要：在城市化進(jìn)程推進(jìn)、大城市人口急劇膨脹的背景下，為了解決城市發(fā)展和建設(shè)的需要，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。方興未艾，各城市綜合管廊項(xiàng)目也呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢，建設(shè)規(guī)模和水平上有了很大的提高。綜合管廊的管理模式已從傳統(tǒng)的管理模式向信息化智能化管理的方向發(fā)展，依托大數(shù)據(jù)信息分析能力和智能化運(yùn)營管理手段，為綜合管廊在基礎(chǔ)設(shè)施集約化管理基礎(chǔ)上，提供更多和更科學(xué)的解決方案。作為綜合管廊管理的大腦中樞系統(tǒng)，“一體化監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)”集數(shù)據(jù)收集、遠(yuǎn)程控制、預(yù)案執(zhí)行、連鎖聯(lián)動(dòng)、智慧運(yùn)管和狀態(tài)信息數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)決策等多功能為一體，是名副其實(shí)的智慧指揮中樞。本文結(jié)合地級市綜合管廊項(xiàng)目的項(xiàng)目實(shí)例，提出一些關(guān)于城市綜合管廊一體化監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)的建設(shè)技術(shù)思路和技術(shù)應(yīng)用，希望能為后續(xù)管廊建設(shè)和運(yùn)營管理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：城市綜合管廊；監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)；三層次系統(tǒng)架構(gòu)；軟硬件智能聯(lián)動(dòng)

1城市綜合管廊監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)的建設(shè)意義

城市地下綜合管廊指城市地下空間集中敷設(shè)電力、通信、給排水、熱力、燃?xì)獾雀黝惞芫€的公共隧道，也包括消防、照明、監(jiān)控、通風(fēng)、排水等自身設(shè)備。城市地下綜合管廊的管線種類日益增加，需要利用到的地下空間越來越大，為了保證地下綜合管廊的設(shè)備設(shè)施安全運(yùn)行，就需要擁有一套行之有效的綜合智能監(jiān)控系統(tǒng)。

綜合管廊屬于地下封閉空間，并且管理區(qū)域和管廊位置有一定的距離，如果管廊內(nèi)發(fā)生突發(fā)事件，依靠人力去處理，在及時(shí)性上無法的得到保證；并且日常巡檢和設(shè)備狀態(tài)信息的采集，也不是單純依靠人力和單一統(tǒng)軟件就能有效的完成的。因此，建設(shè)一套完善的、可擴(kuò)展的、模塊化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，變成綜合管廊智能化應(yīng)用的重要一環(huán)。

城市綜合管廊監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)為管廊內(nèi)資產(chǎn)管理、設(shè)備運(yùn)行情況、管廊內(nèi)環(huán)境情況監(jiān)測、設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制、廊內(nèi)緊急情況處置5個(gè)方面提供智能化的設(shè)備監(jiān)控及能耗管理解決方案，助力管理企業(yè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)處置和智能數(shù)據(jù)分析等功能。

2城市綜合管廊的維護(hù)與管理

城市地下綜合管廊作為城市市政地下空間配套工程，管廊內(nèi)敷設(shè)眾多不同作用的管線，管線的運(yùn)行安全，需要定期巡檢，對于管廊管理工作提出了比較高的要求。現(xiàn)在城市綜合管廊運(yùn)營管理方式，大多數(shù)還采用人工巡查，單系統(tǒng)管理的模式，因?yàn)榫C合管廊屬于地下封閉空間設(shè)施，環(huán)境比較復(fù)雜，一般管廊長度都比較長，重要設(shè)備安裝點(diǎn)位比較多等特點(diǎn)，不太適合人工巡查，隨著技術(shù)的發(fā)展，管理手段的豐富，應(yīng)用了一些自動(dòng)化和信息化的手段來管理，但是還是存在各系統(tǒng)之間比較獨(dú)立，存在信息孤島，沒有完全實(shí)現(xiàn)信息共享、智能聯(lián)動(dòng)和數(shù)據(jù)分析應(yīng)用等功能。

結(jié)合城市綜合管廊的運(yùn)營特點(diǎn)和管理側(cè)重，城市綜合管廊監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)開發(fā)采用三層次系統(tǒng)架構(gòu)體系，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“高內(nèi)聚、低耦合”，打通各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控方面也解決了多系統(tǒng)、多協(xié)議的問題。

