协作定位在地下管廊监控中的优化研究

杨超康飞来

中国建筑第八工程局有限公司西北分公司陕西西安710075

摘要：通过对给水、进水、电力等两种以上管线集中设置管理，是城市地下综合管廊的最主要的用途之一。城市地下综合管廊不仅对创造城市和谐生态环境，提高城市总体形象有着积极意义，还解决了城市发展过程中管线维修等的诸多问题。城市是否建设综合管廊是衡量城市建设现代化水平的标志，了解地下综合管廊技术就要了解深基坑支护、安装管道等关键性的施工技术。

关键词：写作定位；地下管廊；监控；分析

引言：随着国民经济发展速度和城镇建设步伐的加快，城市地下管网结构老化、管理方式陈旧、建设规模不足等问题凸显。有些城市相继发生管线泄漏爆炸、内涝、路面塌陷、因道路开挖造成安全事故等事件，严重影响了人民群众生命财产安全、城市市容及正常的运行秩序。

1.建设城市地下综合管廊的意义

地下综合管廊是指将电力、排气、排水、通讯、燃气等统一管理在一起，以实现统一建立、统一管理多个管道。在现代化城市建设中地下综合管廊的建设有着关键性的意义。为了减轻城市地上建设的拥挤，我们必须充分利用地下空间，改变城市面貌。通过对地下设施进行统一管理，间接拉动经济发展，提升城市形象。

2.综合管廊的结构型式及管线布列

为达到一次建设，永久受益的效果，综合管廊通常用钢筋混凝土浇筑而成。其形状与箱涵类似，通常有单舱、双舱、三舱或多舱组成，有组合式、分离式。截面型式有矩形断面、圆形断面或马蹄形截面。一般明挖法施工时优先采用矩形断面；非开挖法施工如盾构法、顶管法施工时，优先采用圆形断面，其次是矩形断面；在地质条件适合采用暗挖法施工时，宜采用马蹄形断面。有的管廊内部有左右两个舱，分别是高压舱和低压舱，高压舱收纳高压、中压等供电线路，低压舱收纳通信、给水、有线电视等管线；有的综合管廊按水舱（给水管道及热力管道）及电舱（电信电缆及电力电缆）分舱。通常根据该城市50-100年发展规划设置管廊的舱室数量，再根据管线的种类、规格、数量、走向、坡度等因素确定排列方式，可布列成单层、双层或三层，第一层中可布列的排数视管线托架与管径大小而定；同类性质的管线应尽量布列在管廊同侧；

3.环境监控系统优化原则设计

3.1系统组成

管廊环境监控系统应包括环境监控主机、可编程控制器（PLC）、温湿度传感器、氧气传感器、液位计、风机控制单元、水泵控制单元。天然气舱内加装甲烷传感器；污水舱内加装硫化氢传感器。燃气舱单独设置一套环控系统。系统监测廊内环境，对环境参数不达标的分区，通过控制风机和水泵的启停，使各项环境参数恢复正常；同时可以向控制中心报警。环境与设备监控系统主机设于控制中心内，内设监控工作站、服务器、打印机、网络通讯设备等，对各监控设备进行统一监测、控制和管理，并完成系统设置、数据处理、能耗统计管理等工作。监控工作站与区域控制单元（光端机、PLC）之间宜通过8芯光纤以环网方式连接，扩展模块与PLC之间通过总线方式连接，扩展模块及PLC与现地探测器及监控设备之间通过屏蔽电缆连接。区域控制单元的I/O模块应可方便扩展，使得管廊内其它专业管线所需的监控信号可以方便接入。

3.2前端设备布点原则

在每个防火分区的每个舱内的通风最不利处(一般为通风口与投料口中间)安装温湿度检测仪表和氧气监测仪表各1套。在有水管的防火分区的每个舱内的最低处设置2个一组液位开关，用以监测水管爆裂。在污水舱、综合舱、天然气舱每个防火分区的人员进出口和通风口处各设置1套硫化氢和1套甲烷气体探测器。传感器应在满足探测信号的技术条件下，安装在便于维修施工的位置。

3.3现场控制单元

现场控制单元采用PLC装置。安装与每段防火分区的分亭内，接收前端设备的输入信号，根据逻辑程序输出相关指令，将所监控数据实时上传环境与设备监控主机。

3.4安装及布线要求

PLC安装在分区风亭机柜内，感温光纤沿廊内顶部和入廊高压电力线缆敷设，温湿度传感器和气体浓度传感器安装在廊内气体最佳采集位置，液位计安装在集水坑内。温湿度传感器、气体传感器、液位传感器可以采用电流式、电压式或电阻式，宜采用电流式，传感器电信号通过RVVP线缆将电信号传输至PLC，传输距离不应大于100米。

3.5信号传输要求

温湿度传感器、气体传感器、液位传感器可以采用电流式、电压式或电阻式，宜采用电流式，传感器电信号通过RVVP线缆将电信号传输至PLC，传输距离不应大于100米。现场控制器（PLC）通过光纤网络与监控中心的环控主机连接，PLC上位机接口通过网络跳线+配线架连接接入交换机，然后通过光纤网络与监控中心的核心交换机连接，最后通过网络跳线+配线架与环控主机相连。其中网络线缆宜采用六类屏蔽网线，光纤宜采用单模室外光纤。

3.6联动要求

一是环境监控现场设备采用三级联动机制：硬联动：传感器之间直接联动；软联动：经监测系统内部逻辑处理之后进行的联动；远程控制：在集中控制软件平台上，进行远程控制；二是气体浓度、温度与风机的联动控制通过设置联动阀值方式来远程控制风机启停，阀值可按需设置：首先在温度较高时或者气体浓度异常时，启动风机进行降温与稀释的动作；在温度恢复正常或者气体浓度值恢复正常时，停止风机的操作；其次在发生火灾时，停止风机运行，以免进一步加大火灾范围。三是水位传感器与水泵的联动控制将管廊集水井和低地势区域安装的水位传感器与水泵进行联动，主要通过配置两个水位开关直接控制水泵启停和根据设置的水位阀值远程控制水泵启停

4.协作定位

假设所有节点都配置有多重天线或者一个定向天线，并且能够接收AoA信息．假设σi=σ，i=1，…，3(|A|+|B|)．

在处理协作定位时，最常用的方法是把所有未知节点归于一个大的矩阵变量Y=［x1，…，xM］．但是受到仰角所带来的外积的影响，这种方法却不能用来解决式。所以，本文将所有未知节点归于一个变量z，同时引入一个辅助向量z，这样可以毫不费力地解决式，并且可以不用考虑外积的影响。

总结：地下综合管廊运行维护是长期存在的工作，如何优化设计环境监控系统是管廊运行维护工作中必须面对的一项具有现实意义和挑战性的任务。笔者针对环境监控系统设计工作存在的问题，从系统前端设备到数据运用整个过程提出了优化设计原则，为后续设计者提供参考和建议。期望更多的工作者对这一问题进行研究和探讨，共同致力于优化综合管廊环境监控系统运行模式和提升效益。协作定位在地下管廊监控中是一个非常有意义的研究方向。

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