CN109995819A - 一种基于工业互联网的供水管网检漏系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于工业互联网的供水管网检漏系统，在受控供水管网的各分支节点分别设置流量、温度和压力传感器，对供水管网的实时状态数据进行采集和处理，各传感器与分布在各区域的任何一个微型分布式虚拟数据仓库服务器就近短距离连接，将所采集到的状态数据上报到服务器，由于短距离连接的通讯成本非常低，从而可以实现24小时365天不间断实时监测，以达到快速确定漏水点的目的，大幅提高供水管网检漏效率，进而可以使漏失率明显降低，为城市日常生活和生产节约巨量用水。通过设置微型分布式虚拟数据仓库服务器，可对海量数据的采集、处理以及后续的数据共享进行负载均衡，不会因为传输的数据量过大而造成服务器崩溃或网络拥塞。
Description
技术领域
本发明涉及一种供水管网捡漏技术，尤其涉及一种基于工业互联网的供水管网检漏系统。
背景技术
城市供水管网是每座城市必不可缺的生活命脉。然而，随着城市的发展，供水管网由于其设计寿命、外在破坏、意外损毁等多种因素，使其存在普遍的漏水现象。管道漏失是我国许多城市供水系统普遍面临的问题。全国660个城市的供水企业调查表明，平均值漏失率普遍在15％-40％，部分企业达到50％以上，大大超过了正常的供水管网自来水漏失率(12％)的标准。即便对于具有一定规模和管理水平的城市，也有一半以上企业的漏失率超过国家12％的标准水平，我国每天漏失的水量达数百亿m3。管道漏失导致巨额经济损失。尽可能降低城市供水管网漏失率，这成为我国大多数供水企业降低运营成本、提高企业经济效益面临的重要难题，也是城市减少水资源浪费、缓解水资源危机的重要途径；而开发高效的漏失检测技术对于企业及时发现漏失并进行修复、降低漏失率具有重要意义。
目前供水企业日常管道漏失检测中常用的检漏方法有被动检漏法、听音检漏法、区域检漏法、区域装表法以及区域检漏和区域装表法相结合的方法。其中，被动检漏法是待地下管道漏水冒出地面后才去检修的方法，并主要有专门人员进行巡查查漏和用户报漏两种方式。听音检漏法是采用音听仪器寻找漏水声，并确定漏水地点的方法，并可分为阀栓听音(亦称直接听音)和地面听音(亦称间接听音) 两种。区域装表法是把供水划分为若干个用水小区，对用水小区除留一个(或两个)装有水表的进水管外关闭与外界的联系的阀门，通过深夜用户用水量极少情况下监测进水管流量计流量，从而判断是否存在漏失的方法。总的说来，上述漏失监测方法存在费时费力、劳动强度大、漏失检测效率低等缺点，且不少检测需要在夜间进行，增大了工作难度。
近两年以来，出现了一种称之为DMZ(边缘流量传感器)技术的检测手段，即通过在供水管网的关键节点加装DMZ传感器，侦测流量的细微变化，以达到缩小听漏范围，提高听漏效果的目的。
然而,现有的供水管网检漏技术，基本以人工为主，哪怕采用了DMZ边界传感器，依旧需要人工进行排摸，其工作效率是相当低下的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于工业互联网的供水管网检漏系统，大幅提高供水管网检漏效率，从而使漏失率实现明显的降低，可为城市日常生活和生产节约巨量的用水。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种基于工业互联网的供水管网检漏系统，包括：设置于受控区域供水管网的各水管分支节点的流量传感器、温度传感器和压力传感器，以及分布于受控区域不同子区域的微型分布式虚拟数据仓库服务器；所述流量传感器、温度传感器和压力传感器与就近的微型分布式虚拟数据仓库服务器通讯连接，将所检测到的流量数据、温度数据和压力数据上报到所述微型分布式虚拟数据仓库服务器；
