CN104539653A - 基于无线传感网的城市管井综合管理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线传感网的城市管井综合管理系统和方法，将无线传感网络与移动终端相互结合，基于移动终端进行人工巡检并且通过无线传感网络自动采集管井环境参数，同时基于服务器保证移动终端实时获取管井环境、位置等提示信息，既保证了管井管理的可靠性，又增加了便利性，大大提高了管井管理的自动化程度和管理效率。

Description

基于无线传感网的城市管井综合管理系统和方法

技术领域

本发明涉及城市路政设施领域，具体涉及一种基于无线传感网的城市管井综合管理系统和方法。

背景技术

城市管井以及地下管道是城市基础设施的重要组成部分。地下管道包括供暖管道、燃气管道、自来水管道、污水管道、电力管道、通信管道等，城市管井是出入地下管道所在的地下隧道的通道，城市管井散布于城市的角落。城市管井以及地下管道一旦发生故障或者遭到人为破坏会给城市运转带来巨大麻烦。城市管井的分布广泛，地下管道的状况复杂，地下管道归属于多个部门给市政部门对于城市管井的监控、巡检以及作业带来了很多困难，另一方面外出作业人员的统一协调管理、工作效率的考察也是一个难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于无线传感网的城市管井综合管理系统和方法，实现了大规模的地下管道网所有参数的一体化监测以及作业人员的管理，提高了工作效率。

一方面，本发明提出了一种基于无线传感网的城市管井综合管理系统，包括服务器、至少一个移动终端和至少一个管井监测终端；

所述服务器用于在所述移动终端的当前位置与目标管井位置匹配时，向所述移动终端发送第一信号，并向所述管井监测终端发送第二信号以及配对存储所述管井图片和对应的管井状态信号；

所述移动终端用于获取当前位置并上传服务器，并在接收到所述第一信号后将管井图片上传到所述服务器，所述管井图片由移动终端用户拍摄并指定；

所述管井监测终端设置于城市管井内，用于采集管井内参数，生成管井状态信号，并在接收到第二信号后通过无线传感网将所述管井状态信号发送到所述服务器。

优选地，所述服务器还用于根据多个目标管井位置生成规划路径；

服务器在移动终端定时上传的位置信息与所述规划路径不匹配时向移动终端发送第三信号；

移动终端根据第三信号提示作业人员位置错误。

优选地，所述服务器还用于对比管井状态信号是否满足预设的井下作业环境标准；

如果满足，服务器向移动终端发送第四信号，移动终端根据所述第四信号提示作业人员下井作业；

如果不满足，服务器向移动终端发送第五信号，移动终端根据所述第五信号提示作业人员清理井下环境。

优选地，所述服务器还用于根据所述管井状态信号判断管井是否为正常状态，并在管井为正常状态时向所述移动终端发送第六信号，所述移动终端根据所述第六信号提示巡检完成。

优选地，所述管井监测终端包括：

行程开关传感器，固定于井盖下面，通过井盖开启触发所述行程开关传感器；

光传感器，用于检测井盖是否有破损；

温湿度传感器，用于检测管井内的温度和湿度；

有害气体传感器，用于检测管井内有害气体的浓度；

渗漏传感器，用于检测管井内的管道是否渗漏；

液位传感器，用于检测管井内的液位位置；

压力传感器，用于获取管道内的气体压力、液体压力；

管井ID存储器，用于存储该管井监测终端的ID以及该管井内设备ID和管道ID；

电池，用于为所述管井监测终端供电；

射频单元，用于收发信号；

微处理器，用于产生所述管井状态信号。

优选地，所述行程开关传感器被触发后，所述管井监测终端向所述服务器发送井盖异常信号。

第二方面，提供一种基于无线传感网的城市管井综合管理方法，包括：

移动终端向服务器上传当前位置；

服务器在移动终端的当前位置与目标管井的位置匹配时向移动终端发送第一信号，向管井监测终端发送第二信号；所述管井图片由移动终端用户拍摄并指定；

移动终端根据所述第一信号向服务器上传管井图片；

管井监测终端根据所述第二信号通过无线传感网向服务器发送目前的管井状态信号；

服务器配对存储所述管井图片和管井状态信号。

优选地，所述城市管井综合管理方法还包括：

服务器根据移动终端的位置和目标管井位置生成规划路径；

服务器在移动终端定时上传的位置信息与所述规划路径不匹配时向移动终端发送第三信号；

移动终端根据第三信号提示作业人员位置错误。

优选地，所述城市管井综合管理方法还包括：

服务器对比管井状态信号和预设的井下作业环境标准是否一致；

如果一致，服务器向移动终端发送第四信号，移动终端根据所述第四信号提示作业人员下井作业；

如果不一致，服务器向移动终端发送第五信号，移动终端根据所述第五信号提示作业人员清理井下环境。

优选地，所述城市管井综合管理方法还包括：所述服务器根据所述管井状态信号判断管井是否为正常状态，并在管井为正常状态时向所述移动终端发送第六信号，所述移动终端根据所述第六信号提示巡检完成。

