周平

摘要： 綜合管廊又稱共同溝，是在城市地下建造一個隧道空間，將市政、電力、通訊、燃?xì)?、給排水等各種管線集于一體，設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測系統(tǒng)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)和管理。建設(shè)綜合管廊系統(tǒng)能有效緩解城市發(fā)展與我國土地資源緊張的矛盾，可以充分利用城市地下空間資源，杜絕因敷設(shè)和維修各種管線對城市道路、綠地的重復(fù)開挖，消除了由此造成的資源浪費，降低路面翻修費用和工程管線維修費用。對提高土地利用率、擴(kuò)大城市生存發(fā)展空間具有重要的意義。本文結(jié)合工程案例重點分析城市綜合管廊弱電系統(tǒng)設(shè)計，對弱電系統(tǒng)的種類及其組成、系統(tǒng)設(shè)計要點做詳細(xì)闡述。

Abstract： Comprehensive corridor， also known as common ditch， is a tunnel space built in the underground to integrate the municipal， electricity， communications， gas， water supply and drainage and other pipelines in one， with a special inspection mouth， lifting mouth and monitoring system for unified planning， design， construction and management. The construction of integrated corridor system can effectively alleviate the contradiction between urban development and land resources in China， and make full use of the resources of urban underground space to eliminate the repeated excavation of urban roads and green spaces due to the laying and maintenance of various pipelines and eliminate the resulting waste of resources， reduce road renovation costs and engineering pipeline maintenance costs. It is of great significance to improve land utilization and expand the space for urban survival and development. Combined with the project case， this paper focuses on the design of urban integrated corridor light-current system， and expounds the type of light-current system and its composition and the system design points.

關(guān)鍵詞： 綜合管廊；弱電系統(tǒng)；設(shè)計

Key words： integrated corridor；light-current system；design

中圖分類號：TU990.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）12-0207-03

0 引言

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，綜合管線建設(shè)規(guī)模不足、管理水平不高等問題凸現(xiàn)，一些城市相繼發(fā)生大雨內(nèi)澇、管線泄漏爆炸、路面塌陷等事件，嚴(yán)重影響著生命、財產(chǎn)安全和城市運行秩序。全國綜合管線事故平均每天高達(dá)5.6起，每年由于路面開挖造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2000億元。因此城市綜合管廊的建設(shè)已刻不容緩。

然而伴隨著城市綜合管廊工作開展的不斷深入，其在形式與數(shù)量上也發(fā)生了巨大變化，特別是在設(shè)計工作上，受到技術(shù)水平、城市發(fā)展等各方面的影響，進(jìn)而給城市綜合管廊的設(shè)計工作增加了很大的難度，要想城市綜合管廊設(shè)計工作在城市建設(shè)中發(fā)揮出應(yīng)有的作用，那么就必須將城市綜合管廊設(shè)計工作的開展與實際緊密相連，在此基礎(chǔ)上不斷地進(jìn)行完善和改進(jìn)，進(jìn)而使城市綜合管廊設(shè)計工作的實施變得更加準(zhǔn)確、有效。

1 城市地下綜合管廊系統(tǒng)概述及設(shè)計原則

1.1 城市地下綜合管廊系統(tǒng)概述

隨著城市的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，城區(qū)日益擴(kuò)大，城市人口急劇增長，所需的地下管線必將日益增多，爭奪有限地下空間的戰(zhàn)斗也日益加劇，這些都將給城市發(fā)展帶來諸多問題。根據(jù)發(fā)達(dá)國家的發(fā)展經(jīng)驗，建設(shè)地下綜合管廊是解決上述難題的有效途徑，即把市政管線中的電力、電信、給水、再生水、熱力等管線中兩種以上集于一體，在城市道路的地下空間建造一個集約化的隧道。共同溝的出現(xiàn)已不僅是管線敷設(shè)方式的改進(jìn)，而是“集約化”發(fā)展城市，提高城市地下空間利用效率的體現(xiàn)，它給市政管線的建設(shè)帶來了全新的變化。

1.2 城市地下綜合管廊設(shè)計的原則

進(jìn)行城市綜合管廊設(shè)計應(yīng)該堅持安全性和經(jīng)濟(jì)性的原則，要在設(shè)計中配合城市綜合管廊的設(shè)置目的綜合地進(jìn)行，綜合管廊設(shè)計前須事先建立管線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。進(jìn)行城市綜合管廊設(shè)計時應(yīng)該堅持專業(yè)化原則，從各專業(yè)角度進(jìn)行考慮，前期做好對相關(guān)各專業(yè)資料的調(diào)查研究。進(jìn)行城市綜合管廊設(shè)計應(yīng)該堅持可行性原則，對地下現(xiàn)狀構(gòu)筑物情況要充分調(diào)研，做到對城市綜合管廊各種情況的有效處理和預(yù)防。

