傳統的市政管道采用直埋式施工，現代城市地下管線又多又密，而這些管線一般又都集中在馬路底下，這不僅影響市容、影響交通、影響安全，亦影響城市運作的效率。因此，采用綜合管廊替代傳統的直埋式施工，避免了“拉鏈式作業”， 將電力、通信、熱力、給水、中水和工業預留管道全部納入綜合管溝，地下管廊預留充分空間，以后管線的鋪設、運作、維修、檢查、管理等等都可以在綜合管廊中進行，節省了反復開挖道路的成本，同時，采用綜合管控系統進行實時監視和控制，有效預防大雨內澇、管線泄漏爆炸、路面塌陷等安全事件的發生，還能利用綜合管控系統提高管理水平，實現動態調控，以及各系統的統一管理和聯動。
按照《國務院辦公廳關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》中要求，從2015年起城市新區、各類園區、成片開發區域新建道路要同步建設地下綜合管廊，老城區要結合舊城更新、道路改造、河道治理、地下空間開發等統籌安排管廊建設。
已建管廊區域，所有管線必須入廊，管廊以外位置不予許可審批新建管線。2017年，李克強總理作政府工作報告時提出，2017年將開工建設城市地下綜合管廊2000公里以上。中央財政對入圍地下綜合管廊試點的城市給予專項資金補助，試點示范將為后續城市地下管廊建設提供案例和參照，帶動全國建設地下綜合管廊的積極性。
綜合管廊建于地下，且管廊空間相對密封，成為事故易發帶。因此，先進合理的綜合管廊管理平臺尤為重要。綜觀市場上的智慧管廊解決方案，一種是以BIM（建筑信息模型）為核心的，主要關注于從規劃設計到施工，再到運營維護全過程中的項目預算資金計劃、進度模擬與監控、信息管理、質量管理、運維管理等。另一種是以GIS（地理信息系統）為核心的，主要關注于建立管廊環境可視化，二三維模擬仿真，實現管廊內部設施設備的精確定位與查詢、設施設備維護訊息查詢等。
BIM、GIS等技術在綜合管廊建設中大量應用值得肯定，但如何建立一個智能化智慧化平臺，提升城市綜合管廊運營服務能力還必須得以實現數據采集、數據管理、數據呈現、數據分析等一系列自動化過程為基礎，打破信息孤島，實現管廊內各個子系統的全面深度集成和聯動，實現動態調控、應急預案等智能化過程，然后就是基于這些底層的自動化和業務的智能化，實現大數據分析、預警、輔助決策、規范管理等智慧化過程。
一、方案綜述
在自動化監控軟件（SCADA）基礎上研發的面向大 型監控和信息化場合應用的軟件平臺。利用構建的智慧管廊綜合管控 系統平臺，主要內容包括：
對管廊各艙室、各分控室、變電所的所有電力、燃氣、通信、環控等子系統的實時運行數據、設備和系統運行狀態等的數據采集與集中監控，同時實現報警、趨勢分析查詢等功能，全面了解管廊內環境以及所有設備的運行情況。
實現與第三方系統的集成，主要包含地理信息系統（GIS）、安防系統、消防火災系統、網絡通訊系統、語音通信系統、網絡監控、人員定位、移動巡檢等系統，在一個統一集中平臺上呈現所有監控內容，并實現各個子系統之間的深度集成和聯動。
建立設備管養系統，對管廊內的設備進行基礎的管理、維護，對管道進行安全監測、養護，等等。
對實施的電力、燃氣、環控等監控系統以及集成的第三方系統進行綜合監控管理，實現運行監控、應急搶險調度、動態調控、應急預案、操作規程、調度日志管理、文檔管理等功能。
利用監控系統長期運行積累的大數據，進行大數據分析、預警、輔助決策、規范管理等智慧化過程。
建立中央控制室大屏幕系統、服務器與工作站系統等基礎設施，提供多種遠程監控方式，如手機、平板電腦等，便于實現管廊現場無人值守監控系統。提供開放的與外部系統的接口，包括后期系統平臺規模擴充、與城市管理平臺對接、與智慧城市接口，等等。
