本文：物联网；GIS系统；地下综合管廊；管控平台

2022-12-09

摘要：本文基于物联网、GIS等技术，采用文献研究等方法，探究我国地下综合管廊及相关技术装修的现状，并对其智能化管控建设进行研究。平台，希望能为相关研究和建设提供有价值的参考。

关键词：物联网；地理信息系统；地下综合管廊；管控平台

0 前言

2015年，财政部、住建部公布了10个地下综合管廊建设试点城市。此后，我国多个城市纷纷启动管廊建设。传统方式下，地下管线建设缺乏系统规划，容易对道路建设等造成不利影响。缺乏有效和及时的监测和管理。导致财力物力的严重浪费，增加了其运维难度，留下诸多安全隐患。一旦发生意外，可能引发连锁及衍生灾难，将对人们的正常生活乃至生命财产安全造成极大的负面影响。.

综合管廊就是对这些管线进行统一规划、集中建设，从而提高地下空间的利用率，再结合物联网、GIS等技术打造智能运维管控平台，从而大大减少地下管廊的建设和使用。其他阶段发生故障和灾难的概率。建设城市地下综合管廊智慧信息化管控平台，需要兼顾经济性、适用性、安全性等建设要求，标准化管理、全生命周期管理等建设要求，考虑实际控制工作的便利性和有效性等。

由于综合管廊涉及多种管线，为建立统一的维护标准，实现实时管理要求，需要建设相应的监控管理系统。在综合管理方面，综合管廊附属设施较多医院能耗管理系统，要保证管廊的安全运行，有效监管，要保证各子系统之间的数据一致，不能出现信息孤岛存在。这就要求管控平台具有统一的、灵活的、快速响应的、完善的系统架构，能够满足现有的管控需求，并在一定程度上。未来新的业务需求。

实现管廊系统的信息高度集成，对管廊主体、各类管线、附属设施及相应用户的相关信息进行全面管控，并依托物联网等技术实现有效信息及时互联互通；在监测方面，传输传感设备对综合管廊内部的消防、温度、气体等环境数据进行及时监测，并利用GIS、BIM等技术获取相关监测数据的地理位置等信息。这些信息通过互联网等技术传输到监控中心，由管理人员进行监控和监控，并进行相应的数据分析，

1 我国地下综合管廊管控现状分析

上世纪中叶，综合管廊的概念在欧洲城市建设中得到发展，后被日本、美国等国引入。在我国，台湾、北京、广州、上海等地区也建设了一定规模的综合管廊，并已建成。它已经运作多年。国内外对综合管廊的研究主要集中在可行性分析、建设、规划设计等方面，对管廊运维管理的研究相对较少。我国在2015年出台的相关政策中指出，各大城市要大力合理发展地下综合管廊，解决“衬线”问题。然而，

1.1 管廊管理方式落后

目前，我国已建成运营的地下管廊大多采用传统的物业管理方式对综合管廊进行安全监控等方面的管理，部分日常管理工作仍以纸质形式进行文件，导致应急指挥调度、数据审核、管廊巡检反馈等工作无法高效开展，无法有效规划，造成信息互联不及时、反馈滞后。

1.2 管廊管理单位工作机制不合理，各单位联动不够

综合管廊的管控涉及方方面面，因此其管理也涉及不同的运营公司、产权单位和政府。为了相互配合，进行有效的信息交流和协同管理，需要各单位之间形成及时合理的关系。各单位内部建立了联动机制和合理的工作机制。但目前，大果树运营的管廊并没有构建全面信息化的管控平台，各单位内部也缺乏规范的工作机制，导致各单位之间信息化。传输方式过于多样，无法保证信息交换的速度，

1.3 缺乏保障管廊高效可靠运行的支撑体系，或功能缺失

综合管廊设置在地下的密闭空间内，设有各种管线及附属设施。为保证管廊安全可靠运行，需要配备消防、火灾报警、温控监控、气体监控、湿度监控、通风、防侵入等设施，以提高管理和为了提高公用设施走廊的控制效率，还应利用信息技术打造具有视频监控、无线通信等功能的协同系统。然而，目前很多综合管廊的管控支撑体系还不完善。质量不高。

1.4 综合管廊运营数据复用不足

在综合管廊建设和运营阶段，会产生大量的监测数据。这些数据涉及管道链路的变化、各种管道和设施的稳定状态等信息，因此可以利用大数据、云计算等技术对这些复杂的数据进行分析。为有效预测未来管廊的运行情况，及时排查可能出现的不良事件，进而制定相应的处理措施，防患于未然。然而，目前许多城市都在大力发展地下综合管廊，但各种信息化手段未能充分应用，难以合理利用管廊运营信息，或忽视这项工作。同时，

