-
产品街
城市综合管廊监视控制报警系统
使用说明书
目录
一、引言
1.1 编写目的
1.2 背景
1.3 编制依据
二、系统设计
2.1 需求
2.2 设计原则
2.2 总体设计
2.3 功能概述
2.4 运行环境
三、软件功能
3.1 登录界面
3.2设备监测界面
3.3视频监控界面
3.4 报警功能界面
3.5 设置界面
3.6 注销
四、接口设计
4.1 人机接口
4.2 内部接口
4.3 出错设计
一、前言
1.1编写目的
综合管廊又称共同沟，是在城市地下建造一个隧道空间，将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体，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。建设综合管廊系统能有效缓解城市发展与我国土地资源紧张的矛盾，对提高土地利用率、扩大城市生存发展空间具有重要的意义。
本软件应用在城市综合管廊监视控制报警系统。综合管廊监视控制报警系统是一个深度集成自动化平台，它集成了设备和环境监控、视频监控、报警、人员定位等子系统。通过集成和互联管廊内的自动化系统，为运营和维护提供一个完整的同意的监控平台。
城市综合管廊内部不仅整合了维持城市功能的自来水、煤气、电力、通信管线，而且管廊自身功能使用的动力、照明、排水等设备繁多，无论纳入管线出现故障，还是自身附属设备出现故障，都将造成沿线城市功能的瘫痪，因此建设城市综合管廊监控与报警系统意义重大。
实现综合管廊信息共享、实时监测、集中控制是地下管线管理的基本要求，对于城市安全和管线运行起到重要的作用，在城市化建设中起到推进作用。
1.2背景
随着城市经济的快速发展，综合管线建设规模不足、管理水平不高等问题凸现，一些城市相继发生大雨内涝、管线泄漏爆炸、路面塌陷等事件，严重影响着生命、财产安全和城市运行秩序。全国综合管线事故平均每天高达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。面对当前现状及存在的问题，中央适时出台《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》【国发〔2013〕36号】文件：在全国36个大中城市全面启动地下综合管廊试点工程；中小城市因地制宜建设一批综合管廊项目。新建道路、城市新区和各类园区地下管网应按照综合管廊模式进行开发建设。
综合管廊属于地下封闭空间，一旦发生火灾，会迅速消耗掉管廊内部氧气并产生大量有害气体，当甲烷、一氧化碳等危险气体达到一定浓度时，还可引起爆炸。更严重的是，发生灾害时管廊内部环境十分恶劣，抢修难度很大，对抢修人员也将造成人身安全威胁。因此对地下管廊进行监视和报警势在必行。
城市综合管廊监控与报警系统，由于依靠环境与设备监控、安全防范、通信、预警与报警子、地理信息等多个不同功能的系统，或者由于产品提供来自不同的厂商，在数据交换中没有一个统一的标准，因此造成接口众多、访问性差，容易形成一个个的“信息孤岛”：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。政府多头管理、分散操作易产生各种问题。解决紧急事故发生时易相互推诿、扯皮。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。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。
国家标准《城市综合管廊工程技术规范》GB 50838-2015 中明确规定在综合管廊中应设置相关设备监控及联动系统。
地下综合管廊是城市生命线走廊，收容的管线种类多样，采用现代信息技术对地下综合管廊进行管理与监控是不可或缺的手段。地下综合管廊的监控包括对运行中的管线安全状况的监测，以及对地下综合管廊内部环境的检测，避免内部环境因素对设备管线的影响及对工作人员的伤害，从已建的地下综合管廊运营状况来看，国内在研究信息化监控方面与国际水平较接近，但也有差距。
1.3编制依据
本设计方案依据国家相关规定，符合下列规范要求：
《国务院办公厅关于加强城市综合管线建设管理的指导意见》（2014）27号
《城市市政综合管廊技术规范》GB50838
《密闭空间作业职业危害防护规范》GBZ/T205
《安全防范工程技术规范》GB50348
《入侵报警系统工程设计规范》GB50394
《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395
《出入口控制系统工程设计规范》GB50396
《火灾自动报警系统设计规范》GB50116
《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493
《城镇燃气设计规范》GB50028
《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058
《电子信息系统机房设计规范》GB50174
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343
《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB 50166
《自动化仪表工程施工及质量验收规范》 GB 50093
《密闭空间作业职业危害防护规范》GBZ/T205
二、系统设计
2.1需求
1、视频监控，可在上位机观测综合管廊内固定地点的实时情况，可选择观看多地点的视频数据，可查询历史图像。
2、数据采集，可通过各类传感器采集数据，上传至大棚控制器后，通讯上位机软件，软件将采集到的数据储存到数据库。同时生成历史趋势曲线，以供查询及数据分析。
3、报警功能，根据设定值与时间值，匹配数据，超出预警值和报警值时，在上位机提示报警
4、控制功能，可通过软件的简单操作，实现与大棚控制器的通讯，从而对外设进行操作。
2.2 系统设计原则
1、可靠性
系统应确保管廊数据获取、融合、传输等过程的可靠性。其中，感知数据是管廊各项应用的基础和判别依据，可靠的数据获取、融合和传输是保证管廊功能正常运行的基础。
2、可扩展性
系统应能够动态调节，为不同网络应用提供可扩展性，包括网络拓扑结构可扩展、服务内容可扩展等。
3、兼容性和易维护性
系统的软、硬件采用模块化、组态化设计，可以方便地进行容量的扩充和功能的维护升级。同时，系统建设基于Labview面向对象件设置开放性网络接口，可实现将监测信息上传至监控中心和各级主管部门、单位。
