基于邊緣計(jì)算技術(shù)的安科瑞綜合管廊能效管理平臺(tái)

安科瑞 陳聰

一、平臺(tái)背景

綜合管廊一般是建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構(gòu)筑物及附屬設(shè)施，將電力、自來水、熱力、煤氣、電信、網(wǎng)絡(luò)等市政公用管線根據(jù)規(guī)劃要求集中敷設(shè)在同一個(gè)構(gòu)建物內(nèi)，實(shí)施統(tǒng)一設(shè)計(jì)、施工、管理的市政公用隧道空間，并且還具備排水、通風(fēng)、照明、通信和監(jiān)控等功能。主要的作用就是為了避免城市道路被反復(fù)開挖，減少城市污染，為城市運(yùn)轉(zhuǎn)提供各種能源和通信，保證城市運(yùn)轉(zhuǎn)的合理。無論承載的管線出現(xiàn)故障，還是自身附屬設(shè)備出現(xiàn)故障，都可能造成部分功能的癱瘓，因此建設(shè)綜合管廊時(shí)需要設(shè)置各類現(xiàn)場(chǎng)傳感器用于監(jiān)測(cè)和控制管廊內(nèi)部設(shè)施運(yùn)行情況。通常包括：管廊附屬地面及內(nèi)部供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、排水排煙系統(tǒng)、環(huán)境溫、濕度，可燃?xì)怏w探測(cè)、門禁、入侵檢測(cè)、視頻、巡更等。

二、平臺(tái)目標(biāo)

針對(duì)綜合管廊建設(shè)和管理存在的問題，建立一個(gè)全新的包含供電系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)等，采用成熟的邊緣計(jì)算技術(shù)，通過ANet邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)進(jìn)行邏輯判斷和異常分析，充分利用工業(yè)總線或物聯(lián)網(wǎng)對(duì)管廊電力、環(huán)境、消防等多方面的監(jiān)測(cè)，同時(shí)也是為智慧管廊平臺(tái)和應(yīng)急指揮部提供智能、合理、穩(wěn)定的信息服務(wù)平臺(tái)。

三、平臺(tái)優(yōu)勢(shì)

1. 數(shù)據(jù)采集

    秒級(jí)響應(yīng)時(shí)間，保證采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)響應(yīng)，支持超大數(shù)據(jù)量運(yùn)算，單個(gè)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)可以擴(kuò)展支持4萬點(diǎn)以上數(shù)據(jù)處理能力，同時(shí)還支持4G數(shù)據(jù)采集功能；

2. 數(shù)據(jù)對(duì)接

設(shè)備側(cè)支持：ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、IEC103/104、OPC UA、BACNET等；

平臺(tái)側(cè)支持：ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、華為云、阿里云、騰訊云、華云104協(xié)議、SNMP、MQTT協(xié)議、OPC UA、IEC 61850、Q/GDW 376.1等；

3. 數(shù)據(jù)處理

邊緣計(jì)算設(shè)備支持32G本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中斷或服務(wù)器維護(hù)時(shí)，可將數(shù)據(jù)緩存到本地，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后補(bǔ)傳數(shù)據(jù)；

支持通過繪制梯形圖實(shí)現(xiàn)本地邏輯控制，支持?jǐn)?shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，如根據(jù)水位啟動(dòng)水泵，根據(jù)氣體濃度啟動(dòng)風(fēng)機(jī)等；

支持外部供電中斷后向平臺(tái)發(fā)送報(bào)警信息；

支持對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬數(shù)據(jù)求和，支持?jǐn)?shù)據(jù)二次計(jì)算（加減乘除）；

4. 數(shù)據(jù)上傳

支持多級(jí)遙測(cè)越限報(bào)警和遙信變位報(bào)警信息上傳；

支持根據(jù)設(shè)置的數(shù)據(jù)變化百分比主動(dòng)上傳；

支持遠(yuǎn)程更新升級(jí)、配置、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作；

支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮上傳；

支持對(duì)上傳數(shù)據(jù)硬件加密(國密算法SM1,SM4)、軟件加密(AES)；

支持同時(shí)往3個(gè)以上平臺(tái)上傳數(shù)據(jù)；

四、AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)

1. 平臺(tái)概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)集電力監(jiān)控、能源管理、電氣安全、照明控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)于一體，為建立可靠、安全、合理的綜合管廊管理體系提供數(shù)據(jù)支持，從數(shù)據(jù)采集、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動(dòng)控制和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計(jì)，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強(qiáng)、使用單位多及協(xié)調(diào)復(fù)雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境和設(shè)備的使用和恢復(fù)效率。

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)

2. 平臺(tái)組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個(gè)集成的自動(dòng)化平臺(tái)，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機(jī)APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個(gè)平臺(tái)即可全局、整體的對(duì)管廊用電和用電安全進(jìn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、合理、有序的要求。

3. 平臺(tái)拓?fù)鋱D

4. 電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對(duì)10/0.4kV地面或地下變電所，對(duì)變電所高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對(duì)0.4kV出線配置多功能計(jì)量?jī)x表，用于測(cè)控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。

5. 環(huán)境監(jiān)測(cè)

環(huán)境監(jiān)測(cè)包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃?xì)怏w濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預(yù)警，同時(shí)也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

6. 馬達(dá)監(jiān)控

馬達(dá)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對(duì)管廊電機(jī)的保護(hù)、遙測(cè)、遙信、遙控功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護(hù)、監(jiān)測(cè)和報(bào)警。在需要的情況下可以設(shè)置聯(lián)動(dòng)控制。

7. 電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對(duì)配電系統(tǒng)的電氣安全隱患配置相應(yīng)的電氣火災(zāi)傳感器、溫度傳感器，消防設(shè)備電源傳感器、防火門狀態(tài)傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，并且對(duì)UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，發(fā)生異常時(shí)通過聲光、短信、APP及時(shí)預(yù)警。

8. 智能照明控制

①?防火分區(qū)單獨(dú)控制，分區(qū)內(nèi)設(shè)置智能控制面板就地驅(qū)動(dòng)器；開關(guān)驅(qū)動(dòng)器連接消防報(bào)警系統(tǒng)，接收消防報(bào)警信息，強(qiáng)制打開驅(qū)動(dòng)器回路。

②?廊內(nèi)上方安裝智能照明傳感器，使人員進(jìn)入管廊內(nèi)自動(dòng)開啟燈具，在管廊內(nèi)停留燈具保持常亮，離開后燈具關(guān)閉。

③?除了現(xiàn)場(chǎng)的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時(shí)可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

④?考慮現(xiàn)場(chǎng)模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場(chǎng)的控制方式外，還可用電腦端實(shí)現(xiàn)集中控制，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控當(dāng)前區(qū)域的照明情況，必要時(shí)可遠(yuǎn)程控制該區(qū)域的照明。

⑤?系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動(dòng)控制、感應(yīng)控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時(shí)控制，避免同時(shí)亮燈負(fù)荷對(duì)配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨(dú)立工作，每個(gè)模塊均自帶時(shí)間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動(dòng)識(shí)別日出日落時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 安科瑞電氣股份有限公司.

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.

[3] 安科瑞綜合管廊能效管理系統(tǒng)解決方案.2020.06版.