CN106331162A - 一种基于互联网的管廊主控制器及其监控方法 - Google Patents

一种基于互联网的管廊主控制器及其监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于互联网的管廊主控制器及其监控方法，一端连接管廊局域网，另一端连接路由器，包括：数据收发接口；数据处理模块，通过数据收发接口采集来自管廊局域网的不同节点的信号包括：第一判断单元，判断信号中是否包括报警信息，若包括报警信息，发送报警信息给网络管理模块，若没有报警信息，将信号发送给比较单元；比较单元，比较各节点的信号中同种类传感器的测量数据；第二判断单元，判断所述测量数据的变化趋势是否有超过报警阈值的趋势，当有超过报警阈值的趋势时，发送预警信号给网络管理模块；网络管理模块，通过路由器将报警信息和报警信号上传到互联网。该主控制器将监测结果和预警信息发送给任何接入互联网的授权客户。

Description

一种基于互联网的管廊主控制器及其监控方法
技术领域
本发明涉及综合管廊监测技术领域，更具体地，涉及一种基于互联网的管廊主控制器及其监控方法。
背景技术
现代综合管廊内装有包含电力、通讯、燃气、热力、给排水等在内的工程管线，现有的监测技术通过现场执行器可以采集管廊内的视频、火情、有害气体、温度、安防等环境参数，现场执行器将监测数据传输到大型监控中心，由此实现业主对管廊内部运营情况的实时监控。
但是传统的固定式中央监控室需要专业技术人员随时对各项指标进行监测，耗费大量的人力资源。并且政府管理人员，生产厂家等相关客户的监管难以进行，因为除业主以外的人无法随时随地获取感兴趣的管廊监控信息，数据共享难以实现。其次，传统的管廊监测铺设线缆繁多复杂，模拟线路引入的干扰和数字线路的冗余给数据的准确传递和故障排除工作等带来了挑战和困难。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种利用网络收集数据，质量分析，实时监控管廊内部状态，并通过互联网上传给不同客户，并为其提供动态决策支持和预警的基于互联网的管廊主控制器及其监控方法。
根据本发明的一个方面，提供一种基于互联网的管廊主控制器，一端连接到管廊局域网，另一端连接到路由器，所述基于互联网的管廊主控制器包括：数据收发接口，通过有线或无线方式连接到管廊局域网，所述管廊局域网存储有管廊中各节点的各传感器的信号；数据处理模块，与所述数据收发接口连接，通过所述数据收发接口采集来自管廊局域网的不同节点的信号，包括：第一判断单元，判断信号中是否包括报警信息，如果包括报警信息，发送报警信息给网络管理模块，如果没有报警信息，将信号发送给比较单元；比较单元，比较各节点的信号中同种类传感器的测量数据，并将比较结果发送给第二判断单元；第二判断单元，判断所述测量数据的变化趋势是否有超过报警阈值的趋势，当有超过报警阈值的趋势时，发送预警信号给网络管理模块，其中，所述预警信号包括预警类型、测量数据和节点位置；网络管理模块，与所述数据处理模块连接，通过有线或者无线方式连接到路由器，通过路由器将各节点的信号、报警信息和预警信号上传到互联网。
根据本发明的另一个方面，提供一种利用上述基于互联网的管廊主控制器对管廊进行监控的方法，包括：通过数据收发接口将管廊局域网存储的管廊中各节点的各传感器的信号传输到数据处理模块；数据处理模块判断信号中是否包括报警信息；如果包括报警信息，发送报警信息给网络管理模块；如果没有报警信息，比较各节点的信号中同种类传感器的测量数据；判断所述测量数据的变化趋势是否有超过报警阈值的趋势；如果没有超过报警阈值的趋势，不发出预警信号；如果有超过报警阈值的趋势，发送预警信号给网络管理模块，其中，所述预警信号包括预警类型、测量数据和节点位置；上述报警信息和预警信号通过网络管理模块和路由器上传到互联网。
本发明所述基于互联网的管廊主控制器采用网络管理模块与互联网连接，实现数据的共享。基于互联网的管廊主控制器可将监测结果和预警信息发送给任何接入互联网的授权客户。客户也可随时随地通过智能终端查看管廊的传输情况并通过授权基于互联网的管廊主控制器实现对节点的执行器点对点地操作。
