一、項目概述
1.1 方案背景
地下綜合管廊是在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通信，燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，設有專門的檢修口、吊裝口和監測系統，實施統一規劃、統一設計、統一建設和管理，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”。
隨著城市地下管廊規模越來越龐大，地下綜合管廊投入實施后所產生的管理運營維護問題也接連暴露了出來，城市地下環境事故數量成倍增長，如：下水管道爆燃、自來水管泄露積水、維護人員中毒等等，地下綜合管廊安全問題已成為城市發展中亟待解決的重點問題。
地下綜合管廊環境問題產生的根源
1、城市綜合建設于地下，主要用于容納城市工程管線，在通風效果不佳或長期半封閉的狀態下，氧含量受環境影響，容易比大氣中稀薄，對于維護人員來說，在缺氧環境中工作一不小心就會造成意外事故發生；
2、城市污水、管廊積水坑內的污水，經過長期發酵，可能產生一定數量硫化氫和甲烷氣體，日積月累，極易造成硫化氫濃度過高導致維護人員中毒，而甲烷氣體含量過高，易發生爆炸甚至會引發更嚴重后果；
3、地下綜合管廊經年累月不通風，容易導致溫度過高，水汽凝結，管廊內各種設備設施過多，信號線集結，水汽極易對設備造成腐蝕性危害。
1.2 建設目標
■ 溫濕度要求：
項目的總體目標是通過對地下綜合管廊內的環境進行統一監控和管理。
方案主要通過地下綜合管廊內的溫濕度、可燃氣體、有害氣體、積水監測等建立一套比較完整的地下管廊環境監控管理體系，根據實際情況，還可能涉及到其它監測。
依托于IOT物聯網信息技術，實現對地下綜合管廊的運行環境科學化、智能化、自動化管理，打造集高效、節能、安全、環保的管、數、控智慧型管廊環境監控系統。
地下綜合管廊環境監控解決方案將實現五個目標：
1、為地下綜合管廊內各系統及設備運行提供高度穩定可靠的監控信息資源，提供實時數據監測以及必要的遠程控制、智能控制。
2、對地下綜合管廊發生的故障產生故障告警，通過多種方式通知相關管理人員，及時處理，及時解決。
3、促進地下綜合管廊的自動化、智能化，明晰管理人員的權利和責任，提高地下綜合管廊的管理水平，節省地下綜合管廊運行管理費用，達到短期投資長期受益的目的、
4、利用平臺完善的數據統計和分析功能，為管理人員提供可靠地參考依據，為地下綜合管廊建設與改進提供充分的決策依據。
5、預留充分的擴展功能，適應發展需要，做到方便擴展、容易更改，可適應環境的變化和管理需求的多樣化。
1.3 設計原則
根據根據地下綜合管廊環境監控的實際需求，以及國內外技術發展的現狀和方向，參考國內外地下綜合管廊環境監控技術建設的先進項目，借鑒其建設經驗，在方案中我們遵循以下幾
項總體原則：
■ 穩定可靠
只有穩定運行的系統，才能確保電子防控工程系統平穩運行，監控系統的作用和意義才能體現。整體方案從方案架構、產品設計等各個層面，都以穩定可靠作為設計的第一目標。
■ 架構合理具有可擴展性
采用平臺級的理念來構成系統，使整個方案安全平穩地運行，并具備良好的擴展性。可擴展性保證當用戶有更多的要求時，引入的新設備可以順利地與本次配備的設備共同工作，進一步擴展與提高系統的性能和功能。
■ 盡可能簡約的配置
整個方案盡可能采用簡約的連接方式，去掉各種冗余配置，減少故障點，提高系統穩定性，降低系統造價。
■ 更好的系統效率
方案設計，以盡可能提高系統整體的運行效率為重要依據，選擇更合適的產品以及更合適技術方案實現。
■ 更高的性價比
方案一直以更高性價比為目標，不斷升級和改進軟硬件產品，針對各大環境監控系統都有對應的產品和方案。以“為客戶提供最高性價比的方案”為設計目標來進行方案設計，綜合客戶需求以及擴展性要求，選擇最合適的產品，降低系統造價，為客戶節約項目成本。
■ 系統更易于使用和維護
方案設計根據客戶需求、項目規模等等選擇合適的監控產品和技術方案實現，力爭使系統更容易使用和維護，降低客戶使用監控系統的管理和維護成本。
1.4 設計依據