2 工程案例

2.1 工程概況

本項目為紹興市鏡湖中心廣場綜合管廊工程，管廊全長260m，位于鏡湖中心廣場西側(cè)；管廊分為兩艙，即水電信艙（2.6m寬）和燃?xì)馀摚?.75m寬）；各艙凈高2.4m。另外因本管廊屬于紹興地區(qū)第一條試驗性質(zhì)的綜合管廊，未設(shè)專用的控制中心，本工程控制管理設(shè)備設(shè)置于鏡湖中心廣場地下一層消控室內(nèi)，消控室內(nèi)設(shè)置2個專用設(shè)備機(jī)柜（600*600*2000）和1臺專用管理電腦。

2.2 設(shè)計內(nèi)容

2.2.1 火災(zāi)報警系統(tǒng)

①本工程地下綜合管廊火災(zāi)報警系統(tǒng)采用集中報警系統(tǒng)型式，消控室設(shè)在鏡湖中心廣場地下室下沉廣場。

②火災(zāi)探測器主要采用感溫電纜、光線感溫探測器。

③消防聯(lián)動控制。

1）排風(fēng)機(jī)、氣溶膠滅火裝置的控制：采用感溫光纜和感溫電纜作為火災(zāi)探測器，當(dāng)任一防火分區(qū)內(nèi)感溫光纜高溫報警或任一感溫電纜發(fā)生報警，開啟相應(yīng)防火分區(qū)內(nèi)的警鈴、應(yīng)急疏散指示和該防火分區(qū)防火門外的聲光報警器。

2）非消防電源控制：在管廊各防火分區(qū)總配電箱的非消防用照明、電力開關(guān)上設(shè)分勵脫扣器附件，火災(zāi)確認(rèn)后，由火災(zāi)報警控制器聯(lián)動控制切斷本防火分區(qū)非消防電源。

3）應(yīng)急照明系統(tǒng)控制：當(dāng)確認(rèn)火災(zāi)后，由發(fā)生火災(zāi)的報警區(qū)域開始，順序啟動全部疏散通道的消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)。

4）火災(zāi)警報裝置和消防應(yīng)急廣播：在確認(rèn)火災(zāi)后啟動各防火分區(qū)的所有火災(zāi)聲光報警器、消防應(yīng)急廣播。

5）消防應(yīng)急專用電話：本工程內(nèi)設(shè)置有緊急電話網(wǎng)絡(luò)，為獨立的消防通信系統(tǒng)。

④電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)：本工程屬于電氣火災(zāi)危險性較大的場所，除綜合艙所有動力電纜層架設(shè)置有線型感溫電纜外，對自用動力電纜設(shè)置電氣災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)由獨立式剩余電流火災(zāi)監(jiān)控探測器組成。探測漏電電流、過電流、出線端溫度等信號，發(fā)出聲光信號報警，準(zhǔn)確報出故障線路地址，監(jiān)視故障點的變化。

⑤防火門監(jiān)控系統(tǒng)： 本工程管廊防火分區(qū)防火門均為常閉型防火門，防火門監(jiān)控器設(shè)置在消防控中心，在管廊內(nèi)設(shè)置防火門監(jiān)控分機(jī)，防火門監(jiān)控器用于顯示并控制防火門開啟、關(guān)閉狀態(tài)，對防火門處于非正常打開的狀態(tài)給出報警提示，使其恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，確保防火門功能完好，并上傳防火門狀態(tài)信息至消防聯(lián)動控制器。

⑥消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)： 本工程管廊應(yīng)急照明配電箱，風(fēng)機(jī)控制箱進(jìn)線電源處設(shè)置消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，消防設(shè)備電源監(jiān)控器設(shè)置在消防控制中心，在管廊內(nèi)設(shè)置消防設(shè)備電源監(jiān)控分機(jī)?，F(xiàn)場傳感器采用不影響被監(jiān)測電源回路的方式采集電壓和電流信號及開關(guān)狀態(tài)。

⑦系統(tǒng)電源及接地：

1）火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)有交流電源和蓄電池備用電源，采用雙電源供電并在末端設(shè)自動切換裝置，并設(shè)置UPS不間斷電源作為備用電源。