2 物联网、BIM等技术介绍及其在地下综合管廊管控中的应用现状

2.1 BIM技术

BIM通常用于建筑项目。以数据施工模型为基础，为建筑设计和施工提供可视化参考，加强各种信息的沟通，排查设计缺陷，优化结构设计和施工方案，为施工、监理等主体提供信息。提供方便的信息。近年来，随着BIM技术在建筑行业的广泛应用，工期、成本和价格等信息被集成到BIM模型中，从而对项目投资、建设进度进行更加系统化、规范化的管控、施工质量、工程合同、资源等，基于BIM技术的优势，

2.2 CIS技术

GIS系统在计算机硬件和软件的支持下，可以对整个地球表面空间的相关地理数据进行采集、分析、存储、描述和处理。GIS技术的优势主要体现在利用丰富而准确的地理信息来处理用户数据。或根据用户需求开发专门的地理信息服务系统，根据系统反映的地理信息，协助管理者在高精度范围内进行危机应对和灾害管理，提高应急效率和准确性回复。将GIS技术应用于地下管廊管控，可以建立相应的管线安全预警模型，

BIM技术与GIS技术相结合，为整个系统提供更丰富、更准确的建筑空间信息，丰富了GIS系统的数据，而GIS系统又依托自身的环境信息为BIM系统提供更好的决策支持。综合管控应用于综合管廊，可以提供可视化、宏观化、微观化更精准的管控功能。但目前两者的融合应用还存在较大问题，主要体现在可视化效果不佳和数据丢失等方面。

2.3 物联网

物联网是以互联网为基础，由加载在物联网对象上的射频、传感器设备和GPS系统组成的信息网络。它可以实时、动态地感知和传递与物联网对象相关的信息，并基于群体间的交互提供相应的服务。通过在综合管廊内安装各种射频和传感设备，感知和挖掘装载设备的基本信息、信息的变化规律、对象之间的关系，从而增强对整体的感知。管廊环境，并结合GIS等技术的结合，可以进一步整合管廊的各种信息，

3 基于物联网和GIS的地下综合管廊智能管控平台建设分析

地下综合管廊管控工作必须建设信息化智能管理平台，以接收综合管廊内各种监测信息和管网运行信息为中心，为管网安全提供监控支撑。公用设施走廊运行，同时支持管控人员监控相关控制设备，可在一定程度上实现远程控制。本文依托物联网、GIS等技术，研究可提供设备监控、环境监测、安全防护等功能的管道管控平台：

3.1 综合管廊智能控制平台框架设计

管控平台需要满足综合管廊的安全运行、供电、消防、照明、通风、排水等方面的需要，管控要全面、集中。为了便于统一规范管理，可以采用统一的架构和标准进行分层设计：

（1）感知层：利用摄像头、传感器感知管廊气体环境，利用温湿度、功率、水位检测设备感知管廊整体运行状态，利用风机、水泵、照明等、消防等设备，确保管廊安全。改进了对管理安全操作的支持。

（2）接入层：为各类设备的安装提供统一的接入服务，提供多种类型的通信产品和接入解决方案，通过统一的数据采集和控制接口支持目前常用的各种通信协议。可快速连接传感器、通风、配电、燃气、排水等设备。

(3) 传输层：根据需求和安装条件灵活使用有线和无线通信方式，实现安全、快速的数据传输和交互，保证管廊数据的实时感知，使相关设备能够实时执行命令通过平台的远程控制。

(4) 数据层：借助消息中间件、数据库、数据缓存、分析等服务，以及云计算、大数据等技术，构建管廊数据处理和存储系统，提供所有全方位服务全过程管控。

（5）展示层：借助GIS、BIM、3D展示等技术，为管廊管控提供全方位的可视化应用服务，实现可视化环境和设备监控，助力管廊管控人员进行高效准确的安全防范和运维管理、数据统计、性能分析。

3.2 各子系统建设

(1)监控系统：监控设备和系统是保证地下管廊安全运行的重要组成部分，包括区域控制器和环境传感器两部分。监控信息通过光纤网络等形式传输传输至安防信息平台。在管廊管控系统中，一般采用ACU箱、环境监测传感器、光纤网络等搭建监控系统。安全监控中心接收并处理信息，并根据设置发出相应的指令。为提高监控可视化，可采用高清摄像头，采用全网覆盖数字组网方式，GIS、