■ 《國務院辦公廳關于加強城市地下綜合管線建設管理的指導意見》（2014年）
■ 《城鎮綜合管廊監控與報警系統工程技術標準》GB/T 51274
■ 《密閉空間作業職業危害防護規范》GBZ/T205
■ 《綜合管廊工程技術規范》GB50838-2015
■ 《城市市政綜合管廊技術規范》GB50838
■ 《安全防范工程技術規范》GB50348
二、 項目介紹
2.1 地下綜合管廊環境監控系統介紹
為了充分保障地下綜合管廊內的環境安全，需要對其內部環境進行監測，以達到實時、自動監測地下綜合管廊內的環境，該系統主要涉及到管廊內的溫濕度、可燃氣體、有害氣體、積水監測等。
通過設立統一監控管理站，對分布在不同區域的多個設備和信息進行全數字化集中監控管理，少人或無人值守，滿足現代化地下綜合管廊管理需要。
本監控系統施工部署非常簡便，細節考慮周到，擴容方便。所有的監測設備都采用總線布線方式；監控管理平臺也非常人性化，界面友好、操作簡單、功能全面，監控設備的管理采用即插即用，監控平臺能夠自動搜索新增的設備，無需手動添加，維護非常方便。實現了即插即用系統集成擴容的平滑過渡，這樣需求方可以很方便地根據自身的需求和投資預算進行項目的投資，不會造成重復投資浪費。
2.2 下綜合管廊環境監控系統優勢
■ 專注所以專業
我司多年來一直專注于環境監測這個行業，力爭為客戶提供最好的、最高性價比的環境監測產品和解決方案，是環境監測行業的知名廠商。具有完備的產品和解決方案，供應地區300+、服務全球110k+客戶。
■ 系統級整體性及平臺化
借助自身多年來的行業經驗，結合客戶需求的方方面面，給出系統級、整體性的解決方 案，具備更好分工以及協同效率，設計將具備良好的系統擴展性。本方案覆蓋到地下綜合管廊溫濕度、可燃氣體、有毒氣體、積水等各種對象的監控，具備高整合度；集測、管控一體化的整體考慮，提供地下綜合管廊環境監控系統的平臺級管理功能。
■ 防爆型傳感器，可靠性高
地下綜合管廊環境監控系統中的數據采集設備，大部分采用防爆外殼，防護等級 IP65，防爆標志：Ex d IIC T6 Gb，保證在現場惡劣環境下的系統穩定可靠地運行。
■ 基于標準的IP網絡，組網方便
地下綜合管廊環境監控系統組網結構完全基于TCP/IP網絡通信協議，對監控節點分布廣、數量大的多站點集中智能監控提供了最有效的監控手段，使用基于 IP網絡的監控系統為網絡運營維護的統一管理提供了便利。
■ 使用標準協議，擴展方便
使用標準的、開放的協議便于集成以及系統擴容。由于搭建了基于IP的監控平臺，現場數據采集也使用標準的MODBUS協議，使得增添監控節點或是增加監控信息非常方便，更實現了即插即用系統集成擴容的平滑過渡，這樣需求方可以很方便地根據自身的需求和投資預算進行項目的投資。
■ 具有豐富的自動告警方式
系統支持電話、短信、聲光、郵件等報警功能，并具有多種告警策略可以選擇，通用系統即可滿足絕大多數用戶的需求。
■ 優化的數據交互功能
地下綜合管廊環境監控系統報警事件采用先進的實時報警方式，除了監控中心可以通知管理人員告警信息，環境監控主機也支持實時報警功能，它具有強大的脫機短信報警功能，還可以通過4G/以太網/RS485等方式主動上傳監控數據及報警信息。系統可將管理軟件數據處理的工作分攤到下面的監控主機上，這樣可靈活設置報告數據的間隔，減少系統正常時發送的普通數據，而在異常發生時可以及時將報警事件通知到監控中心。從而保證了監控系統報警的實時性和可靠性。
■ 軟硬件產品集成度高
地下綜合管廊環境監控系統軟硬件產品根據行業發展的需要，與時俱進，不斷更新換代對應的產品，剔除過時及冗余的功能，不斷集成有效地新功能，使產品具備越來越高的集成度，給客戶提供更高性價比的產品。
■ 系統具有完善的網絡脫機管理功能
當監控主機通訊鏈路中斷之后，把監控主機的告警信息以及實時數據存在本地，當通訊鏈路恢復之后，脫機數據重新上傳到監控中心，保證監控數據的完整性。監控中心具有完善的中斷監測機制，設備通訊中斷后，及時發出告警。
■ 地下綜合管廊環境監控系統施工部署簡單、方便