2）消防系統(tǒng)接地利用基礎(chǔ)接地裝置作為接地極，要求其綜合接地電阻小于1歐姆。

2.2.2 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

①環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)設(shè)置于鏡湖中心廣場地下一層消控室的專業(yè)設(shè)備機(jī)柜內(nèi)，機(jī)柜內(nèi)設(shè)監(jiān)控工作站、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等，對各監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測控制和管理，并完成系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)處理、能耗統(tǒng)計管理等工作，管理主機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)通信接口和協(xié)議并集成，能將信號送至上一級管理中心。管廊內(nèi)弱電設(shè)備區(qū)設(shè)置區(qū)域控制單元（含交換機(jī)、PLC、擴(kuò)展模塊等設(shè)備；亦可采用ACU設(shè)備），負(fù)責(zé)本管廊數(shù)據(jù)采集與設(shè)備監(jiān)控，且控制單元設(shè)備能獨立脫離主機(jī)，獨立工作。

②管理中心監(jiān)控工作站與區(qū)域控制單元（交換機(jī)、PLC）之間通過12芯光纖以環(huán)網(wǎng)方式連接，區(qū)域控制單元（交換機(jī)、PLC）與現(xiàn)場探測器以及監(jiān)控設(shè)備之間通過屏蔽電纜連接；區(qū)域控制單元的i/o控制模塊可方便擴(kuò)展，使得管廊其它專業(yè)管線所需的監(jiān)控信號可以方便接入。

③環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要功能：設(shè)備的手/自動狀態(tài)，啟停控制、運行狀態(tài)顯示、運行記錄、故障報警、溫濕度等環(huán)境參數(shù)監(jiān)測及自動控制，以及實現(xiàn)各種相關(guān)的邏輯控制關(guān)系、統(tǒng)計分析、能耗計量、電力監(jiān)控等，確保管道內(nèi)各類設(shè)備系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全、可靠和高效，并達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的管理要求。

④主要監(jiān)控對象如表1所示：

A：電力監(jiān)控：包含電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)、電量；

B：通風(fēng)設(shè)備：包含風(fēng)機(jī)手動/自動狀態(tài)、風(fēng)機(jī)高速運行狀態(tài)、風(fēng)機(jī)低速運行狀態(tài)、風(fēng)機(jī)故障、風(fēng)機(jī)高速運行驅(qū)動、風(fēng)機(jī)低速運行驅(qū)動；

C：排水泵：包含手動/自動控制、運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、集水井超高液位檢測和啟?？刂?；

D：照明：包含手動/自動控制、開關(guān)狀態(tài)、開關(guān)控制；

E：環(huán)境監(jiān)測：對管廊內(nèi)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測與報警，環(huán)境參數(shù)檢測內(nèi)容詳下表，氣體報警設(shè)定值要求符合現(xiàn)行相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。

說明：1）CH4氣體探測器設(shè)置于管廊人員出入口和通風(fēng)口處；2）每個防火分區(qū)的中部設(shè)置氧氣探測器、溫濕度探測器一臺；3）當(dāng)防火分區(qū)內(nèi)氧含量（19%）過低，或溫濕度過高（溫度40℃、濕度90%）時，CH4含量過高（不應(yīng)大于其爆炸限制，即體積分?jǐn)?shù)的20%）時，發(fā)出報警信號，同時區(qū)域控制單元自動啟動該區(qū)的通風(fēng)設(shè)備。強制換氣，保障工作人員和綜合管廊內(nèi)設(shè)施的安全。

⑤管道內(nèi)電力電纜、污水、給水、燃?xì)夤艿赖雀黝惞に嚬芫€應(yīng)自帶專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，并可通過標(biāo)準(zhǔn)接口實現(xiàn)與綜合管道監(jiān)控與報警系統(tǒng)統(tǒng)一管理平臺的信息互通互聯(lián)。

2.2.3 安全防范系統(tǒng)

本系統(tǒng)包含視頻監(jiān)控系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)；各系統(tǒng)集成在一個平臺下統(tǒng)一管理，安保監(jiān)控中心設(shè)備設(shè)置于鏡湖中心消控室綜合管廊專用設(shè)備機(jī)柜內(nèi)。

①視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

本系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)（與環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)共用）傳輸；本工程前端攝像機(jī)設(shè)在設(shè)備集中安裝處、人員出入口，并在每個防火分區(qū)中間位置內(nèi)設(shè)置2臺攝像機(jī)（背對背安裝）；進(jìn)行全天候監(jiān)視、錄像。

