CN107333113A - 一种综合管廊无线监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合管廊无线监控系统，包括依次可双向数据传输的远程管理平台、数据服务器、无线数据采集终端和监测设备；远程管理平台包括有结构安全监测单元、环境监测单元、人员监测单元、智能机器人巡检单元、会商调度指挥单元、通话单元、基于BIM+GIS平台管理模块和大屏幕显示模块；数据服务器主要采集、存储各类单元的实时数据及处理结果，对所有业务数据分配存储。本发明实现了集廊体结构安全监测、环境监测、及人员定位和人员健康监测、智能机器人巡检、无线通信于一体，确保了管廊和人员安全，减少了施工布线，方便了系统维护。

Description

一种综合管廊无线监控系统

技术领域

本发明涉及综合管廊技术领域，具体涉及一种综合管廊无线监控系统。

背景技术

传统综合管廊的监测主要通过有线的方式实现，通过现场布置有线传感器，通过数据线（一般采用485方式传输）连接到数据集成模块上，统一将数据传输到管廊监控平台上，传统的有线监测管廊内环境复杂，不利于布线及后期维护施工复杂，需要现场敷设信号传输和网络传输线缆；维护量大，由于管廊监测设备比较多，当设备和传输线缆出现故障时，不能精确定位故障点；成本高，由于要考虑有线传感器数据和网络传输问题，需要投入的设计和施工成本相对较高；管廊距离较长，需要分段进行测量，设备需求量相对较多，传统的方式只能在固定的采集点进行数据采集，相对灵活性较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种综合管廊无线监控系统，实现了集廊体结构安全监测、环境监测、及人员定位和人员健康监测、智能机器人巡检、无线通信于一体，在确保地下综合管廊安全及维护人员身体健康同时，减少了施工布线，方便了系统维护。

本发明是这样实现的，一种综合管廊无线监控系统，包括依次可双向数据传输的远程管理平台、数据服务器、无线数据采集终端和监测设备；所述远程管理平台包括有结构安全监测单元、环境监测单元、人员监测单元、智能机器人巡检单元、会商调度指挥单元、通话单元、基于BIM+GIS平台管理模块和大屏幕显示模块；所述数据服务器主要采集、存储各类单元的实时数据及处理结果，对所有业务数据分配存储；所述无线数据采集终端采用无线传输网络，将数据服务器下发的指令传送给监测设备，并将监测设备的数据传输上传至数据服务器，以此完成数据的上传和下发；所述监测设备涵盖了在综合管廊区域内的全部监测设备，包括有结构安全监测设备、环境监测设备、人员监测设备、智能机器人巡检设备，对综合管廊内环境和设备的参数和状态实施全程监控；所述管廊结构安全监测单元与结构安全监测设备相对应，其包括：基准箱、差压式沉降仪、倾角测量仪、三轴测振仪、无线数据采集终端，并且终端通过无线通讯方式与传感器进行通信；所述环境监测单元与环境监测设备相对应，其包括：智能无线温湿度传感器、智能无线氧气传感器、智能无线甲烷传感器、智能无线硫化氢传感器，无线投入式液位计、无线数据采集终端，并且终端通过无线通讯方式与传感器进行通信；实时监测管廊廊体温湿度，氧气，硫化氢，甲烷等气体浓度，检测管廊环境并提前预警，保障管廊及现场运维人员人身安全。

进一步的，所述人员监测单元与人员监测设备相对应，其包括：无线定位基站、无线定位电子标签、健康指数感应手环，无线数据采集终端；无线定位电子标签以脉冲方式向无线定位电子标签发送无线通信信号，最近两个无线定位基站收到信号后，通过计算得到标签当前位置。

进一步的，所述智能机器人巡检单元与智能机器人巡检设备相对应，其包括：智能巡检机器人，机器人轨道，机器人充电设备，无线数据采集终端，智能巡检机器人挂装方式固定于在管廊顶部安装机器人轨道上，其搭载视频监控模块，红外测温模块，环境监测模块，自主充电模块，无线通话单元，防火门控制模块。终端通过无线通讯方式与智能巡检机器人连接通。

进一步的，所述会商调度指挥单元可实时监控现场，且与相关部门和管廊现场人员语音、视频、数据的双向实时交互。

进一步的，所述通话单元与人员健康指数感应手环、智能巡检机器人和手持设备VOIP的通信。

进一步的，所述基于BIM+GIS平台管理模块包括二、三维与全景融合的监测系统，实现二维平面图、三维动态模型和全景环境相辅相成的环境监测信息、设备运行状态、报警信息实时显示展示系统。

本发明的有益效果是：

1.通过管廊结构安全监测单元，实时监测管廊廊体结构，保证管廊结构的安全，有效的保障了管廊的运行寿命；

2.通过环境监测单元，实时监测管廊廊体温湿度，氧气，硫化氢，甲烷等气体浓度，检测管廊环境并提前预警，保障管廊及现场运维人员人身安全；

3.通过人员监测单元，终端无线通讯方式与无线定位基站和健康指数感应手环进行通信，得到运维人员的位置，心率，血压等信息，为入廊人员管理及紧急情况下人员疏散和救援提供便利；