利用構建智慧管廊綜合管控系統平臺，主要優勢在于：
快速實施：是通用自動化信息化軟件平臺，管廊綜合管控平臺各模塊功能基本都屬于標準應用，用戶可以快速構建適合自己項目的應用。
1）高度集成：管廊是一個綜合建筑體，綜合管控平臺監控對象包含眾多子系統，例如電力、燃氣、通信、安防、環控、安防系統、消防火災系統、網絡通訊系統、語音通信系統、人員定位、移動巡檢等等。并且業務內容復雜，包括智能監控、管網運行、設備維修、應急作業、運維調度、隱患管理，等等，各個子系統和各種業務內容都可以統一整合到該管廊綜合管控方案中。
2）穩定可靠：利用成熟平臺技術和大量重量級規模應用，對數據通信速度和穩定性、功能運行穩定性以及大規模網絡應用、冗余等功能擁有充分的現場考驗。使用安全代碼和垃圾自動回收技術，技術平臺和編程模式的統一、基于組件和服務的優秀產品架構，基于代碼的安全機制等一系列技術手段保障系統長期運行的穩定性。面向未來的架構，多個功能模塊相對獨立，模塊之間的耦合性降到最低，使軟件更加穩定且易于維護。
3）可視化：管廊綜合監控系統中對環境的可視化、二三維仿真模擬要求非常高。除了擁有炫酷的圖形和界面展示功能外，完美地集成了三維動畫顯示功能和GIS地理信息系統功能，在可視化方面完全滿足該系統的高要求。
4）可擴展：管廊項目在某種程度上講都面臨規模擴充、與智慧城市接口等眾多后續擴展需求。本綜合管控系統具有非常優秀的可擴展性，能夠動態調節，為不同網絡應用提供可擴展性，包括網絡拓撲結構可擴展、服務內容可擴展等。
5）智能化：管廊包含眾多子系統，如何避免各個子系統形成信息孤島，實現各個子系統的全面深度集成聯動，實現動態調控、應急預案等智能化的過程是這個智慧管控平臺的一大特色。
6）智慧化：該管廊綜合管控方案是一個數據集成與智慧決策系統，包括大量的、多種類的數據集成，保證數據的完整性以及各系統之間的數據關聯性，利用專家庫實現知識挖掘，利用大量的預案實現智慧決策。
7）領先性：綜合管控平臺基于微軟.NET4.0平臺開發，采用最新的IT、通信和軟件工程技術、理念和方法。，支持最新的Windows 10系列操作系統，對64位操作系統也能很好的支持。軟件在設計時充分考慮軟件在Unix、Linux、MasOS等操作系統上的運行，未來可輕松實現跨平臺運行。
二、詳細方案
依據城市綜合管廊實施范圍，并結合管理部門的運行管理需求，管廊綜合管控平臺構架為分布式架構設計，一般可以分為主控中心和區域分控中心兩層。
分控中心管廊監控系統負責本路段管廊內各現場運行設備、在線檢測設備的監控及報警等功能以及集成視頻監控系統，并提供所有數據、視頻等服務至主控中心。
主控中心根據地下綜合管廊的整體實施計劃，除負責管廊所有設備的運行、維護及管理等功能外，還包括與地理信息系統、火災報警系統、安防系統及通訊系統、電力監控系統以及網絡監控系統等系統集成，并與管線單位統一管理信息平臺以及其他外部系統進行通訊。分控中心規模相對較小，功能相對簡單，本案例主要以主控中心綜合管控平臺來闡述。
1、系統架構
智慧管廊綜合管控平臺典型業務結構圖如下：
智慧管廊綜合管控平臺典型網絡結構圖如下：
綜合管控平臺設于監控中心中央控制室，主要硬件包括實時數據服務器、歷史數據服務器、工程師站、操作員站、大屏顯示器、視頻服務器、UPS系統、打印機等；系統平臺的主要核心設備（實時數據服務器、歷史數據服務器）采用冗余配置，服務器實現自動冗余切換功能，確保系統穩定運行。系統網絡結構采用雙光纖環網，主干環網采用多臺三層網管型交換機，每3到5個分區組成小環網，其與主環網采用雙鏈路星型連接方式，確保網絡的可靠性。
2、系統功能
2.1 基礎監控系統
