城市综合管廊综合监控平台功能设计

张东霞，潘峰

ZHANG Dong-xia, PAN Feng

(太极计算机股份有限公司）

（Taiji Computer Corporation Limited）

城市综合管廊综合监控平台功能设计

张东霞，潘峰

ZHANG Dong-xia, PAN Feng

(太极计算机股份有限公司）

（Taiji Computer Corporation Limited）

阐述了综合管廊综合监控系统的设计，重点包括系统架构组成和系统功能。

综合管廊；功能设计；综合监控平台

1 引言

综合管廊是指将电子通信、燃气、给排水、热力等市政公用管线集中敷设在同一地下建造的隧道空间内，进行综合开发利用，以节约城市建设用地，美化城市景观。

综合管廊的综合监控平台是将管廊内的环境与设备监控系统、安全防范系统、通信系统、火灾自动报警系统、地理信息系统的信息采集与联动控制有机地结合在统一的监控中心平台上，以实现对管廊内部设备的远程管理与控制。

2 平台设计原则

子系统层、接口层、服务层、应用层、表示层

平台采用面向服务的多层架构模式，将面向管廊各种感知信息、IT资源、信息资源与平台业务流程，按照基于服务的方式整合起来。

在子系统层和接口层充分利用物联网技术和理念，抽象出各种感知对象和接口，利用统一的物联网接入网关平滑接入各种应用。

在服务层充分运用云计算技术和云化思想，实行资源集中化，平台能力云化，同时引入SOA（面向服务的架构）思想，注重业务组件化+组件能力服务化，满足城市管廊监控的组件化松耦合要求。

管廊监控管理中感知设备将采集大量的数据，处理这些数据的能力将是对平台建设的一大考验。采用基于多级数据处理的嵌入式中间件系统的体系结构，以及数据分级和分布式处理技术，实现实时信息处理的负载均衡，并提出当今流行的多种数据降维算法,从而尽可能多地保留原始信息的基础上，减少信息处理的数据量，从而提高物联网应用系统的整体效率。

在应用层以业务目标和价值实现作驱动，强调大数据技术应用，注重海量异构数据的关联分析、数据挖掘和价值发现。

3 系统结构

综合管廊监控系统设计综合考虑了综合管廊的统一建设，多单位管理维护的特性，采用底层统一规划设计，上层分别管理的思路。底层包含环境与设备监控系统、安全防范系统、通信系统、火灾自动报警系统、地理信息系统5大系统。将属于电力、燃气、给排水、热力等专属检测控制设备统一归结到设备监控系统中，实现底层的统一信号采集与控制，信息的统一传输。考虑到系统使用维护的便捷性，在上层采用统一数据支撑服务平台加接口服务的设计方式，数据支撑平台为中央监控系统、电力生产管理系统、燃气管理系统等相关管理系统提供数据服务。

综合管廊监控系统基于微软的.net平台研发，编程语言使用C++。系统分为子系统层、接口层、服务层、应用层、表示层5层。

3.1 子系统层

子系统层为管廊各弱电系统，主要有环境与设备监控系统、视频监控系统、入侵报警系统、出入口控制系统、电子巡查管理系统、火灾自动报警系统等。

3.2 接口层

接口层实现了综合管廊监控系统与各弱电系统的通讯，是集成的基础。接口层有多种接口协议转换程序组成。系统支持RS232、RS422、RS485串行协议、TCP/IP网 络 协 议、OPC、DDE、ODBC、WEBSERVICE、SOCKET、API、ACTIVEX等多种通信协议的通信方式、BacNet、LonWork等工业控制协议，能覆盖目前市场上主流厂家产品。对于私有协议，可采用定制开发的方式解决。

