基于邊緣計算技術的安科瑞綜合管廊能效管理平臺

安科瑞 陳聰

一、平臺背景

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)筑物及附屬設施，將電力、自來水、熱力、煤氣、電信、網(wǎng)絡等市政公用管線根據(jù)規(guī)劃要求集中敷設在同一個構(gòu)建物內(nèi)，實施統(tǒng)一設計、施工、管理的市政公用隧道空間，并且還具備排水、通風、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開挖，減少城市污染，為城市運轉(zhuǎn)提供各種能源和通信，保證城市運轉(zhuǎn)的合理。無論承載的管線出現(xiàn)故障，還是自身附屬設備出現(xiàn)故障，都可能造成部分功能的癱瘓，因此建設綜合管廊時需要設置各類現(xiàn)場傳感器用于監(jiān)測和控制管廊內(nèi)部設施運行情況。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，可燃氣體探測、門禁、入侵檢測、視頻、巡更等。

二、平臺目標

針對綜合管廊建設和管理存在的問題，建立一個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，采用成熟的邊緣計算技術，通過ANet邊緣計算網(wǎng)關進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)對管廊電力、環(huán)境、消防等多方面的監(jiān)測，同時也是為智慧管廊平臺和應急指揮部提供智能、合理、穩(wěn)定的信息服務平臺。

三、平臺優(yōu)勢

1. 數(shù)據(jù)采集

    秒級響應時間，保證采集數(shù)據(jù)實時響應，支持超大數(shù)據(jù)量運算，單個邊緣計算節(jié)點可以擴展支持4萬點以上數(shù)據(jù)處理能力，同時還支持4G數(shù)據(jù)采集功能；

2. 數(shù)據(jù)對接

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

平臺側(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

邊緣計算設備支持32G本地數(shù)據(jù)存儲，當網(wǎng)絡中斷或服務器維護時，可將數(shù)據(jù)緩存到本地，網(wǎng)絡恢復后補傳數(shù)據(jù)；

支持通過繪制梯形圖實現(xiàn)本地邏輯控制，支持數(shù)據(jù)聯(lián)動，如根據(jù)水位啟動水泵，根據(jù)氣體濃度啟動風機等；

支持外部供電中斷后向平臺發(fā)送報警信息；

支持對采集的數(shù)據(jù)進行虛擬數(shù)據(jù)求和，支持數(shù)據(jù)二次計算（加減乘除）；

4. 數(shù)據(jù)上傳

支持多級遙測越限報警和遙信變位報警信息上傳；

支持根據(jù)設置的數(shù)據(jù)變化百分比主動上傳；

支持遠程更新升級、配置、數(shù)據(jù)實時監(jiān)控，減少現(xiàn)場維護工作；

支持數(shù)據(jù)壓縮上傳；

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

支持同時往3個以上平臺上傳數(shù)據(jù)；

四、AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

1. 平臺概述

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監(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、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、系統(tǒng)架構(gòu)、聯(lián)動控制和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內(nèi)部干擾性強、使用單位多及協(xié)調(diào)復雜的根本問題，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺

2. 平臺組成

安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統(tǒng)是一個集成的自動化平臺，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)、智能馬達監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)、消防設備電源系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數(shù)據(jù)，通過一個平臺即可全局、整體的對管廊用電和用電安全進行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩(wěn)定、合理、有序的要求。

3. 平臺拓撲圖

4. 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保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、事故報警及記錄等。

5. 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、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調(diào)、消防數(shù)據(jù)的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內(nèi)的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統(tǒng)完成管廊環(huán)境綜合監(jiān)控。

6. 馬達監(jiān)控

馬達監(jiān)控實現(xiàn)對管廊電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，實現(xiàn)對電機過載、短路、缺相、漏電等異常情況的保護、監(jiān)測和報警。在需要的情況下可以設置聯(lián)動控制。

7. 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的電氣火災傳感器、溫度傳感器，消防設備電源傳感器、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)實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內(nèi)阻進行實時監(jiān)視，發(fā)生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。

8. 智能照明控制

①?防火分區(qū)單獨控制，分區(qū)內(nèi)設置智能控制面板就地驅(qū)動器；開關驅(qū)動器連接消防報警系統(tǒng)，接收消防報警信息，強制打開驅(qū)動器回路。

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

③?除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

④?考慮現(xiàn)場模塊分布較廣，距離過長，除了現(xiàn)場的控制方式外，還可用電腦端實現(xiàn)集中控制，實時遠程監(jiān)控當前區(qū)域的照明情況，必要時可遠程控制該區(qū)域的照明。

⑤?系統(tǒng)支持單控、區(qū)域控制、自動控制、感應控制、定時控制、場景控制、調(diào)光控制等多種控制方式，支持延時控制，避免同時亮燈負荷對配電系統(tǒng)造成沖擊。模塊不依賴系統(tǒng)，可獨立工作，每個模塊均自帶時間模塊，可根據(jù)經(jīng)緯度自動識別日出日落時間實現(xiàn)自動控制功能。

參考文獻：

[1] 安科瑞電氣股份有限公司.

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計應用手冊.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.