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智慧管廊物联网综合解决方案

时间:2021-09-27 浏览次数:85

01 概述

综合管廊一般是建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施,将电力、自来水、热力、煤气、电信、网络等市政公用管线根据规划要求集中敷设在同一个构建物内,实施统一设计、施工、管理的市政公用隧道空间,并且还具备排水、通风、照明、通信和监控等功能。主要的作用就是为了避免城市道路被反复开挖,减少城市污染,为城市运转提供各种能源和通信,保证城市运转。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、环境温、湿度,可燃气体探测、门禁、入侵检测、视频、巡更等。

02 项目需求

管廊由于其用途成为城市动力和通信的大动脉和生命线,重要性不言而喻,对于综合管廊的监测和控制主要有以下几个方面要求:

2.1 对地上变电所变压器、开关柜电气参数进行监控;

2.2 对管廊内部配电箱柜电气参数进行监视;

2.3 对管廊内照明远程控制和红外感应控制;

2.4 对管廊内部配电回路漏电电流、线缆温度进行监测和异常报警;

2.5 对管廊内消防设备电源回路进行监测和异常报警;

2.6 对管廊内防火门状态进行监测和控制;

2.7 管廊内消防疏散通道、出口有明显的指示灯具,并可以通过不同应急预案进行紧急控制;

2.8 根据管廊内部集水坑水位控制水泵启停,根据内部可燃气体浓度及烟雾启停排风风机;

2.9 监测管廊内部环境温湿度,烟雾、甲烷等可燃气体监测、报警及联动控制;

2.10 监测管廊门禁以及非法入侵报警;

2.11 管廊内部视频监控及巡更系统;

2.12 监控软件采用B/S架构,接入以上监测数据,通过浏览器、手机APP或短信等方式提供数据监测和异常报警,并可通过系统发布维保、巡检及抢修派工任务。

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03 解决方案

本方案遵循的标准有:

GB50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》

GB/T 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》

GBT 14598.300-2008《微机变压器保护装置通用技术要求》

GB/T 2887-2011《计算机场地通用规范》

GB50052-2009《供配电系统设计规范》

GB/T 20965-2013《控制网络HBES技术规范 住宅和楼宇控制系统》

GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》

GB 14287-2014《电气火灾监控系统》

GB25506-2010 《消防控制室通用技术要求》

GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》

GB28184-2011《消防设备电源监控系统》

GB29364-2012《防火门监控器》

GB51309-2018 《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》

GB/T10736-2007《低压电动机保护器》

GB/T15576-2008 《低压成套无功功率补偿装置》

04 方案设计

根据综合管廊监控系统要求,方案配置综合监控系统和子系统解决方案。

●变电所电力监控子系统

●智能照明控制子系统

●电气火灾监控子系统

●消防设备电源监控子系统

●防火门监控子系统

●消防应急照明和疏散子系统

●水泵风机控制系统

●管廊动环监控子系统

●综合管廊运维管理云平台

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方案建立基于云平台的“监、控、维"一体的综合监控系统,从数据采集、通信网络、系统架构、联动控制和综合数据服务等方面的设计,解决了管廊监控系统中存在内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题,大大提高了系统运行的可靠性和可管理性,提升了管廊基础设施、环境和设备的使用和恢复效率。

4.1 电力监控子系统

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电力监控系统主要针对10/0.4kV地面变电所,对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控,对0.4kV出线配置多功能计量仪表,用于测控出线回路电气参数和用能情况。

4.1.1 电力监控子系统设备选型

变电所高低压柜主要配置如下:

4.1.2 电力监控子系统功能

实时监测

系统人机界面友好,以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态,实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息,动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态,以及有关故障、告警等信号。

详细电参量查询

在配电一次图中,可以直接查看该回路详细电参量,包括三相电流、三相电压、三相总有功功率、总无功功率、总功率因数、正向有功电能,并可以查看24小时相电流趋势曲线。

运行报表

查询各回路或设备时间的运行参数,报表中显示电参量信息应包括:各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等。