通过将无线传感网络与移动终端相互结合，基于移动终端进行人工巡检并且通过无线传感网络自动采集管井环境参数，同时基于服务器保证移动终端实时获取管井环境、位置等提示信息，既保证了管井管理的可靠性，又增加了便利性，大大提高了管井管理的自动化程度和管理效率。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本发明实施例的基于无线传感网的城市管井综合管理系统实施例的结构图；

图2为本发明实施例中管井监测终端的结构图；

图3为本发明城市管井综合管理方法实施例的流程图；

图4为本发明城市管井综合管理方法中通过规划路径到达目标管井方法的实施例的流程图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1为城市管井综合管理系统实施例的结构图。如图1所示，城市管井综合管理系统包括：服务器100、至少一个移动终端200和至少一个管井监测终端300。

移动终端200为具备定位、拍照功能的移动通讯设备。移动终端200和服务器100之间可以通过移动通信网络建立无线通信。移动终端200定时通过GPS获得当前位置信号，并将当前位置信号上传到服务器100。当移动终端200收到来自服务器100的第一信号后，拍摄管井的实地图片并将拍摄的管井图片上传到服务器100。当移动终端200在收到来自服务器100的第三信号后，提示作业人员位置错误。当移动终端200在收到来自服务器100的第四信号后，提示作业人员下井作业。当移动终端200在收到来自服务器100的第五信号后，提示作业人员清理井下环境。当移动终端200在收到来自服务器100的第六信号后，提示作业人员关闭井盖，完成巡检作业。所述的第一信号、第三信号、第四信号、第五信号和第六信号可以采用短信、彩信或数据推送消息。

管井监测终端300设置于管井中，用于采集管井内参数，生成管井状态信号并通过无线传感网发送到服务器100。

在本实施例中，管井监测终端300可以通过基于GTIBEE技术构建的无线传感网连接到服务器100。GTIBEE技术是一种基于云服务器路由的无线传感网技术。基于其构建的无线传感网系统记载在中国专利CN2012101547878中，所述系统包括多个无线设备，无线设备包括至少一个节点，至少一个中继器，至少一个基站或者至少一个数据中心，多个无线设备通过无线传感协议方法相互无线连通，还包括通过以太网络与无线传感网的无线设备连接的云端服务器；云端服务器用于根据无线传感网的无线设备的请求，利用通讯路径存储表和接收信号强度表进行无线设备传输路径查找，并根据查找结果生成无线设备的通讯路径指令反馈给无线设备，所述无线设备，用于通过以太网向云端服务器发出无线设备传输路径请求；并根据接收到的无线设备的通讯路径指令，进行信息传输。管井终端300可以设置为基于GTIBEE的无线传感网中的无线设备。

如图2所示，管井监测终端300包括：微处理器301、行程开关传感器302、光传感器303、温湿度传感器304、有害气体传感器305、渗漏传感器306、压力传感器307、液位传感器308、管井ID存储器309、射频单元310以及电池311。

其中，行程开关传感器302固定于井盖下面连接微处理器301，通过井盖开启触发行程开关传感器302。行程开关传感器302被触发后向微处理器301发送井盖开启信号。

光传感器303用于检测井盖是否有破损。若井盖有破损，外部光射入管井内后，光传感器303向微处理器301发送井盖破损信号。

温湿度传感器304用于检测管井内的温度和湿度，并将管井内的温度和湿度发送到微处理器301。

有害气体传感器305用于检测管井内有害气体的浓度，并将有害气体浓度发送到微处理器301，所述有害气体包括硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、甲烷等。