所述微型分布式虚拟数据仓库服务器包括：
数据采集模块，用于接收其管控区域内的各传感器上报的供水管网的实时状态数据；
数据处理模块，用于对所收到的实时状态数据进行优化处理；
存储模块，用于存储优化处理后的实时状态数据；
数据响应模块，用于在收到来自客户端的水管状态数据请求时，将所请求的区域的水管的流量数据、温度数据和压力数据发送给所述客户端。
本发明实施方式相对于现有技术而言，在受控区域供水管网的各水管分支节点分别设置流量传感器、温度传感器和压力传感器，对供水管网的实时状态数据进行采集和处理，各传感器与分布在各区域的任何一个微型分布式虚拟数据仓库服务器就近短距离连接，将所采集到的状态数据上报到微型分布式虚拟数据仓库服务器，由于短距离连接的后期通讯成本非常低，从而可以实现24小时365天的不间断实时监测，以达到快速确定漏水点的目的，大幅提高供水管网检漏效率，进而可以使漏失率实现明显的降低，为城市日常生活和生产节约巨量的用水。
并且，通过设置微型分布式虚拟数据仓库服务器，可以对海量数据的数据采集、数据处理以及后续的数据共享进行负载均衡，不会因为传输的数据量过大而造成服务器崩溃或网络拥塞。
作为进一步改进，客户端通过公共网络与所述微型分布式虚拟数据仓库服务器通讯连接，所述客户端包括：
数据请求模块，用于在需要进行供水管网的实时状态数据分析时，向所有微型分布式虚拟数据仓库服务器广播发送水管状态数据请求，在所述数据请求中包括目标区域的标识。
作为进一步改进，所述微型分布式虚拟数据仓库服务器还包括：
自匹配模块，用于在收到来自客户端的水管状态数据请求时，根据所述数据请求中的目标区域的标识，将请求数据的目标区域与本服务器的管控区域进行匹配，如果所请求的目标区域包括在本服务器的管控区域范围内，则指示所述数据响应模块将所请求的区域的水管的流量数据、温度数据和压力数据发送给所述客户端。
作为进一步改进，所述客户端还包括：
接收模块，用于接收所请求的区域的各水管分支节点的流量数据、温度数据和压力数据；
分析模块，用于对各水管分支节点的流量数据、温度数据和压力数据进行大数据模型分析，生成数据报表，对漏水点进行预测和排摸。
作为进一步改进，所述数据处理模块对所收到的实时状态数据进行优化处理具体包括：
去除无效和错误的实时状态数据；和/或
对实时状态数据的数据结构进行简化，去除各实时状态数据中重复部分；和/或
根据上层应用数据模型对所收到的实时状态数据分类归纳。
作为进一步改进，该系统还包括：分布于受控区域各子区域的无线管网可视化探伤器，与同区域的微型分布式虚拟数据仓库服务器通讯连接，用于对管道内部进行图像采集，并将采集到的信号实时上传到所述微型分布式虚拟数据仓库服务器。
作为进一步改进，所述数据采集模块，还用于接收其管控区域内的无线管网可视化探伤器上报的供水管网的实时图像信号数据；
所述数据处理模块还用于对所收到的实时图像信号数据进行优化处理；
所述存储模块还用于存储优化处理后的实时图像信号数据；
所述数据响应模块还用于在收到来自客户端的水管状态数据请求时，将所请求的区域的水管的实时图像信号数据发送给所述客户端。
作为进一步改进，所述客户端还包括：
图像显示模块，用于对所收到的实时图像信号数据进行处理和显示。
作为进一步改进，所述流量传感器、温度传感器和压力传感器与就近的微型分布式虚拟数据仓库服务器的通讯连接方式至少包括以下之一：
Wifi连接、蓝牙连接、ZigBee连接、有线连接。
作为进一步改进，所述无线管网可视化探伤器与所述微型分布式虚拟数据仓库服务器通讯连接的方式至少包括以下之一：
Wifi连接、蓝牙连接、ZigBee连接。