具体地，管控平台可以单独设置GIS模块。根据管廊建设相关的CAD图纸和勘察资料，构建并导入管廊模型及相关资料，依托BIM技术提供管廊主体结构、进料口、出料口. 相关机电设备、控制设备、监控设备、附属设施等设施的结构信息、参数信息，GIS技术可以更宏观地呈现管廊的结构、方向、类型等信息，并准确展示所有构筑物和设备的地理信息，以及管廊沿线的交通、地质等信息，

（二）安全管理制度。安全管理系统对相关人员设置相应的权限，控制并确保各类操作在相应级别得到授权，防止人员随意进入管廊或进行其他不当操作，同时结合监控系统与发出相关不良操作的设置程序。警报。

(3)入侵监控系统。综合管廊智能管控平台在施工过程中，相关人员必须对施工区域进行合理的防御工作，确保现阶段系统不被入侵。通过控制平台的布防、设置系统操作权限和安全监控，自动对安全问题进行预警，并告知工作人员具体的安全威胁和推荐的解决方案。

(4)门禁系统。利用射频等技术建立门禁系统，确保非管理和维护人员不能进入管廊出入口，并利用射频识别和监控对相关人员的操作进行识别和记录，以防止随意进入、操作不当甚至恶意破坏。.

(5)火灾报警和消防系统。结合感测层的感烟探测器等设备，感测管廊内的烟感值。若超出设定的安全范围，火灾报警装置会自动报警，并将报警信息通过管控平台反映给工作人员。对于洒水等消防作业，运营商也可以通过平台进行相应的消防作业，快速制定并实施应急预案。

(6) 数据管理和维护系统。数据管理就是在定义数据和结构的基础上，选择数据，规范数据的管理，以方便数据的统计、分析等数据重用。数据维护不是一个单独的系统，而是集成到各个系统中，各个系统共同维护，保证数据的真实性和可靠性，保证各种数据在记录、转换、传输过程中不丢失、不被篡改.

4-UT综合管廊能效管理平台

4.1 平台概览

-UT综合管廊能效管理平台集电力监控、能源管理、电气安全、照明控制、环境监测于一体，为建立可靠、安全、高效的综合管廊管理体系提供数据支持，从数据采集、通信网络化、系统架构、联动控制和综合数据服务的设计从根本上解决了综合管廊管理过程中内部干扰强、用户多、协调复杂的问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性。提高公用走廊基础设施、环境和设备的利用和回收效率。

4.2 平台组成

安科瑞城市地下综合管廊能效管理系统是一个深度集成的自动化平台，集10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电站环境监控系统、智能电机监控系统、电气火灾监控系统、消防设备供电系统于一体、防火门监控系统、智能照明系统、消防应急照明及疏散指示系统。用户可通过浏览器和手机APP获取数据，通过一个平台，在全球范围内对管廊用电和用电安全进行集中监控、统一管理、统一调度，同时满足可靠、安全、可靠的管廊用电稳定、

4.3 平台拓扑

4.4 平台子系统

4.4.1 电源监控

电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电站。变电站高压线路均设有微机保护装置和多功能保护、监测仪表。参数及能耗、高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS的实时监控，包括遥控、遥信、遥测、遥信调整、事故报警和记录等。

4.4.2 环境监测

环境监控包括温湿度、烟雾温度、水浸、可燃气体浓度、门禁、视频、空调、消防数据的采集、显示和预警，也可连接水泵和通风排烟走廊机舱排气扇 与其他设备集成的第三方系统完成对公用走廊环境的全面监控。

4.4.3 电气安全

- UT能效管理系统配备相应的电气火灾传感器、温度传感器、消防设备功率传感器、防火门状态传感器，针对配电系统中存在的电气安全隐患。实时监测电池温度、内阻，异常时通过声光、短信、APP及时预警。

4.5 相关平台部署硬件选型表

4.5.1 电力监控及配电室环境监控系统

4.5.2电气火灾监控系统

4.5.3电气火灾监控系统

4.5.4 防火门监控系统

4.5.5 消防应急照明及疏散指示系统

5 结论

综上所述，目前我国大部分城市综合管廊实践较少，管廊管理经验不足，物联网、GIS等技术应用还不深入。为提高综合管廊的管控水平，需要建设一体化管控平台，集监控、安防、火灾报警、数据管理等系统于一体，构建统一、联动的管控机制，通过更多应用物联网、GIS等技术，提高数据感知、共享和可视化水平，帮助各系统监管人员提高实际工作水平。

近日，三大运营商集体宣布“5G基站智能关机”，即以“高峰开、低峰关、休眠”的形式运行，达到节电效果。

例如，中国联通从晚上9:00到次日早上9:00关闭基站。或者采用备用电源的方式来降低5G基站的功耗。按照目前的观点，这或许是一种比较靠谱的节能方式。

运营商为何要“智能关闭5G基站”