3城市綜合管廊監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

2019年我參與了某市商務(wù)區(qū)綜合管廊項(xiàng)目的智能化建設(shè)，本工程涉及三條市政道路，為三艙管廊（包括：綜合艙、電力艙和燃?xì)馀摚C合管廊總長度為2.4公里，監(jiān)控調(diào)度中心距離管廊現(xiàn)場約1.5公里，是典型的異地監(jiān)控、本地執(zhí)行的綜合管廊智能化建設(shè)項(xiàng)目。

綜合管廊涵蓋的主要業(yè)務(wù)子系統(tǒng)有環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)、管廊安防視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、入侵報(bào)警及巡查子系統(tǒng)、有線電話子系統(tǒng)、無線通信子系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)監(jiān)測子系統(tǒng)、配電子系統(tǒng)、資產(chǎn)管理子系統(tǒng)等。

綜合管廊監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)部署在監(jiān)控調(diào)度中心，使用多臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)軟件基礎(chǔ)環(huán)境功能，服務(wù)器都配置了冗余熱備份。平臺(tái)系統(tǒng)與深度集成的各子系統(tǒng)之間，通過約定的協(xié)議及接口方式連接，實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)控平臺(tái)與各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接和指令下發(fā)。

本文我結(jié)合所參與的項(xiàng)目，主要介紹城市綜合管廊監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)軟件的架構(gòu)、接入技術(shù)，以及平臺(tái)軟件開發(fā)技術(shù)和監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)應(yīng)用效果等。

3.1平臺(tái)軟件系統(tǒng)架構(gòu)

綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)采用三層次架構(gòu)（3-tierapplication），將整個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為：表現(xiàn)層（UI）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）、數(shù)據(jù)訪問層（DAL，按照數(shù)據(jù)接入技術(shù)屬性一般拆分成兩層，包括數(shù)據(jù)服務(wù)層、數(shù)據(jù)采集層，在軟件架構(gòu)劃分同屬數(shù)據(jù)訪問層），在不同層次采用不同計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有效、穩(wěn)定、先進(jìn)的系統(tǒng)應(yīng)用。

（1）數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)采集層，屬于數(shù)據(jù)層傾向于數(shù)據(jù)接入和數(shù)據(jù)采集，主要依托于現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過通信網(wǎng)絡(luò)接入、匯聚，現(xiàn)場設(shè)備信息和命令執(zhí)行，是平臺(tái)和設(shè)備進(jìn)行交互的橋梁。對通過各種通信接口，如TCP網(wǎng)絡(luò)、UDP網(wǎng)絡(luò)、RS485串口、RS232串口、CAN等，接入系統(tǒng)中的設(shè)備，按照設(shè)備自身的通信協(xié)議格式，進(jìn)行設(shè)備實(shí)時(shí)參數(shù)和狀態(tài)的收集、控制命令的下達(dá)。

數(shù)據(jù)服務(wù)層，也屬于數(shù)據(jù)層傾向于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)管理，對采集到的各類設(shè)備數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類、清洗、計(jì)算、存儲(chǔ)；根據(jù)用戶功能要求，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析、挖掘、處理，以標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)方式提供給應(yīng)用層，是應(yīng)用層功能的支撐。

（2）應(yīng)用層：應(yīng)用層，也稱為業(yè)務(wù)邏輯層（BLL），位于物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)中的較頂層，其功能為"處理信息"，用戶所需要的功能邏輯在本層實(shí)現(xiàn)。通過對用戶的需求進(jìn)行分析、歸類，調(diào)用數(shù)據(jù)服務(wù)層提供的數(shù)據(jù)和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對物理世界的實(shí)時(shí)控制、準(zhǔn)確管理和科學(xué)決策。

（3）表現(xiàn)層：在軟件體系架構(gòu)設(shè)計(jì)中，本層的主要功能是數(shù)據(jù)信息展示、控件布置和應(yīng)用界面設(shè)置等，是用戶使用綜合管廊監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)的軟件界面呈現(xiàn)，通過Web端、客戶端、移動(dòng)端、大屏、平板等方式，給用戶豐富、方便的數(shù)據(jù)展現(xiàn)。