所有的監測設備都采用RS485總線布線；監控管理平臺多種部署方式，針對簡單需求可以實現傻瓜式安裝，非常人性化，界面友好、操作簡單、功能全面，輕松實現監控功能及報警的配置。
■ 切合客戶需求的獨有功能
地下綜合管廊環境監控系統結合客戶需求，集成了很多比較實用的功能，也可根據客戶需求，支持定制。從客戶使用的角度出發，使應用和維護盡可能方便省心。
■ 多平臺遠程管理，功能強大
地下綜合管廊環境監控系統支持電腦PC端、APP移動端、微信公眾號多種方式遠程查看/管理數據。
三、 項目方案設計
3.1 地下綜合管廊環境監控系統方案設計
本系統重點介紹三個部分，第一部分：防爆氣體探測器（硫化氫、一氧化碳、甲烷、氧氣）+區域控制器通信，第二部分：區域控制器+其他監測設備與智能環境監控主機通信，第三部分：智能環境監控主機與平臺軟件通信。
該系統通過在地下綜合管廊配置相應的傳感器以RS485布線方式連接環境監控主機將采集到的環境數據用4G/以太網上傳至環境監控云平臺。通過軟件對每個測點的測量值及其工作狀態進行連續采集，如出現異常，系統會自動發出聲光、短信、語音、郵件告警及時通知相關管理人員，將可能出現的險情消滅在萌芽狀態，避免造成大的經濟損失及影響管廊的正常工作。
3.2 地下綜合管廊環境監控系統拓撲圖
3.3 方案組成
3.3.1 防爆氣體傳感器+氣體區域控制器通信
工作對象：對重要區域的硫化氫、一氧化碳、甲烷、氧氣氣體濃度進行實時監測。
工作效果：防爆型硫化氫傳感器、防爆型一氧化碳傳感器、防爆型甲烷傳感器、防爆型氧氣傳感器通過RS485接口連接氣體區域報警控制主機，實時監測各氣體濃度，當其中任一氣體濃度高于設定值或氧氣濃度低于設定值時報警主機觸發報警，啟動聲光報警，并聯動風機等排風系統。
工作內容：各氣體傳感器信號采集、測點狀態檢測、超限告警、報警記錄、自檢、繼電器控制。
3.3.2 區域控制器+其他監測設備與智能環境監控主機通信
工作對象：對普通區域的溫濕度監測，重要區域的溫濕度、各氣體濃度、管廊內是否積水進行實時監測。
工作內容：智能環境監控主機通過RS485接口可接入氣體區域報警控制主體、防爆型溫濕度傳感器普通溫濕度傳感器、液位傳感器傳感器，實時監測各氣體濃度，當其中任一參數超過設定值時報警主機觸發報警，啟動短信、聲光報警，及時通知管理人員緊急處理。
工作內容：各傳感器信號采集、自動識別 RS485 接口從設備是否工作正常、超限自動告警、 繼電器控制。
3.3.3 智能環境監控主機與平臺軟件通信
工作對象：對整個系統進行實時監控。
工作效果：自動收集智能環境監控主機上傳的數據，當其中任一參數超過設定值時報警主機觸發報警，啟動短信、聲光報警，及時通知管理人員緊急處理。
工作內容：數據24小時不間斷監測、設備運行狀態監測、超限告警、繼電器控制。
3.4 地下綜合管廊環境監控系統設備列表
氣體區域報警控制主機
RS-GAS-100 |
■ 供電電壓 AC220V±15% ，頻率 50~60Hz。 n
■ 具有 1 路 ModBus-RTU 主站接口，最多可接入 32 臺我司 485 型氣體變送器。 n
■ 可選 1 路多功能 4G 通信接口，只需插入一張手機卡便可將數據上傳至遠端監控軟件平臺。
■ 可選 1 路 RJ45 網口上傳，可借助現有以太網網絡，上傳數據實現集中監控。 n
■ 2 路 4~20mA 模擬量接口，可接入我司 4~20mA 型氣體變送器，可通過拓展模塊接入 更多 4~20mA 設備。 |
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溫濕度傳感器
RS-WS-N01-2-* |
■ 采用瑞士進口的測量單元，測量精準。
■ 采用專用的 485 電路，通信穩定。1
■ 0~30V 寬電 壓范圍供電，規格齊全，安裝方便。 |
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防爆型溫濕度傳感器
RS-FPC-WS-N01-* |
■采用瑞士原裝進口測溫單元，測量精度高、抗干擾能力強。
■采用遠程紅外遙控技術，無需拆卸即可修改參數。
