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凡尔纳不会知道,智慧城市也有地下两万里

2017-09-11 13:01   来源: 商业伙伴   作者: 于洪涛

基本信息

面向行业
应用领域

在《海底两万里》这部名著中,凡尔纳把他将对海洋的幻想发挥到了极致,体现了人类认识和驾驭海洋的信心。时至今日,他对海底世界的设想,仍没有变成现实;但在陆地上,人们对于地下世界的探索,却已经走向成熟。

近年来,随着智慧城市建设的推进,越来越多的城市开始建设地下综合管廊,以充分利用地下空间。可以说,每一座城市都有自己独特的精彩,而这一精彩离不开保障城市运行的“生命线”——城市地下综合管廊。伴随着地下世界的拓展,一个全新的市场机会出现在我们面前,而在相关领域拥有领先技术的企业可望获得更多的商机。

 

马路“拉链”的终结者

传统的市政公用管线各自为政地敷设在道路的浅层空间内。管线增容扩容不但造成了“拉链路”现象,而且导致了管线事故频发,极大地影响了城市的安全运行。据统计,近年来全国仅媒体报道的地下管线事故就高达平均每天5.6起,每年由于路面开挖造成的直接经济损失高达2000亿元。

城市地下综合管廊的出现,为解决城市地面拉链问题带来新的契机。

马路拉链实况

 

为城市构建生命线

城市综合管廊(也称“共同沟”)是城市地下管道的综合走廊,即在城市地下建造一个隧道空间,将电力、通讯、燃气、供热、给排水、雨污水等多种工程管线集于一体,设有专门的检修口、吊装口和监测系统,实施统一规划、统一设计、统一建设和管理,成为保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。

地下综合管廊示意图

 

近日,在谈到雄安新区规划方案时,京津冀协同发展专家咨询委员会组长、中国工程院主席团名誉主席徐匡迪院士表示,雄安新区将采用地下管廊式基础设施,包括高铁车站在内的城市主要交通、水电煤供应系统、灾害防护系统,都将位于地下,地面则将让给绿化、让给行人。显然,这样的地下空间聚集了更多的城市基础设施,可谓放大版的城市综合管廊。

城市综合管廊在发达国家已经存在了一个多世纪。早在1833年,巴黎为了解决地下管线的敷设问题和提高环境质量,就开始兴建城市地下综合管廊。此后,英国、德国、日本、俄罗斯、西班牙等国也纷纷效仿。如今,建设供排水、热力、燃气、电力、通信、广电等市政管线集中铺设的地下综合管廊系统,已成为世界发达国家城市发展现代化、科学化的标准之一。

相对国外发达地区而言,我国的管廊建设起步较晚,发展较慢,近年来,才步入了“快车道”。2015年,住建部等五部门联合发出通知,要求在全国范围内开展地下管线普查,此后决定开展中央财政支持地下综合管廊试点工作,并对试点城市给予专项资金补助。仅2016年一年,全国147个城市28个县已累计开工建设城市地下综合2005公里。按计划,到2018年,我国将建设地下综合管廊389公里,总投资351亿元。根据测算,未来地下综合管廊需建8000公里,投资规模将达1万亿元。

 

高度复杂的管廊管理

根据住建部组织编写的《城镇综合管廊监控与报警系统工程技术规范》,综合管廊的监控与报警系统由六部分组成,细分为十几个子系统。可见,地下综合管廊入廊管线种类和数量多样,涉及专业繁杂,安全要求等级高,导致综合管廊管理极其复杂。

(一)不同管线需分舱布置

城市综合管廊用于容纳城市主干工程管线,采用独立分舱方式建设,大多分为电力舱、燃气舱、热力舱、水信舱等。不同分舱的管理要求均不同,热力管道采用蒸汽介质时应在独立舱室内敷设;110KV及以上电力电缆,不能与通信电缆同侧布置,等等诸如此类。

地下综合管廊——电力舱、热力舱

(二)安全问题严峻

城市综合管廊集合城市主干工程管线,燃气、热力、电力都是高危管线,一旦出现问题后果不堪设想,因而均有极高的安全等级要求。目前,综合管廊存在四大问题:一是人的不安全行为——违章造成的人员安全问题;二是物的不安全状态——隐患导致的设备安全问题;三是环境的不安全条件——隐患诱发的环境安全问题;四是组织的不安全因素——管理漏洞导致的管廊安全问题。为了确保城市综合管廊的整体安全,急需一整套强安全等级的安防管理系统。

(三)传统无线通讯方式的盲区

综合管廊属于长距离地下封闭狭窄空间,一般情况下埋深在2.5m以上。传统无线通信系统采用基站+天线的形式实现无线信号传输,管廊中每200米就会出现的防火门屏蔽以及各类拐弯、起伏、分叉等复杂环境,会直接导致传统无线通信系统出现信号传输距离短、容易被防火门阻隔、存在信号盲区、信号移动切换过程中容易掉线等缺陷。综合管廊的通信模式需要能够适应于特殊场景的新型无线通讯方式。

(四)信息孤岛亟待打通

由于城市综合管廊的功能整合性,其中必然存在有多种不同功能的信息系统和信息产品,如环境与设备监控、安全防范、通信、预警与报警、智能巡检及管控一体化信息平台等等,同时很多产品的厂商也不同,他们之间的数据交换没有统一的标准和平台,因此造成接口众多、访问性差,容易形成一个个“信息孤岛”。
(1)传统监控采用人工管理模式,运营管理成本高,管理水平与管理质量也无法得到有力保障。
(2)政府多头管理、分散操作易产生各种问题。
(3)解决紧急事故发生时易相互推诿、扯皮。
(4)市政设施管理的运维监测监控能力、应急调度指挥能力、综合业务能力很难提高。
(5)管廊监控视频、监控数据类别不一,各系统间信息孤岛导致相关部门决策困难。
由此可见,高整合性一体化的方案将更适应于管廊场景。