3.2平臺(tái)系統(tǒng)軟硬件接入

綜合管廊監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)的建設(shè)主要目的是集中控制、環(huán)境監(jiān)測、智能聯(lián)動(dòng)和應(yīng)急指揮，主要功能包括水泵狀態(tài)和控制、風(fēng)機(jī)狀態(tài)和控制、集水坑液位、溫濕度檢測、氧含量檢測、甲烷檢測、應(yīng)急電源EPS狀態(tài)檢測、防火閥控制、壓差沉降儀、傾角測量儀、三軸測振儀等在內(nèi)的多種設(shè)備儀表的探測和控制信息收集和執(zhí)行命令下發(fā)，實(shí)現(xiàn)在監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)上的各機(jī)組信息收集、自動(dòng)控制，并終實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)和信息共享。

（1）PLC硬件接入

本項(xiàng)目選擇西門子S7-1500系列可編程控制器，S7-1500的特點(diǎn)有組網(wǎng)靈活、平臺(tái)開放、編程軟件靈活和模塊智能等。

S7-1500可編程控制器的基本硬件由電源模塊、CPU模塊、串口通訊模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊等部分構(gòu)成，用于與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)對接，以及執(zhí)行平臺(tái)系統(tǒng)控制命令等。

現(xiàn)場ACU執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，PLCETHERNET通訊模塊與監(jiān)控平臺(tái)軟件通過主干環(huán)型網(wǎng)絡(luò)通信，S7-1500PROFINET以太網(wǎng)通信模塊支持TCP/IP、UDP、MODBUSTCP等協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸速率10/100Mbit/s，采用標(biāo)準(zhǔn)的RJ45接口。

（2）軟件接入?yún)f(xié)議

綜合管廊監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)與各子系統(tǒng)的對接，包括接口設(shè)備名稱、物理接口類型、軟件接口協(xié)議、接口協(xié)議要求、功能達(dá)成目標(biāo)等都做了詳細(xì)的約定，在實(shí)施過程中，按照約定要求每個(gè)子系統(tǒng)整理一個(gè)接入技術(shù)規(guī)約書，用于指導(dǎo)軟件開發(fā)和系統(tǒng)對接工作。

3.3平臺(tái)智能監(jiān)控聯(lián)動(dòng)應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制有三種方法：硬聯(lián)動(dòng)、軟聯(lián)動(dòng)及遠(yuǎn)程控制。硬聯(lián)動(dòng)是指傳感器之間的直接聯(lián)動(dòng)，如水位開關(guān)直接控制水泵的啟停；軟聯(lián)動(dòng)是指通過區(qū)域控制器的邏輯運(yùn)算后，經(jīng)指令動(dòng)作，如水位開關(guān)的信號先送入?yún)^(qū)域控制器，經(jīng)過邏輯運(yùn)算得出的結(jié)果控制水泵的啟停；遠(yuǎn)程控制是指在集中統(tǒng)一的管理監(jiān)控平臺(tái)上執(zhí)行控制指令。

應(yīng)急聯(lián)動(dòng)控制管理方案：由于城市地下綜合管廊現(xiàn)場管理與維修較困難，所以應(yīng)有合理的應(yīng)急方案，提高工作人員的工作效率。將城市地下綜合管廊的運(yùn)行方式分為正常工作方式和異常工作方式。正常工作方式又可以分為自動(dòng)工作和巡檢工作，自動(dòng)工作就是在正常工作的情況下，區(qū)域控制器ACU按照設(shè)置的參數(shù)對設(shè)備進(jìn)行控制，使地下綜合管廊內(nèi)的環(huán)境參數(shù)在安全范圍內(nèi)；巡檢工作是為維修人員專門定制的一種工作方式，在人員進(jìn)入地下綜合管廊前30分鐘，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，確保人員進(jìn)入地下綜合管廊內(nèi)的空氣質(zhì)量良好且空氣流通；異常工作方式主要是指發(fā)生火災(zāi)、緊急情況等安全事故時(shí)的工作方式，這種工作方式是為了防止事故范圍擴(kuò)大，造成更大的損失，例如當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，區(qū)域控制器ACU立即關(guān)閉所有風(fēng)機(jī)和防煙防火閥門，在火災(zāi)撲滅后，再啟動(dòng)該防火分區(qū)的所有風(fēng)機(jī)和風(fēng)閥，進(jìn)行排煙。