基礎監控功能主要是對管廊各艙室（包含熱力艙、天然氣艙、高壓艙、管線艙、管道艙、電力艙、綜合艙）、各分控室、變電所的所有電力、燃氣、通信、安防、環控等子系統的實時運行數據、設備和系統運行狀態等的數據采集與集中監控，同時實現報警、趨勢分析查詢等功能，全面了解管廊內環境以及所有設備的運行情況。
2.1.1 設備和環境監控
管廊綜合管控系統能夠對管廊使用的設備進行監控，包括風機、水泵、氣體檢測儀等，還包括對管廊內一氧化碳濃度、可見度等環境參數進行監控。為保證進入綜合管溝人員的安全，每個防火分區綜合管溝內每隔1OOm均設有一套環境探測儀，監測參數包括CO (一氧化碳)、CH (甲烷)、0 (氧氣)、溫度和濕度。風機設備由溝內的溫濕度、氧氣濃度、有害氣體濃度、火災警情控制。各防火分區集水坑設置超聲波液位傳感器，液位信號傳入PLC控制系統進行自動和遠程排水泵控制。設備和環境監控還可以包括管線監控，管廊內管線的振動、泄露、陰極保護、管道沉降監測，等等。
監控系統能夠獲取所有設備的運行狀態和參數并記錄，在監控系統界面上能夠展示與設備和環境有關的實時數據、歷史數據、報警等，并可根據需要對設備進行控制，如風機的啟停、排水泵的啟停等，從而實現對設備和環境的全面監控。智慧管廊綜合管控平臺可以通過數據、動畫、圖表曲線、3D、GIS等多種方式來展示。
可以針對管廊內關鍵設備制作3D模型，并在監控系統畫面上顯示，支持鼠標的平移、縮放、旋轉操作。可嵌入管廊GIS地理信息系統，并在GIS上面疊加監控對象和監控信息，實現數據采集系統和GIS系統的深度集成。
智慧管廊綜合管控平臺支持3D模型的顯示以及模型各組件與動態數據的交互動畫，如3D模型及組件的視角、材質、尺寸、角度、位置以及可見性動畫，還可直接將變量值顯示在3D模型中指定空間位置。
管廊GIS地理信息系統，包含：基本地理地圖、管線單位、管線、增壓站、配電站、閘門、泵站、進出戶、管網監測點、地面附屬設施、SCADA數據、報警標識等。
2.1.2 電力監控
管廊綜合管控系統能夠對管廊中的電力設備進行監控，如高低壓柜、變壓柜、UPS等，監控系統能夠獲取電力設備的運行狀態和參數并記錄，在監控系統界面上能夠展示與電力設備有關的實時數據、歷史數據、報警信息等，。包括輸入/輸出電壓、輸入頻率、電池電壓、環境溫度、UPS類型、UPS故障等等設備具體信息。綜合監控系統還可通過電力設備的關鍵參數監測（如高壓側的電量等）計算管廊的用電量，并根據需要定期出具管廊用電量報表。
2.1.3 照明系統
管廊內值班照度為10Lx，兼作火災應急照明；管廊巡視或檢修時照明燈全開啟，設計照度為30Lx。可在分區照明配電箱現場控制、控制中心遙控實施照明方式的切換。
系統通過照明系統對各個照明節點和各個照明區域進行實時狀態的監視和控制，并可自行設置照明節能的預案，自動化的進行開關燈光的控制來達到節能的效果，延長設備的使用壽命。
集成系統同時能根據協議接受智能照明控制系統的各種故障、異常等報警信息，并可與預先設置的相關相應動作進行聯動。
3、與第三方系統集成
管廊建筑復雜，子系統眾多，除了上述在綜合管控平臺中實現基礎監控的子系統外，還有眾多專業系統，主要包含地理信息系統（GIS）、安防系統、消防火災系統、網絡通訊系統、語音通信系統、網絡監控、人員定位、移動巡檢等系統，在智慧管廊綜合管控方案中要求在一個統一集中平臺上呈現所有監控內容，并實現各個子系統之間的深度集成和聯動。
3.1 火災報警監控
火災報警監控系統用于管廊內發生火災時，自動或人工發出報警信號，在綜合管廊內部及監控中心進行聲光報警，系統同時在監控中心進行聲光報警，迅速通告管廊監控室，請求滅火、救援等活動，并完成相應的消防聯動。發生火災后，對火災信號的處理可以有自動和人工兩種方式，支持通過操作按鈕啟停相關報警設備和消防設備，通過監控平臺進行消防聯動，如啟動風機進行排煙，啟動氣體滅火裝置等。
