CN109738041A - 一种城市地下综合管廊智能液位监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种城市地下综合管廊智能液位监测方法及系统，利用光检测装置实时检测综合管廊内液位采样点的以光信号数据表示的液位值，在光信号数据对应的液位值达到预警值后，并不开启排水系统，而是继续判断在达到预警值的当前时刻起的T时段内，液位值是否维持在预警范围内。只有确定液位值在T时段内维持在预警范围内，才确定液位达到警戒液位；此时生成控制指令，控制综合管廊内的排水系统启动排水过程。可见，本实施例提供的方法及系统，在液位值达到预警值后继续进行判断，在T时段内液位值维持在预警范围内才确定液位超标，以实现更为准确地液位监测，并准确地控制排水系统的启停，排水系统减少启停次数可减少电能的浪费。

Description

一种城市地下综合管廊智能液位监测方法及系统

技术领域

本申请涉及综合管廊技术领域，尤其涉及一种城市地下综合管廊智能液位监测方法及系统。

背景技术

城市地下综合管廊(以下简称“综合管廊”)是建于城市地下的一个隧道空间，将电力、通讯、燃气、供热、给排水及各种工程管线集于一体的构筑物及附属设施。根据工程管线的不同性质，综合管廊分设不同的舱室，各个舱室相互隔离，每个舱室内沿工程管线的长度方向形成可供人员和车辆行进的通道。如图1所示的城市地下综合管廊的纵向断面剖视图，以设置四个舱室为例，可将综合管廊分为天然气舱100、综合舱200、电力舱300和热力舱400。如图2所示的城市地下综合管廊的横向断面剖视图，综合管廊的每个舱室内分别设有照明系统，通风系统，排水系统，消防系统，门禁系统(防火门)，供配电系统，监控系统，报警系统，通信系统，电子标牌，防入侵子系统，摄像头监控系统，温湿度监测系统，氧气、甲烷、硫化氢浓度监测传感器，液位计等设施。

由于综合管廊具有结构复杂、体积庞大的特点，因此，为便于综合管廊内各系统的管理，通常会设置控制主机来实时监控综合管廊内的各系统。工作时，由综合管廊的控制主机根据监测数据对综合管廊内部的照明、通风、排水等系统进行统一管控，实现智能启停，达到智慧节能的目的。但是，现有的智能启停控制方法较为固化，例如，综合管廊内带电设备繁多，一旦出现浸水泡水，会影响设备正常使用，设备将出现短路甚至直接损毁。可见，综合管廊内的液位监测至关重要，因此需要实时监控，一旦出现液位偏高，需要通过远程控制排水系统排水，以保障综合管廊内设备的安全。

然而如果在短时间内，综合管廊内入水量较大的情况下，水面容易出现大幅波动，液位监测到偏高的情况大大增加，使得控制主机每收到一次液位偏高信号就控制排水系统启停一次，此时，照明系统也随之启动以便排除故障。但是在非实际警报的情况下，频繁启停和开启照明系统极大地浪费了电能。可见，现有技术提供的液位监测方法无法准确、有效的判断液位预警，使得在某个时间点出现液面预警，就会立即启动排水系统排水，浪费电力能源。

发明内容

本申请提供了一种城市地下综合管廊智能液位监测方法及系统，以解决现有技术提供的液位监测方法无法准确、有效的判断液位预警，使得在某个时间点出现液面预警，就会立即启动排水系统排水，浪费电力能源的问题。

第一方面，本申请提供了一种城市地下综合管廊智能液位监测方法，该方法包括：

获取综合管廊内光检测装置监测液位采样点的以光信号数据表示的液位值；

判断所述光信号数据对应的液位值是否达到预警值；

如果所述光信号数据对应的液位值达到预警值，判断在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，所述液位值是否位于预警范围内；