渗漏传感器306连接于微处理器301用于检测管井内的管道是否有渗漏。

液位传感器308连接于微处理器301，用于检测管井内的液体的位置。

压力传感器307连接于微处理器301，设置于管道内部，用于获取管道内的气体压力、液体压力。如燃气管道内的气体压力，自来水管道中的液体压力。

管井ID存储器309连接于微处理器301，用于存储该管井监测终端的ID以及该管井内设备ID和管道ID，在本实施例中使用一次性可编程存储器。

电池311用于为管井监测终端300供电。电池311为任何能够产生电能的小型装置，在本实施例中电池311采用可充电的锂离子电池。

射频单元310连接于微处理器301，用于为管井监测终端300收发信号。

微处理器301连接行程开关传感器302、光传感器303、温湿度传感器304、有害气体传感器305、渗漏传感器306、压力传感器307、液位传感器308、管井ID存储器309、射频单元310以及电池311。微处理器301根据各传感器数据产生管井状态信号。所述管井状态信号包括管井内的温度、湿度、硫化氢浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、甲烷浓度、液位位置、是否有渗漏、气体压力、液体压力以及管井ID。当微处理器301收到服务器100发来的第二信号后，通过射频单元310经无线传感网将所述管井状态信号发送给服务器100。此外，当微处理器301接收到行程开关传感器302的井盖开启信号或光传感器303的井盖破损信号后，微处理器301生成井盖异常信号并由射频单元310通过无线传感网发送到服务器100，所述井盖异常信号包含管井监测终端300的ID信息。通过管井监测终端，市政部门能够实现大规模的地下管道网所有参数的一体化监测，提高市政部门的工作效率。

服务器100可以是设置于市政部门的高性能的计算机也可以是云服务器。服务器100在移动终端200的当前位置与目标管井位置匹配时，向移动终端200发送第一信号，向管井监测终端300发送第二信号，将管井图片和管井状态信号配对存储到数据库中并判断该管井是否处于正常状态。此外，服务器100将每个管井监测终端的位置信息、每个移动终端的位置信息、每次巡检作业任务信息都存储在数据库中，每个移动终端定时上传其当前位置信息后，所述服务器100更新数据库中的移动终端的位置信息。服务器100还具有报警服务单元，当服务器100接收到管井监测终端300发送来的井盖异常信号后，首先在数据库中检查管井监测终端300当时是否有巡检作业任务，如果没有，在数据库中寻找与管井监测终端300最近的移动终端，通过报警服务单元向该移动终端发送报警信号。所述报警信号可以采用手机APP报警、短信报警，邮件报警等多种方式。

图3为本发明城市管井综合管理方法实施例的流程图。如图3所示，一种城市管井综合管理方法包括：

步骤S01、移动终端200向服务器100上传当前位置。

步骤S02、服务器100判断移动终端200的当前位置与目标管井的位置是否匹配。

步骤S03、在移动终端200的当前位置与目标管井的位置匹配时，服务器100向移动终端200发送第一信号，向管井监测终端300发送第二信号。

步骤S04、移动终端200接到第一信号后，提示作业人员打开目标管井的井盖，拍摄管井图片，并将所述管井图片上传到服务器100；管井监测终端300接收到第二信号后，将管井状态信号发送到服务器100。

步骤S05、服务器100配对存储管井图片和管井状态信号。服务器可以根据管井状态信号判断管井及井内设备是否处于正常状态。

步骤S06、在管井及井内设备是否处于正常状态时，服务器100向移动终端200发送第六信号，移动终端200接收到第六信号后提示作业人员关闭井盖。

步骤S07、移动终端200向服务器100发送巡检完成信号。服务器100计算并保存巡检工作时间。

为了使作业人员能够快速到达目标管井，本发明提出的城市管井综合管理方法还包括生成规划路径帮助作业人员快速到达目标管井。图4为本发明城市管井综合管理方法中通过规划路径到达目标管井方法的实施例的流程图。如图4所示，所述方法包括

步骤S011、移动终端200接到巡检任务后，上传当前位置到服务器100。

步骤S012、服务器100根据当前位置生成规划路径并发送到移动终端200。

步骤S013、移动终端200定时上传当前位置到服务器100。

步骤S014、服务器100判断当前位置与规划路径是否匹配，如果匹配返回步骤S013，直到到达目标管井位置，如果不匹配，进入步骤S015。

步骤S015、服务器100向移动终端200发送第三信号，

步骤S016、移动终端200根据第三信号提示作业人员位置错误。

在一个优选的实施例中，在管井及境内设备没有处在正常状态时，服务器100根据管井状态信号判断是否符合下井作业标准，如果符合下井作业标准，服务器100向移动终端200发送第四信号，移动终端200接收到第四信号后，提示作业人员下井作业；如果不符合下井作业标准，服务器100向移动终端200发送第五信号，移动终端200接收到第五信号后，提示作业人员清理井下环境。作业人员完成作业后，移动终端200向服务器100发送作业完成信号，服务器100计算并保存下井作业时间。

在另一个优选的实施例中，本发明的城市管井综合管理方法还包括：如果作业人员在下井作业和/或清理井下环境作业中遇到问题，移动终端200向服务器100发送第七信号请求远程协助，服务器100建立的城市管井监控平台和移动终端200的通信，移动终端200提交遇到的问题，城市管井监控平台处的工作人员研究出解决方案并通过服务器100发送到移动终端200，提交遇到的问题和发送解决方案的方式包括图片、文字、通话等。