附图说明
通过参考以下具体实施方式及权利要求书的内容并且结合附图，本发明的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：
图1是本发明基于互联网的管廊主控制器的构成框图；
图2是利用所述的基于互联网的管廊主控制器对管廊进行监控的方法的流程图。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
下面将参照附图来对根据本发明的各个实施例进行详细描述。
图1是本发明基于互联网的管廊主控制器的构成框图，如图1所示，所述基于互联网的管廊主控制器100包括：
数据收发接口110，通过有线或无线方式连接到管廊局域网10，所述管廊局域网10存储有管廊中各节点的各传感器的信号，例如通过网线或者光纤连接到管廊局域网10；
数据处理模块120，与所述数据收发接口110连接，通过所述数据收发接口110采集来自管廊局域网的不同节点的信号，包括：第一判断单元121，判断信号中是否包括报警信息，如果包括报警信息，发送报警信息给网络管理模块130，如果没有报警信息，将信号发送给比较单元122；比较单元122，比较各节点的信号中同种类传感器的测量数据，并将比较结果发送给第二判断单元123，例如，通过比较各节点的信号判断管廊的运行状态，所述管线一个节点的入口流量大于下一节点的流量，说明管线存在泄露；第二判断单元123，判断所述测量数据的变化趋势是否有超过报警阈值的趋势，当有超过报警阈值的趋势时，发送预警信号给网络管理模块130，其中，所述信号包括各节点各传感器的测量数据和节点位置；所述报警信息包括报警类型(温度、水压、氧气含量、硫化氢气体含量、甲烷含量、湿度等)、测量数据和节点位置；所述预警信号包括预警类型(温度、水压、氧气含量、硫化氢气体含量、甲烷含量、湿度等)、测量数据和节点位置，优选地，所述数据处理模块120存储有各节点的IP地址与位置坐标的映射表，通过查询节点的IP地址确定节点的坐标；
网络管理模块130，与所述数据处理模块120连接，通过有线或者无线方式连接到路由器20，通过路由器20将所述报警信息和预警信号上传到互联网，通过路由器20可将报警信息和预警信号发送到授权客户的智能终端，客户可根据实际情况做进一步判断，决定是否授权基于互联网的管廊主控制器现场执行器进行操作。客户的授权操作在智能终端上进行，经过互联网传输到路由器20，路由器20经过网络管理模块130再传给数据处理模块120。
优选地，所述基于互联网的管廊主控制器100还包括供电模块140，为所述数据收发接口110、数据处理模块120和网络管理模块130供电，所述供电模块140包括太阳能板141、电源管理器142、锂电池143和DC/DC转换器144，太阳能板141将太阳能转换成电能通过电源管理器142存储到锂电池143,存储到锂电池143的电能通过DC/DC转换器144分别转换成数据收发接口110、数据处理模块120和网络管理模块130所需的额定电压。
另外，优选地，所述基于互联网的管廊主控制器100还包括分类单元(未示出)，对不同客户授予不同的授权号，将报警信息和预警信号进行分类提供给不同的客户，为其提供预警信息和决策支持，例如，将管道传输情况，是否漏水、漏气、发生火情等报警信息和预警信号发送给业主；将管廊中即将到达检修期限的各部件，以及发生险情的部件的类型和测量数据发送给厂家；将各节点的信号(各传感器的测量数据)发送给政府部门进行监管，或者将管廊内各部件发生险情的次数以及生产厂家等报警信息发送给政府部门进行监管。
另外，优选地，所述基于互联网的管廊主控制器100还包括移动装置(未示出)，包括：信号收发单元，通过无线方式与数据处理模块连接，接收数据处理模块发送的报警信息和预警信号；设定单元，设定代表管廊内各类开关和阀门的按键；输入单元，输入报警阈值，通过设定单元反馈客户指令给数据处理模块，进而将指令传达到现场执行器，执行指令中的操作，通过对报警阈值的输入可以对报警阈值进行更新，从而优化预警模式，提高检出率和伪报警率，其中，除移动装置外的主控制器可以设置在管廊附近，移动装置可以设置在不同客户处，一个移动装置可以接收任意局域网的不同数据处理模块的信号。