如果所述液位值在T时段内维持在预警范围内，确定液位达到警戒液位；

在所述液位达到警戒液位时，生成控制指令，控制所述综合管廊内的排水系统启动排水过程。

可选地，还包括：

将获取到的数个所述光信号数据与液位值进行对应，建立数据校验模型。

可选地，在判断所述光信号数据对应的液位值是否达到预警值的步骤之前，还包括：

根据预设条件，将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量；

根据所述光信号数据中的能量集中情况，将数个本征模态函数分量中的多个分量重构为原始光信号。

可选地，所述预设条件包括：

利用三次样条插值方法将所述光信号数据转换成波形包络，得到光信号数据对应的本征模态函数；

确定每个所述本征模态函数在波形包络完整时序上的极值个数、穿过零点的个数、极大值包络线和极小值包络线；

所述极值的个数和穿过零点的个数的差值小于或等于1，以及，所述极大值包络线和极小值包络线的平均值为0。

可选地，按照下式，将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量：

式中，x(t)为光信号数据对应的本征模态函数；r_n(t)为分解后的残余量；c_i(t)为第i个本征模态函数分量。

可选地，按照下述步骤根据预设条件，将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量：

计算所述光信号数据对应的本征模态函数x(t)的极大值和极小值，以及，利用三次样条差值法计算极大值包络线e_max(t)和极小值包络线e_min(t)；

按照式m(t)＝[e_min(t)+e_max(t)]/2，计算所述极大值包络线和极小值包络线的平均值m(t)，得到所述光信号数据与包络线均值m(t)的差值d(t)＝x(t)－m(t)；

利用d(t)代替x(t)，经过k次计算后得到d_1k＝d_1(k－1)－m_1k；其中，d_1k是第k次筛选出来的数据，d_1(k－1)是第k－1次筛选出来的数据，m_1k是d_1(k－1)的极大值包络线和极小值包络线的平均值；以及，在分解后的所述光信号数据的标准偏差S满足下式时停止计算；

N是液位采样点的总个数，A是预设标准偏差的阈值；

根据式分解得到第一个光信号数据残余分量r₁(t)；

利用式r₁(t)＝x(t)－d₁(t)代替x(t)，得到下一个本征模态函数分量，直到r_n(t)成为一个单调函数，以将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量。

可选地，按照下式，确定光信号数据中的能量集中情况：

式中，c_i(t)是光信号数据的第i个本征模态函数分量，N是液位采样点的总个数。

可选地，按照下述步骤判断在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，所述液位值是否位于预警范围内：

判断所述光信号数据是否与数据校验模型匹配；其中，所述数据校验模型包括时间阈值范围；

在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，如果所述液位值达到预警值的时间分布与所述时间阈值范围的比例大于或等于时间条件时，确定液位值超出预警范围。

可选地，按照下述步骤判断在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，所述液位值是否位于预警范围内：

判断所述光信号数据是否与数据校验模型匹配；其中，所述数据校验模型包括历史液位变化率阈值；

在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，如果所述液位值的变化率小于或等于历史液位变化率阈值上限，确定液位值超出预警范围。

第二方面，本申请还提供了一种城市地下综合管廊智能液位监测系统，包括：光检测装置、分析模块和控制模块；所述光检测装置用于监测液位采样点的光信号数据；所述分析模块用于对光检测装置监测到的光信号数据进行分析处理，将处理结果发送至控制模块；所述控制模块被配置为：

获取综合管廊内光检测装置监测液位采样点的以光信号数据表示的液位值；

判断所述光信号数据对应的液位值是否达到预警值；

如果所述光信号数据对应的液位值达到预警值，判断在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，所述液位值是否位于预警范围内；

如果所述液位值在T时段内维持在预警范围内，确定液位达到警戒液位；

在所述液位达到警戒液位时，生成控制指令，控制所述综合管廊内的排水系统启动排水过程。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供的一种城市地下综合管廊智能液位监测方法及系统，利用光检测装置实时检测综合管廊内液位采样点的以光信号数据表示的液位值，在光信号数据对应的液位值达到预警值后，并不开启排水系统，而是继续判断在达到预警值的当前时刻起的T时段内，液位值是否维持在预警范围内。只有确定液位值在T时段内维持在预警范围内，才确定液位达到警戒液位；此时生成控制指令，控制综合管廊内的排水系统启动排水过程。可见，本实施例提供的方法及系统，在液位值达到预警值后继续进行判断，在T时段内液位值维持在预警范围内才确定液位超标，以实现更为准确地液位监测，并准确地控制排水系统的启停，排水系统减少启停次数可减少电能的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的城市地下综合管廊的纵向断面剖视图；