本发明提出的城市管井综合管理系统和方法实现了大规模的地下管道网所有参数的一体化监测，采用手机APP报警、短信报警，邮件报警等多种报警方式，保障了系统应急报警的及时性；通过作业人员和城市管井设施位置信息的关联。增强了管井巡检作业的时效性和可监控性；通过管井监测终端实现井下作业环境的在线监测，保障作业人员的人身安全，并可实现井下作业问题的在线处理。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无线传感网的城市管井综合管理系统，包括服务器、至少一个移动终端和至少一个管井监测终端；

所述服务器用于在所述移动终端的当前位置与目标管井位置匹配时，向所述移动终端发送第一信号，并向所述管井监测终端发送第二信号以及配对存储所述管井图片和对应的管井状态信号；

所述移动终端用于获取当前位置并上传服务器，并在接收到所述第一信号后将管井图片上传到所述服务器，所述管井图片由移动终端用户拍摄并指定；

所述管井监测终端设置于城市管井内，用于采集管井内参数，生成管井状态信号，并在接收到第二信号后通过无线传感网将所述管井状态信号发送到所述服务器。

2.根据权利要求1所述的城市管井综合管理系统，其特征在于，所述服务器还用于根据多个目标管井位置生成规划路径；

所述服务器在移动终端定时上传的位置信息与所述规划路径不匹配时向所述移动终端发送第三信号；

所述移动终端根据第三信号提示作业人员位置错误。

3.根据权利要求1所述的城市管井综合管理系统，其特征在于，所述服务器还用于对比管井状态信号是否满足预设的井下作业环境标准；

如果满足，所述服务器向所述移动终端发送第四信号，所述移动终端根据所述第四信号提示作业人员下井作业；

如果不满足，所述服务器向移动终端发送第五信号，所述移动终端根据所述第五信号提示作业人员清理井下环境。

4.根据权利要求1所述的城市管井综合管理系统，其特征在于，所述服务器还用于根据所述管井状态信号判断管井是否为正常状态，并在管井为正常状态时向所述移动终端发送第六信号，所述移动终端根据所述第六信号提示巡检完成。

5.根据权利要求1所述的城市管井综合管理系统，其特征在于，所述管井监测终端包括：

行程开关传感器，固定于井盖下面，通过井盖开启触发所述行程开关传感器；

光传感器，用于检测井盖是否有破损；

温湿度传感器，用于检测管井内的温度和湿度；

有害气体传感器，用于检测管井内有害气体的浓度；

渗漏传感器，用于检测管井内的管道是否渗漏；

液位传感器，用于检测管井内的液位位置；

压力传感器，用于获取管道内的气体压力、液体压力；

管井ID存储器，用于存储该管井监测终端的ID以及该管井内设备ID和管道ID；

电池，用于为所述管井监测终端供电；

射频单元，用于收发信号；

微处理器，用于产生所述管井状态信号。

6.根据权利要5所述的城市管井综合管理系统，其特征在于，所述行程开关传感器被触发后，所述管井监测终端向所述服务器发送井盖异常信号。

7.一种基于无线传感网的城市管井综合管理方法，包括：

移动终端向服务器上传当前位置；

服务器在移动终端的当前位置与目标管井的位置匹配时向移动终端发送第一信号，向管井监测终端发送第二信号；所述管井图片由移动终端用户拍摄并指定；

移动终端根据所述第一信号向服务器上传管井图片；

管井监测终端根据所述第二信号通过无线传感网向服务器发送目前的管井状态信号；

服务器配对存储所述管井图片和管井状态信号。

8.根据权利要求7所述的城市管井综合管理方法，其特征在于，所述城市管井综合管理方法还包括：

服务器根据移动终端的位置和目标管井位置生成规划路径；

服务器在移动终端定时上传的位置信息与所述规划路径不匹配时向移动终端发送第三信号；

移动终端根据第三信号提示作业人员位置错误。

9.根据权利要求7所述的城市管井综合管理方法，其特征在于，所述城市管井综合管理方法还包括：

服务器对比管井状态信号和预设的井下作业环境标准是否一致；

如果一致，服务器向移动终端发送第四信号，移动终端根据所述第四信号提示作业人员下井作业；

如果不一致，服务器向移动终端发送第五信号，移动终端根据所述第五信号提示作业人员清理井下环境。

10.根据权利要求7所述的城市管井综合管理方法，其特征在于，所述城市管井综合管理方法还包括：所述服务器根据所述管井状态信号判断管井是否为正常状态，并在管井为正常状态时向所述移动终端发送第六信号，所述移动终端根据所述第六信号提示巡检完成。