 

集约化的整合性解决方案

基于多年对封闭空间等特殊场景的研究,神州泰岳采用“智慧线”技术和阵列式感应场技术推出的“城市综合管廊安防通信一体化系统”,通过一条“智慧线”就能够实现无线语音通信、精准定位和电子巡查、入侵探测定位、物联网传感和无线宽带传输五大功能,满足综合管廊的入侵报警、人员定位、电子巡查、出入口控制、无线通信五大系统要求,提供一个集约化的整合性解决方案。

l  无线语音通信

在封闭狭窄的管廊中,通过细小的智慧线收发信号,即可实现无线语音通话(内网、外线)、无线广播以及智能手机的所有应用功能。

精准定位和电子巡查

人员精确定位系统与手机APP结合,工作人员进入管廊后打开该APP,可实现在线巡查、实时定位、实时上传故障信息(文字、语音、图片、视频),同时可远程指导应急处理和设备维修、维护工作。

入侵探测定位

“无卡人员”进入管廊,系统报警并定位入侵位置,同时联动管廊内视频监控系统,对入侵人员的面部特征进行抓拍和识别,另外系统可设置白名单、黑名单+人脸识别等更多应用。

物联网传感

智慧线提供2Mbps无线带宽,可承载管廊内温湿度、甲烷等各种传感器的数据传输,并对传感器进行精确定位、监控和管理。

无线宽带传输

该系统可实现特殊位置、紧急情况下的无线视频传输,同视频监控系统一起,构成城市综合管廊的“无死角”视频管理。

因此,针对上文提及的四大难题,神州泰岳城市综合管廊安防通信一体化系统将整个城市综合管廊监控、管理、运营结合起来,提供可视化的环境与设备监测、安全防范、人员定位、无线通信、入侵探测及定位、报警、网管等一系列功能的融合管控平台。同时,基于开放性原则,在符合通用标准的前提下,神州泰岳的管廊方案提供第三方接口,可实现跨厂家、跨系统的设备与业务融合,这对于整个行业生态的建设具有至关重要的意义。

城市综合管廊安防通信一体化系统界面

 

城市综合管廊安防通信一体化系统数据分析

 

神州泰岳物联网业务负责人邵起明介绍说,神州泰岳采用自主研发的“智慧+”物联网融合通信技术,在满足现有监控与报警系统功能需求的同时,更会为未来的系统扩容、功能扩展、多系统融合等,预留出无限的可能。

l  入廊监管:在管廊土建结构完成后,各入廊管线均有入廊施工需求,包括自来水、热力、燃气管道系统的入廊施工,电缆支架及桥架安装,电力电缆、通信管线、垃圾管道入廊敷设等等。入廊人员混杂,难以区分管理,系统可在实现人员定位的同时区分工种,进行区域管理、时段管理等管理工作。

l  应急救援、应急疏散:在紧急情况下,管廊管理需要通过系统功能,实现应急指挥、应急通信、应急救援等功能。

入廊监管-工种区分

 

具颠覆性的“智慧线”技术

基于“智慧+”的物联网融合通信系统,是由神州泰岳旗下的专业物联网公司奇点国际自主开发的,可为城市综合管廊提供“全覆盖”的无线接入和以太网接入,构建城市综合管廊的物联网通信平台。其核心是神州泰岳自主研发的、拥有自主知识产权的“智慧线”技术。

“智慧线”技术是根据物联网对短数据包传输能力的要求而开发的,其全数字化总线具有数据传输的高可靠性,多微基站的同步自动定位技术可对目标物体进行连续的精确定位,新一代的“智慧线+”技术更是在物联网平台的基础上增加了宽带接入能力,能够提供“2M+300M”的无线网络。这样的一根线缆,不仅解决了物联网的数据传输问题,也实现人之间的通信。

“智慧线”中的核心技术是TSM技术(Tunnel System of Mobile Communication)。这是奇点国际针对矿山、隧道等封闭空间发明的一种全新的通信技术,将无线接入微基站密集的植入电缆内,每个微基站以极低的射频功率进行发射,相邻的微基站的无线覆盖区域相互交叠,从而形成以“智慧线”为中心的一个柱状的无线覆盖的空间区域。

TSM技术打破了传统通信的固有设计模式,将电源、基站、天线等集成在一根电缆内。线缆随地形而走,线缆敷设到的地方,其内置的无线接入微基站即形成稳定的无线覆盖区域,在封闭空间内实现了大容量的分布式接入,且无线信号均匀连续。

神州泰岳在培育智慧线相关技术已有7年之久,从芯片到通讯协议,到线缆材料全部自主研发,该项技术目前已申请120多项专利,近40项已获授权,被纳入北京市二十大颠覆性技术储备库。

目前,“智慧线”相关解决方案已经在矿山、石化、核电等能源领域得到了广泛应用,这为其进入城市综合管廊这个新兴的应用领域奠定了坚实的基础。

 

结语

当前,国内智慧城市建设方兴未艾,地下综合管廊建设刚刚起步。我们有理由相信,神州泰岳凭借其自主研发核心技术的强大优势,将成为该市场的领先者,并推动这一市场的快速发展。最终,这将造福我们每一个市民,为我们带来更加美好的生活环境。

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