图2为现有技术提供的城市地下综合管廊的横向断面剖视图；

图3为本申请实施例提供的城市地下综合管廊智能液位监测方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的城市地下综合管廊智能液位监测系统的结构框图；

图5为本申请实施例提供的光检测装置的结构示意图。

具体实施方式

图3为本申请实施例提供的城市地下综合管廊智能液位监测方法的流程图；图4为本申请实施例提供的城市地下综合管廊智能液位监测系统的结构框图。

本申请实施例提供的城市地下综合管廊智能液位监测方法由图4所示的城市地下综合管廊智能液位监测系统执行，该系统包括：光检测装置10、分析模块20和控制模块30；光检测装置10设置在各个综合管廊分区的舱室中集水井，光检测装置10用于监测综合管廊内各液位采样点的光信号数据，即检测液位高度。分析模块20用于对光检测装置10监测到的光信号数据进行分析处理，将处理结果发送至控制模块30，以实时监测液位情况变化。控制模块30用于根据分析模块20的分析结果，判断综合管廊内当前液位情况是否达到预警，如果是，则控制综合管廊内的排水系统开启，进行排水；当排水到液位处于预警值以下时，停止排水系统的工作。

由于本实施例提出的进行液位监测所采取的方法是由光检测装置10检测到的光信号数据来表征液位变化情况，因此，为了准确检测当前综合管廊内的液位情况，需要光检测装置10进行准确的光信号数据检测。

如图5所示，本实施例提供的光检测装置10包括对准水面3放置的激光器1和设在激光器1与水面之间的聚透镜2，激光器1的侧边设有用于接收来自水面3反射光的线阵电荷耦合元件5(charge-coupled device，CCD)。线阵电荷耦合元件5和水面3之间设有接收物镜4，接收物镜4接收来自入射光点处的散射光，并将其成像在线阵电荷耦合元件5上。

激光器1发出的光线，经聚透镜2聚焦后垂直入射到被测水面3上，水面高度变化(如图3所示，水面高度上移h)导致入射光点沿入射光轴从下方的B点移动到上方的A点，使散射光对应地由成像在线阵电荷耦合元件5上的B₁点移动到A₁点，移动距离为h₁，线阵电荷耦合元件5的输出光信号随之变化。

当水面3逐渐上升时，线阵电荷耦合元件5上的成像点也逐渐向右移动，A点处入射光轴与激光器1发出的光线之间夹角为θ₁，入射光轴长度为a；A₁点处输出光轴与线阵电荷耦合元件5之间的夹角为θ₂，输出光轴长度为b，进而通过线阵电荷耦合元件5将采集到的光学影像转化为电信号数据，不同的液位高度对应的电信号数据不同，因此，可通过光检测装置10检测的光信号数据准确地表征液位变化。

参见图3，本申请实施例提供的城市地下综合管廊智能液位监测方法，包括以下步骤：

S101、获取综合管廊内光检测装置监测液位采样点的以光信号数据表示的液位值；

光检测装置10实时检测综合管廊内液位采样点的液位值，并由光信号数据来表征液位值。而为了能够将光信号数据准确地表征液位值，需要对检测到的光信号数据进行校验。

因此，本实施例提供的方法在判断液位偏高的过程之前需要对获取到的每一个光信号数据进行校验。即将获取到的数个所述光信号数据与液位值进行对应，建立数据校验模型。

具体地，将实时获取的光信号数据记载为数据库，根据数据库中记载的多个连续的光信号数据建立数据校验模型，数据校验模型包括光信号数据与液位进行预设对应，光信号数据的值与液位一对一对应，即一个光信号数据代表一个液位。而在将光信号数据与液位对应之前，需将采集到的光信号数据进行处理，以确保准确性。

其中，对采集到的光信号数据进行清洗步骤，即删除明显不符合光信号变化规律的数据，并通过生成随机正态分布数据的方式来补全光信号数据的缺漏，如间隔时间较短的漏检测数据。通过对光信号数据进行处理，即可确保准确性。

将建立的数据校验模型作为液位变化的历史数据模型，以便后续进行警戒液位时作对比参考。

S102、判断光信号数据对应的液位值是否达到预警值；

根据实时获取到的光信号数据对应的液位值，判断是否达到预警值，即液位是否超标。而在进行液位超标判断的过程之前，需要将检测的原始光信号数据进行重构，以确保光信号数据能够准确表征液位值。

