浅析蓝牙物联网融合通信技术在智慧管廊中的综合应用

□ 文 /孙波 冯峻

当前，越来越多的城市都在如火如荼的建设城市地下综合管廊，向地下拓展空间，将电力、通讯、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，并设置专门的检修口、吊装口和统一管理平台系统，为了满足城市不断发展的需要，着眼于未来，提前预留管线加装空间，是保障城市运行的重要基础设施和生命线。

在城市地下空间建设综合管廊，可以增加承载力，提高服务水平，节约城市土地资源，减少对城市道路的反复开挖，提高城市综合防灾能力，降低对城市正常交通秩序的巨大冲击，并且改善了城市景观环境。因此，综合管廊是保证城市具有可持续发展能力的重要基础设施，已成为城市基础设施现代化更新与改造以及城市现代化建设的趋势和潮流。

因此充分利用物联网技术、信息化手段对管廊运行维护进行智慧化管理，对管廊运行数据进行统计分析、融合应用，为管养单位的精细化管理提供决策支持作用，发挥城市地下综合管廊的建设投资效益，显得尤为重要。

物联网应用解决方案现状

目前国内正在运维的智慧化综合管廊主要采用物联网智能监控系统，分为中央层、控制层、传感层三层架构。中央层是综合管廊的核心部分，对管廊的各种机电设备的信息进行分析、归类、处理、判断，采用最优化的控制手段并结合现代计算机技术对各系统设备进行全面有效的监控和管理，使各子系统设备始终处于有条不紊、协同一致的高效、有序状态下运行。在通常情况下，中央层系统保障管廊内拥有正常的设备运行环境；在发生突发事件的情况下，监控管理人员能通过本系统获得及时有效的信息，做出快速而准确的响应，同时综合监控平台联动相关设备，做出入侵报警、疏散、灾害扑救等设备控制动作，使得事故造成的损失降低到最小程度。控制层是属于物联网智能监控系统的中间层，当各类传感器设备与中控因为网络中断失去控制时，可由控制层按照预先设定好的程序进行自动处理。传感层包括各个舱室内的传感设备，可对管廊内各种信息进行监测，比如温湿度传感器、甲烷气体传感器、氧气传感器、倾角传感器、三轴加速传感器等。这些传统的管廊物联网应用是采用光纤有线传输的方式，且关注方向是在设备监控方面，而本文研究提出蓝牙物联网技术在人员定位、紧急情况下逃生的应用。

存在问题分析

管廊内有线布设的矛盾：目前的管廊物联网的网络基础设施一般采用光纤布设，存在线路布设困难，对设备的安装位置也有局域性要求，且建设成本偏高。

安全防控需求：管廊的各个检修口、吊装口、逃生口等都有安防需求，人员在管廊各个舱室移动过程中定位识别也比较模糊，中控室管理人员无法在工作站或者大屏上实时查看检修人员在管廊内的具体位置。

消防应急联动需求：当发生重大火灾事故，有烟雾的情况下，人员视线受到影响，无法快速找到正确的逃生通道，并且无法准确确定待救人员位置，影响救援速度。

蓝牙物联网的综合应用

通过蓝牙Mesh模块，建立组网，因LED灯在管廊内是全覆盖的，因此可在照明灯具上加装蓝牙模块传感器，每盏灯相当于一个感知和传输神经单元，有灯即有网，廊道内的其余系统的传感器设备都可以连入到这张网，并通过灯联网透传至物联网网关，连接至公有云上，通过较低的成本实现了信息智慧共享，并可通过每盏灯的不同标识，建立了蓝牙定位功能。蓝牙Mesh的强大架构还可以进行扩展，满足管廊的新增设备需求，将数以万计的节点连接起来，而不会产生故障。方案中蓝牙组网采用蓝牙5.0 Mesh传输技术，传输速度可以达到2M，传输距离可以到300米。

感应式安防应用是借助调光LED灯具上的人体感应模块，轻松实现对管廊内的人员感知和定位。运维人员进入检修口时，若佩戴了智能手环，手环上的蓝牙信号自动与Mesh网进行配对，灯具中的蓝牙模块可通过接力的方式，将数据发送至网关，与中控机房的服务器进行通信，将人员感知与定位信息上报统一管理平台，定位误差在10米，中控室人员可在平台上查看运维人员活动轨迹，统计进出次数，实现廊道内GPS功能，同时，可在后台结合运维管理平台，自动生成工单。当非法人员闯入时，人体感应模块迅速感知，在统一管理平台上触发报警信号，通知监控人员，并联动入口摄像机对非法人员进行抓拍。

智能逃生应急指引子系统，当监控中心的FAS系统收到火灾报警信号后，经监控人员确认后进行一键式应急救援启动，开启广播设施、紧急电话、逃生指示标识等，协助管廊内人员第一时间躲避危险，实现快速化应急逃生。系统在有效引导的同时，可大幅缩短应急逃生时间，帮助管廊内人员做出正确的处置、逃生行为。

实时定位功能

通过蓝牙模块的物联网传感器（烟感、温湿度等）布设（内含MESH模块），可对静态灯具和动态标签以及设备、人员进行实时定位。优化运营单位原有的工单系统、手持APP系统中的养护作业流程，实现设备设施的快速查找，路径指引及历史数据保存功能。针对采集的人员进入时间、时长以及作业内容进行数据积累，为后期大数据分析及维修管理能力的提升提供依据。不需要重复布设硬件就可以提高运营单位的维修效率。

能耗管理功能

将管廊内内原有的普通照明灯具改为低功耗、可进行动态调光的蓝牙模块LED照明灯具。并结合管廊作业频次、作业需求及工作井最低光照度要求、逃生应急状况等，编制最优调光策略，并根据现场环境状况对灯光、通风进行能耗优化管理。

安防功能

原有安防采用摄像头监视，查看工作人员的进出情况，更多的是起到监视作用。

论文中所用蓝牙安防功能，可在逃生口、检修口等入口处安装门禁系统，对未授权人员非法闯入情况，结合摄像头进行联动报警，并将非法闯入位置进行记录储存。

养护运营一体化功能

利用物联网的综合位置服务功能、数据采集功能、预警警告、轨迹统计等功能手段来完善隧道工作井内的移动式管理功能。提高养护管理效率。同时通过对隧道各空间的蓝牙模块布设，实现隧道各工区的定位，为精准化养护维修及数据积累。人员的进出时间及停留信息统计。同时可以利用现有烟感、有毒气体监测等智能化传感器的接入网络，实现异常情况的自动报警。

结束语

蓝牙物联网技术的发展使得各行各业都发生了巨大的变化，并在传统解决方案的基础上进行了升级。本文所研究系统方案已经在天津科技商务区综合管廊项目中实现。蓝牙物联网在管廊中的人员定位，节能照明、安防、智能消防指引等功能是管廊未来发展的方向。该研究方案在国内的地下设施运维管理方面具有良好的推广应用前景。