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地下综合管廊监测技术方案

同方威视技术股份有限公司

（内部资料，严谨外传）

目录

一、综合管廊简介

用途

综合管廊主要用于：电力线缆、通讯线缆、有线电视线缆、给水管线、中水管线、供冷管线、供热管线、燃气管线、排水管渠、路灯线缆、垃圾真空系统、输油管线

等市政民生工程项目。

分类

综合管廊宜分为干线综合管廊、支线综合管廊及缆线管廊。干线综合管廊：用于容纳城市主干工程管线采用独立分舱方式建设的综合管廊；支线综合管廊：用于容纳城市配给工程管线采用单舱或双舱方式建设的综合管廊；缆线管廊：采用浅埋沟道方式建设，设有可开启盖板但其内部空间不能满足人员正常通行要求，用于容

纳电力电缆和通信线缆的管廊。

图 3.1综合管廊分类示意图

经济成本

综合管廊盾构成本最高，一般为1 亿元/ 公里；普通施工亿元/ 公里。综合管廊内基本都是市政民生工程，不利于提高收费，否则会影响老百姓基础生活成本，影响物价稳定；同时综合管廊建成后只是方便市政管线和线缆的综合管理，消除公路拉链现象，不会有其它盈利途径。

综合管廊建设的一次性投资常常高于管线独立铺设的成本。据统计，日本、台北、上海的综合管廊平均造价（按人民币计算）分别是 50 万元 / 米、13 万元 / 米和 10 万元 / 米，较之普通的管线方式的确要高出很多。但综合节省出的道路地下空间、每次的开挖成本、对道路通行效率的影响以及环境的破坏，综合管廊的成本效益比显然不能只看投入多少。台湾曾以信义线公里的综合管廊为例进行过测算，建综合管廊比不建只需多投资五亿元新台币，但 75 年后产生的效益却有 2337 亿元新台币。

国内外发展状况

在国外，地下综合管廊是综合利用地下空间的一种手段，一些发达国家已实现了将市政设施的地下供、排水管网发展到地下大型供水系统、地下大型能源供应系统、地下大型排水及污水处理系统，与地下轨道交通和地下街相结合，构成完整的地下空间综合利用系统。 ?

欧美是地下综合管廊的发源地。世界上第一条管廊在巴黎建成，随之该理念推广

到欧美各国。?日本是当今管廊技术最成熟的国家，这个和日本地域有很大关系，

规划建设一致沿用 1964 年制定的相关措施条例，各在野党执政期间一致延续该条

例不断完善。由于日本是多地震国家，一旦遇到地震破坏，恢复期大部分经历及费用都要放在开挖及回填过程中，如果将综合管线放置在管廊内，管道与管廊侧

壁变为柔性连接，管道抗震补偿措施可以更大范围的使用，基本不受地震时土体

的位移影响，如果维修的话也是区域更换及系统性能检查，对管廊上交通无影

响。 ?

中国仅有北京、上海、深圳、苏州、沈阳等少数几个城市建有综合管廊，据不完

全统计，全国建设里程约 800 公里，综合管廊未能大面积推广的原因不是资金问题，也不是技术问题，而是意识、法律以及利益纠葛造成的。

住建部会同财政部开展中央财政支持地下综合管廊试点工作，确定包头等10 个城市为试点城市，计划到2018 年建设地下综合管廊389 公里（2015 年开工190 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，若按每公里亿元测算，投资规模将达 1 万亿。

试点的 10 个城市总投资 351 亿元，其中中央财政投入102 亿元，地方政府投入56 亿元，拉动社会投资约193 亿元。“我们的思路是以试点示范带动全国建设

地下综合管廊的积极性。全国共有 69 个城市在建地下综合管廊约1000 公里，总投资约 880 亿元。”

二、本方案依据标准

GB50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》

CECS333-2012《结构健康监测系统设计标准》

GA_T 1217-2015《光纤振动入侵探测器技术要求》

GB 50394-2007 《入侵报警系统工程设计规范》

GB 50116-2013 《火灾自动报警系统设计规范》

三、系统总体架构

层次架构

地下综合管廊监测主要分为应用层、传输层和展示层。

其中应用层包括管廊监控单元、管道监测单元、线缆监测单元、通讯单元和照明单元，每个单元由前端传感器或探头、以及监控单元组成单个智能前端设备，前端传感器负责采集现场基础设备的状态信息，探头用于管廊内的照明、通讯、警报等，监控单元对采集的设备状态信息进行预处理、上传服务器和对联动设备下达命令；

