二、PPP模式下综合管廊运营的管理要求

 

    综合管廊信息系统是城市地下管线信息系统的有机组成部分。在城市地下综合管廊信息系统中，除了综合管廊的地理信息和容纳的管线属性信息之外，综合管廊内部的信息管理是工程项目在建设期和运营期的重要工作内容之一，它应该包括廊道环境管理信息系统和廊道内各类管线生产运行信息系统两大部分。

 

    （1）廊道环境管理要素及其信息系统的建立

 

    综合管廊廊道环境管理首先要根据其工程技术特点进行配置，这些特点包括：生命周期长（设计寿命为100年）、内部管线设施的更换周期长（15至30年）、线性分布、距离较长、管廊设施主体位于地下、空间相对狭小、存在照度、氧气、湿度、粉尘、可吸入颗粒物、微生物、动植物干扰等因素。

 

    其次，要结合廊道内的各种风险因素对应采取措施，这些风险因素包括：灾害类风险（如：火灾、水灾、恐怖袭击、自然和人为地质环境变化导致管廊结构体发生变化）；环境类风险（如：高温、高湿、管廊建设材料和入廊管线挥发的部分有毒气体、附着或漂浮在管廊中的各类细菌和病毒、小动物、粉尘和可吸入颗粒物）；设备类风险（如：电源故障、通信故障、照明故障、传感器故障、控制器、阀门、开关、风机、排水泵等可动作的设备产生故障、软件Bug导致系统可靠性下降）；人员类风险（如：不合格的人员的使用、资格合格的人员未按照相关规范和标准进行操作、相关人员未尽职守、不同主体和部门间沟通不畅等）。

 

    经对上述城市地下综合管廊技术特点和风险因素的分析，可以总结出管廊运营和维护的目标和重点是：保持管廊长期稳定可靠运行、将任何偏离正常运行的倾向给予充分关注和分析并及时排除事故隐患、实时监控紧急状态出现的征兆和苗头并及时报警、正确地处置紧急状态。

 

    因此，要实现综合管廊安全运营，必须构建一个完整的监视监控系统，同时配合以严密的管理制度设计和作风优良的管理执行团队。而监视监控系统应由环境与设备（包括消防、通风、温控、供电、照明、监视与报警、排水、标识）系统、监控系统、安全防范系统、通信系统、预警与报警系统、地理信息系统、信息管理统一平台等构成。

 

    （2）廊内各种管线的运行操作、安全监控与信息处理

 

    可能置入综合管廊内的管线主要有电力电缆(高压、低压)、通信线缆(包括电信、联通、移动、网通、铁通及有线电视信号)、燃气、给水、热力、污水和雨水管道，还有路灯电缆、交通信号指挥线路、中水回用管道、供冷管道、垃圾管道、充电桩线缆及其它专用管道(如军用管道等)。

 

    上述每一种管线甚至同一种类但不同规格的管线其运营操作和安全监控的方法、要素都不一样，经过梳理，大致有以下需要调控或监视监控的内容：

 

    ①电力电缆

 

    电力电缆在综合管廊内的正常生产管理中需要采集电缆电压、电流、功率、电能、频率、功率因数、跳闸计量、开关状态等参数，并通过通讯接口上传至电力电缆监控系统。综合管廊内的电力电缆还需要将为之特别设置的环境温度监测系统、气体监测系统、视频监控及红外防盗系统、电缆负荷水平监测系统、绝缘状况在线实时监测系统等与综合管廊集控室综合自动化系统主机、火灾报警与消防联动主机、气体监测 控制器、光纤感温探测控制器、视频监控主机等子系统的后台管理设备联动。

 

    电力电缆运行管理信息通过综合管廊集控室计算机网络技术，把引入、引出口供配电系统、火灾报警与消防联动系统、电力电缆与环境温度监测、气体监测、视频监控及红外防盗系统等具有完整功能的独立子系统整合成一个有机体，所有子系统都要提供通信接口，以便组成集成管理的监控预警体系。然后接入电力系统专网或互联网与当地电力监控中心联网，实现系统生产调度与信息共享。

