心當(dāng)中，經(jīng)分類后構(gòu)建算法訓(xùn)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(yīng)用；數(shù)據(jù)管理主要包括業(yè)務(wù)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(guān)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(xué)習(xí)，為后續(xù)智慧管廊的大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用提供可擴展的算法應(yīng)用容器，同時可以對吸納進(jìn)來的算法進(jìn)行版本、發(fā)布、運行等進(jìn)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(fù)責(zé)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(wù)功能。數(shù)據(jù)層為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的統(tǒng)一權(quán)限身份認(rèn)證、數(shù)據(jù)運維服務(wù)（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(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，感知數(shù)據(jù)，平臺支撐數(shù)據(jù)等。非結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化接口實現(xiàn)各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集適配，標(biāo)準(zhǔn)化接口主要采用電力標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如IEC61850/61968、電力103、Modbus等，非標(biāo)準(zhǔn)化接口主要是非電力標(biāo)準(zhǔn)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(hù)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

電纜局放監(jiān)測系統(tǒng)以供電公司監(jiān)控中心為基礎(chǔ)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(jìn)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(guān)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(jié)構(gòu)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(shè)備、異常設(shè)備進(jìn)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(jìn)行實時定位， 理想條件下定位精度可達(dá)+/-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(shù)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(biāo)準(zhǔn)）的局部放電監(jiān)測技術(shù)，可檢測 10pC 以上局放信號。

（6）在無法鋪設(shè)光纖的情況下，可以采用 4G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(shù)原理

系統(tǒng)利用高速暫態(tài)行波在線監(jiān)測和電網(wǎng)拓?fù)浞治龅南到y(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(jìn)行定位、選線和預(yù)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(yù)警并通過雙端測距技術(shù)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(luò)通訊模塊、電源管理模塊等部分構(gòu)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(biāo)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(yù)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(shù)、高速數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、通信技術(shù)和計算機技術(shù)為一體，將本地數(shù)據(jù)通過4G/光纖/網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(jié)構(gòu)健康監(jiān)測主要在每個結(jié)構(gòu)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(zhǔn)儀。

管廊結(jié)構(gòu)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(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、無線傳輸?shù)裙δ苡谝惑w，采用lora方式進(jìn)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(yīng)用場合的具體要求進(jìn)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?xì)怏w、氧氣、硫化氫等氣體濃度，當(dāng)某氣體濃度達(dá)到或低于（氧氣）設(shè)定值時系統(tǒng)自動發(fā)出報警，提示管理人員。避免火災(zāi)、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(zhǔn)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(shè)置即可進(jìn)行現(xiàn)場檢測與報警?？杉蓤缶?，所有通道常開常閉控制端（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(yīng)用于需要檢測可燃?xì)怏w的場合中，顯示待檢氣體的數(shù)值指標(biāo)量，當(dāng)現(xiàn)場的某種待檢氣體的指標(biāo)不符合所設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)時，系統(tǒng)會自動進(jìn)行一系列報警動作，如報警，排風(fēng)，跳閘等（根據(jù)用戶的不同設(shè)置而不同）。

3、水位傳感器

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

4、風(fēng)機控制

根據(jù)中的實時情況，對風(fēng)機進(jìn)行遠(yuǎn)程自動控制或強制控制。風(fēng)機與溫度監(jiān)測系統(tǒng)、可燃?xì)怏w監(jiān)測系統(tǒng)等實現(xiàn)聯(lián)動，如當(dāng)風(fēng)機溫度較高時及時通風(fēng)換氣；當(dāng)發(fā)出火災(zāi)報警時風(fēng)機不得啟動；當(dāng)有氧氣不足時啟動風(fēng)機；當(dāng)可燃?xì)怏w超標(biāo)時風(fēng)機不得啟動。

在風(fēng)機下方的管廊墻體上安裝風(fēng)機控制箱，風(fēng)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(guān)閉風(fēng)機，自動模式下由遠(yuǎn)程的控制終端控制風(fēng)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(dāng)水位達(dá)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(fù)到警戒值以下停止?？蛇h(yuǎn)程手動控制水泵開閉，警戒水位可人為設(shè)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(yīng)急廣播通訊子系統(tǒng)

應(yīng)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(shè)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(zhuǎn)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(biāo)簽tag和定位平臺iLocateTRM，在該系統(tǒng)中，定位標(biāo)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(biāo)簽位置進(jìn)行分析，最終通過有線以太網(wǎng)傳輸?shù)絠Locate服務(wù)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(biāo)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(biāo)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(yīng)用環(huán)境中穩(wěn)定達(dá)到15cm的3D定位精度。

5、 GIL智慧管廊疏散撤離引導(dǎo)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(dāng)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(dǎo)致生產(chǎn)調(diào)度指令得不到及時地傳達(dá)，造成經(jīng)濟(jì)損失。該系統(tǒng)專門針對各類管廊高潮濕的環(huán)境設(shè)計，具有高防護(hù)、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(rèn)5次），話機自動接聽，主叫方可進(jìn)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(fù)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(yīng)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(yīng)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(shè)備設(shè)施運行態(tài)勢，人員進(jìn)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(jìn)行預(yù)警、報警，出現(xiàn)火情、災(zāi)情時能及時發(fā)現(xiàn)并能快速響應(yīng)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(hù)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(jìn)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(guān)注電纜的蠕動變形情況、電纜和管廊外觀、地下管廊金屬構(gòu)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(jìn)一步提高地下管廊的防災(zāi)減災(zāi)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(chǔ)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(shù)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(yù)，有其快速、安全、高效的優(yōu)勢。通過在管廊里設(shè)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(gòu)

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?qū)崟r管理及控制機器人在線進(jìn)行巡檢任務(wù)作業(yè)，同時將巡檢狀態(tài)和結(jié)果能夠通過桌面控制器傳輸?shù)皆品?wù)器，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?qū)C器人巡檢畫面及巡檢結(jié)果等信息實時與工廠綜合管理部門進(jìn)行數(shù)據(jù)分享，通過遠(yuǎn)程管理的方式對每臺機器人的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控管理。

 部署方案

依照管廊結(jié)構(gòu)，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(luò)安裝后，軌道巡檢機器人將按照管廊進(jìn)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(shè)置三到四套無線通信設(shè)備，無線充電設(shè)備和無線通信設(shè)備均在現(xiàn)場就地取電，無線通信設(shè)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(dān)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(qū)動電機、控制箱、紅外激光雷達(dá)、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(fēng)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(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