传输层主要包括服务器、传输网络，服务器用于前端设备状态信息的多信息融合

处理、数据存储和输出、报警信息发布、前端探头联动命令下达、现场设备状态

上传至监控子站和监控中心，传输网络可以是现场无源的光网络、也可以是工业级无线网络；

展示层主要包括监控子站区域设备状态信息展示、监控中心全局设备状态信息展示、声光报警、短信报警和打印输出等。

图 3.1综合管廊运行监控系统总体架构图

逻辑架构

综合管廊运行监控系统从逻辑上讲包括五大部分：综合管廊运行监控管理平台、地理信息系统、信息管理系统、安全监控系统、通讯照明系统（如图所示）。其中综合管廊运行监控管理平台是用于面向用户的最终界面，将人性化展示综合

管廊状态信息，根据客户需求可以是平面展示，也可以是三维立体 360°全景展示（线缆、管道、仪表、管廊），实现更直观简洁的综合管廊运行状态的虚拟巡检。并设有监控子站和监控中心两个级别展示，监控子站主要是展示该管控区域内的综合管廊状况，监控中心用于全局综合管廊状态展示。

地理信息系统是一种专门用于采集、存储、管理、分析和表达空间数据的信息系统，它既是表达、模拟现实空间世界和进行空间数据处理分析的“工具”，也可看作是人们用于解决空间问题的“资源”，同时还是一门关于空间信息处理分析的“科学技术”。它将直观展示出综合管廊空间三维的信息，还可以立体展示管廊内部设施的布设，结合监测单元的传感器和探头，显示管廊内部设备的状态信息。信息管理系统涉及经济学、管理学、运筹学、统计学、计算机科学等很多学科，

它除了具备信息系统的基本功能外，还具备预测、计划、控制和辅助决策特有功能。（1）数据处理功能。包括数据收集和输入、数据传输、数据存储、数据加工

和输出，用于安全监控系统和通讯照明系统上传的数据管理、上传显示和打印报警；（2）预测功能。运用现代数学方法、统计方法和模拟方法，根据过去的数据

预测未来的情况，用于将管廊内部的状态信息（多传感器信息）融合，预测管道

寿命、管道腐蚀速率、电缆载流量、结构健康寿命等；（3）计划功能。根据企业提供的约束条件，合理地安排各职能部门的计划，按照不同的管理层，提供不同的管理，提供相应的计划报告；（4）控制功能。根据各监测单元提供的数据，对综合管廊基础安防设备进行联动控制，查明并消除危险源，例如灭火装置联动、

视频联动等；（5）辅助决策功能。采用各种数学模型和所存储的大量传感数据，

及时推导出有关问题的最优解或满意解，辅助各级管理人员进行决策，以期合理利用人财物和信息资源，取得较大的经济效益。

安全监控系统主要功能是监测并保护综合管廊内部设备财产安全，包括管廊本身的监控、各种油气管道和水管的监控、各种线缆的监控。

通讯照明系统主要是用于有人员（巡检人员、偷盗人员）在综合管廊内部时，方

便巡检人员正常工作的门禁、照明、通讯、在岗巡查等，同时对于偷盗人员进行

监听、警示。

图3.2综合管廊运行监控系统模块图

综合管廊运行监控系统根据现场情况，有可能采取多种不同技术手段的融合，为确保各技术信息相容性，必须考虑该系统的通信组网能力。如图所示，我们采用开放式接口将各底层监控单元数据汇合，然后经过协议判定器进行通信协议判断，之后用协议转换器进行通信协议的统一化，然后按照行业标准通讯模型将数据上传。该功能还可方便客户自行增加监测设备，不至于产生不兼容问题。

图3.3 综合管廊运行监控系统通讯逻辑示意图

四、监测内容及实施

基础设施结构健康监测

基础设施结构健康监测主要包括综合管廊本身的位移沉降、裂缝、倾斜、渗漏、

振动、表面应力应变、土体压力压强等监测，还有管道水泥墩、线缆支架的应力

应变、压力压强、振动、倾斜等监测。

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位移沉降计光纤光栅量程： 100mm、 200mm、400mm 北京希卓、北京达卡、分辨率：上海波汇