4、安全性
监控与报警系统的安全标准要特别保护用户的信息隐私，为各政府部门、单位提供不同安全级别的网络应用。
2.3功能概述
综合管廊监视控制报警系统设计过程遵循《城市综合管廊工程技术规范》，符合便易性与可靠性兼顾原则、先进性与实用性兼顾原则、信息共享与互联互通原则、整体考虑与协同配合原则。管廊监控系统从实际需求出发，形成了长远规划设计，逐步落实建设，深入融合应用，实现管廊系统可持续建设路线，为保障管廊监控的发展应用，指明了方向。
本系统包括主界面（管理子系统）环境与设备监控子系统、通信子系统、安全防范子系统、地理信息子系统、报警与预警子系统构成。管理子系统负责与其他子系统通讯、并根据对管廊采集到的数据进行控制，所有系统共享同一个数据库。通过集成和互联管廊内的自动化系统，为运营和检修人员提供了一个完整的、统一的监控平台。
总体框图见图2-1
图2-1
服务器端：
硬件配置要求：CPU Intel Core i3 2.3GHz主频以上；4G内存及以上；80G硬盘及以上；
软件要求：操作系统Windows sever 2008及以上；Net Framework 4.0及以上
客户端：
硬件配置要求：CPU Intel Core i3 2.3GHz主频以上；2G内存及以上；40G硬盘及以上；
软件要求：操作系统Windows xp及以上；IE 7.0及以上
三、功能说明
3.1登录界面
软件登录界面见图3-1
图3-1
登录权限包括生产者和管理者，生产者的权限包括：查询管廊内等数据，查询30日内数据曲线，查看在线监控视频，查询历史存储图像；设置报警信息读取等。管理者权限除生产者权限之外，还包括地理信息配置，生产者账户的增删，查询生产者登录报表，连接设备的配置，报警信息的删除等。
生产者和管理者的用户名、密码以及对应的权限，全部存储在数据库内，登录后，用户可以进入系统修改密码。生产者权限用户如忘记密码，可使用管理者账户找回。
用户登录后，如需关闭软件，点击注销按钮。软件注销后，采集的数据不再记录，报警信息将清除。
登录设计可以保障客户独立的控制环境和监视环境，避免他人随意登录客户端带来的误操作影响生产，同时生成的登录信息、控制信息报表可以提供给用户，以方便查询历史。
3.2 设备监测界面
设备监控子系统主要管理管廊内设备的运行状态与设备信息。用户可通过软件查询某个特定的设备，同时查询设备所在位置、设备配置情况等详细信息。用户还可以编辑设备的信息，并存储到数据服务器的数据库中。
管廊内的温度监测设备、氧气浓度监测设备、二氧化碳浓度监测设备、感烟设备、可燃气体监测设备等，均在此界面进行配置管理。
负责监测控制本区内的设备，包括风机、照明、排水泵、井盖、出/入口控制器、综合气体检测仪、温/湿度检测仪及液位检测仪、供配电系统信息化数据设备等。
设备监测界面见图3-2
图3-2
3.3 视频监控界面
管廊视频监控系统应该是基于IP网络的全数字化视频监控和管理系统，采用标准的互联网通讯协议和先进的H.264视频编/解码技术，依托广泛通用的操作系统和数据库平台，完成信息采集、存储、传输、控制和统一管理的全过程，能够架构在VPN/LAN/WAN之上，并与现有网络设备实现无缝连接，真正实现了管廊内网络监控、集中管理，真正实现了数字视频网络实时传输和监控模块相结合的数字化监控技术，为远程监控提供了全新的观念和更广阔的空间，实现了基于各种网络的点对点、一点对多点、多点对多点的远程实时监控、远程遥控摄像机、远程语音对讲、远程信息管理等功能。
综合管廊应能通过视频监控系统对管廊内部的重要节点和设备进行实时监控，将监控画面传输回监控中心，使中心值班人员实时了解管廊内部的情况，及时获取突发状况的信息。系统包括布设在监控中心的视频管理服务器、视频监控计算机、嵌入式多屏控制器、嵌入式网络硬盘录像机、监视墙等设备以及在管廊内安装覆盖重要节点和设备的视频监控摄像机。监控摄像机通过网线接入就近分区的交换机，再通过通信链路连接至监控中心，可全天24h进行录像。 监控中心设置的网络硬盘录像机、视频监控工作站、嵌入式多屏控制器、监视墙均接入中心局域网。前端传送回的录像码流1路进入嵌入式网络硬盘录像机进行存储，1路进入嵌入式多屏控制器，经解码后在监视器上实时显示监控画面进行轮询切换。
视频界面见图3-3
图3-3
3.4 报警功能界面
报警分为实时报警、历史报警、人员定位报警。实时报警分为温度报警、气体浓度报警等。界面见图3-4
图3-4
3.5 设置界面
设置界面可以修改密码、查询登录登出时间、生成报表、显示帮助信息。
设置界面见图3-5
图3-5
3.6 注销
注销界面见图3-6
图3-6
四、接口功能
4.1 人机接口
本软件使用Labview做人机接口界面。LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。 LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。 LabVIEW开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新。Labview是图形化的开发环境，整合PC与嵌入式技术，以建置IEC架构的PLC，适用于实时分析、监控、进阶控制、与既定的维护作业。Labview可轻松建立人机界面应用，适用于各种监控系统中。
4.2 内部接口
本软件使用Modbus协议，进行内部接口通讯。Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一种通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一个控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。
当在同一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器需要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其它网络上，包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。
此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通信标准。
4.3 出错设计
如软件发生故障报错，系统会自动生成一份报表，存储在客户端硬盘里，同时上传至网络服务器，以供开发人员查询错误代码。用户可以通过重启等简单方式重新运行软件。