摘 要：本文介紹了綜合管廊統一管理平臺的系統組成，分析各子系統的配置原則和邏輯功能， 以綜合管廊實際運行和后期維護的需求為出發點， 提出了一套管廊統一管理平臺的聯動邏輯， 實現對城市綜合管廊的一體化智能監控管理。
關鍵詞：綜合管廊； 監控系統； 統一管理平臺； 聯動邏輯
１ 研究背景
地下綜合管廊是指建設在城市地下， 用于集中敷設電力、給排水、通信、燃氣等市政管線的建筑［１］。相比于傳統的各類管線單位各自為陣， 地下直埋管線的方式， 綜合管廊具有其顯著的優勢： 避免道路反復開挖， 優化利用城市土地資源尤其是地下資源， 提升城市形象； 管線擴容方便， 路徑清晰明了， 有效減少施工損壞其他管線的風險； 管廊主體統一管理， 便于管線的檢修維護， 提升管線安全和防災水平， 有效的延長管線的使用壽命。
市政管線匯集于地下綜合管廊中， 供往城市的各個角落。它既是支撐城市活動的營養線， 也是安全不容有失的生命線。作為其承載主體的綜合管廊， 重要性不言而喻。在《城市綜合管廊工程技術規范》（ＧＢ５０８３８－２０１５）中，對地下管廊的統一管理平臺建設， 提出了一些強制要求。但由于我國的管廊建設還在鋪開建設的初期階段， 真正進入實際運營的綜合管廊還不多。地下綜合管廊的統一管理平臺應該如何設計才能更好的為后期的管廊運營服務，解放人力，各地都還在建設中不斷摸索，尚沒有形成一個統一的標準。本文從工程實踐出發，對管廊統一管理平臺的方案設計，做出有益的探討。
2 系統組成
綜合管廊的運行涉及環境與設備監控系統、 安防系統、通信系統和火災報警系統等多個相關的弱電子系統（消防系統作為一個相對獨立的系統， 本文中不討論）。子系統內部的監測儀表和控制設備類繁多， 信號接口也各不相同。
2.1 環境與設備監控系統
環境與設備監控系統主要實現對管廊內環境狀態（包 括溫濕度， 氧含量， 甲烷含量， 水位等）的數據采集和可控設備（包括水泵、風機、井蓋、照明系統等）的狀態監 測和控制。環境參數的檢測內容在《城市綜合管廊工程技術規范》（GB50838-2015）中有詳細的要求，如表1所示。
環境與設備監控系統通常會設置多個ACU（區域控制單元）來采集控制管廊內各防火分區的設備。ACU采集到的信息可以通過TCP/IP 通訊模塊接入臨近工業交換機，經由光纖環網上傳給管廊統一管理平臺。
表１ 環境參數監測內容
給水管道、 | 污水 | 天然氣 | 熱力 | 電力電纜 | |
再生水管道、 | 管道 | 管道 | 管道 | 通信線纜 | |
雨水管道 | |||||
溫度 | ● | ● | ● | ● | ● |
濕度 | ● | ● | ● | ● | ● |
水位 | ● | ● | ● | ● | ● |
O2 | ● | ● | ● | ● | ● |
H2S氣體 | ▲ | ● | ▲ | ▲ | ▲ |
CH4氣體 | ▲ | ● | ● | ▲ | ▲ |
注：●應監測；▲宜監測
系統內需要實現的聯動邏輯包括：
（1）根據檢測到的廊內環境狀態參數， 自動啟停相應的進排風設備來保證人員和設備的安全。
（2）根據集水坑的液位來聯動排水泵的啟停動作， 將集水坑的水位控制在一個合理的范圍之內。
2.2 安全防范系統
安全防范系統通過視頻監控、防入侵監測、門禁控制三個模塊， 集中監控管廊的內部通道、通風口、人員出入口等重要節點， 在報警發生時及時向監控中心發出告警， 保障管廊內部不遭受非法侵入和破壞。
安全防范系統自身的三個子模塊之間需要實現的聯動邏輯包括：
（1）防入侵模塊監測到異常入侵信號后，聯動相應的視頻信號實時投射到監控中心的大屏上顯示。
（2）防入侵模塊監測到異常入侵信號后，聯動鎖定附近相關的門禁控制模塊， 待相關人員確認后方可打開。
（3）門禁控制模塊在檢測到讀卡或者非法進入的狀態時，也將相應的視頻信號實時投射到監控中心的大屏上顯示， 方便監控人員第一時間掌握人員的進出管廊狀況。
2.3通信系統
通信系統包含應急電話和無線通信兩個子系統，用以保障綜合管廊的運維人員和外界的即時通訊。電話布置在廊內各個重要節點，無需撥號直接與監控中心連通， 主要用于應急通訊和報警。無線通信網絡覆蓋整個管廊內區域，借助手持式設備，一方面可實現巡檢維護人員間和與監控中心工作人員的實時通話， 另一方面， 借助無線發射裝置與手持設備之間的信號交接， 可以實現對入廊維護人員的實時定位， 進一步提升綜合管廊的運維水準和安全標準。
2.4 火災報警系統
綜合管廊作為地下封閉系統，內部包含大量電纜和可燃氣體管線，火災報警系統是其不可少的重要安全預警系統。其中，電氣火災監測系統通過管廊內分布的煙感/ 溫感探測器、手報等檢測火災的發生并告警；可燃氣體監測系統則通過可燃氣體探頭來感知廊內可燃氣體濃度的變化，及時發現可燃氣體艙室的泄露隱患和故障位置并預先處理。防火門監控系統主要負責管理管廊各艙室分區間的防火門開關狀態，根據不同的現場情況對防火門的開閉做出控制。
火災報警系統內的聯動控制設計遵循國標GB50116的相關規定， 功能應包括：
（1）電氣火災、可燃氣體監測系統監測到異常情況信號后， 聯動聲光報警器啟動報警， 使管廊內和監控中心的工作人員能夠第一時間對事故做出反應。