3.2 消防系統
主要對各種消防器件進行監控。監視各類火災報警探頭、手動報警器的正常、報警、報警狀態，以及火災報警系統中硬聯動設備的工作狀態。
當出現消防報警時，報警情況直接反應在畫面中的報警設備上，同時自動啟動發生警報區的廣播系統，進行消防廣播，還可以聯動視頻系統采集消防區域圖像信息，等等。該系統還包括大量的消防預案，例如：設備的啟停控制、車輛和人員的疏散，等等。
3.3 GIS地理信息系統
管廊綜合管控平臺中都會有GIS地理信息系統，該系統與管廊綜合監控管理功能深度集成。智慧管廊綜合管控平臺本身提供GIS功能，同時更具備輕松與第三方GIS系統集成的能力。
地理信息系統作為綜合監控系統的一個子系統，提供空間地理信息功能服務具有獨立的功能。系統以大比例尺地形圖為基礎，以管廊和管廊內各類管道、管線的空間屬性數據為核心進行計算機集中管理和輔助決策。
3.4 語音通訊系統
語音通訊系統可以分為緊急電話系統、無線通信系統和廣播系統。通過數字程控交換機系統的SDK（Software Development Kit）參與電話系統的監控。根據系統預案，將指定呼叫轉移到相關的接警處，進行指揮調度等功能，當有緊急電話呼叫時，系統會自動切換到主叫電話所在區域，并且能夠實時顯示撥號、通話和掛機等狀態，以及執行其他預案。
無線通信系統包括廣播主機系統，廣播直放站、調度直放站；廣播系統可以選擇需要進行廣播播音的區域、選擇各種不同聲源、調節音量等。
無線通信，可以改變頻率值，在不同波段廣播信息。
3.5 安防系統
安防系統可以利用視頻手段和其他入侵檢測手段，包括紅外入侵檢測、門禁出入口控制、電子巡查等功能。
入侵檢測實現重要位置的人員入侵檢測和報警功能，在監控中心控制室機房布設入侵報警主機，在人員出入口、投料口、機械/自然通風口等重要位置布設紅外入侵探測器，當產生人員入侵情況時，設備接收到的紅外輻射電平變化，產生報警狀態并上傳，驅動報警響應。
本系統設計中可以將管廊環境數據提供給安防系統，便于在管廊入口處的門禁設備上顯示管廊環境信息，為巡檢、維修人員進入管廊提供安全確認數據。同時一旦安防系統產生報警，可在監控中心大屏幕上看到報警詳細位置并引發聲光報警，并聯動視頻系統，等等。
為保證綜合管廊管理及運行安全，以及進入管廊的工作人員的安全，管廊采用網絡視頻監控系統。
管廊綜合管控系統的視頻監控功能能夠對管廊的關鍵部位或關鍵設備進行視頻監控，以便管廊運行維護人員更準確、直接的了解管廊的信息。監測范圍覆蓋管廊內所有重要節點，包括：人員出入口、投料口、通風口、引出段等。通過視頻監控功能，能夠查看關鍵部位和關鍵設備的實時視頻畫面，并可對視頻進行截圖、錄像、回放、云臺調整、調用預置點和巡航路徑、布防/撤防等操作。
智慧管廊綜合管控平臺的視頻功能能夠與數據監控深度融合，通過OSD字幕能夠將管廊內關鍵設備、部位的數據顯示在視頻畫面中。此外，視頻功能允許將視頻設備的報警接入到系統中來，從而能夠實現視頻報警和自動化報警的聯動。利用視頻監控功能，可以實現多系統聯動。
4、設備維護和管道養護
管廊中使用的設備種類多、數量大、且需要定期檢修和維護，以保證管廊的正常運行。在管廊綜合管控系統中能夠記錄管廊使用的所有設備的廠家、型號、采購日期、檢修記錄等信息，并對對設備運行時間、故障時間等信息進行記錄和分析，結合對設備運行時的報警和故障進行分析，提醒管廊運行維護人員定期對設備檢修或更換備品備件，實現統一的設備維護及管理。操作員也能夠在管廊綜合管控系統中根據需要查詢到任何一個設備的相關信息。