■485 通信接口標準 ModBus-RTU 通信協議，地址、波特率可設置，通信距離最遠 2000 米。
■可選配高品質液晶顯示屏，現場可直接查看數值，夜晚亦可清晰顯示。
■現場供電采用 10~30V 直流寬壓供電，可適應現場多種直流電源。
■產品采用壁掛式防爆殼，安裝方便，防護等級 IP65 可應用于戶外惡劣的現場環境。 |
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液位傳感器
RS-PM200 |
■ 反極性保護和瞬間過電流過電壓保護，符合EMI防護要求；
■ 可溫度自動補償，溫飄自動修正；
■ 采用高品質導氣線纜，可常年在水中浸泡；
■ 過載及抗干擾能力強,經濟實用穩定；
■ 采用核心自動校正算法，可有效防止因水面波動而引起的數值波動；
■ 斜坡式導液孔，可有效防止淤泥雜質進入，亦可防沖擊。 |
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環境監控主機
RS-XZJ-100-Y-* |
■ 直流10~30V寬電壓供電，內置數據存儲，可存儲52萬條記錄；
■ 1路RJ45網口，可將監測數據上傳至遠端監控軟件平臺；
■ 帶有1路浸水檢測功能可外接漏水電極也可外接漏水繩，最長30米；
■ 有1路ModBus-RTU主站接口可接入我司所有類型的485變送器。 |
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四、綜合環境監控云平臺
4.1 概述
環境監控云平臺是我司旨在為用戶提供便捷的服務而專門]開發的網頁登錄平臺。云平臺部署于公網服務器，可方便的接入我司所有網絡型設備。客戶無需再自行架設服務器，省去了服務器的維護費用，無需具備公網IP或者域名解析服務。設備到現場后用戶無需再進行復雜的網絡設置，便可連接到云平臺，極大的節省了現場施工的時間。
公司云平臺免費，界面完全中性，支持多級權限訪問、支持客戶增添子賬號。客戶可憑賬號隨時隨地登錄，方便的查看自己的設備狀態、查詢數據記錄、下載打印數據等，還可以根據需要選擇短信報警、郵件報警等服務，平臺穩定可靠，已接入設備數量超過萬臺。
4.2 功能介紹
4.2.1 數據實時監控
平臺支持實時查看所氣體檢測數據。數據可以通過圖形化界面、列表等方式反映，圖形化界面的優勢在于讓用戶直觀看到數據和傳感器相對位置，列表則更利于用戶對數據進行對比。
【首頁數據展示】
【列表展示】
4.2.2 實時地圖顯示
系統以物聯網技術和GIS技術為支撐，使用戶更加直觀的觀測所有測點分布位置及狀態。
4.2.3 超限告警
當任一要素超過預置報警值、設備處于離線狀態時，系統能提供平臺界面告警、短信告警、電話告警、郵件告警等報警方式，并進行事件記錄，供調用和分析。
支持所有監測因子報警上限、下限，預警上限、下限設置，支持因子數據異常字體變色，因子告警數據顏色用戶可自定義。
針對短信、振鈴、微信、郵件告警方式有專門的告警聯系人管理列表，便于當報警聯系人變動時快速查詢、添加、刪除。
4.2.4 視頻監控
全面性的監管，實現水雨情監測站周邊環境畫面聯網呈現，支持在現場安裝攝像頭及傳感器，傳感器監測到的數據通過視頻字符疊加器可疊加在監控畫面上，其界面顯示全部信息，避免反復切換，實現遠程監控。
4.2.5 歷史數據查詢、導出
可通過系統查詢每個監測點的設備信息，對設備監測數據、歷史數據進行查詢。并生成數據曲線圖，具有單個或多個因子數據存儲/查詢/導出數據功能，支持PDF、excel等多種數據格式導出，導出內容標題、使用單位名稱用戶可自定義，同時可導出數據查詢的時間段、查詢數據賬號、保存數據間隔、離線判斷間隔等重要信息。
【歷史數據列表查看】
【歷史數據曲線查看】
4.2.6 繼電器控制
支持電腦端、APP端遠程手動控制現場設備繼電器，且繼電器名稱可自定義編輯，相應繼電器控制功能是否啟用客戶可自行編輯。
4.2.7 系統管理
平臺具有完善的權限分級和管轄分區等等功能，無限級權限設定，根據要求自由組合權限。用戶操作具有完善的日志記錄，方便查看操作記錄。
4.2.8 賬號分級
