CN109404736B

CN109404736B - 一种智能城市管道损坏的预警系统

Info

Publication number: CN109404736B
Application number: CN201811384368.7A
Authority: CN
Inventors: 姜春涛; 黄钢忠; 黄颖欣; 于辉; 杨志鹄; 吴志炜; 侯菁菁; 冯樱
Original assignee: Foshan University
Current assignee: Foshan Dayan Data Technology Co ltd
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2038-11-20
Also published as: CN109404736A

Abstract

本发明涉及管道损坏预警技术领域，具体涉及一种智能城市管道损坏的预警系统，所述系统包括依次连接的信息监测采集单元、集中控制单元、管理终端；通过信息采集单元采集的管道所处的环境的数据对管道进行实时的监测，通过集中控制单元利用这些监测信息来进行及时的分析和预警，通过管理终端显示监测和预警信息，可以快速的预警将发生的管道破损，从而便于供水企业提前快速的安排组织抢修，以减少更大的损失和有效的避免供水管道破裂造成的安全隐患。

Description

一种智能城市管道损坏的预警系统

技术领域

本发明涉及管道损坏预警技术领域，具体涉及一种智能城市管道损坏的预警系统。

背景技术

随着经济的快速发展，在建筑中设置的为满足环境条件要求的设备数量越来越多，相应的，管道运输网络就会越来越庞大，而管道运输在城市建设中的建设非常的重要，如城市自来水管道、城市燃气管道等。但是随着管道使用时间变长，城市的管道网络错综复杂，建筑和其他设施逐渐加多，供水管道都会因为材质、所处的环境的温度、土壤或其他介质的酸碱性、管道内的压力、外力等因素发生破损，使得给水管网爆管事故屡见不鲜。

当城市某段公共管道的水管破裂后开始漏水时，如果裂口比较小，没有浸湿地面或喷射出来，就不会被居民或者检修工发现。如果不对这个小裂口加以维修，免不了就会长期渗漏，导致水资源的浪费。更加值得关注的是，小裂口不加以维修，可能逐渐变大，甚至造成水管全面断裂，导致路面坍陷，居民区停水、地下管线隧道坍塌等大事故。

现有技术中，城市管道的使用寿命，主要是依据运行压力、材料材质、屈服强度、设计系数和腐蚀裕量确定。现有对管道预警的系统有直接对腐蚀管道进行检测，其检测方法包括如线性极化法腐蚀速率监测技术、激光全息检测技术、电磁超声法、声振法、磁阻法、声发射等。

以往的系统都是以检测泄漏为主，所以管理部门在长期实际运行过程中发现，它们最大的缺陷一是报警不及时，反应迟滞，往往是泄漏事故发生了很长时间，已经造成了很大的经济损失才报警；二是以往的系统只能在管道通过平川地带使用，如果管道在上下山地形落差很大，压力和流量不稳定或停运无压力和流量时，其报警功能就失去了作用；三是社会上的不法分子在管道上接分支、安装阀门，采取小流量偷油手法时以往的报警系统就无法正常报警；管道的破坏往往具有一定的突发性，当破坏活动发生时，原有的技术很难迅速、准确地发现破坏行为，也很难确定被破坏位置，实际使用效果都有很多问题和局限性，并不尽人意。

因此，目前存在的问题是，如何快速的预警将发生的管道破损，从而便于供水企业提前快速的安排组织抢修，以减少更大的损失和有效的避免供水管道破裂造成的安全隐患。

发明内容

本项专利申请，提出一种智能城市管道损坏的预警系统，可以快速的预警将发生的管道破损，从而便于供水企业提前快速的安排组织抢修，以减少更大的损失和有效的避免供水管道破裂造成的安全隐患。

本发明提供的一种智能城市管道损坏的预警系统，包括依次连接的信息监测采集单元、集中控制单元、管理终端；

所述信息监测采集单元用于采集管道所处环境中的土壤和管道内介质的数据信息；

所述集中控制单元用于根据信息监测采集单元采集的数据信息生成管道损坏的预警信息，并将预警信息和管道的位置数据信息发送给管理终端，所述预警信息包括管道数据触发警报的原因和管道风险评价数据；

所述管理终端用于存储和显示将集中控制单元生成的预警信息和管道的位置数据信息。

进一步，所述信息监测采集单元包括：管道实时环境监测模块、管道运输介质状态监测模块；

所述管道实时环境监测模块用于采集管道所处的环境中的土壤的酸碱度信息、温度信息、湿度信息和管道外壁所受的压力信息；

所述管道运输介质状态监测模块用于采集管道内的介质的流量信息、压力信息。

进一步，所述集中控制单元包括：管道特征数据处理模块、管道模型分析评价模块、位置通讯模块；

所述管道特征数据处理模块与管道实时环境监测模块、管道运输介质监测模块相连接，从而接收所述信息监测采集单元中所采集的土壤的酸碱度信息、温度信息、湿度信息、管道外壁所受压力信息、管道内的介质的流量信息、压力信息，并进行数据特征的转换，进而生成特征信息；