因此，本实施例中，在判断光信号数据对应的液位值是否达到预警值的步骤之前，还包括：

S301、根据预设条件，将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量；

S302、根据所述光信号数据中的能量集中情况，将数个本征模态函数分量中的多个分量重构为原始光信号。

原始光信号重构是将光信号数据x(t)按照预设条件分解成多个本征模态函数分量，根据光信号数据中的能量集中情况选择多个本征模态函数分量中的多个分量重构为原始光信号；能量集中情况是指光检测装置的光源集中的能量范围。

根据光信号数据中的能量集中情况选择该多个本征模态函数分量中的多个分量重构为原始光信号，以筛选光检测装置的光源集中的能量范围内的光信号数据，减少数据处理量，即进行光信号数据的筛选，确保光信号数据的准确性。

其中，预设条件包括：

利用三次样条插值方法将光信号数据转换成波形包络，得到光信号数据对应的本征模态函数；

确定每个本征模态函数在波形包络完整时序上的极值个数、穿过零点的个数、极大值包络线和极小值包络线；

极值的个数和穿过零点的个数的差值小于或等于1，以及，所述极大值包络线和极小值包络线的平均值为0。

本实施例中，通过三次样条插值方法对检测到的每个光信号数据进行处理，转换成波形包络以确定对应的本征模态函数。当每个本征模态函数在完整时序上的极值的个数和穿过零点的个数的差值小于或等于1，以及，所述极大值包络线和极小值包络线的平均值为0，即可确定相应的光信号数据对应的液位值在预警值以下；否则确定液位值在预警值以上，液位超标。

由于根据一个时间点的判断结果无法准确判断是否出现液位超标的情况，因此，需要根据T个时间点的判断结果才可以准确判断，进而才会执行控制排水系统进行排水的过程。

将光信号数据转换为本征模态函数后，按照下式，将光信号数据分解成数个本征模态函数分量：

式中，x(t)为光信号数据对应的本征模态函数；r_n(t)为分解后的残余量；c_i(t)为第i个本征模态函数分量。

具体地，按照下述步骤根据预设条件，将光信号数据分解成数个本征模态函数分量：

S601、计算光信号数据对应的本征模态函数x(t)的极大值和极小值，以及，利用三次样条差值法计算极大值包络线e_max(t)和极小值包络线e_min(t)；

本实施例中在进行计算之前，对光信号数据进行去噪处理，即利用三次样条差值法将电信号数据转换为本征模态函数，按照预设条件分解得到多个本征模态函数分量的方式进行去噪处理，以保证光信号数据能够准确地表征液位。

S602、按照式m(t)＝[e_min(t)+e_max(t)]/2，计算所述极大值包络线和极小值包络线的平均值m(t)，得到所述光信号数据与包络线均值m(t)的差值d(t)＝x(t)－m(t)；

S603、利用d(t)代替x(t)，经过k次计算后得到d_1k＝d_1(k－1)－m_1k；其中，d_1k是第k次筛选出来的数据，d_1(k－1)是第k－1次筛选出来的数据，m_1k是d_1(k－1)的极大值包络线和极小值包络线的平均值；以及，在分解后的所述光信号数据的标准偏差S满足下式时停止计算；

N是液位采样点的总个数，A是预设标准偏差的阈值；

将d(t)代替x(t)，代入公式d(t)＝x(t)－m(t)，重复上述代替步骤，经过k次计算，同时在进行每一次计算时，计算分解后的光信号数据的标准偏差S，在标准偏差S满足上式后停止k次计算，即可得到k次筛选出来的数据。其中，A是预设标准偏差的阈值，可根据历史数据而定，本实施例不做具体限定。

S604、根据式分解得到第一个光信号数据残余分量r₁(t)；

S605、利用式r₁(t)＝x(t)－d₁(t)代替x(t)，得到下一个本征模态函数分量，直到r_n(t)成为一个单调函数，以将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量。

再次重复步骤S605的代替内容，可确定下一个本征模态函数分量，经过多次重复计算后，在分解后的残余量r_n(t)为一单调函数时停止计算，即可得到光信号数据被分解后的数个本征模态函数分量。