管道養護包括：制定養護計劃、現場巡查管理、養護報告收集、養護完成情況統計、歷史資料匯總查詢、養護統計上傳、積水點管理、排放點管理，等等。
5、智能化管理
智能化管理是對實施的電力、燃氣、環控等監控系統以及集成的第三方系統進行綜合監控管理，實現運行監控、應急搶險調度、動態調控、應急預案、操作規程、調度日志管理、文檔管理等功能。重點闡述預案管理。
本系統中的預案子系統為重要部分，當管廊事故時，它將調動所集成的所有子系統進行聯動控制，包括設備監控、電力監控、火災報警監控、消防系統、語音系統、安防系統、視頻監控等等。
該系統中的預案子系統分為預案管理和預案觸發兩個模塊。預案管理平臺可由特定管理員進行系統預案編制與修訂工作；預案觸發則由監控系統工作站在事故發生時，自動根據事故類型彈出當前事故點可用預案，操作員根據現場實際情況，選擇確認可用預案后，下發預案并執行。
預案管理可隨時編輯事故報警點，以及報警點中可使用的預案，同時制定預案中的預案步驟和相應步驟中的具體聯動動作等。
智慧管廊綜合管控平臺具有前所未有的二次編程能力，全面超越同類軟件中的“腳本”編程功能和執行效率，而程序的開發卻更為簡單，無需編程經驗。用戶程序的編程語言直接采用C#高級語言，其功能、執行效率、開放性、擴展性都較傳統的自定義腳本語言有革命性的提升。利用該功能可以輕松實現復雜的預案管理。
6、智慧化分析
智慧化分析主要是指利用監控系統長期運行積累的大數據，進行大數據分析、預警、輔助決策、規范管理等智慧化過程。
智慧管廊綜合管控平臺能夠實現將管廊內系統的各項關鍵數據進行綜合展現，支持從基礎設施、環境監控、安全監管、生產作業分析管理等多個維度進行日常運行監測與管理，以及突發事件下的應急指揮調度管理，為用戶提供一個集生產、運營、決策多維一體的可視化智慧綜合運營管理平臺。為管廊管理者提高運行效益以及管理效率，提供數據決策支撐。
7、信息展示
智慧管廊綜合管控系統中會建立中央控制室大屏幕系統、服務器與工作站系統等基礎設施，提供多種遠程監控方式，如手機、平板電腦等，便于實現管廊現場無人值守監控系統。
在管廊綜合監控中心可以設立大屏展示，通過多個顯示器或者大屏完整呈現整個管廊的視頻信息和數據信息。智慧管廊綜合管控平臺支持大屏展示，將系統畫面不僅僅在顯示器上顯示，還可以在大屏或者電視拼接墻上也能夠很好的顯示，可對大屏進行多“窗口”布局，能構建簡潔而靈活的視頻、工藝、數據等展示系統，特別適合調度中心或者集中監控中心的應用。
通過管廊綜合管控系統提供的遠程監控功能，能夠將管廊現場的監控站建設成為無人值守監控站。可以遠程實現排水泵站、配電房、消防設施、通風系統、照明系等的實時遠程監控。
綜合管控系統的操作員能夠通過網頁瀏覽器、智能手機、平板電腦等多種方式瀏覽監控系統的畫面、了解系統運行情況，并能在需要的時候進行控制。使用的web和手機訪問功能，在系統中配置遠程監控服務器，能夠實現遠程監控的功能。
8、開放擴展
提供開放的與外部系統的接口，包括后期系統平臺規模擴充、與城市管理平臺對接、與智慧城市接口，等等。
智慧管廊綜合管控平臺基于開放式、分布式網絡架構設計，具有良好的擴展性，提供眾多手段實現與外部系統接口，即互聯。
智慧管廊綜合管控平臺的分布式網絡架構設計可以令系統規模無限擴充，在后期管廊規模擴充時，能無縫集成新增加的監控平臺或者子系統。軟件平臺提供標準的數據庫接口和開放的數據訪問接口，為未來將要建設的綜合管廊集中管理提供基礎支撐。
由智慧管廊綜合管控平臺的鳥巢隧道項目，實現了與多個外部智能系統的接口互聯。在緊急情況發生時，系統自動執行事先設計好的應急處理預案，實現了與附近的其它交通系統和北京市交管中心互聯集成。