管廊監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)的建設(shè)，既滿足了運(yùn)管單位日常生產(chǎn)管理所需，并提高了工作效率，也降低了生產(chǎn)過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，也為管理決策提供了數(shù)據(jù)支持和指揮手段，平臺(tái)系統(tǒng)利用智能化數(shù)字分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了城市綜合管廊運(yùn)營管理的信息化、數(shù)字化、智能化，綜合監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)的應(yīng)用是提高生產(chǎn)效率、整合管廊公共資源的關(guān)鍵所在，保障了管廊設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行安全，為管廊在實(shí)際管理中提供了技術(shù)手段和保護(hù)承諾。

4城市綜合管廊監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)開發(fā)技術(shù)應(yīng)用

綜合管廊監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)主要由管理平臺(tái)系統(tǒng)及各子系統(tǒng)中央管理級設(shè)備組成，分層次、分模塊進(jìn)行開發(fā)和對接，實(shí)現(xiàn)對區(qū)域管廊的集中監(jiān)控和管理，軟件開發(fā)和功能實(shí)現(xiàn)主要技術(shù)應(yīng)用有：

1. 軟件平臺(tái)在基礎(chǔ)平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，提供更豐富的展現(xiàn)方式，包括統(tǒng)一客戶界面、組態(tài)、報(bào)警、聯(lián)動(dòng)、統(tǒng)計(jì)圖、趨勢圖等，并支持模塊化開發(fā)方法。2)軟件平臺(tái)數(shù)據(jù)訪問層可接入常見的傳感器儀表、PLC設(shè)備、通訊板卡、RTU、電氣自動(dòng)系統(tǒng)等，還提供常用的各類子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等功能，將這些子系統(tǒng)有機(jī)集成在一起，并實(shí)現(xiàn)有效的系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)。3)軟件平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)Web、PC端、手機(jī)端展示，展現(xiàn)效果相同，大大提高了用戶體驗(yàn)。4)軟件平臺(tái)可在應(yīng)用層提供聯(lián)動(dòng)預(yù)案管理，將以往經(jīng)驗(yàn)整合在系統(tǒng)中，當(dāng)觸發(fā)事件發(fā)生時(shí)，實(shí)現(xiàn)按照預(yù)定方案進(jìn)行跨子系統(tǒng)、多設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制，例如巡檢人員申請管廊內(nèi)作業(yè)時(shí)，此時(shí)管廊內(nèi)氧氣含量低于人體呼吸所需要的氧氣濃度，可以提出預(yù)警，也可以提前一小時(shí)啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)風(fēng)機(jī)預(yù)案，進(jìn)行管廊內(nèi)通風(fēng)換氣，使管廊內(nèi)氧氣濃度達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。5)軟件平臺(tái)提供靈活的多級分布式部署方式，前后端均支持跨平臺(tái)運(yùn)行（Windows/Linux/Unix），支持各種應(yīng)用功能擴(kuò)展。6)軟件平臺(tái)采用統(tǒng)一授權(quán)系統(tǒng)的安全機(jī)制，多級授權(quán)，不同級別的人員賦予不同的操作權(quán)限，防止系統(tǒng)信息泄露和被非授權(quán)人員所干擾。7)軟件平臺(tái)擁有多廠家協(xié)議、多子系統(tǒng)接入和整合能力，提供OPC\Modbus、數(shù)據(jù)庫、WebService等多種外部接口；8)軟件平臺(tái)依據(jù)HTML5進(jìn)行二次開發(fā)，可用瀏覽器遠(yuǎn)程監(jiān)視數(shù)據(jù)、查看報(bào)警情況、查詢報(bào)表等。

5AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺(tái)

5.1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)測于一體，為建立可靠、安全、有效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。

5.2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)深度集成的自動(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、有效、有序的要求。

5.3平臺(tái)拓?fù)?/span>

5.4平臺(tái)子系統(tǒng)

5.4.1電力監(jiān)控

電力監(jiān)控主要針對10/0.4kV地面或地下變電所，對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0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表，用于測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)測控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。

5.4.2環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括溫濕度、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。

5.4.3電氣安全

AcrelEMS-UT能效管理系統(tǒng)針對配電系統(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)報(bào)警。

5.5相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

5.5.1電力監(jiān)控及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

6小結(jié)