严重的能源消耗

目前5G基站的运营成本约为4G基站的3-4倍。据中国铁塔一份资料显示，几家主流设备商的5G基站单系统典型功耗为：华为3500W，中兴3255W基站能耗管理系统，大唐4940W，作为对比——4G单系统功耗仅为1300W。

中国通信标准化协会数据显示，各大运营商5G基站主设备空载功耗约为2.2-2.3kW，满载功耗约为3.7-3.9kW，为约为4G基站的三倍。

电费压力

简单计算，以平均1.3元/千瓦时的专用电源价格计算，4G基站年电费为20280元，5G基站年电费将高达54600元。以目前40万个5G基站计算，一个年的电费就高达218亿元！

根据四大运营商2020年的规划，预计到今年年底，5G基站数量将超过60万个。如果全部打开的话，相对于其他的来说，就是一笔不小的开销了。

用户增速低于基站增速

从5G设备出货量和5G套餐数量的统计对比发现，真实的5G用户数实际上可能低于统计数字。2014年4G终端销量突破1亿，与2014年底4G用户9700万可以交叉验证。

再者，在5G商用初期，运营商忙于拓展5G客户，往往会采取一系列亏本赚钱的手段，通过一些优惠政策或免费升级的好处来换取用户群体的增长。这种做法没有错，但5G的实际回报基本可以忽略不计。

即使投入巨资建设5G网络，5G网络运营带来的电费成本显然有些“吃不消”。

用户的增长速度远低于基站的增长速度。在5G回报几乎可以忽略不计的情况下，最终给运营商带来电费压力。其实这些原因都是相互关联的。基站用户基数小，回报率低，电费压力大。选择“5G基站智能关停”是在网络部署过程中降低运营商成本的一种方式。

如何“智能关闭5G基站”

目前运营商利用AAU深度休眠功能，让基站在空载情况下，在不同时间段进行深度休眠，从而达到基站设备能耗智能控制的目的。

例如，当设备处于长时间未使用状态，或者流量低于一定阈值时，AAU设备会关闭大部分活跃设备的电源，进入休眠状态；当大量用户在使用这个基站时，或者满足唤醒条件时，设备自然不能关机。

同理，智能关断技术（智能空气开关设备）也可以实现精细化的按需能耗。当基站负载较低或用户数很少时，基站冗余耗能部件深度休眠。当基站负载增加时，智能开启相应组件以满足需求，达到节能减排的目的，从而降低设备功耗，降低企业能耗。运营成本。

日前在联通年中财报发布会上，王晓初表示：我们在技术上想办法解决，也在争取电费的支持。关站不是人工关门，而是在一定时间内做出的自动调整，对消费者没有影响，对投资者来说是好事。“

智能空气开关具有自动/手动/锁定三种操作方式，方便维护。同时，产品采用分体式结构设计，主控电路根据场景采用AC/DC微断。

智能空气开关内置4个定时机构，准确精度：1S，支持远程修改，在一定时间段自动调整。设备支持远程修改设备的定时分合闸，同时具有自动重合闸功能，可在发生瞬态故障时及时切断基站电源，保护后端设备，并能在暂态故障消失时及时合闸送电。缩短基站报废时间和维护人员现场关闭的人工成本。可设定定时启闭时间，按照设定的定时启闭机构执行启闭动作。

5G基站智能空气开关能省多少电

智能深度睡眠计算

5G NR 2515-发射功率200W。

一塔使用3台5G AAU，每台按150W（0.15KW）计算，每日关机时间0:00~7:00，平均电价1.2元，则每站节省0..2=每天3.78元，全年节省电费：1379.7元，仅为一个基站节省的成本。

自动/远程重合闸计算

以南方某基站为例，从4月到9月，由于瞬时故障或漏电对地，基站总开关跳闸约15次。维护人员需要开车到基站关闭开关。旅程需要 2 小时。往返时间：3小时。

维护成本核算：

1、维护人员每次：1人，维护人工费：1人*100元/人次*15次=1500元；

2、交通费：130元/次*15次=1950元；

3、网络中断：3小时*15次=75小时；

每年因故障跳闸造成的基站维护成本约为3450元，仅为一个基站的维护成本。

综上所述，按照每天中午12：00到凌晨5：00的关机时间，平均每天关机5小时，每天可节电20%。

深度休眠功能对用户几乎没有影响，正如王小初回应的那样，不用大惊小怪，但对于运营商来说，省去了高额的电费和其他维护成本。