（2）在檢測到火災報警信號后， 防火門監控系統應當聯動關閉火災報警分區及其相鄰分區所有的常開防火門。
3系統間聯動邏輯
管廊統一管理平臺下轄的4個系統單元又包含了多個子系統，各自承擔的功能繁多， 且相互之間聯系緊密。一個管廊監控中心通常會管轄區域內的數條綜合管 廊， 如果這些系統各自獨立運行， 則需要大量的人員來負責運行維護， 系統間的協調和聯動也無法快速有效的完成，不利于綜合管廊后期運營的標準化管理和效率提升。為了讓幾個系統之間相互協調， 信息互通互聯， 管廊統一管理平臺的設置不可少。對內，將監控與報警系統的各子系統集成為相互協調關聯的綜合系統；對外，所有系統數據通過統一管理平臺的對外接口與各外部系統實現數據交互。
綜合各系統自身的設備和功能特點，通過對管廊運維過程中實際需求的技術探討，尤其是突發狀況下的系統反應機制， 統一管理平臺應當具備的聯動功能。
（1）環境與設備監控系統與通信系統、安全防范系統的聯動。
環境與設備監控系統檢測到環境異常報警信息后， 聯動通信系統的通信設備向報警區間的工作人員報警， 并將臨近的門禁打開， 指導廊內人員迅速脫離危險區域。
（2）通信系統與環境與設備監控系統的聯動。巡更人員佩戴無線定位裝置， 根據人員定位信息，聯動開啟當前及相鄰分區的照明和通風系統，并在人員離開后自動關閉，保障人員安全的同時減少系統能耗。
（3）安全防范系統和環境與設備監控系統的聯動。防入侵系統檢測到入侵報警信號后， 聯動打開對應位置的照明，以便監控攝像頭能夠清晰捕捉到入侵點的實時圖像。
（4）火災報警系統和其他系統的聯動。火災報警系統作為一個相對獨立的系統，有強制規范， 一般不允許外部系統聯動該系統內的設備， 主要通過向外輸出火災報警信號， 讓其他系統做出火災應急相應。系統檢測到火災報警信號后，聯動打開報警分區及相鄰分區的照明，彈出監控攝像頭讓監控中心及時了解火情； 打開臨近分區的所有門禁和逃生井蓋， 通過通信設備引導廊內的工作人員迅速撤離火災區域；排風機的啟停則跟報警類別有關，火災報警信號聯動關閉對應的排風機，可燃氣體報警則聯動開啟報警分區及相鄰分區的排風機， 以盡快減低可燃氣體的濃度。
4 AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺
4.1平臺概述
AcrelEMS-UT綜合管廊能效管理平臺集電力監控、能源管理、電氣安全、照明控制、環境監測于一體，為建立可靠、安全、高效的綜合管廊管理體系提供數據支持，從數據采集、通信網絡、系統架構、聯動控制和綜合數據服務等方面的設計，解決了綜合管廊在管理過程中存在內部干擾性強、使用單位多及協調復雜的根本問題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性，提升了管廊基礎設施、環境和設備的使用和恢復效率。
4.2平臺組成
安科瑞城市地下綜合管廊能效管理系統是一個深度集成的自動化平臺，它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所環境監控系統、智能馬達監控系統、電氣火災監控系統、消防設備電源系統、防火門監控系統、智能照明系統、消防應急照明和疏散指示系統。用戶可通過瀏覽器、手機APP獲取數據，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控、統一管理、統一調度，同時滿足管廊用電可靠、安全、穩定、高效、有序的要求。
4.3平臺拓撲
4.4平臺子系統
4.4.1電力監控
電力監控主要針對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和用能情況，可實時監控高低壓供配電系統開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發電機控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。
4.4.2環境監測
環境監測包括溫濕度、煙感溫感、積水浸水、可燃氣體濃度、門禁、視頻、空調、消防數據的采集、展示和預警，同時也可接入管廊艙室內的水泵和通風排煙風機等設備集成的第三方系統完成管廊環境綜合監控。
4.4.3電氣安全
AcrelEMS-UT能效管理系統針對配電系統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、防火門狀態傳感器，接入消防疏散照明以及指示燈具的狀態實時顯示，并且對UPS的蓄電池溫度、內阻進行實時監視，發生異常時通過聲光、短信、APP及時預警。
4.5相關平臺部署硬件選型清單
4.5.1電力監控及配電室環境監控系統
應用場合（10KV） | 產品 | 型號 | 功能 | |
| 10KV進/饋線 |
| AM6-L | 相間電流速斷保護，相間電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。 |