进一步，优选地，所述数据处理模块120还包括第三判断单元，判断输入的报警阈值的变化趋势与同类传感器的测量数据设定时间段内的变化趋势是否相同，如果不相同时，发出预警信号给移动装置，防止客户误操作，例如，夏季或者冬季供暖时，管廊内的温度较高，此时需将温度的报警阈值提高。
上述基于互联网的管廊主控制器可以采集各节点的管道状态信息，由单一接口输入到数据处理模块中，对管廊传输系统进行全面评估，并且通过互联网将管廊信息传输给相关人员，针对不同客户的需求各有侧重，为其提供决策支持和预警报告。客户也可使智能终端随时随地查看管廊运行状况，并通过授权，基于互联网的管廊主控制器真正实现对执行器点对点的操作。
在本发明的一个优选实施例中，上述基于互联网的管廊主控制器100的各构成部件的组成如下：
所述数据收发接口110包括第一网络接口111和第一协议栈芯片112，所述第一网络接口111连接到管廊局域网，所述第一协议栈芯片112连接第一网络接口111和数据处理模块120，将管廊局域网中各节点的信号传输到数据处理模块120，优选地，所述第一网络接口111为双绞线网络接口，例如，RJ-45；优选地，所述第一协议栈芯片112为TCP/IP协议栈芯片，例如，硬件协议栈芯片W5500；
所述数据处理模块120包括单片机、DSP和PLC中的一种或多种，优选地，所述数据处理模块120为DSP芯片，例如TMS320F2812；
所述网络管理模块130包括第二网络接口131和第二协议栈芯片132，所述第二网络接口131通过网线连接到路由器20，所述第二协议栈芯片132连接第二网络接口131和数据处理模块120，优选地，所述第二网络接口131为双绞线网络接口，例如，RJ-45；优选地，所述第二协议栈芯片132为TCP/IP协议栈芯片，例如，硬件协议栈芯片W5500；
所述供电模块140的太阳能板141为使用最大功率40瓦特的ROS040-36M，可提供的最大电压为17.2伏特，电源管理器为四通道供电设备(PSE)电源控制器，锂电池143可提供48伏特的电压，DC/DC转换器144可转换为3.3伏特的电压给第一协议栈芯片112、数据处理模块120、第二协议栈芯片132供电。
优选地，所述网络管理模块130还包括WIFI模块133，通过无线方式与路由器20连接。
上述基于互联网的管廊主控制器可以对来自下位智能网络中多个现场执行器的数据进行分析评测，针对不同客户的需求提供动态决策支持，通过一根高速数字网线实现对所有下位智能网络数据的搜集，减少噪声干扰，大大简化传统线缆设计。
图2是利用所述的基于互联网的管廊主控制器对管廊进行监控的方法的流程图，如图2所示，所述监控方法包括：
在步骤S210中，通过数据收发接口110将管廊局域网存储的管廊中各节点的各传感器的信号传输到数据处理模块120；
在步骤S220中，数据处理模块120判断信号中是否包括报警信息；
如果包括报警信息，在步骤S230中，发送报警信息给网络管理模块130；
如果没有报警信息，在步骤S240中，比较各节点的信号中同种类传感器的测量数据；
在步骤S250中，判断所述测量数据的变化趋势是否有超过报警阈值的趋势；
如果没有超过报警阈值的趋势，在步骤S260中，不发出预警信号，将测量数据发送给网络管理模块130；
如果有超过报警阈值的趋势，在步骤S270中，发送预警信号给网络管理模块130，其中，所述预警信号包括预警类型、测量数据和节点位置；
在步骤S280中，上述报警信息和预警信号通过网络管理模块130和路由器20上传到互联网。
优选地，上述监控方法还包括：
对不同客户授予不同的授权号，将报警信息和预警信号进行分类提供给不同的客户，为其提供预警信息和决策支持。
优选地，上述监控方法还包括：
通过路由器20将报警信息和预警信号发送到授权客户的智能终端(手机、电脑或者移动装置等)；
智能终端的反馈信号通过互联网和路由器20，经过网络管理模块130传输到数据处理模块120；