所述管道特征数据处理模块还和位置通讯模块相连接，从而接收位置通讯模块发送的位置信号，并将所述位置信号转换为位置数据信息；

所述管道特征数据处理模块还和管道模型评价模块连接，从而通过对管道模型分析评价模块中已训练好的模型输入相应的特征信息；

所述管道模型评价模块用于根据特征信息生成管道损坏的预警信息，所述预警信息包括管道数据触发警报的原因和管道风险评价数据；

所述位置通讯模块用于与管理终端建立通信连接，从而将位置数据信息和预警信息发送至管理终端。

进一步，所述管理终端包括依次连接的管道风险预警模块、管道信息存储管理模块，管道信息控制中心、管道环境可视化监测模块，所述管道风险预警模块和位置通讯模块相连接；

管道环境可视化监测模块用于将集中控制单元中传输的位置数据信息和预警信息进行可视化处理；

管道风险预警模块根据管道模型分析评价模块中的评价模型结论判断预警等级和报警信息；

管道信息存储管理模块用于储存位置数据信息和预警信息；

管道信息控制中心用于提供系统服务。

进一步，所述管道实时环境监测模块里包括土壤ph值传感器、应变式压力传感器、温度湿度传感器。

进一步，所述管道运输介质状态监测模块包括外挂式超声波流量计、水压传感器。

进一步，所述管道特征数据处理模块和管道模型分析评价模块为ARM处理器。

进一步，所述位置通讯模块包括GSM模块、GPS模块、蓝牙模块和组合天线，所述组合天线包括GSM天线和GPS天线。

进一步，所述管理终端包括警示器、中心服务器、控制台、储存器、显示墙。

本发明的有益效果是：本发明公开一种智能城市管道损坏的预警系统方法及系统，通过信息采集单元采集的管道所处的环境的数据对管道进行实时的监测，通过集中控制单元利用这些监测信息来进行及时的分析和预警，通过管理终端显示监测和预警信息，可以快速的预警将发生的管道破损，从而便于供水企业提前快速的安排组织抢修，以减少更大的损失和有效的避免供水管道破裂造成的安全隐患。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本公开实施例一种智能城市管道损坏的预警系统的结构示意图。

具体实施方式

参考图1，本包括发明所要解决的技术问题是提供一种智能城市管道损坏的预警系统。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种智能城市管道损坏的预警系统，包括依次连接的信息监测采集单元100、集中控制单元200、管理终端300；

所述信息监测采集单元100用于采集管道所处环境中的土壤和管道内介质的数据信息；

所述集中控制单元200用于根据信息监测采集单元100采集的数据信息生成管道损坏的预警信息，并将预警信息和管道的位置数据信息发送给管理终端300，所述预警信息包括管道数据触发警报的原因和管道风险评价数据；

所述管理终端300用于存储和显示集中控制单元200生成的预警信息和管道的位置数据信息。

信息监测采集单元100包括：管道实时环境监测模块110、管道运输介质状态监测模块120；

集中控制单元200包括：依次连接的管道特征数据处理模块210、管道模型分析评价模块220、位置通讯模块230；

管理终端300包括：依次连接的管道信息控制中心330、管道风险预警模块320、管道信息存储管理模块330，管道环境可视化监测模块340；

所述管道实时环境监测模块110、管道运输介质状态监测模块120和管道特征数据处理模块210相连接，信息监测采集单元100将采集的信息传输给管道特征数据处理模块210处理，生成监测数据；

位置通讯模块230和管道风险预警模块320相连接；

管道实时环境监测模块110用于采集管道所处的环境中的土壤的酸碱度、温度信息、湿度信息和管道外壁所受压力的信息，并将所述信息发送给管道特征数据处理模块210。

管道运输介质状态监测模块120用于采集管道内的介质的流量信息、压力信息。

管道特征数据处理模块210用于接收位置通讯模块230发送的位置信号，并将所述位置信号转换为位置数据信息；

管道特征数据处理模块210还用于将信息监测采集单元100中所采集的土壤的酸碱度信息、温度信息、湿度信息、管道外壁所受压力信息、管道内的介质的流量信息、压力信息进行数据特征的转换，生成特征信息；并对管道模型分析评价模块220中已训练好的模型输入相应的特征信息；

管道模型分析评价模块220接收管道特征数据处理模块210中输出的特征信息，并输入已训练好的模型中进行风险评价，得出管道数据触发警报的原因和管道风险评价数据，所述模型为具有动态性的多维高斯核的弹性网络回归模型；