 

    ②通讯线缆

 

    通讯技术发展日新月异，当前用作电子信息传输的方式有电缆通讯、光缆通讯和光纤通讯。光纤通讯正以它独特的优势飞速发展，将会逐步代替光缆通讯并主导未来信息网，而电缆通信则日渐式微。不过目前上述三种通讯方式共存的局面可能还得持续一个阶段，因此通讯线缆的运行维护管理需要有针对性。

 

    根据国务院、中央军委《关于保护通信线路的规定》，处于综合管廊内需要保护的通讯线路设备包括：无人值守载波增音站、水线标志牌、电缆充气站、通讯线缆、标识、引出口及其它附属设备；保障目标是：主要的电气性能、技术指标符合规定要求；机械性能、机械强度、部件齐全性和结构完整性达到规定要求；使用良好，运行正常。

 

    电缆通信的日常监管任务就是通过保持电缆干燥来保证通信质量，常规采用的是充气维护的方法，因此对电缆充气机的监控和对与之关联的电缆气压遥测是电缆通讯线路运行管理的重要工作内容，其运行管理程序是，通过埋在电缆中的传感器检测并向总控台传递充气机各个物理量参数和电缆内气体物理量参数的变化，观测和操控充气机的运行状态以及发现电缆通道的漏气点，以便及时维修，保证通信电缆正常工作。另外就是对通讯电缆接头和引出线等部位及廊道范围内缆线质量的日常巡检。

 

    光纤通信容量大、传送信息质量高、传输距离远、性能稳定、防电磁干扰、抗腐蚀能力强，因而发展迅速。但同时光缆系统故障预判、光纤劣化程度把控等成为通信网最主要的维护薄弱环节。

 

    光纤通信有单模和多模之分，单模光纤传播路径单一，纤芯直径较小，宽带范围较大，适合长距离信息传输，运行过程中需要配置半导体激励器LD进行激励。多模光纤传播路径广泛，能够允许多个模式同时进行信息传播，光纤的纤芯较大，但传输距离较短，需要中继站补充传输系统的能量损耗。所以为保证光纤通信质量，涉及到的运行管理设备包括：接线盒、可变波长激光器、高频调制器、波分复用/解复用器、滤波器、增益平坦和锁定的SCL波段放大器、RAMAN放大器、高频光探测器、MEMS光开关等，运行管理中保证上述设备正常发挥功能是主要工作之一。另外，防止光缆故障、实时监控光纤劣化情况的光纤自动监测系统也是日常运行管理的重要的工作内容。

 

    ③燃气管道

 

    我国城市民用燃气种类高度集中于天然气，天然气已占城市民用气源90%以上，故课题组以输送天然气管道为对象，研究其设在综合管廊中运行管理所需要的监视监控系统配置。

 

    由于天然气输配一般不设置独立的储气设备，而是利用输气管道空间及其压力差直接在输气管道内储存，所以管道内天然气压力变化频繁，压差变化幅度较大。由此，其输配运行管理就要求：一是对天然气输配管网的运行状态建立数学模型，用实时数据来模拟管网实际运行情况，求解管网中各管段流量、管存量、温度、压力和气体的分布状态，实现燃气输配计划和调控的执行与优化。二是对天然气引入口和众多引出口压力与流量实行实时监控，防止管道压力过高或过低的情况出现。三是建立中心调度室，实施全系统燃气输配调度监控。

 

    而对燃气管道的安全监控主要集中在泄漏和火源这两个方面，泄漏的监控对象包括燃气管道的安装接口、阀门、阀件、仪表承插口、管道的腐蚀、磨损、人为破坏、管道材料缺陷、管理因素、操作失误及其他不明因素等。火源的监控对象包括电气、电信、自控、照明设备及电缆以及与天然气管线共舱的电气设备防雷、防静电接地等。而实现这些监视监控目标的方式方法、工艺装备都可以与管廊环境管理相结合，统一兼顾，一次性配备到位。