数据处理模块120根据上述反馈信号判断是否发送指令给现场执行器，现场执行器进行指令中的操作，例如，当某一节点的水压传感器的测量数值发生异常时，授权客户发出关断水阀的反馈信号给数据处理模块120，则数据处理模块120发送水阀关断指令给下位网络的现场执行器进行关断水阀的操作。
尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。

Claims (10)

1.一种基于互联网的管廊主控制器，一端连接到管廊局域网，另一端连接到路由器，其特征在于，包括：
数据收发接口，通过有线或无线方式连接到管廊局域网，所述管廊局域网存储有管廊中各节点的各传感器的信号；
数据处理模块，与所述数据收发接口连接，通过所述数据收发接口采集来自管廊局域网的不同节点的信号，包括：第一判断单元，判断信号中是否包括报警信息，如果包括报警信息，发送报警信息给网络管理模块，如果没有报警信息，将信号发送给比较单元；比较单元，比较各节点的信号中同种类传感器的测量数据，并将比较结果发送给第二判断单元；第二判断单元，判断所述测量数据的变化趋势是否有超过报警阈值的趋势，当有超过报警阈值的趋势时，发送预警信号给网络管理模块，其中，所述预警信号包括预警类型、测量数据和节点位置；
网络管理模块，与所述数据处理模块连接，通过有线或者无线方式连接到路由器，通过路由器将各节点的信号、报警信息和预警信号上传到互联网。
2.根据权利要求1所述的基于互联网的管廊主控制器，其特征在于，所述数据收发接口包括第一网络接口和第一协议栈芯片，所述第一网络接口连接到管廊局域网，所述第一协议栈芯片连接在所述第一网络接口和所述数据处理模块之间。
3.根据权利要求1所述的基于互联网的管廊主控制器，其特征在于，所述网络管理模块包括第二网络接口和第二协议栈芯片，所述第二网络接口与所述路由器连接，所述第二协议栈芯片连接在第二网络接口和所述数据处理模块之间。
4.根据权利要求2或3所述的基于互联网的管廊主控制器，其特征在于，所述第一网络接口和第二网络接口为双绞线网络接口，所述第一协议栈芯片和第二协议栈芯片为硬件协议栈芯片W5500。
5.根据权利要求1或3所述的基于互联网的管廊主控制器，其特征在于，所述网络管理模块包括WIFI模块。
6.根据权利要求1所述的基于互联网的管廊主控制器，其特征在于，还包括：
供电模块，为所述数据收发接口、数据处理模块和网络管理模块供电，所述供电模块包括太阳能板、电源管理器、锂电池和DC/DC转换器，太阳能板将太阳能转换成电能通过电源管理器存储到锂电池，存储到锂电池的电能通过DC/DC转换器分别转换成数据收发接口、数据处理模块和网络管理模块所需的额定电压。
7.根据权利要求1所述的基于互联网的管廊主控制器，其特征在于，所述数据处理模块包括单片机、DSP和PLC中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的基于互联网的管廊主控制器，其特征在于，还包括：分类单元，对不同客户授予不同的授权号，将报警信息和预警信号进行分类提供给不同的客户。
9.一种利用权利要求1所述的基于互联网的管廊主控制器对管廊进行监控的方法，其特征在于，包括：
通过数据收发接口将管廊局域网存储的管廊中各节点的各传感器的信号传输到数据处理模块；
数据处理模块判断信号中是否包括报警信息；
如果包括报警信息，发送报警信息给网络管理模块；
如果没有报警信息，比较各节点的信号中同种类传感器的测量数据；
判断所述测量数据的变化趋势是否有超过报警阈值的趋势；
如果没有超过报警阈值的趋势，不发出预警信号；
如果有超过报警阈值的趋势，发送预警信号给网络管理模块，其中，所述预警信号包括预警类型、测量数据和节点位置；
上述报警信息和预警信号通过网络管理模块和路由器上传到互联网。
10.根据权利要求9所述的监控方法，其特征在于，还包括：
通过路由器将报警信息和预警信号发送到授权客户的智能终端；
智能终端的反馈信号通过互联网和路由器，经过网络管理模块传输到数据处理模块；
数据处理模块根据上述反馈信号判断是否发送指令给现场执行器进行操作。
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