实时报警

电力监控系统具有实时报警功能,系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位,保护动作、事故跳闸等事件发出告警。电力监控系统具有实时语音报警功能,系统能够对所有事件发出语音告警。

历史事件查询

电力监控系统能够对遥信变位,保护动作、事故跳闸,以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和报警进行历史追溯,查询统计、事故分析。

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电能统计报表

电力监控系统以丰富的报表体支撑量体系的完整性。系统具备定时抄表汇总统计功能,用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况,即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。

用户权限管理

电力监控系统为保障系统安全稳定运行,设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如遥控的操作,数据库修改等)。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限,为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

遥控操作

电力监控系统可以对整个配电系统范围内的设备进行远程遥控操作。例如配电系统维护人员可以通过监控系统的主界面点击相应的断路器遥信点调出遥控操作界面,可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。

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网络拓扑图

电力监控系统支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态,能够完整的显示整个系统网络结构;可在线诊断设备通讯状态,发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

4.1.3 电能质量治理

ANAPF系列有源电力滤波器通过电流互感器采集系统谐波电流,经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量,产生谐波电流指令,通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流,并注入电力系统中,从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。

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产品特点:

●补偿方式灵活:既可补谐波,又可兼补无功,可对 2-51 次谐波进行全补偿或特定

●次谐波进行补偿;

●可治理三相不平衡;

●线性补偿,响应时间≤5ms;

●具有人性化的人机交互界面,可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息,操作简单,可以远控,也 可以本控;

●采用进口 IGBT,功率密度大,可靠性高;

●采用 DSP 高速检测和运算的数字控制系统;

●监控以及显示具备远程通讯接口,可以通过 PC 机实时监控;

●标准模块化设计,缩短交付周期,同时提高了使用的可靠性和可维护性。

ANSVG静止无功发生器是一种用于补偿无功、谐波治理以及不平衡调节的新型电力电子装置;智能控制系统主动根 据系统的线性动态需求,自动调节模块的输出;ANSVG整机主要是由ANSVG模块组成;能完成更大容量的无功 功率的补偿,整机通过一个7寸触摸屏实现人机交互。触摸屏通过RS485与ANSVG模块进行通信。

功能特点:

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●补偿方式灵活:补偿负载无功,滤除 5、7、9、11、13 次以内的谐波;

●可治理三相不平衡;

●线性补偿,响应时间≤5ms;

●具有人性化的人机交互界面,可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息,操作简单,可以远控,也 可以本控;

●采用进口 IGBT,功率密度大,可靠性高;

●采用 DSP 高速检测和运算的数字控制系统;

●监控以及显示具备远程通讯接口,可以通过 PC 机实时监控;

●标准模块化设计,缩短交付周期,同时提高了使用的可靠性和可维护性。

4.2 智能照明控制子系统

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ASL1000智能照明控制系统中,所有的设备都是通过总线线缆(2×2×0.8四芯屏蔽线)相互连接在一起。

需安装在配电箱内的模块主要有总线电源、开关驱动器、IP网关、耦合器、干接点输入模块等。这些模块使用35mm标准导轨安装。

需安装在控制现场的模块主要有传感器和智能面板。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,有人经过可以设定红外感应控制亮灯,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。

4.2.1 智能照明控制子系统设备选型

电源模块

功能说明:

KNX/EIB系统标准供电电源,耦合总线信号,并且监测KNX/EIB系统的电流。另外本系列的电源提供一个30V的辅助直流电压,为其他的外设(如触摸屏幕、IP网关等)提供电源。该模块可以为64个设备供电,带总线复位、过流指示和短路保护。

开关驱动器



功能说明:

开关驱动器,支持KNX总线协议,用于对设备进行开关控制的驱动器,具有逻辑、延时、预设、场景、阈值开关等功能。

0-10V调光驱动器

功能说明:

0-10V调光模块,支持KNX总线协议,用于控制调光回路,具有软开/关功能, 每一回路能同时被8个场景调用,能检测回路状态。尤其适合对白炽灯、LED灯和低压卤素灯进行调光,还具有开关、场景、状态反馈等功能。 

