39智慧管廊建设核心之基础支撑层

智慧管廊建设核心之基础支撑层山东微感光电子有限公司山东省科学院激光研究所传感器推动的巨变23智慧管廊附属设施简介目录一、关于智慧管廊综合管廊智能化融入智慧城市开发运营系统推进城市综合管廊工作的背景和必要性：※转变“重地上，轻地下”的城市发展观念和“重建设轻维护”的市政管理模式※新区建设需要统一规划城市地上和地下空间※是城镇化进程的主要内容※整合城市地下管线有助于提升地下空间的安全性一、关于智慧管廊智慧管廊定义综合管廊智慧监控管理系统是利用计算机信息技术，网络通信技术，自动化控制技术，遥感技术，地理信息技术，大数据分析技术对管廊廊体、管廊管线、管廊附属设施（消防系统、通风系统、排水系统、供配电系统、照明系统、安防系统、环境监控系统）进行实时监控，故障报警、统计分析，对管廊运营进行扁平化管理，实现管廊运营管理的数字化、智能化。一、关于智慧管廊城市管廊智慧管理内涵通过互联网，把植入管网设施的智能传感器连接起来形成物联网，实现物理管网的全面感知；利用云计算技术对感知信息进行智能处理和分析，实现网上“数字管网”与物联网的融合以及管网智能响应与决策支持。一、关于智慧管廊技术路线-智慧管廊综合管廊及附属设备及纳入管廊的管线（高压电缆、燃气、给水、排水、直饮水、中水、通信、广播电视等）与人实现互联互通（万物互联）；从而实现从感知、传输、控制、大数据处理、指挥调度一体化协同解决方案一、关于智慧管廊智慧管廊建设目标一、关于智慧管廊智慧管廊建设目标—安全安全入侵报警系统环境监测系统出入口控制系统视频监控系统火灾报警及消防联动控制系统可视化巡检系统隐患管理系统安全–先进的传感技术安全–人员定位一、关于智慧管廊智慧管廊建设目标—绿色绿色-人到灯亮、人走灯灭绿色–能耗管理绿色–节能设备绿色–光纤照明一、关于智慧管廊智慧管廊建设目标—智能智能–智能照明智能-视频联动智能连锁控制智能–辅助决策智能–智能报警一、关于智慧管廊智慧管廊智能监控管廊平台设计框架视频监控环境监控应急联动电力照明通风排水巡检通讯能源管理。。。租赁管理收费管理决策分析设备管理。。。客服管理用户管理安保管理通信网络系统综合监控集中监控运营管理应用层基础支撑层集中展示协同办公门户网站应用支撑层网络层环境与设备监控系统安防系统火灾自动报警系统语音通信系统电力监控系统智能照明系统机房工程数据共享平台业务基础平台GIS集成共享平台流程支撑访问控制展示支撑统一门户数据分析数据共享基础数据库数据信息地理信息一、关于智慧管廊一、关于智慧管廊智慧管廊智能监控管廊平台系统结构1关于智慧管廊23智慧管廊附属设施简介目录智能传感器综合监控二、传感器推动的巨变-光纤传感技术智能传感器是一种既有敏感元件又有信号处理线路和CPU的传感器，是CPSM的触觉器官。研制开发适用于城市管廊特点的管廊智能传感器，不仅可以丰富智慧管网的信息源，而且可以实现管网设备的智能控制。传感器：两个目标综合监控感：感觉各种参数及其变化：物流、化学、生物……..传：传达，将各种参数及变化传送与表达。二、传感器推动的巨变-光纤传感技术传感器：三部分结构综合监控感觉部分：感觉（如对物理量、化学量、生物量等）的量化。感觉的传达部分：感觉的传输与表达。感觉的转换部分：感觉量的转换（如光信号转为电信号、数字量等）。二、传感器推动的巨变-光纤传感技术传感器：光纤传感技术综合监控光纤传感技术始于1977年，伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，光纤传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志。光纤传感技术已广泛用于军事、国防、航天航空、工矿企业、能源环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑、家用电器等领域有着广阔的市场。已有光纤传感技术上百种，诸如温度、压力、流量、位移、振动、转动、弯曲、液位、速度、加速度、电流、电压、磁场及辐射等物理量都实现了不同性能的传感。光纤传感，包含对外界信号(被测量)的感知和传输两种功能。二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤传感器在管廊内的应用背景综合监控1、管廊属于地下空间，湿度过大会有腐蚀危害。