攝像機(jī)采用紅外固定槍式攝像機(jī)。

②入侵報警系統(tǒng)。

本工程在管廊人員出入口、通風(fēng)口設(shè)置紅外/微波雙鑒入侵報警探測器，并在現(xiàn)場設(shè)置聲光報警器，控制室內(nèi)設(shè)置電子地圖；入侵報警探測器輸入現(xiàn)場PLC控制箱，當(dāng)有非工作人員進(jìn)入時，入侵探測器將探測并報警，同時開啟照明燈、聲光報警器；并在監(jiān)控畫面上強制顯示當(dāng)前防區(qū)監(jiān)控畫面，便于控制室工作人員確認(rèn)現(xiàn)場情況。

③電子巡更系統(tǒng)。

本系統(tǒng)采用離線式電子巡更系統(tǒng)，在人員出入口、通風(fēng)口及管廊內(nèi)設(shè)置無線巡更地址鈕，工作人員必須定時、定點、定線路的對各區(qū)域進(jìn)行巡視。

④出入口控制系統(tǒng)。

本工程在人員出入口設(shè)置門禁系統(tǒng)，采用刷卡進(jìn)入、出門按鈕方式；門禁系統(tǒng)與消防系統(tǒng)聯(lián)動，有火災(zāi)發(fā)生時各區(qū)域內(nèi)門禁系統(tǒng)自動開門，符合消防疏散要求。

2.2.4 通信系統(tǒng)

本工程設(shè)置獨立的通信系統(tǒng)，通信接入機(jī)房設(shè)置在鏡湖中心廣場消控室內(nèi)，為管廊提供所需的固話、對講、數(shù)據(jù)等各類通信、信息業(yè)務(wù)。

①固定式電話系統(tǒng)。由于管廊內(nèi)為密閉的屏蔽空間，無線通訊可能會受到限制，為了便于巡檢維護(hù)、線路的施工調(diào)試和緊急事故的報警聯(lián)絡(luò)，在管廊內(nèi)配置獨立的電話系統(tǒng)。本工程在水電信艙其中一個防火分區(qū)防火門位置（即設(shè)備安裝處）設(shè)一臺IP電話主機(jī)，通過光纖環(huán)形以太網(wǎng)及安防/通信系統(tǒng)工作站上的軟交換系統(tǒng)可實現(xiàn)各點之間的通話。另外在其余人員出入口位置設(shè)置電話副機(jī)。

②無線對講系統(tǒng)。在水電信艙內(nèi)設(shè)置無線對講系統(tǒng)，為管廊內(nèi)作業(yè)人員使用；系統(tǒng)采用450MHz雙向異頻半雙工調(diào)度無線對講系統(tǒng)，系統(tǒng)由蘇子調(diào)度基地臺、數(shù)字錄音單元、分合路器光端機(jī)、無線通信綜合處理單元、無線通信擴(kuò)展單元、無線通信遠(yuǎn)端單元、天線、對講機(jī)組成，所有設(shè)備均采用450MHz設(shè)備；除無線通信擴(kuò)展單元、無線通信遠(yuǎn)端單元和天線位于管廊內(nèi)外，其余設(shè)備均安裝于鏡湖中心廣場消控室內(nèi)。

2.2.5 可燃?xì)怏w報警探測系統(tǒng)

天然氣管道艙設(shè)置可燃?xì)怏w探測器，接入可燃?xì)怏w報警控制器，可燃?xì)怏w報警控制器采用通訊接口接入環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)，事故時由環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)聯(lián)動相關(guān)設(shè)備。

系統(tǒng)由可燃?xì)怏w報警控制器、可燃?xì)怏w探測器和聲光報警控制器等組成?？扇?xì)怏w探測器每15米設(shè)置一個。

當(dāng)天然氣艙內(nèi)泄露的天然氣濃度達(dá)到爆炸下限值的20%時，天然氣報警控制器將產(chǎn)生聲光源報警信號，同時通過消防聯(lián)動控制器啟動相應(yīng)區(qū)域的防爆事故通風(fēng)機(jī)強制通風(fēng)；當(dāng)天然氣艙內(nèi)泄露的天然氣濃度達(dá)到爆炸下限值的25%，報警持續(xù)1min后，通過消防聯(lián)動控制器控制燃?xì)夤艿郎舷鄳?yīng)區(qū)域的緊急自動切斷閥切斷燃?xì)饣芈贰?/p>

