一、方案背景

地下綜合管廊是城市生命線工程的核心載體，集中敷設電力、通信、燃氣、供熱、給排水等各類市政管線，其內部環境狀態直接影響管線運行安全與城市公共安全。管廊內部空間封閉、出入口有限，長期存在潮濕積水、有害氣體積聚、氧氣不足、溫度異常等風險，傳統人工巡檢方式效率低、盲區多、響應滯后，難以滿足城市生命線工程對實時監測與快速處置的要求。

為此，某城市管廊運營管理單位計劃建設一套地下管廊環境智能監測系統，實現對管廊內部環境參數、安全狀態的遠程監控與智能預警，為管廊日常運維、應急指揮與城市生命線安全管理提供決策依據。對此，數之能工業物聯網平臺提供高可靠、易擴展、強兼容的工業物聯網解決方案。

二、前期調研

經過現場調研與需求分析，系統需接入的監測設備及數據類別如下：

1、管廊環境傳感器：監測氧氣濃度、一氧化碳、硫化氫、甲烷、溫濕度、水位等參數（RS485，ModbusRTU協議）。

2、管廊結構監測設備：監測沉降、位移、裂縫、振動等結構安全參數（RS485，ModbusRTU協議）。

3、設備狀態監測：風機、水泵、照明、防火門等機電設備運行狀態，以及供電系統電壓、電流、電池電量、設備在線/離線狀態。

三、系統架構及選型

1、感知層

在管廊各防火分區、設備間及關鍵節點部署氧氣、有害氣體、溫濕度、水位等環境傳感器，以及結構監測傳感器和機電設備狀態采集模塊。傳感器通信接口以RS485為主，協議統一為ModbusRTU，實現管廊環境、結構及設備信息的實時感知。

2、傳輸層

采用數之能工業物聯網網關作為管廊現場數據匯聚節點，支持多路RS485傳感器接入，通過工業以太網與管廊中控室進行組網，采用MQTT協議JSON報文將數據上報至數之能工業物聯網平臺。

3、平臺層

數之能工業物聯網平臺提供GIS地圖展示、實時監測大屏、環境參數時空變化曲線、多級報警與聯動控制、風機/水泵遠程控制、歷史數據查詢與報表導出、移動端小程序訪問。平臺支持多級用戶權限管理，可服務于管廊運營單位、城市生命線指揮中心、管線權屬單位及應急管理部門。

四、實現功能

1、多參數環境實時監測

對管廊各監測點氧氣、一氧化碳、硫化氫、甲烷、溫濕度、水位等參數進行自動化采集，生成環境參數分布圖與趨勢曲線，直觀反映管廊內部環境質量與動態變化規律。

2、結構安全與設備狀態同步觀測

集成結構沉降、位移、裂縫、振動監測數據，綜合評估管廊本體安全狀態；同步采集風機、水泵、照明、防火門等機電設備運行狀態，為管廊運維提供多源數據支撐。

3、低功耗廣域組網，降低建設成本

采用工業以太網/光纖環網與4G/5G無線備份相結合的組網方式，無需大規模鋪設信號線纜，適用于管廊狹長、分區分散的場景，單網關可覆蓋多個防火分區，大幅降低施工難度與長期運維成本。

4、智能環境預警與聯動處置

針對氧氣濃度過低、有害氣體超限、水位異常上漲、溫度異常等風險，設定多級告警策略，通過微信、短信、聲光報警推送至管理人員。同時聯動風機、水泵、防火門等設備自動啟動，實現環境異常時的快速處置。

5、管廊環境日報與安全評估

系統自動生成逐日環境監測簡報、設備運行統計表、報警處置記錄等報表，支持按防火分區、按設備類型、按時間段導出，為管廊安全管理、設備維護和應急演練提供數據依據。

6、數據共享與上級平臺對接

平臺提供標準化 API及MQTT轉發能力，可將環境、結構、設備狀態、報警等數據推送至城市生命線監管平臺、應急指揮中心或管線權屬單位，助力城市生命線數字化管理與智慧城市建設。