支持賬號分級管理，針對項目實際需求增設子賬號，并分配不同管理權限，做到項目管理分工明確，用戶可定義不同的用戶角色，并賦予角色的不同權限管理，所有的用戶操作都進行自動記錄，沒有權限的用戶將不能進行操作。
【賬號管理】
4.2.9 設備管理
可對設備進行節點、報警、儲存進行設置。
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名稱 |
解釋 |
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設備名稱 |
填寫設備名稱，默認名稱為設備地址 |
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設備地址 |
顯示設備地址，不可更改 |
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設備經緯度 |
寫入設備經緯度，可在地圖中查看設備顯示位置。（注意：如果以設備自帶經緯度信息為準，此處可不填寫） |
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告警記錄 |
開啟告警記錄，當設備報警時，數據庫中會記錄告警信息，關閉告警記錄，則無法查詢告警記錄。 |
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離線短信 |
開啟離線短信，當設備離線時會發送告警短信至綁定手機號 |
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離線郵件 |
開啟離線郵件，當設備離線時會發送告警郵件至綁定郵箱。 |
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離線判斷間隔 |
設置設備離線時間，當設備在設置時間內重新上線，平臺默認此設備未離線。 |
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短信告警間隔 |
當設備在平臺告警后，告警信息按照設置時間間隔發送告警短信，時間最低設置5分鐘。 |
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郵件告警間隔 |
當設備在平臺告警后，告警信息按照設置時間間隔發送告警郵件。 |
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保存數據間隔 |
設置時間間隔保存設備數據。 |
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短信最多發送次數 |
防止設備超限時間過長，一直發送告警短信，可設置最多發送短信次數。 |
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節點列表 |
設備節點設置，詳情見節點信息設置。 |
4.2.10 流量卡預警功能
實時獲取現場4G型物聯網設備的卡號，自動分析卡號剩余流量，自動分析，到期時間預警提醒，讓項目管理人員及時充值，防止流量卡到期運營商銷號造成項目停滯。
4.2.11 大屏可視化
可投屏顯示，自動刷新，集中滾動顯示各監測點的環境監測數據，實時展現溫濕度等要素的動態曲線，數據清晰、直觀，便于管理人員進行系統查看。
4.2.12 二次開發
山東仁科提供的云平臺完全免費，界面完全中性，并支持用戶二次開發。
4.2.13 千人千面
針對小規模應用的用戶，云平臺提供可配置的“千人千面”界面與私有域名解析的服務，客戶只需要投入幾十元購買一個域名，備案成功后就能擁有自己的私有登錄鏈接，且登錄界面平臺名稱可根據用戶要求更改。
4.3 手機APP
為方便移動端用戶監測數據，推出“云控通”手機APP，方便用戶24小時實時監測。可以通過賬號密碼登錄云平臺，一鍵控制上萬個設備。支持視頻查看，設備故障/異常報警，支持離線告警功能，支持實時數據查看，歷史數據曲線查看，還可連接藍牙打印機進行數據打印。