10/0.4KV變壓器 | AML-S | 分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接 點信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線、 裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過流、過負荷、超溫報警、過溫報警、裝置告警、PT 斷線、CT 斷線、對時異常等) 、遙控 開關、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、 跳閘、故障電流電壓)等。 | ||
智能操控裝置 |
| ASD500 | 一次回路動態模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示（標配一路強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、柜內照明控制、RS485接口、高壓柜內電氣接點無線測溫。 | |
10KV計量 |
|
PZ72L- E4/UT | 該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護及自動化設備質量監督檢驗中心檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監控系統中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。 | |
應用場合（0.4KV） | 產品 | 型號 | 功能 | |
|
0.4KV進/出線 |
|
PZ72L- E4/UT | 該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護及自動化設備質量監督檢驗中心檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監控系統中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。 |
無功補償 |
|
ARC | 測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網諧波過大保護功能,可控制電容器的投切，RS485/Modbus協議 | |
|
ANSVC | ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯在整個供電系統中，能根據電網中負載功率因數的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關、控制器等組成。 | ||
|
ANSVG | 補償方式:線性補償，全響應時間<5ms，瞬時響應時間≤100us;補償效果:≥0.99，可補償容性無功和感性無功，濾除5、7、9、11、13次以內的諧波;自身損耗:≤2%，效率:>98%;監控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過PC機實時監控;具有人性化的人機交互界面，可通過該界面看到系統和本體的實時電能質量信息，操作簡單，可以遠控，也可以本控;標準模塊化設計，縮短交付周期，同時提高了使用的可靠性和可維護性。 | ||
溫濕度控制器 |
|
WHD72- 11/UT | 智能型溫濕度控制器以數碼管方式顯示溫濕度值，有加熱器、傳感器故障指示、變送功能、帶有RS485通訊接口可供遠程監控，用戶可通過按鍵編程自行設定系統參數。該儀表集測量、顯示、控制及通訊于一體，精度高、測量范圍寬，是一種適合于各個行業和領域的溫濕度測量控制儀表。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護及自動化設備質量監督檢驗中心檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，產品防護等級均達到IP65，符合管廊綜合監控系統中對相關產品功能、防護等級及電磁兼容的要求。 | |
智能網關 |
|
Anet系列 | 8個RS485串口 2kV隔離， 2個以太網接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上傳協議、支持多中心不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源:220V AC/DC。 | |
應用場合（配電室） | 產品 | 型號 | 功能 | |
環境監測 |
溫濕度 |
|
/ | 用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC 85～265V 工作溫度：-40.0℃～99.9℃ 工作濕度：0%RH～99%RH |
煙霧 |
|
/ | 光電式煙霧傳感; 電源正極（DC 12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點 | |
水侵 |
|