可控硅调光模块

功能说明:

可控硅调光模块,支持KNX总线协议,作为调光模块既可以直接控制输入电源的通断来控制负载的通断状态,还可以通过相位控制方法实现对输入电压的调节从而实现LED的调光功能。

人体感应和光照度传感器

功能说明:

智能照明传感器,支持KNX总线协议,可感受外界信号、物理条件(如光、红外),并将感应的信息传递给其它KNX模块(如调光器、开关驱动器),实现其功能。主要用于智能照明控制系统中公共走道、门厅、车库等需要自动控制场所。

智能面板

功能描述:

智能面板,支持KNX总线协议,用于接受按键触动信号,可通过区分短按与长按并结合不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、调温、报警等功能。

干接点输入模块

功能说明:

干接点信号输入模块,支持KNX总线协议,用于接受外部干接点信号输入,可通过不同参数配置实现开关、调光、场景、窗帘控制、数值发送、计数、调温、报警等功能。

4.2.2 智能照明控制子系统功能

平台登录

双击电脑桌面上的“智能照明系统"软件,进入操作界面。此时软件已经准备就绪,等待用户登录,如下图所示:


软件功能界面

登录账户后的软件运行界面如下图所示:

软件运行界面分为5个区域,上图中用5个红色框区分。

区域1:“登录用户区",该区域显示当前登录的用户名,点击可以退出用户登录。

区域2:“功能列表区",该区域显示软件功能,软件功能分为:平面视图、模块列表、历史记录、定时设置、维护设置,点击可以分别进入不同的页面,下文会详细介绍各界面内容。

区域3:“软件标题区",该区域显示故障提示、软件名称、系统时间、退出软件按钮。

区域4:“功能页面显示区",该区域为软件功能具体操作显示界面,通过点击区域2的功能列表,对应的区域4功能页面显示也会改变。

区域5:“故障显示区",当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障报警,并将故障报警信息记录并显示在界面中,提示内容为故障时间、模块位置、故障说明。

平面视图

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通过点击“功能列表区"的“平面视图"按钮进入,如上图所示。平面视图界面主要分为两个部分,左边:布局列表,右边:控制显示视图。

布局列表:

该区域显示软件监控的楼层及对应的箱子、模块等等布局,可实现功能有:开关控制、调光控制、定时控制、场景控制、窗帘控制、电流检测、回路故障判断、平面图和楼总控等等。

控制显示视图:

该区域显示布局列表中每个项目的控制点,并实时反馈现场受控回路的开关状态,用户可以直观看到模块当前的状态和反馈值并实现远程集中控制。

开关控制控件

可以对单个照明回路实现开关控制,还可对每个模块、箱子、楼层、自定义分区实现总控。现场受控回路的开关状态会实时反馈。

调光控制控件

拖动调光控件,照明设备从0%到100%进行调光,点击左右两边的符号,可进行步进调光,一个步进增加/减少20%;通过图标的亮灭状态反馈现场开关的状态。

点击模块调光单控可以对一个模块的照明回路实现调光控制;

点击调光总控,可以对多个照明回路实现调光控制。

场景控制控件

点击场景控件,用户可自主切换预先设置的场景。

软件界面上显示不同的场景模式和场景功能,通过图标的亮灭显示对应的场景的状态是打开还是关闭。

窗帘控制控件:

窗帘控制有两种控件,一种是开关和步进调节功能;另一种是无极调节和步进调节功能。

点击窗帘单控控件,可以开合百叶窗/窗帘或者调整百叶角度;

点击窗帘总控图标,可以对多路窗帘实现调光控制;

通过图标的亮灭状态,反馈现场窗帘的开合状态,数值表示窗帘的相对动作的值。

电流检测控件

读取带电流检测开关驱动器所有回路的电流、开关控制,并自动分析回路是否有故障状态。电流值、故障状态显示、开关状态会实时反馈在界面上。

平面图

显示管廊里的模块控制的负载位置,并通过右侧开关进行控制。

楼总控

进行区域总控。


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