伴随着国家城市化进程的不断提速,作为城市基础设施之一的综合管廊的建设工作日益受到包括城市管理者和普通居民在内的各方的关注。综合管廊是在城市沿道路或管线走廊带建造的一个地下连续隧道空间,该隧道空间集中了给水、雨水、污水、供热、电力、通信、燃气、工业等各种管线,并设置专门的投料口、通风口、检修口和检测系统。作为城市市政地下管线综合体,综合管廊是城市地下“神经网络”,其智慧化管理和运营是建设“智慧城市”的基础,其安全问题至关重要。城市综合管廊处于城市地下,且长期处于近乎封闭的状态,使得城市综合管廊的运营维护变得十分复杂,因而其智慧化运行势在必行。但是,由于城市综合管廊的结构复杂,不确定因素较多,传统的自动化理论和技术很难达到城市综合管廊智慧化管理的要求。信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)是自动化理论和技术在信息物理融合度方面的最新发展和延伸,其以数据为驱动,将控制对象的物理空间和信息空间深度融合,构建了以“状态感知-实时分析-科学决策-精准执行”为过程的闭环控制系统,实现了对复杂系统的监督控制,降低了不确定因素对系统稳定性的影响,并提高了系统的自治性和协同性。论文根据城市综合管廊对其管理系统的需求,结合CPS理论和技术,提出基于CPS的智慧管廊系统(即智慧管廊CPS)。智慧管廊CPS包括智慧感控层、信息传输层、支撑协同层、系统决策层和管理控制层等五层结构。论文通过对智慧管廊CPS的系统结构、设计思想、运行功能等的描述,说明了智慧管廊CPS运行的基本流程,展现了该系统的运行可靠性、自治性和协同性。为了进一步解释说明智慧管廊CPS的设计思想、工作流程,论文还针对城市综合管廊的安全问题设计了安全监控系统,该系统通过对城市综合管廊内甲烷、硫化氢、一氧化碳、空气流速和温度的监测,使用灰色预测模型和风险等级评定方法对管廊内发生爆炸的可能性进行分析,并根据分析结果进行爆炸预警;同时,该系统通过监测管廊内温度变化、烟雾和火焰发生情况,判断管廊内是否发生火灾,并根据判断进行火灾报警。智慧管廊CPS极大地提高了城市综合管廊的运行效率,减少了城市综合管廊管理对运维人员的需求,明确了城市管理部门之间的权责职属,对智慧城市的实现具有重要意义。