/ | 接觸式水浸傳感器，監測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC 10-30V 工作溫度：-20℃~+60℃ 工作濕度：0%RH~80%RH 響應時間：1s 繼電器輸出：常開觸點 | |
局方檢測 |
|
/ | 監測變壓器、開關、開關柜的局部放電 | |
門禁 |
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/
| 常開型；感應距離：30-50mm 材質：鋅合金，銀灰色電度 干接點輸出 | |
攝像機 |
|
/ |
視頻監控 | |
開關量模塊 |
| ARTU-KJ8 | 8路開關量輸入,8路繼電器輸出 | |
智能網關 |
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ANet-2E4SM | 4路RS485 串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPC UA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC 12 V ～36 V 。支持4G擴展模塊，485擴展模塊,最多可擴展16路。 | |
4.5.2電氣火災監控系統
應用場合 | 產品 | 型號 | 功能 | |
各變電所 |
0.4KV出線 |
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ARCM200 系列 | 用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統中的剩余電流、溫度等電氣參數，從而預防電氣火災的發生。 |
各艙室 |
末端配電箱 |
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ARCM300 系列 |
用于檢測TN-C-S、TN-S及局部TT系統中的剩余電流、溫度等電氣參數，從而預防電氣火災的發生。 |
區域 變電所 |
區域分機 |
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Acrel-6000/B3 | 接收電氣火災監控探測器信號，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，采用485通訊 |
主變點所 監控中心 |
控制主機 |
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Acrel-6000/B | 接收電氣火災監控探測器信號和各區域分機數據，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，可采用485通訊。 |
配套附件 | ||||
0.4kV電流 互感器 |
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AKH-0.66 | 測量型互感器，采集交流電流信號。 | |
4.5.3消防設備電源監控系統
應用場合 | 產品 | 型號 | 功能 | |
消防設備電源電壓監控 |
|
AFPM3-2AVM |
監測兩路三相交流電壓，二總線通訊。 | |
區域 變電所 |
區域分機 |
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AFPM100/B3 | 接收消防設備電源監控探測器信號，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，可采用二總線通訊。 |
主變點所 監控中心 |
控制主機 |
|
AFPM100/B1 | 接收消防設備電源監控探測器信號和各區域分機數據，實現對被保護電氣線路的報警、監視、控制與管理，可采用二總線通訊。 |
5.5.4防火門監控系統
應用場合 | 產品 | 型號 | 功能 | |
普通艙室 配電室 |
常開防火門 |
| AFRD-CK(YT)-65 AFRD-CK(YT)-85 AFRD-CK(YT)-120 | 監測常開防火門的開閉狀態。 |
常閉防火門 |
| 單扇：AFRD-CB1(YT) 雙扇：AFRD-CB2(YT) | 監測常閉防火門的開閉狀態。 | |
防爆艙室 |
常開/常閉 防火門 |
|
AFRD-MC | 監測常開、常閉防火門的開閉狀態。 |
監測模塊 |
|
AFRD-CK/CB
| 接收AFRD-MC的狀態信息同步傳輸至防火門監控主機。 | |
區域 變電所 |
區域分機 |
|
AFRD100/B3 | 接收防火門監控模塊和防火門一體式探測器的信號，實現對防火門開閉狀態的報警、監視、控制與管理，采用二總線通訊。 |
主變點所 監控中心 |
控制主機 |
|
AFRD100/B | 接收防火門監控模塊和防火門一體式探測器的信號以及各區域分機的實時數據，實現對防火門開閉狀態的報警、監視、控制與管理，采用二總線通訊。 |
4.5.5消防應急照明和疏散指示系統