 

    ④ 供水及其他水务管道

 

    利用先进的计算机网络技术、地理信息系统技术，在专业管网运行管理信息库的基础上，紧密结合相关水务（如供水、中水、雨水、生活污水等）管理的业务流程，实现综合管廊水网管道管理的科学化和自动化。

 

    以供水管道为例，其综合管廊供水管道运行管理要符合《城镇供水管网运行、维护及安全技术规程》的要求，实现：1、供水单位日常的压力、流量控制，完成供水运行调度；2、必要的管道清洗以保障水质；3、全面控制漏损；4、安全供水。

 

    为此，综合管廊内的供水管道信息系统应包括为满足综合调度、水质监测、漏损检查等正常运行管理而要求配备的装置、装备的监视监控，包括对供水管道引入和各引出端口的压力、流量、流速监视、各种仪表监管、各种阀门工况监管、全线管道的锈蚀程度监控、各种接口严密性监控等，通过综合管廊计算机控制中心对外与供水管网上位机调度中心接驳，提供供水服务；对内利用计算机控制中心反馈的管廊区段相关信息，保障系统安全运行。

 

    ⑤ 热力管道

 

    在新的供热体制下，考虑到用户自主调节的可能，热力公司将从现今的热源主动提供者转变为被动的需求适从者，因此，除了加强热源厂和换热站运行优化控制之外，包括综合管廊内热力管道的运行管理也将在保障管网水力平衡和用户调节方面起着关键作用。

 

    目前供热管网介质主要有热水和蒸汽，介质本身无腐蚀性。热水管网温度控制范围<120℃，蒸汽管网温度控制范围<250℃，支线工况压力可控制在≤PN1.6MPa, 每年最多供热时间150天，控制系统的精度设计须满足在0.5级。

 

    综合管廊内的热力管道信息系统除了要提供供水管道类似的压力、流量、流速监视、漏损检查、各种仪表监管、各种阀门工况监管外，突出的专业特点就是输送的介高温质引起管道变形所需采取的应对措施，另外就是管道保温及其效果监控。热力管道的所有监视监控信息也要通过综合管廊计算机控制中心与城市热网调度中心接驳，提供供热服务；对内利用计算机控制中心反馈的管廊区段相关信息，保障供热系统安全运行。

 

    （3）建立综合管廊统一的管理平台，实现管线运行和廊道管理有机融合

 

    综合管廊安全运营是一个廊内各种管线稳定运行及综合性安全监控和廊道适宜环境有效保障的集合概念，综合性安全监控及保持廊道适宜环境是管线稳定运行的基本条件，管线稳定运行是综合管廊运营管理的终极目标。

 

    集约化管理就是要将管廊及其里面容纳的各种管线所有需要监视监控的因素汇集于同一系统内，通过信息管理平台并交由训练有素的统一的管理机构来实施的管理，任何游离于系统之外的管理手段和方法都将破坏集约化效果。

 

    综合管廊的集约化管理将通过中央控制室实现。中央控制室是实现管线稳定运行和廊道环境管理有机融合的统一的管理平台，其设计、采购、施工、运营管理应一次性完成。

 

    综合管廊信息管理平台应包括：

 

    ①对各类管线生产监控与报警配置所组成的系统进行系统集成，使其分别具备数据通信、信息采集和综合处理功能。

 

    ②对综合管廊廊道环境监视监控系统与各管线安全监控与应急响应系统进行关联设计，实现应急联动功能。

 

    ③与各专业管线上位机系统实现联通，接受并执行上位机指令，满足上位机调取、传递、综合处理相关信息的要求。

 

    ④与各专业管线下位机系统实现联通，向下位机发出指令并通过与下位机信息交换及时掌控及调节管线生产运行指标。

 

    ⑤与城市地理信息系统联通，为创建智慧城市添砖加瓦。