2.2.6 UPS不間斷供電系統(tǒng)

本工程各弱電設(shè)備（消防設(shè)備除外），包含消控室內(nèi)管理主機(jī)、監(jiān)控設(shè)備和管廊內(nèi)PLC控制器、交換機(jī)、探測器、攝像機(jī)等均由UPS供電，其中消控室內(nèi)UPS供電由鏡湖中心廣場UPS供電，要求消控室內(nèi)管廊相關(guān)設(shè)備供電容量不小于2kW，后備時間不低于30min；另外管廊內(nèi)弱電設(shè)備用電功率約1kW，其供電用UPS選用2kVA小型UPS主機(jī)（后備時間30min），管廊內(nèi)弱電設(shè)備箱內(nèi)設(shè)UPS插座，插座與UPS出線端連接；各弱電用電設(shè)備的220V端口與插座連接。

2.2.7 防雷接地系統(tǒng)

①本工程保護(hù)接地、功能性接地和防雷接地、防靜電接地等，采用共同接地裝置，各弱電間及設(shè)備間內(nèi)設(shè)有局部等電位連接箱LEB（強電設(shè)置），LEB與接地干線之間采用BVR16或40×4鍍鋅扁鋼做可靠連接，接地電阻≤1Ω。

②進(jìn)出管廊的各種金屬管及光纜金屬加強芯均采用BVR6與等電位聯(lián)結(jié)裝置做可靠連接。

③監(jiān)控與報警系統(tǒng)室外電纜引入機(jī)房處均安裝過電壓保護(hù)裝置。

④監(jiān)控與報警系統(tǒng)電源配電箱內(nèi)均安裝浪涌保護(hù)器。

⑤消控室內(nèi)電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機(jī)柜、支架、金屬管、屏蔽線纜外層、信息設(shè)備防靜電接地、安全保護(hù)接地浪涌、保護(hù)器接地等均以最短的距離與等電位聯(lián)絡(luò)網(wǎng)作可靠連接，本部分由鏡湖中心廣場設(shè)計方設(shè)計。

2.2.8 管廊統(tǒng)一管理平臺系統(tǒng)

為使管廊內(nèi)各個智能化系統(tǒng)之間實現(xiàn)資源共享、聯(lián)動控制、統(tǒng)一管理，需對各智能化系統(tǒng)進(jìn)行集成。系統(tǒng)集成主機(jī)設(shè)在鏡湖中心廣場消防監(jiān)控室，并通過設(shè)備網(wǎng)將消控系統(tǒng)、環(huán)境及設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安防系統(tǒng)（含視頻監(jiān)控系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)）、可燃?xì)怏w探測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)物理上、邏輯上、功能上的集成；各個系統(tǒng)之間應(yīng)能實現(xiàn)數(shù)據(jù)、圖像等資源的共享。

本系統(tǒng)需系統(tǒng)集成商針對本項目做軟件開發(fā)，將個功能集成到一個統(tǒng)一平臺上，并提供可視化操作界面；需各智能化系統(tǒng)開放相應(yīng)的軟件接口。

2.3 效益分析

綜合管廊和城市地下管線一樣作為城市公用事業(yè)建設(shè)的重要組成部分，可以明顯地改善城市環(huán)境和城市生活質(zhì)量，這種效益將主要由有城市居民獲得，也就是說城市地下綜合管廊具有明顯的利益外溢的外部效益?？紤]了各種外部費用因素的條件下，城市地下綜合管廊在其聲明周期中總體效果是肯定的。此外綜合管廊還有不容忽視的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

經(jīng)濟(jì)效益：考慮 100 年使用期，地下綜合管廊較直埋管線總建設(shè)和維護(hù)成本降低 11%； 如結(jié)合其他效益對比，則綜合管廊較直埋管線總的成本降低 23%。

社會效益：綜合管廊建成后，有效地保障城市管道安全，降低城市道路的翻修破壞，減少了交通擁堵，節(jié)省了地下空間，空余出了大量“干凈土地”，促進(jìn)周邊土地升值，提高了人民生活質(zhì)量和效率。地下綜合管廊建設(shè)消除了地上架空線，解決了道路上方線路蛛網(wǎng)密布情況，有利于道路沿線景觀，可防止以后反復(fù)開挖路面。地下管廊將管線置于地下，利于管線單位經(jīng)常巡視和維護(hù)，管廊本身也具有較強的抗震防護(hù)功能，防止自然災(zāi)害破壞管線，提高了公共事業(yè)保障的可靠性。

3 結(jié)束語

城市地下管線是城市運行的生命線，實現(xiàn)管線信息共享、實時監(jiān)測、集中控制是地下管線管理的基本要求，對于城市安全和管線運行起到重要的作用，在城市化建設(shè)中起到推進(jìn)作用。

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