CN105351754A - 城市地下综合管廊智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种城市地下综合管廊智能监控系统，其主要包括：数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块、显示与故障预警模块、故障点定位及处理模块、电源模块。在施工时，在管道监测点上装设电子标识器，将管线的基础信息，包括管道的直径、位置、材料、用途、埋深、输送介质种类、压力、流量、流向、敷设日期、施工单位等记录到电子标志器中；每个标识器都有唯一的ID，标识器埋设后，通过现场记录标识器的ID和GPS坐标；用探测器将这些电子标识器中的信息获取出来，把标识器的ID和基础信息以及标识器的GPS空间坐标，上传给服务器建立数据库存储在监测中心服务器中。使用本发明能够大大提高城市地下管廊的运行质量和效率。

Description

城市地下综合管廊智能监控系统

技术领域

本发明属于机电制造领域，特别涉及一种基于城市地下综合管廊的智能监控系统。

技术背景

城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分。我国的城市地下管线错综复杂，各管线管理部门各自为政，导致地下管线的管理混乱，严重影响了城市运行的质量和效率，同时给社会的发展带来了不安定因素，人民的生命安全存在着极大的隐患。为此，国家近几年出台了一系列指导意见，提出了地下管线统一管理机制，即把之前错综复杂的管线集中敷设到管廊中进行有效管理。

由于城市地下综合管廊融合了多种管线（包括城市燃气、供水、排水、电力、通讯、工业管道等），一旦管廊内部管线出现故障，将会给社会造成巨大的损失，以往的管线维护主要是靠各监管部门施工留下的图纸、竣工资料，很多城市没有实现管线的信息化管理，随着时间的推移，管线资料逐步失去了现实性，当管线出现故障时，维护起来很困难。因此，开发一套基于城市地下综合管廊的智能监控系统，对各管线的运行状态进行实时监测和控制显得至关重要。

发明内容

本发明是针对现有城市地下综合管廊中管线运行状态监控存在的缺陷，提供一种城市地下综合管廊智能监控系统，对地下综合管廊中管线的状态实施在线监测，在线诊断以及在线应急处理。

一种城市地下综合管廊智能监控系统，该述监控系统主要包括六大部分：数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块、显示与故障预警模块、故障点定位及处理模块、电源模块。

所述数据采集主要包括：管线监测点的基础信息采集、管线监测点的实时数据采集、地下管线位置信息采集；通过敷设到管线上的电子标识器记录监测点的基础信息，安装在监测点上的各种传感器采集实时数据，管廊中管线的位置信息通过GIS系统获取；

所述数据处理模块主要通过中央控制室的服务器对传感器或检测仪表采集的实时信息、电子标识器中的基础信息、GIS系统采集的管线位置信息中的各种数据进行处理分别建立各自的数据库；

所述数据传输模块主要包括无线网络传输和有线网络传输，现场采集到的数据通过下位机处理后通过GPRS无线传输到路由器，路由器与监测中心服务器通过有线网络连接；

所述显示与故障预警模块由连接监测中心服务器的显示器组成，针对不同的管线运行状态，选择分屏显示，每一个显示屏监测一种管线的运行状态；当管线发生故障时，故障信息在显示屏上显示。

所述故障点定位处理模块由GIS和GPS组成，用于精确定位故障点的位置信息，当管线发生故障时，监测中心服务器获取安装在故障点的传感器信息，通过建立的数据库查询该传感器对应的电子标识器的ID和GPS坐标，再结合GIS系统就可以定位出故障点的位置信息，并自动发出控制指令关闭故障管线周围的相关阀门；

所述电源模块主要用于控制相应的电源；管廊中的各类用电设备主要由市电供电，应急电源用不间断电源UPS，当电力设施出现故障而停电时，用UPS供电，保证数据的正常传输；

在施工时，在管道监测点上装设电子标识器，将管线的基础信息，包括管道的直径、位置、材料、用途、埋深、输送介质种类、压力、流量、流向、敷设日期、施工单位等记录到电子标志器中；每个标识器都有唯一的ID，标识器埋设后，通过现场记录标识器的ID和GPS坐标；用探测器将这些电子标识器中的信息获取出来，把标识器的ID和基础信息以及标识器的GPS空间坐标，上传给服务器建立数据库存储在监测中心服务器中。

本发明是根据当前城市地下管线出现的问题而设计的一种非常实用的监控系统，该系统能够对城市地下管廊中管线的运行状态进行在线监测、在线诊断及在线控制，提高城市地下管廊的运行质量和效率。

附图说明

图1是本发明城市地下综合管廊智能监控系统流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详述。

如图1所示，一种城市地下综合管廊智能监控系统，其主要包括六大部分：数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块、显示与故障预警模块、故障点定位及处理模块、电源模块。

1）数据采集模块

数据采集主要包括：管线监测点的基础信息采集、管线监测点的实时数据采集、地下管线位置信息采集。通过敷设到管线上的电子标识器记录监测点的基础信息，安装在监测点上的各种传感器采集实时数据，管廊中管线的位置信息通过GIS系统获取。

2）数据处理模块

数据处理主要通过中央控制室的服务器对传感器或检测仪表采集的实时信息、电子标识器中的基础信息、GIS系统采集的管线位置信息中的各种数据进行处理分别建立各自的数据库。

3）数据传输模块

数据传输主要包括无线网络传输和有线网络传输，现场采集到的数据通过下位机处理后通过GPRS无线传输到路由器，路由器与监测中心服务器通过有线网络连接。

4）显示与故障预警模块

显示与故障预警模块由连接监测中心服务器的显示器组成，针对不同的管线运行状态，选择分屏显示，每一个显示屏监测一种管线的运行状态。当管线发生故障时，故障信息在显示屏上显示。