3.3 服务层

服务层是综合管廊监控系统的运行支撑平台，包括了各类数据库和基础服务。数据库包括3类：实时数据数据库、历史数据库和管理数据库。系统对数据库的访问统一通过数据服务中间件。接口管理服务中间件负责管理多个接口程序，通过接口程序采集子系统设备运行数据和进行设备回控。视频服务中间件负责网络视频数据的转发和转换。服务层还包括设备状态服务、地图服务、报警服务、视频服务、设备控制服务、联动服务、查询服务、报表服务等基础服务。服务的提供采用数据总线形式，采用SOA(Service-Oriented Architecture)技术封装。

3.4 应用层

应用层负责实现综合管廊监控系统的各种软件功能。应用层的各个软件模块通过组合调用服务层的基础服务实现了强大的软件功能。软件模块包括综合监控、集中告警、联动管理、预案管理、设备查询、数据分析、综合报表、节能管理、系统管理、对外接口等。各软件模块是基于Windows Presentation Foundation(WPF)引擎开发的新一代图像界面系统，提供友好便捷的UI界面。各软件模块是基于网络的多用户操作管理，可很好地支持多用户操作管理界面，允许多个用户操作管理界面，或者是不同的用户根据管理需要制作不同的管理界面，这些不同的用户可以具有不同的管理权限和管理范围。

3.5 表示层

表示层则是综合管廊监控系统的不同使用形式。综合管廊监控系统可以在PC工作站上安装客户端使用，这是最常规的用法。系统也支持B/S结构，可以在浏览器上使用。系统可以在打印机输出报警列表和事件列表。系统可以通过电话语音和手机短信实现报警。系统提供综合后备盘，可以显示报警信息以及进行紧急快速操作。系统还提供对外接口，能与第三方系统整合。

4 系统功能设计

4.1 模块功能设计

综合管廊监控系统的综合数据支撑服务平台是系统的核心，是管廊的汇聚地。综合数据支撑服务平台接收管廊内部各区域控制器的数据(包括传感器信息、故障报警信息、日志记录及状态变量等 )。

在综合数据支撑平台中按管理需求重新进行分组汇总，使系统数据按功能权限访问。中央监控系统及各专业管理系统可以在统一界面下按需访问各自的数据，按权限对设备进行控制，从而在管理上实现分别按需控制与管理的要求。

综合管廊监控系统数据支撑平台不仅仅是数据的存储仓库，同时也是一个专业数据分析、逻辑处理服务平台。数据在支撑平台经汇总后形成整个管廊系统的综合数据链路，可以通过既定策略的深层次分析，形成高级别的决策报警信息，为信息管理提供帮助。数据支撑平台从全局角度对数据进行逻辑分析与处理，实现高级别、跨区域的设备联动控制，提高系统的自动化与智能化。