城市綜合管廊監(jiān)控運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)是一個(gè)軟件工程項(xiàng)目，是要從整體出發(fā)合理開發(fā)、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)的一項(xiàng)工程技術(shù)，是一個(gè)系統(tǒng)性的綜合應(yīng)用。它根據(jù)總體需求，綜合應(yīng)用社會(huì)管理學(xué)、項(xiàng)目管理學(xué)和統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用中有關(guān)的思想、理論和方法，利用電子計(jì)算機(jī)作為工具，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、要素、信息和反饋等進(jìn)行分析，以達(dá)到較優(yōu)規(guī)劃、較優(yōu)設(shè)計(jì)、較優(yōu)管理和較優(yōu)控制的目的，滿足項(xiàng)目的所有應(yīng)用。在數(shù)字化經(jīng)濟(jì)社會(huì)的背景下，信息化、智能化的管理手段將成為城市基礎(chǔ)設(shè)施管理的主要方式。

督控制和數(shù)據(jù)采集 (SCADA) 系統(tǒng)已經(jīng)問世 40 多年，在可編程邏輯控制器 (PLC) 和工業(yè)計(jì)算機(jī)( IPC）。

物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)正在改變現(xiàn)代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這些技術(shù)可以在比以往更廣泛的技術(shù)中提供可擴(kuò)展性、增強(qiáng)的互操作性和更好的安全性。這種轉(zhuǎn)變正在構(gòu)建被稱為第四代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)，也是被稱為第四次工業(yè)革命的更廣泛技術(shù)推動(dòng)的一部分。

監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常用于通過使用傳感器、可編程邏輯控制器、工業(yè)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信和圖形用戶界面來管理和監(jiān)控物理過程。它們的廣泛采用使它們與大量日常流程相結(jié)合，從管理天然氣和電力的傳輸和運(yùn)輸，到交通管理系統(tǒng)和其他智能交通網(wǎng)絡(luò)和功能的運(yùn)行。

然而，借助物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)，這些系統(tǒng)的許多新應(yīng)用程序和升級已經(jīng)被設(shè)計(jì)和開發(fā)，以進(jìn)一步將監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成到未來。

4代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

第一代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集

第一個(gè)監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運(yùn)行在較大的小型計(jì)算機(jī)、比大型機(jī)小得多的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和當(dāng)時(shí)也可用的微型計(jì)算機(jī)上。這些監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)沒有聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)服務(wù)尚不存在，因此，早期的監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是完全獨(dú)立的，無法進(jìn)一步連接到其他可用或什至不可能的系統(tǒng)。當(dāng)備用主機(jī)系統(tǒng)連接到所有遠(yuǎn)程終端單元站點(diǎn)時(shí)，第一代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)變得冗余，然后在主主機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)使用。

第二代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集

第二代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有分布在多個(gè)站點(diǎn)上的信息和命令處理，然后使用專有通信協(xié)議通過大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接這些站點(diǎn)。這意味著可以近乎實(shí)時(shí)地共享信息，并且每個(gè)連接的站點(diǎn)都負(fù)責(zé)特定的任務(wù)或操作。此時(shí)，監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的安全性通常被忽視，因?yàn)槌碎_發(fā)人員之外，很少有人對這些系統(tǒng)有足夠的了解來分析它們并評估它們免受攻擊的安全性。與第一代父模型相比，第二代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還節(jié)省了一些成本。

第三代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集

與任何功能技術(shù)或應(yīng)用程序一樣，成本節(jié)約仍然是第三代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開發(fā)背后的推動(dòng)力，因?yàn)閷W(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的日益關(guān)注意味著監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以在多個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)一步擴(kuò)展，一種架構(gòu)稱為過程控制網(wǎng)絡(luò)。使用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，復(fù)雜的監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠減少到最簡單的組件，并通過標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議進(jìn)行連接。這反過來又允許在更遠(yuǎn)的地理距離上實(shí)施更復(fù)雜的監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的企業(yè)和組織進(jìn)一步節(jié)省成本。

第四代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集

回到更近的時(shí)代，第四代監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是由云計(jì)算的進(jìn)步和物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)增長推動(dòng)的。使用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)，如 WebHMI 和 HTML5，第四代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)報(bào)告遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)程站點(diǎn)的狀態(tài)，并利用云計(jì)算環(huán)境實(shí)施更先進(jìn)的控制算法。監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的安全性也受到了極大的關(guān)注，部分原因是對物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的安全問題。這反過來又使許多開發(fā)商和制造商對監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集、云和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)采用“安全設(shè)計(jì)”方法。