湿度过大时，霉菌会大量滋生，会破坏物质的物理和机械指标。环境相对湿度大于60%霉菌即可生长，大于RH65%时，生长加快，湿度达RH80-95%时，是霉菌的高发环境，长期如此，对于电子工业设备的腐蚀不可小觑。《城市综合管廊工程技术规范》GB50838-2015规定：综合管廊内监控与报警设备防护等级不宜低于IP65。如果要达到国标要求的IP65，便要将设备安置在防护箱内。但防护箱也存在一定问题，防护箱会影响设备散热，同时IP65的防护箱很难完全隔绝气态水进入，长此以往，很难保证防护箱内设备的稳定了。因此，电气设备本身的防护能力，更决定了今后运行的稳定性。因此在设备选型的时候，不能太倚重防护箱，更应当注重设备本身的防护能力，最好设备本身（主要指ACU设备，包含PLC、交换机等）可以做到IP65甚至更高等级。二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤传感器在管廊内的应用背景综合监控2、高压电缆是综合管廊最重要的入廊管线之一，随之而来的是强烈的电磁干扰。在综合管廊监控领域，目前一般的做法是拿普通工业应用场景的电气产品组合起来，或者其他应用场景的产品简单移植过来，能基本满足国标的规定，但要保持长期在管廊内部稳定运行，则要打一个问号了。以后期运维的角度考虑，以管廊实地应用环境出发，应当尤为注重以上两方面，选择合适的产品，来作为综合管廊运维的得力工具。3、燃气舱是管廊各舱室最危险的舱室，通过对燃气火灾爆炸施工危险源辨识及危险性的模拟分析可以发现，燃气火灾爆炸事故发生必须具备2个条件，即燃气泄漏危险源和火源危险源的存在。因此，导致燃气火灾爆炸最直接的起因可归纳为燃气泄漏及存在点火源。因此对燃气舱的温度及浓度的监测是燃气舱安全运行的保障。而传统型气体检测仪是通过催化燃烧的原理进行气体的监测分析，其传感器就是点火源，即使传统传感器采用防爆防护也会有气体分子进入照成爆炸。因此应选用本安型传感器。二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤传感技术特点综合监控不带电、本质安全；以光波长作为长度测量单位，测量精度高；可以实时监测多种参数如：应力、位移、温度、震动、压力、气体（甲烷、CO、CO2、O2、C2H2、C2H4、C2H6）等；光纤损耗小、传输距离远；光纤传感器监测和传输一体化，不受外部环境影响、可靠性高。二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤传感核心技术综合监控3、光纤激光气体检测技术2、基于喇曼散射的光纤分布式测温系统1、基于光纤光栅技术的温度、应力应变等传感器4、光纤声音传感器二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤光栅类传感器原理综合监控光纤光栅是一个反射型的窄带滤波器。当温度、应变等发生变化时，反射波长发生改变。通过对波长的精确测量可以获得被测信息。主要传感器：点式温度、水位、变形量（位移、测斜仪等）。二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤光栅类传感器优势和特点安全性高：整个系统的信号处理和控制单元处于远离工作区域的控制室，温度信息通过光信号传输，不受电磁干扰，防潮湿，绝缘性能强，本质安全；精确度高：采用光纤光栅温度传感器，精度±0.2℃，分辨率0.1℃；定位准确：通过独有的软件技术，能够快速定位测点的具体物理位置；实时监测：系统能够满足实时在线、全天候测试的需要；耐腐蚀：光纤光栅本身是无源器件抗强电磁干扰、耐腐蚀性好、环境适应性强；快速响应：系统响应时间不超过60秒，确保事故能够得到及时处理；简单直观：系统的显示屏上可以直接看到各测点的温度情况，在设定温度告警门限后，系统自动提供声光报警；布设方便：可以根据工程需要，灵活调整探头的布设位置；兼容性好：通过各种通讯接口（串口、网口等），可以实现与外部系统的良好结合，提高系统之间的数据交换速度。二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤温度传感器综合监控光纤温度传感器矿用光纤温度传感器，可用于供电设备、电缆接头、机电装备状态在线监测预警；铠装光缆、钢桶型温度传感器可用于采空区、高压电缆温度在线监测。