4.2 模块功能描述

4.2.1设备与环境实时监控模块功能

1）设备监控

(1)以系统图、设备原理图的方式展示管廊设备运行状况。

(2)系统图、设备原理图与设备的情况相符。

(3)对新风机组运行状况进行监控，包括温度、湿度、PM2.5、开度等参数。可查询参数的历史数据。

(4)对给排水系统运行状况进行监控，包括压力、阀门开度等参数。可查询参数的历史数据。

2）环境监控

监测综合管廊区域内的环境参数，包括温度、湿度、水位、氧气、硫化氢、CH4等气体含量值。

3）视频监控

(1)点击管廊地图的摄像机图标，可以调出摄像机的实时视频图像。

(2)可以多窗口画面方式显示多路实时视频图像，窗口模式支持单窗口、2×2窗口、3×3窗口、4×4窗口、1大5小、1大7小等模式。

(3)可以设置多路视频在多窗口定时轮换显示。

(4)可控制摄像机云台，控制左右移动、上下移动、远焦近焦。

(5)可查询视频监控存储后台的运行状况，查询剩余存储空间。

(6)可查询视频的历史数据，回放视频录像。

4）入侵报警监控

(1)以管廊地图、防区图两种方式展示管廊的入侵报警情况。

(2)可以监控紧急按钮、红外双鉴探测器的报警状态。

(3)可以远程手动布防和撤防。

(4)当发生入侵报警时，可以把报警信息、报警点地图、关联视频图像切换到监控界面前台。

5）门禁系统监控

(1)以管廊地图、门禁列表两种方式展示园区的门禁运行情况。

(2)可以监控门禁的运行状态，包括门锁状态、门磁状态、报警状态。

(3)可以查询门禁的刷卡记录，可按时间查询，也可以按用户姓名或门禁卡号查询。

(4)在接口支持及权限许可的前提下，可以远程控制门锁状态，开锁、上锁。

(5)在接口支持及权限许可的前提下，可以对用户门禁卡进行远程授权和取消授权。

(6)在接口支持的前提下，可设置提醒名单。可以把某个门禁卡加入提醒名单，当该门禁卡被使用时，可以产生报警信息。

6）智能照明监控

(1)以系统图和点位图两种方式展示综合管廊的照明状况。

(2)对综合管廊的照明系统开关状态进行监控。

(3)可远程进行开关灯操作。

(4)可远程调用照明场景模式。

7）火灾报警监控

(1)以列表方式和地图两种方式展示综合管廊的火灾报警情况。

(2)可监控烟感探测器、手动报警器、温度传感器等报警设备的报警状况。

(3)可监控消防淋喷头、气体灭火系统的运行情况。

(4)当发生消防报警时，可以把报警信息、报警点地图、关联视频图像切换到监控界面前台。

4.2.2报警处理模块功能

1)综合管廊监控系统把来自各个弱电子系统的报警信息集中起来，然后根据权限划分把报警信息推送到对应管理员的电脑、手机中。

2)综合管廊监控系统客户端界面常驻一个报警工具条，用于报警数据显示，一旦有报警数据到达，则以红色字体显示出来，并有报警声音。

3)在报警工具条双击文字链接，可以引导至报警设备的电子地图，让管理员迅速掌握报警设备所在的位置。

4)用户可以在报警工具条快速处理报警信息，可以执行确认操作，确认过的报警记录将不再在工具条上提示。

5)报警可以分5个级别，用户可以依据报警级别设置报警过滤，过滤不重要的报警。

6)综合管廊监控系统还有专门的报警处理界面，在此界面可以填写报警的处理结果。报警处理可以转入设备运维模块，做维修处理。

7)可以查询历史报警记录。可以根据时间、子系统、设备类型、位置、设备名称等条件组合查询历史记录。

8)对于高级别的报警事件（如火灾、入侵），综合管廊监控系统还提供综合报警界面。综合报警界面可同时显示报警信息，报警设备所在的电子地图，报警位置附近的摄像头的视频图像，相关的预案和应急处理知识库。

9)支持报警升级功能，即高级别的报警消息在规定的时间内没有处理，将向高一级的管理员发出报警。

4.2.3设备运维模块功能

1)用户可以录入综合管廊弱电子系统的设备基本信息，包括设备名称、设备类型、品牌、型号、生产厂商、维修电话、购买日期、报废年限、维护周期、采购价格等基本信息。

2)用户可以删除报废设备的基本信息。

3)设备基本信息可以从综合管廊的资产管理系统导入。

4)系统可以根据设备的维护周期和上次维护日期记录，提醒维护人员进行设备维护。维护提醒可以转入工单，作为工作任务来执行。维护工作完成将自动更新上次维护日期。

5)本模块可以接收报警模块转交的报修请求，并新建一条维修记录，然后可以转入工单模块，作为工作任务来执行。维修工作完成后自动更新维修记录，变更维修状态。

6)设备基本信息能够与数据采集的点位信息进行匹配，支持在线盘点的功能。

7)用户可进行设备盘点操作，可通过设备电子巡检实现在线盘点，也可以转入工单模块，进行人工盘点。盘点完成后，自动更新设备的盘点记录。设备的盘点记录可导出到综合管廊的资产管理系统中。