位置通讯模块230用于实时监测管道的位置信号并将位置信号发送给集中控制单元200中的管道特征数据处理模块210；

所述位置通讯模块230还用于与管理终端建立通信连接，从而将位置数据信息和预警信息发送至管理终端300；

管道风险预警模块310根据管道模型分析评价模块220中的评价模型结论来判断预警等级；

预警等级分六级：无风险、低风险、较低风险、中等风险、较高风险、高危风险。六个不同的等级代表的管道剩余强度不同；

当管道风险预警模块310发出警报时，也会接收到造成管道风险的原因，如当有管道因施工遭受外力时，信息监测采集单元100就能监测到管道所受压力变化，依压力变化程度在模型的分析后，通过位置通讯模块230即可发送数据到管理终端300发布较高风险警报；

如是环境因素对管道造成慢性损耗，则损耗到一定程度时，采集数据被监测为低风险时就可以及时安排维修人员进行管道的维护。

管道信息存储管理模块320用于储存位置通讯模块230发送的数据，并且利用储存的数据进行挖掘和利用，如生成一段时间内(一年、一季度、一个月等)的相应区域的供水情况和燃气供应情况的数据报表；依历史供应流量数据对地区用量进行预测和调配。

管道信息控制中心330用于提供系统服务，包括：中心管理权限、网络通信服务、管道存储信息管理的调配、日志的管理、地区地图的管理、文件的备份、设备的远程维护。

通过管道信息控制中心330可以远程对管道节点设备进行校时、重新启动、修改参数调整模型、远程设备提供远程访问功能，维护人员不必到设备现场即可修改远程设备的各项参数，有效的提供设备维护效率，管道信息控制中心330对管道的各个单元的运营状况进行控制可以有效的提高整套系统的工作效率。

管道环境可视化监测模块340用于将集中控制单元200中传输的位置数据信息和预警信息进行可视化处理，包括：提供人机交互界面，通过地图、数字和折线方式实时反映现场各线路运行状态，直接可以观测到由位置通讯装置发送的位置数据组成的管道节点网络，便于监测人员对管道信息的观察和了解管道工作情况，还可以通过这些数据观察水流量数据，观测地区用水量来进行管道介质运输的智能调配，从而可以提到介质的运输效率和减少不必要的浪费。

本实施例中，所述管道实时环境监测模块110里采用土壤ph值传感器、应变式压力传感器、温度湿度传感器。

本实施例中，所述管道运输介质状态监测模块120采用外挂式超声波流量计、水压传感器。

本实施例中，所述管道特征数据处理模块210和管道模型分析评价模块220采用ARM处理器处理分析数据。

本实施例中，所述位置通讯模块230包括GSM模块、GPS模块、蓝牙模块和组合天线，所述组合天线同时集成了GSM天线和GPS天线；

在使用时，同时支持卫星定位和基站定位，在卫星定位的信号能够将管道节点的位置定位时采用GPS天线；

当GPS天线断开与卫星的通信连接时，切换到GSM天线，通过获取基站的小区位置信息得出管道的位置信息。

本实施例中，所述管理终端300包括警示器、中心服务器、控制台、储存器、显示墙。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种智能城市管道损坏的预警系统，其特征在于，包括依次连接的信息监测采集单元、集中控制单元、管理终端；

所述信息监测采集单元包括：管道实时环境监测模块、管道运输介质状态监测模块；

所述管道运输介质状态监测模块用于采集管道内的介质的流量信息、压力信息；

所述集中控制单元包括：管道特征数据处理模块、管道模型分析评价模块、位置通讯模块；

所述位置通讯模块用于与管理终端建立通信连接，从而将位置数据信息和预警信息发送至管理终端；

2.根据权利要求1所述的一种智能城市管道损坏的预警系统，其特征在于，所述管理终端包括依次连接的管道风险预警模块、管道信息存储管理模块，管道信息控制中心、管道环境可视化监测模块，所述管道风险预警模块和位置通讯模块相连接；

管道信息存储管理模块用于储存位置数据信息和预警信息；

管道信息控制中心用于提供系统服务。

3.根据权利要求2所述的一种智能城市管道损坏的预警系统，其特征在于，所述管道实时环境监测模块里包括土壤ph值传感器、应变式压力传感器、温度湿度传感器。

4.根据权利要求2所述的一种智能城市管道损坏的预警系统，其特征在于，所述管道运输介质状态监测模块包括外挂式超声波流量计、水压传感器。

5.根据权利要求3所述的一种智能城市管道损坏的预警系统，其特征在于，所述管道特征数据处理模块和管道模型分析评价模块为ARM处理器。

6.根据权利要求3所述的一种智能城市管道损坏的预警系统，其特征在于，所述位置通讯模块包括GSM模块、GPS模块、蓝牙模块和组合天线，所述组合天线包括GSM天线和GPS天线。

7.根据权利要求4所述的一种智能城市管道损坏的预警系统，其特征在于，所述管理终端包括警示器、中心服务器、控制台、储存器、显示墙。