5）故障点定位处理模块

故障点定位处理模块由GIS和GPS组成，用于精确定位故障点的位置信息，当管线发生故障时，监测中心服务器获取安装在故障点的传感器信息，通过建立的数据库查询该传感器对应的电子标识器的ID和GPS坐标，再结合GIS系统就可以定位出故障点的位置信息，并自动发出控制指令关闭故障管线周围的相关阀门。

6）电源模块

管廊中的各类用电设备主要由市电供电，应急电源用不间断电源UPS，当电力设施出现故障而停电时，用UPS供电，保证数据的正常传输。

本发明在施工时，在管道监测点上装设电子标识器，将管线的基础信息（包括管道的直径、位置、材料、用途、埋深、输送介质种类、压力、流量、流向、敷设日期、施工单位、维护记录）记录到电子标志器中。每个标识器都有唯一的ID，标识器埋设后，通过现场记录标识器的ID和GPS坐标。用探测器将这些电子标识器中的信息获取出来，把标识器的ID和基础信息以及标识器的GPS空间坐标，上传给服务器建立数据库存储在监测中心服务器中。

地理信息系统（GIS）是一个获取、存储、编辑、处理、分析和显示地理数据的空间信息系统，其核心是用计算机来处理和分析地理信息。利用GIS系统将城市的管廊管线位置信息录入监测中心服务器。

将各类传感器安装在管线监测点上，通过数据采集装置，将监测点测量的数据记录下来，将传感器进行编号，与附近可以利用的电子标识器建立一种对应关系。（例如：每隔20米有一个电子标识器，每个标识器对应一个GPS坐标点，在坐标点为圆心，某个值为半径的区域内安装N个传感器，那么这个电子标识器和以标识器为半径的传感器就组成一个小系统。并通过GPRS无线网络将这些数据上传给路由器，再由路由器发送到监控中心服务器上，实现数据的实时监测与更新。

监测点的某些参量（如流量、压力、流向、温度、气体浓度等）通过对应的传感器准确测量出来（在电子标识器中有这些参量的初始值）。由于电子标识器中的是基础信息量，一旦敷设在管道上，标识器中的值就不会变化。监测点的参量在不同的时间段，不同的环境下会有所波动，因此需要设定一个误差变化的上下限值。如果传感器测出来的数据超出设定的上限值或下限值，那么监控中心就会发出警报并在显示屏上显示故障信息，表明该传感器监测的管道出现故障，服务器就会调出与与该传感器对应的电子标识器的ID号，将其中的GPS坐标提取出来并查询GIS系统精确定位故障点所在位置，自动发出指令关闭故障管线周围的相关阀门，并通知故障维修部门进行迅速应急处理。

本发明利用GPRS无线网络进行数据传输，利用在线监测软件和控制软件对管线的状态进行实时监测和控制。在管线发生故障时利用GIS和GPS进行精确定位故障点位置，定位出故障点后自动发出指令关闭故障管线周围相关的开关阀门，并在监控中心显示屏上显示，避免事故的持续扩散，将损失减小到最低程度。

Claims (1)

1.一种城市地下综合管廊智能监控系统，其特征在于：所述监控系统主要包括六大部分：数据采集模块、数据处理模块、数据传输模块、显示与故障预警模块、故障点定位及处理模块、电源模块；

——所述数据采集主要包括：管线监测点的基础信息采集、管线监测点的实时数据采集、地下管线位置信息采集；通过敷设到管线上的电子标识器记录监测点的基础信息，安装在监测点上的各种传感器采集实时数据，管廊中管线的位置信息通过GIS系统获取；

——所述数据处理模块主要通过中央控制室的服务器对传感器或检测仪表采集的实时信息、电子标识器中的基础信息、GIS系统采集的管线位置信息中的各种数据进行处理分别建立各自的数据库；

——所述数据传输模块主要包括无线网络传输和有线网络传输，现场采集到的数据通过下位机处理后通过GPRS无线传输到路由器，路由器与监测中心服务器通过有线网络连接；

——所述显示与故障预警模块由连接监测中心服务器的显示器组成，针对不同的管线运行状态，选择分屏显示，每一个显示屏监测一种管线的运行状态；当管线发生故障时，故障信息在显示屏上显示；

——所述故障点定位处理模块由GIS和GPS组成，用于精确定位故障点的位置信息；当管线发生故障时，监测中心服务器获取安装在故障点的传感器信息，通过建立的数据库查询该传感器对应的电子标识器的ID和GPS坐标，再结合GIS系统就可以定位出故障点的位置信息，并自动发出控制指令关闭故障管线周围的相关阀门；

——所述电源模块主要用于控制相应的电源；管廊中的各类用电设备主要由市电供电；应急电源用不间断电源UPS，当电力设施出现故障而停电时，用UPS供电，保证数据的正常传输；

在施工时，在管道监测点上装设电子标识器，将管线的基础信息，包括管道的直径、位置、材料、用途、埋深、输送介质种类、压力、流量、流向、敷设日期、施工单位等记录到电子标志器中；每个标识器都有唯一的ID，标识器埋设后，通过现场记录标识器的ID和GPS坐标；用探测器将这些电子标识器中的信息获取出来，把标识器的ID和基础信息以及标识器的GPS空间坐标，上传给服务器建立数据库存储在监测中心服务器中。