4.通过智能机器人巡检单元制订的日常巡检任务和特殊任务，对管廊内部整体实时环境、环境状态、管线外表温度、进出口实时动态情况进行监测；

5.通过会商调度指挥模块，调度指挥人员在实时监控现场的同时，完成与相关部门和管廊现场人员语音、视频、数据的双向实时交互，适用指挥者快速决策、实时调度、应急处置；调度指挥人员可以通过管理平台了解管廊内任何设备的运行状态；可以查看任何地点的环境参数；可以调取任何地点的视频图像；可以通过通信调度台和管廊内的任何一部电话通话，将指令下达给现场人员；通过数据、图像、地理信息和IP电话的运用，可以保证人员做出正确合理的决策，提高管理水平；

6.通过通讯单元，实现了管理平台与人员健康指数感应手环、智能巡检机器人和手持设备VOIP的通信，满足综合管廊移动设备的通信需求；

7.通过大屏幕显示模块，实现了整个管廊内的环境设备参数、视频、管廊三维地理信息等都可以在大屏上得到集中展示；

8.通过布置在综合管廊的多台无线数据采集终端组建无线局域网，而管廊内的各个单元的传感器对管廊环境、结构、设备等全方面的监控和数据采集，并将监测和数据采集结果通过无线局域网传输到数据服务器，由数据服务器上传至监控中心后台进行处理；

9.达到一个通信网络满足各个管廊单元的通信要求，相比传统有线通信模式，大大减少网络传输线缆铺设；同时也解决了由于管廊单元无线通信不兼容，避免了无线通信网络重复建设的情况。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：

如图1所示，一种综合管廊无线监控系统，包括依次可双向数据传输的远程管理平台、数据服务器、无线数据采集终端和监测设备；远程管理平台包括有结构安全监测单元、环境监测单元、人员监测单元、智能机器人巡检单元、会商调度指挥单元、通话单元、基于BIM+GIS平台管理模块和大屏幕显示模块；数据服务器主要采集、存储各类单元的实时数据及处理结果，对所有业务数据分配存储。

无线数据采集终端：综合管廊按防火规范要求，每隔200米分割为一个独立防火区间，每个防火分区内配置2~3台无线数据采集终端，无线数据采集终端通过光纤接入设备间交换机；管廊无线数据采集终端兼容IEEE802.11a/b/g/n/ac标准；支持2.4GHz和5GHz频率，支持无线网桥，支持POE供电，满足802.3AT以太网供电标准，最大接入设备数量为256、最大发射功率：27dBm。支持3×3MIMO，最高速率1.75Gbit/s,支持双5G,最高速率达2.6Gbit/s、支持最大合并比、支持空时分组码；符合IEEE802.3u标准、支持速率和双工模式的自协商，自动MDI/MDI-X，支持通过AC对无线数据采集终端进行的集中管理和维护、支持终端自动上线功能，并自动加载配置。

管廊结构安全监测单元，主要由基准箱、测点、无线数据采集终端及远程管理平台或专用现场实时测量软件组成。测量系统仅存在恒液位储水罐一处自由液面，所有测点通过专用水管与该储水罐导通，当某个测点的高程发生变化时，对应差压式沉降仪内置的高精度压力传感器便能感知到液体静压力的变化，同时无线数据采集终端定时读取每个测点的数据，从而自动计算每个测点相对基准箱的高程变化；同时测点内也配备了倾角测量仪和三轴测振仪，当测点本身发生倾角变化时，倾角测量仪便可将倾角的变化量转化为数据输出；当测点本身发生振动时，三轴测振仪可将振动的变化量转化为数据输出。

环境监测单元在每个区段的每个仓内的通风最不利处（一般为通风口与投料口中间）安装智能无线温湿度传感器、智能无线氧气传感器、温智能无线甲烷传感器、智能无线硫化氢传感器各1套，检测仪表安装位置现场定。当某分区温度高于40℃或氧气浓度低于19.5%时或甲烷浓度高于20%LEL或硫化氢浓度高于10mg/m3，监控系统启动该分区及相邻分区的通风机，强制换气，保障综合管廊内设施和工作人员的安全；当甲烷浓度高于25%LEL时，紧急切断管道天然气供应；在每个集水井内设一套无线投入式液位计，用于测量泵井液位，监测液位报警信号送至控制中心，并由其转送给水管线单位。

人员监测单元，管理运营单位为进入管廊的每个巡检员或管理人员配置一个无线定位电子标签、健康指数感应手环。；无线定位基站与无线定位电子标签采用采用802.15.4a UWB无线通信，无线定位基站根据核心算法，确定电子标签的位置；无线基站将位置信息通过无线数据采集终端传输；健康指数感应手环，实时采集人员心率，血压，将生理信号转为为数字信号通过终端传输。健康指数感应手环，支持一键呼救功能，为紧急救援提供便利。