4.2.4工单管理模块功能

本模块主要用于记录运维的人员的日常工作，主要功能有：

1)模块中，工单分为报警检查、日常维护、送修、盘点和其他几种。

2)工单记录可以来自其他功能模块，也可以直接新建记录。

3)工单记录的基本内容主要包括：工单名称、创建时间、创建人、工作内容、涉及的设备列表。

4)工单需要指派维护人员完成，指派时可以指定人员，也可以不指定。不指定人员的情况，默认指派给当班的值班人员。指派时需要设定预计完成时间。

5)工单的工作任务完成后，执行人员要进入操作界面确认工单完成。

6)在预计完成时间到达时，工单没有确认完成的情况下，系统会发消息催办。

7)主界面提供未完工单的常驻提示小窗口，提醒用户及时完成工作任务。

8)工单数据与值班排班模块共享，值班人员可以在排班日历看到工单任务。

9)可以查询历史工单。

4.2.5值班排班管理模块功能

1)节假日维护。用户可以指定哪些日期为节假日，并存入数据库，用于排班。

2)班次维护。用户可以编制值班班次，例如早班、中班、晚班。可以指定班次的起止时间。

3)排班管理。用于可以制定排班方案。排班方案的内容包括，方案的有效时间、包括的班次、每个班次的值班人员、值班的工作任务等。

4)排班时，系统可以按照节假日规则、值班轮换规则进行自动排班，减轻管理员的工作量。

5)排班表可以按周、按月查询，可以打印。

6)排班日历。用户进入排班日历可以直观看到自己的值班安排，以及值班的工作任务。

4.2.6知识库模块功能

1)综合管廊监控系统的帮助文档。

2)综合管廊各弱电子系统的运维文档。超级管理员可以对运维文档进行增删改操作。运维文档支持文本、Word、pdf等格式。

3)综合管廊各弱电子系统的图纸。超级管理员可以对图纸文档进行增删改操作。图纸支持 pdf、dwg、tiff、jpeg等格式。

4)综合管廊各弱电子系统及综合管廊监控系统的故障诊断及处理文档。超级管理员可以对故障诊断及处理文档进行增删改操作。故障诊断及处理文档可以与设备类型关联，当设备类型故障时，在报警页面上可以显示故障的处理方式。

5)运维经验交流。运维人员可以把自己的工作心得录入知识库。超级管理员可以审核这些文档，审核通过后，其他运维人员则可以看到这些工作心得。

4.2.7用户及权限管理模块功能

1)增、删、改组织机构数据。

2)增、删、改用户角色数据。

3)增、删、改用户数据。可以指定用户所属部门。

4)维护角色权限。权限是多维度的，有子系统权限、模块权限、区域权限和报警处理权限4个维度。

5)可以指定用户拥有哪些角色。一个用户允许拥有多个角色。用户的最终权限为拥有的角色权限总和。

6)超级管理员可以对用户密码进行初始化。

4.2.8系统日志模块功能

1)系统日志分操作日志、运行日志、报警故障日志、联动执行日志4种。

2)操作日志记录用户在系统所做的关键操作，例如登录、退出、删除数据、设备回控等。主要用于发生安全问题后的行为审计。

3)运行日志记录综合管廊监控系统后台的运行过程信息。

4)报警故障日志记录综合管廊监控系统后台运行发生错误时的报错信息，主要用于系统故障排除。

5)联动执行日志记录联动预案在后台执行的过程信息。

5 结束语

此系统的设计是在分析理解《城镇综合管廊监控与报警系统工程技术规范》的基础上，结合以往的工程实践经验，提出的城市综合管廊的综合监控平台设计，该平台已经在多个项目实践中运行，为管廊运营管理单位实现先进信息化管理提供了有力的技术支撑手段。

[1]曹茂春,张东霞.智慧管廊信息化建设探讨[J].智能建筑与智慧城市，2016（11）：76-80.

[2]张春光，张东霞.浅析智慧环保系统在智慧园区中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2016（4）：62-65.

Function Design of Integrated Monitoring Platform for Urban Municipal Tunnel

This paper expounds the design of the integrated monitoring platform for corridor, including the system architecture , Design principle and system functions.

municipal tunnel; function design; integrated monitoring platform