按照下式，确定光信号数据中的能量集中情况：

式中，c_i(t)是光信号数据的第i个本征模态函数分量，N是液位采样点的总个数。

通过上述根据预设条件，将光信号数据分解成数个本征模态函数分量，根据光信号数据中的能量集中情况，将数个本征模态函数分量中的多个分量重构为原始光信号，以筛选光检测装置的光源集中的能量范围内的光信号数据，减少数据处理量，即进行光信号数据的筛选，以确保光信号数据为准确的数值，进而可保证该光信号数据表征的液位为准确的，以便后续进行液位超标的判断，进行准确的排水系统的控制。

S103、如果光信号数据对应的液位值达到预警值，判断在液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，液位值是否位于预警范围内；

由于某一时刻检测到的光信号数据对应的液位值达到预警值，也许是因为水面波动造成，而非液位真的达到预警值，因此，为了准确判断液位的高度，本实施例采用在光信号数据对应的液位值达到预警值后的一段时间T内，判断该液位值是否一直维持在预警范围内的方法进行准确判断。其中，预警值为综合管廊内需要进行排水的最大液位高度；预警范围为液位维持在预警值及以上的时间或液位变化率。

在其中一种具体的实施方式中，按照下述步骤判断在液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，液位值是否位于预警范围内：

S801、判断光信号数据是否与数据校验模型匹配；其中，数据校验模型包括时间阈值范围；

S802、在液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，如果液位值达到预警值的时间分布与时间阈值范围的比例大于或等于时间条件时，确定液位值超出预警范围。

本实施例中数据模型匹配即为预警范围，且将预警范围以时间来表示。将光信号数据与数据模型匹配，在T时段内的液位值达到预警值的时间分布占时间阈值范围的比例满足时间条件时，即可确定光信号数据对应的液位值超出预警范围。

本实施例中，可设定时间条件为T时段内液位值达到预警值的时间分布占时间阈值范围的比例在60％以上。该比例值可根据综合管廊的具体情况而定，本实施例不做具体限定。

在另一种具体的实施方式中，按照下述步骤判断在液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，液位值是否位于预警范围内：

S901、判断光信号数据是否与数据校验模型匹配；其中，数据校验模型包括历史液位变化率阈值；

S902、在液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，如果液位值的变化率小于或等于历史液位变化率阈值上限，确定液位值超出预警范围。

本实施例中数据模型匹配即为预警范围，且将预警范围以液位变化率来表示。将光信号数据与数据模型匹配，在T时段内的液位值达到预警值后的液位变化率与历史液位变化率阈值进行对比，在液位变化率小于或等于历史液位变化率阈值，说明光信号对应的液位值的波动较小，即维持在预警值以上，即可确定光信号数据对应的液位值超出预警范围。

本实施例中，通过判断在达到预警液位后的时间T内液位变化符合数据校验模型的液位变化情况，即可准确判断光信号数据对应的液位值超出预警范围。

S104、如果液位值在T时段内维持在预警范围内，确定液位达到警戒液位；

S105、在液位达到警戒液位时，生成控制指令，控制综合管廊内的排水系统启动排水过程。

当判断出光信号数据对应的液位值在T时段内维持在预警范围内后，即可确定液位达到警戒液位，需要进行排水操作。因此，由控制模块30生成控制指令，控制综合管廊内的排水系统启动排水过程。

在经过一段时间的排水操作后，当液位值未维持在预警范围内，且低于预警值后可再次生成控制指令，控制排水系统停止排水过程。

而由于在进行排水操作时，照明系统也需启动以便于排除故障，因此，控制指令除了控制排水系统启动，还会同时控制照明系统启动。在排水系统停止工作后，照片系统也会停止工作，以避免浪费资源。

本发明采用光检测装置对综合管廊内集水井实时监控，当发现液位超过预警值时，并不立即启动排水系统进行排水，而是根据往后推移的最近一段时间内液位是否一直维持在警戒液位进行跟踪，只有达到这个条件才启动排水系统排水，以进行准确、有效的判断液位预警。而排水系统和照明系统会在综合管廊内的液位确实达到警戒液位后才启动，可避免浪费电能。