智能机器人巡检单元，可在综合管廊的综合舱或高压电缆舱布置，机器人轨道型材采用高强度铝合金/工字钢，可以拼接，并且可以根据管廊地形设计弯曲度和坡度等，轨道通过连接件固定在导轨支架上，导轨支架用化学螺栓固定到廊道顶部；系统采用无线通信，智慧管廊机器人上的工控机和视频装置通过无线连接到无线数据采集终端上，在管廊内中布置若干个无线数据采集终端组成无线局域网，监控后台也通过终端连接到无线局域网中，实现与智能巡检机器人数据采集与控制；智慧管廊机器人本体自带电池电量检测电路，且可人工设置电量报警下限，一旦机器人检测到电池电量低于设置值时则会自动停止当前巡检任务，同时发出警报，之后自主运行到充电点进行充电；在设计廊道防火门时，为智慧巡检机器人的轨道专门预留一个穿越凹槽，当机器人需要穿越防火门时，机器人发送指令，防火门自动打开，待机器人安全穿越防火门后，防火门自动关闭，当发生火灾时，机器人可联动关闭所有防火门，阻止火势蔓延。

会商调度指挥单元，指挥者在实时监控现场的同时，完成与相关部门和管廊现场人员语音、视频、数据的双向实时交互，适用指挥者快速决策、实时调度、应急处置；可以调取管廊内任一视频监控的视频图像；可以通过通信调度台和管廊内的任何一部电话或手持设备VOIP通话，将指令下达给现场人员。

通话单元与人员健康指数感应手环、智能巡检机器人和手持设备VOIP的通信。

基于BIM+GIS平台管理模块：包括二、三维与全景融合的监测系统，实现二维平面图、三维动态模型和全景环境相辅相成的环境监测信息、设备运行状态、报警信息实时显示展示系统。通过二维GIS了解管廊的全局概览，通过BIM三维建模，提供管廊、通道、管路、线路、设备的虚拟再现，将检测数据通过全景环境进行现场的展示，当各种传感器出现报警信息，可通过数据库查询该传感器对应的ID和GIS坐标，可在BIM三维模型精确定位，根据报警信息内容与其他控制系统联动输出，预防事故发生。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种综合管廊无线监控系统，其特征在于，包括依次可双向数据传输的远程管理平台、数据服务器、无线数据采集终端和监测设备；所述远程管理平台包括有结构安全监测单元、环境监测单元、人员监测单元、智能机器人巡检单元、会商调度指挥单元、通话单元、基于BIM+GIS平台管理模块和大屏幕显示模块；所述数据服务器主要采集、存储各类单元的实时数据及处理结果，对所有业务数据分配存储；所述无线数据采集终端采用无线传输网络，将数据服务器下发的指令传送给监测设备，并将监测设备的数据传输上传至数据服务器，以此完成数据的上传和下发；所述监测设备涵盖了在综合管廊区域内的全部监测设备，包括有结构安全监测设备、环境监测设备、人员监测设备、智能机器人巡检设备，对综合管廊内环境和设备的参数和状态实施全程监控；所述管廊结构安全监测单元与结构安全监测设备相对应，其包括：基准箱、差压式沉降仪、倾角测量仪、三轴测振仪、无线数据采集终端，并且终端通过无线通讯方式与传感器进行通信；所述环境监测单元与环境监测设备相对应，其包括：智能无线温湿度传感器、智能无线氧气传感器、智能无线甲烷传感器、智能无线硫化氢传感器，无线投入式液位计、无线数据采集终端，并且终端通过无线通讯方式与传感器进行通信；实时监测管廊廊体温湿度，氧气，硫化氢，甲烷等气体浓度，检测管廊环境并提前预警，保障管廊及现场运维人员人身安全。

2.根据权利要求1所述的一种综合管廊无线监控系统，其特征在于，所述人员监测单元与人员监测设备相对应，其包括：无线定位基站、无线定位电子标签、健康指数感应手环，无线数据采集终端；无线定位电子标签以脉冲方式向无线定位电子标签发送无线通信信号，最近两个无线定位基站收到信号后，通过计算得到标签当前位置。

3.根据权利要求2所述的一种综合管廊无线监控系统，其特征在于，所述智能机器人巡检单元与智能机器人巡检设备相对应，其包括：智能巡检机器人，机器人轨道，机器人充电设备，无线数据采集终端，智能巡检机器人挂装方式固定于在管廊顶部安装机器人轨道上，其搭载视频监控模块，红外测温模块，环境监测模块，自主充电模块，无线通话单元，防火门控制模块。

4.终端通过无线通讯方式与智能巡检机器人连接通。

5.根据权利要求3所述的一种综合管廊无线监控系统，其特征在于，所述会商调度指挥单元可实时监控现场，且与相关部门和管廊现场人员语音、视频、数据的双向实时交互。

6.根据权利要求4所述的一种综合管廊无线监控系统，其特征在于，所述通话单元与人员健康指数感应手环、智能巡检机器人和手持设备VOIP的通信。

7.根据权利要求5所述的一种综合管廊无线监控系统，其特征在于，所述基于BIM+GIS平台管理模块包括二、三维与全景融合的监测系统，实现二维平面图、三维动态模型和全景环境相辅相成的环境监测信息、设备运行状态、报警信息实时显示展示系统。