技术优势：漂移小、长期稳定；可用于实时在线监测。二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤液位传感器光纤水位传感器是一种光纤光栅型传感器，当水位变化时，传感器底部的弹性膜片受压力变化，该形变转化为光纤光栅波长的变化。26采用双光栅设计实现对水位、温度两个参数的测量。标准量程：0～20m(可定制)测量精度：±0.1%FS二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤应力传感器综合监控通过坝体位移产生的拉应力改变栅距变化，该形变转化为光纤光栅波长的变化。精度：0.5mm量程：0～200mm27标准量程：0～20m(可定制)测量精度：±0.1%FS光纤表面位移传感器光纤内部位移传感器二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤应力传感器综合监控28二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤光栅解调仪综合监控29二、传感器推动的巨变-光纤传感技术可以连接16芯光纤，近200个不同的光纤光栅传感器（温度、位移、水位、振动等）。设计细节：在每个集水坑设置一套光纤水位传感器（取代浮球液位仪），信号传至就近ACU，当水位达到设定值，启动水泵进行抽水每个防火区段的积水坑水位安装一支，传感器离积水坑底部15cm，信号光缆传输。光纤传感器在管廊内应用-积水坑水位检测综合监控产品参数图片：解调主机光纤水位传感器本安型解调主机光纤水位传感器技术指标范围单位测量范围0--5米测量精度±0.5%FS响应时间5S传输距离20Km供电方式无源技术特色：采用光纤无源水位传感器，光纤水位传感器使用寿命长，不受水质影响其灵敏度，传输距离远，不受电磁干扰，一芯光纤可连接4支传感器。二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤光栅温度传感是对管廊环境温度进行监测，每个防火分区设置2个，传感器采用了点式安装。解调主机可与水位传感器主机共用。光纤传感器在管廊内应用-温度传感器综合监控序号名称单位指标1波长范围nm1526-15662波长灵敏度pm13波长精度pm±54温度灵敏度oC0.15温度精度oC±16通道数81～99可选7通讯方式并口8单通道扫描频率Hz59通道切换时间ms1210功率范围dBm-1611传输距离km1012输入电压VAC22013使用环境温度oC0-50（30%-80%(无冷凝)）14报警输出+5V电平输出/声音报警本安型解调主机光纤温度传感器解调主机二、传感器推动的巨变-光纤传感技术综合监控利用锚杆计、位移计、土壤压力计及应力变形计对隧道的整体结构进行在线监测，根据测试数据变化，计算出沉降趋势，分析隧道本体的稳定性。光纤多点位移计光纤锚杆应力计光纤锚杆应力计光纤多点位移计光纤多点位移计光纤收敛计光纤土压力计光纤土压力计光纤土压力计光纤土压力计光纤渗压计光纤传感器在管廊内应用-管廊结构变形监测二、传感器推动的巨变-光纤传感技术光纤传感器在管廊内应用-管廊结构变形监测管廊内部顶板冒落或者底板受压力挤压鼓起时，管廊内部高度会发生变化。在垂直方向安装监测桩，监测桩安装完毕后，底部支架与管廊底板接触固定，顶部接触头与管廊顶板接触并通过监测桩内支撑弹簧压紧顶板，一旦管廊顶板与底板之间间距减小，原本稳定的监测桩机械结构高度会减小，监测桩高度发生变化，安装在上面的光纤位移传感器会同时动作，监测位移变化量。二、传感器推动的巨变-光纤传感技术综合监控光纤传感器在管廊内应用-管廊结构变形监测管廊收敛监测部分包括：光纤光栅解调仪（共用）、报警音响、监测桩（包括机械传动结构、光纤位移传感器）、地下管廊声光报警系统、传输光缆、监控软件等组成。实现对地下管廊状态的实时在线监测，并智能分析监测桩监测的数据，完成对地下管廊危险等级的实时评估，在出现危险时（管廊地板突出或者顶板冒落等），可以通过地上地下管廊报警系统同时进行报警。二、传感器推动的巨变-光纤传感技术综合监控光纤传感器在管廊内应用-管廊基础变形（沉降）监测功能管廊基础变形（沉降）监测实现对地下管廊基础变形监测，GPS卫星定位系