由以上技术方案可知，本申请实施例提供的城市地下综合管廊智能液位监测方法，利用光检测装置实时检测综合管廊内液位采样点的以光信号数据表示的液位值，在光信号数据对应的液位值达到预警值后，并不开启排水系统，而是继续判断在达到预警值的当前时刻起的T时段内，液位值是否维持在预警范围内。只有确定液位值在T时段内维持在预警范围内，才确定液位达到警戒液位；此时生成控制指令，控制综合管廊内的排水系统启动排水过程。可见，本实施例提供的方法，在液位值达到预警值后继续进行判断，在T时段内液位值维持在预警范围内才确定液位超标，以实现更为准确地液位监测，并准确地控制排水系统的启停，排水系统减少启停次数可减少电能的浪费。

参见图4，本发明实施例提供了一种城市地下综合管廊智能液位监测系统，用于执行图1所示的城市地下综合管廊智能液位监测方法，该系统包括：光检测装置10、分析模块20和控制模块30；所述光检测装置10用于监测液位采样点的光信号数据；所述分析模块20用于对光检测装置10监测到的光信号数据进行分析处理，将处理结果发送至控制模块30；所述控制模块30被配置为：

获取综合管廊内光检测装置10监测液位采样点的以光信号数据表示的液位值；

判断所述光信号数据对应的液位值是否达到预警值；

如果所述光信号数据对应的液位值达到预警值，判断在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，所述液位值是否位于预警范围内；

如果所述液位值在T时段内维持在预警范围内，确定液位达到警戒液位；

在所述液位达到警戒液位时，生成控制指令，控制所述综合管廊内的排水系统启动排水过程。

可选地，所述控制模块30被进一步配置为：

将获取到的数个所述光信号数据与液位值进行对应，建立数据校验模型。

可选地，所述控制模块30被进一步配置为：

根据预设条件，将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量；

根据所述光信号数据中的能量集中情况，将数个本征模态函数分量中的多个分量重构为原始光信号。

可选地，所述预设条件包括：

利用三次样条插值方法将所述光信号数据转换成波形包络，得到光信号数据对应的本征模态函数；

确定每个所述本征模态函数在波形包络完整时序上的极值个数、穿过零点的个数、极大值包络线和极小值包络线；

所述极值的个数和穿过零点的个数的差值小于或等于1，以及，所述极大值包络线和极小值包络线的平均值为0。

可选地，所述控制模块30被进一步配置为：

按照下式，将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量：

式中，x(t)为光信号数据对应的本征模态函数；r_n(t)为分解后的残余量；c_i(t)为第i个本征模态函数分量。

可选地，所述控制模块30被进一步配置为：

计算所述光信号数据对应的本征模态函数x(t)的极大值和极小值，以及，利用三次样条差值法计算极大值包络线e_max(t)和极小值包络线e_min(t)；

按照式m(t)＝[e_min(t)+e_max(t)]/2，计算所述极大值包络线和极小值包络线的平均值m(t)，得到所述光信号数据与包络线均值m(t)的差值d(t)＝x(t)－m(t)；

利用d(t)代替x(t)，经过k次计算后得到d_1k＝d_1(k－1)－m_1k；其中，d_1k是第k次筛选出来的数据，d_1(k－1)是第k－1次筛选出来的数据，m_1k是d_1(k－1)的极大值包络线和极小值包络线的平均值；以及，在分解后的所述光信号数据的标准偏差S满足下式时停止计算；

N是液位采样点的总个数，A是预设标准偏差的阈值；

根据式分解得到第一个光信号数据残余分量r₁(t)；

利用式r₁(t)＝x(t)－d₁(t)代替x(t)，得到下一个本征模态函数分量，直到r_n(t)成为一个单调函数，以将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量。

可选地，所述控制模块30被进一步配置为：

按照下式，确定光信号数据中的能量集中情况：

式中，c_i(t)是光信号数据的第i个本征模态函数分量，N是液位采样点的总个数。

可选地，所述控制模块30被进一步配置为：

判断所述光信号数据是否与数据校验模型匹配；其中，所述数据校验模型包括时间阈值范围；

在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，如果所述液位值达到预警值的时间分布与所述时间阈值范围的比例大于或等于时间条件时，确定液位值超出预警范围。

可选地，所述控制模块30被进一步配置为：

判断所述光信号数据是否与数据校验模型匹配；其中，所述数据校验模型包括历史液位变化率阈值；

在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，如果所述液位值的变化率小于或等于历史液位变化率阈值上限，确定液位值超出预警范围。