應用場合 | 產品 | 型號 | 功能 | |
各變電所和非防爆艙室 |
集中電源集中控制型消防應急標志燈具（高防護） |
| A-BLJC-1LROEII1W-A431H (單面安全出口) | 防護等級：IP67 設備尺寸：145*400*15 安裝方式：壁掛 |
| A-BLJC-1LROEII1W-A431H (單面疏散出口) | 防護等級：IP67 設備尺寸：145*400*15 安裝方式：壁掛 | ||
集中電源集中控制型消防應急照明燈具（高防護） |
|
A-ZFJC-E*W-A604T8 單管式應急照明燈具 | 防護等級：IP67 設備尺寸：Φ26*L 400、Φ26*L 600、Φ26*L 1200 安裝方式：吸頂、吊掛 設備功率：3、6、9、12、15W | |
| A-ZFJC-E*W-A603HC 高防護應急照明燈具 | 防護等級：IP67 設備尺寸：Φ175*H 60 安裝方式：吸頂、壁掛 設備功率：3、6、9、12、15W | ||
| A-ZFJC-E*W-A603HE 高防護應急照明燈具 | 防護等級：IP67 設備尺寸：198*98*55 安裝方式：吸頂、壁掛 設備功率：3、6、9、12、15W | ||
消防應急燈具專用電源 |
|
A-D-0.3KVA-A200L A-D-0.5KVA-A200L A-D-0.75KVA-A200L A-D-0.1KVA-A200L
| 防護等級：IP65 設備尺寸：500*400*200、600*480*230 安裝方式：壁掛 設備功率：0.3、0.5、0.75、1KVA 回路數量：8路 | |
防爆艙室 |
集中電源集中控制型消防應急防爆標志燈具 |
|
A-BLJC-1LROEI1W-A431EX （防爆單面出口) | 防護等級：IP65 防爆等級：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 設備尺寸：165*375*65 安裝方式：壁掛 |
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A-BLJC-1LROEI1W-A431EX （防爆單面左向) | 防護等級：IP65 防爆等級：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 設備尺寸：165*375*65 安裝方式：壁掛 | ||
集中電源集中控制型消防應急防爆照明燈具 |
| A-ZFJC-E*W-A630EX | 防護等級：IP65 防爆等級：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 設備尺寸：256*243*78 安裝方式：壁掛 設備功率：3、6、10W | |
| A-ZFJC-E*W-A632EX | 防護等級：IP65 防爆等級：Ex de IIC T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃ 設備尺寸：Φ135mm*H 168mm 安裝方式：吊管安裝 設備功率：3、6、9、12、15W | ||
消防應急燈具專用電源(防爆) |
|
A-D-0.3KVA-A200EX A-D-0.5KVA-A200EX A-D-1KVA-A200EX | 防護等級：IP43 設備尺寸：904*702*220、1354*702*220 安裝方式：壁掛 設備功率：0.3、0.5、1KVA 回路數量：8路 | |
區域 變電所 |
區域分機 |
|
A-C-A100/B3 | 區域分機通過總線網絡實時監控各個終端，在險情發生時，自動將信息指令發布到每個終端，終端收到指令之后自動開始工作，如頻閃、變向、開、滅燈等工作，實時指示最佳、安全的疏散路線。 |
中繼器 |
| CAN轉光纖中繼 | 通過CAN轉光纖中繼實現把CAN總線傳輸轉換至光纖傳輸延長通訊距離增加方案多樣性。 | |
主變電所 監控中心 |
監控主機 |
|
A-C-A100 | 監控主機通過總線網絡實時監控各個終端，在險情發生時，自動將信息指令發布到每個終端，終端收到指令之后自動開始工作，如頻閃、變向、開、滅燈等工作，實時指示最佳、安全的疏散路線。 |
5 結語
本文針對綜合管廊統一管理平臺子系統多， 相互間聯系緊密的特點，著重探討并梳理了各個系統內外的聯動關系， 以提高管廊管理平臺的統一性和智能化水平， 對提升管廊后期運維的效率和管線安全的水平起到積極作用。隨 著機器人、無線檢測等技術的逐漸成熟， 新的系統也會不斷融入到管廊統一管理平臺之中。 只有在實踐中不斷總結、完善、進步， 才能保證管廊管控系統長期運行的安全和高效。
參考文獻
【1】姜 劍.地下綜合管廊統一管理平臺聯動邏輯研究與設計.
【2】周亮．地下綜合管廊統一管理平臺聯動邏輯研究與設計［J］．現代測繪
【3】安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05
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