第四代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集的驅(qū)動(dòng)程序

物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的出現(xiàn)從根本上改變了處理各種不同工業(yè)和商業(yè)部門的方式，不僅是監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)本身，還有各種其他監(jiān)控、監(jiān)督控制、監(jiān)視、安全和管理流程。在監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中不斷實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)和基于云的技術(shù)的主要問題之一是監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)管理分散數(shù)據(jù)的方式。在典型的非物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在特定的可編程邏輯控制器內(nèi)存地址中。然而，當(dāng)使用具有集成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，數(shù)據(jù)可能來自大量不同的傳感器、數(shù)據(jù)庫和控制器。

為解決這個(gè)問題提出的解決方案之一是數(shù)據(jù)建模。使用這種方法，連接到系統(tǒng)的所有不同設(shè)備和單元的虛擬表示在監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)建。這些表示包括地址映射數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)其他部分可能需要的其他有用信息。監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集與人工智能和無線通信技術(shù)等其他技術(shù)一樣，也是正在進(jìn)行的自動(dòng)化革命中的重要系統(tǒng)。隨著 5G 無線通信網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)安全高級人工智能分析等技術(shù)的不斷實(shí)施和發(fā)展，第四代監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和未來的系統(tǒng)可能與第一代系統(tǒng)看起來非常不同。

、研發(fā)目的

針對建筑工地安全事故頻發(fā)的現(xiàn)狀，信立科技為某建筑工地構(gòu)建一套安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、報(bào)警推送等功能，有效提高工地安全性、管理效率和維護(hù)計(jì)劃的可靠性。

二、系統(tǒng)功能亮點(diǎn)

1、Web訪問

安全監(jiān)控系統(tǒng)采用HTML5實(shí)現(xiàn)多端一體化的Web訪問，通過Web端即可訪問數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場安裝的智能移動(dòng)檢測傳感器、氣體檢測傳感器、電子門鎖等終端監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)。

2、實(shí)時(shí)監(jiān)控

首頁實(shí)時(shí)顯示處于報(bào)警狀態(tài)的設(shè)備，設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)、位置一目了然，管理人員根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)作出應(yīng)對處理，避免安全事故的發(fā)生。

3、自定義系統(tǒng)設(shè)置

可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需求增減設(shè)備，對設(shè)備編號、類別、位置、采集類型等信息、報(bào)警規(guī)則和用戶管理等進(jìn)行自定義設(shè)置。

簡、繁體中文、英語等多種系統(tǒng)語言可選，可根據(jù)用戶需求提供，界面布局和模塊顏色可自定義設(shè)置。

4、靈活的報(bào)警功能

可選擇限值報(bào)警、異常報(bào)警等報(bào)警方式，還可通過對測量值進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行報(bào)警 。

報(bào)警信息通過微信公眾號推送給管理人員，隨時(shí)隨地掌握現(xiàn)場設(shè)備動(dòng)態(tài)，無需通訊費(fèi)用，更省成本。

5、故障處理

管理人員接收到報(bào)警信息后，根據(jù)報(bào)警內(nèi)容確認(rèn)報(bào)警設(shè)備的位置，前往現(xiàn)場處理，處理完畢即可在系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警確認(rèn)，消除報(bào)警。

6、設(shè)備管理

可根據(jù)設(shè)備編號、類別、區(qū)域、狀態(tài)等條件，篩選查詢需要查看的設(shè)備信息；

可對需要維修的設(shè)備設(shè)置暫停管理。

▲設(shè)備查詢界面

▲暫停管理界面

7、歷史存儲(chǔ)

可對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史存儲(chǔ)，為現(xiàn)場生產(chǎn)管理提供數(shù)據(jù)支撐。

可篩選某個(gè)日期、設(shè)備編號、類別、區(qū)域的歷史數(shù)據(jù)，一鍵導(dǎo)出為表格，便于分析、管理。

三、系統(tǒng)意義

安全監(jiān)控系統(tǒng)為建筑工地的施工安全和管理效率提供保障，減少事故風(fēng)險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、更有序和更安全的施工過程。