具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的城市地下综合管廊智能液位监测方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于城市地下综合管廊智能液位监测系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种城市地下综合管廊智能液位监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取综合管廊内光检测装置监测液位采样点的以光信号数据表示的液位值；

判断所述光信号数据对应的液位值是否达到预警值；

如果所述光信号数据对应的液位值达到预警值，判断在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，所述液位值是否位于预警范围内；

如果所述液位值在T时段内维持在预警范围内，确定液位达到警戒液位；

在所述液位达到警戒液位时，生成控制指令，控制所述综合管廊内的排水系统启动排水过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将获取到的数个所述光信号数据与液位值进行对应，建立数据校验模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在判断所述光信号数据对应的液位值是否达到预警值的步骤之前，还包括：

根据预设条件，将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量；

根据所述光信号数据中的能量集中情况，将数个本征模态函数分量中的多个分量重构为原始光信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括：

利用三次样条插值方法将所述光信号数据转换成波形包络，得到光信号数据对应的本征模态函数；

确定每个所述本征模态函数在波形包络完整时序上的极值个数、穿过零点的个数、极大值包络线和极小值包络线；

所述极值的个数和穿过零点的个数的差值小于或等于1，以及，所述极大值包络线和极小值包络线的平均值为0。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照下式，将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量：

式中，x(t)为光信号数据对应的本征模态函数；r_n(t)为分解后的残余量；c_i(t)为第i个本征模态函数分量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，按照下述步骤根据预设条件，将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量：

计算所述光信号数据对应的本征模态函数x(t)的极大值和极小值，以及，利用三次样条差值法计算极大值包络线e_max(t)和极小值包络线e_min(t)；

按照式m(t)＝[e_min(t)+e_max(t)]/2，计算所述极大值包络线和极小值包络线的平均值m(t)，得到所述光信号数据与包络线均值m(t)的差值d(t)＝x(t)－m(t)；

利用d(t)代替x(t)，经过k次计算后得到d_1k＝d_1(k－1)－m_1k；其中，d_1k是第k次筛选出来的数据，d_1(k－1)是第k－1次筛选出来的数据，m_1k是d_1(k－1)的极大值包络线和极小值包络线的平均值；以及，在分解后的所述光信号数据的标准偏差S满足下式时停止计算；

N是液位采样点的总个数，A是预设标准偏差的阈值；

根据式分解得到第一个光信号数据残余分量r₁(t)；

利用式r₁(t)＝x(t)－d₁(t)代替x(t)，得到下一个本征模态函数分量，直到r_n(t)成为一个单调函数，以将所述光信号数据分解成数个本征模态函数分量。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照下式，确定光信号数据中的能量集中情况：

式中，c_i(t)是光信号数据的第i个本征模态函数分量，N是液位采样点的总个数。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照下述步骤判断在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，所述液位值是否位于预警范围内：

判断所述光信号数据是否与数据校验模型匹配；其中，所述数据校验模型包括时间阈值范围；

在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，如果所述液位值达到预警值的时间分布与所述时间阈值范围的比例大于或等于时间条件时，确定液位值超出预警范围。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照下述步骤判断在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，所述液位值是否位于预警范围内：

判断所述光信号数据是否与数据校验模型匹配；其中，所述数据校验模型包括历史液位变化率阈值；

在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，如果所述液位值的变化率小于或等于历史液位变化率阈值上限，确定液位值超出预警范围。

10.一种城市地下综合管廊智能液位监测系统，其特征在于，包括：光检测装置、分析模块和控制模块；所述光检测装置用于监测液位采样点的光信号数据；所述分析模块用于对光检测装置监测到的光信号数据进行分析处理，将处理结果发送至控制模块；所述控制模块被配置为：

获取综合管廊内光检测装置监测液位采样点的以光信号数据表示的液位值；

判断所述光信号数据对应的液位值是否达到预警值；

如果所述光信号数据对应的液位值达到预警值，判断在所述液位值达到预警值的当前时刻起的T时段内，所述液位值是否位于预警范围内；

如果所述液位值在T时段内维持在预警范围内，确定液位达到警戒液位；

在所述液位达到警戒液位时，生成控制指令，控制所述综合管廊内的排水系统启动排水过程。