附图说明
图1是根据本发明一较佳实施方式的基于工业互联网的供水管网检漏系统结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
本发明的一较佳实施方式涉及一种基于工业互联网的供水管网检漏系统，如图1所示，包括：设置于受控区域供水管网的各水管分支节点的流量传感器、温度传感器和压力传感器，以及在受控区域不同子区域设置的微型分布式虚拟数据仓库服务器；所述流量传感器、温度传感器和压力传感器与就近的微型分布式虚拟数据仓库服务器进行短距离通讯连接，将所检测到的流量数据、温度数据和压力数据上报到所述微型分布式虚拟数据仓库服务器。所述流量传感器、温度传感器和压力传感器与就近的微型分布式虚拟数据仓库服务器的通讯连接方式可以是：Wifi连接、蓝牙连接、ZigBee连接、或有线连接等等。所述流量传感器可以是DMZ边缘流量传感器。
所述微型分布式虚拟数据仓库服务器包括：
数据采集模块，用于接收其管控区域内的各传感器上报的供水管网的实时状态数据，包括流量数据、温度数据、压力数据等。
数据处理模块，用于对所收到的实时状态数据进行优化处理。所述数据处理模块对所收到的实时状态数据进行优化处理具体可以包括：去除无效和错误的实时状态数据；对实时状态数据的数据结构进行简化，去除各实时状态数据中重复部分，以降低海量数据的存储空间；根据上层应用数据模型对所收到的实时状态数据分类归纳。
存储模块，用于存储优化处理后的实时状态数据，包括流量数据、温度数据、压力数据等。
数据响应模块，用于在收到来自客户端的水管状态数据请求时，将所请求的区域的水管的流量数据、温度数据和压力数据发送给所述客户端。
该供水管网检漏系统中，客户端通过公共网络与所述微型分布式虚拟数据仓库服务器通讯连接，所述客户端包括：
数据请求模块，用于在需要进行供水管网的实时状态数据分析时，向所有微型分布式虚拟数据仓库服务器广播发送水管状态数据请求，在所述数据请求中包括目标区域的标识。
所述微型分布式虚拟数据仓库服务器还包括：
自匹配模块，用于在收到来自客户端的水管状态数据请求时，根据所述数据请求中的目标区域的标识，将请求数据的目标区域与本服务器的管控区域进行匹配，如果所请求的目标区域包括在本服务器的管控区域范围内，则指示所述数据响应模块将所请求的区域的水管的流量数据、温度数据和压力数据发送给所述客户端。
所述客户端还包括：
接收模块，用于接收所请求的区域的各水管分支节点的流量数据、温度数据和压力数据；
分析模块，用于对各水管分支节点的流量数据、温度数据和压力数据进行大数据模型分析，生成数据报表，对漏水点进行预测和排摸。
本发明实施方式相对于现有技术而言，在受控区域供水管网的各水管分支节点分别设置流量传感器、温度传感器和压力传感器，对供水管网的实时状态数据进行采集和处理，各传感器与分布在各区域的任何一个微型分布式虚拟数据仓库服务器就近短距离连接，将所采集到的状态数据上报到微型分布式虚拟数据仓库服务器，由于短距离连接的后期通讯成本非常低，从而可以实现24小时365天的不间断实时监测，以达到快速确定漏水点的目的，大幅提高供水管网检漏效率，进而可以使漏失率实现明显的降低，为城市日常生活和生产节约巨量的用水。
并且，通过设置微型分布式虚拟数据仓库服务器，可以对海量数据的数据采集、数据处理以及后续的数据共享进行负载均衡，不会因为传输的数据量过大而造成服务器崩溃或网络拥塞。
作为进一步改进，该供水管网检漏系统还可以包括：分布于受控区域供水管网不同位置的无线管网可视化探伤器，与就近的微型分布式虚拟数据仓库服务器通讯连接，用于对管道内部进行图像采集，并将采集到的信号实时上传到所述微型分布式虚拟数据仓库服务器。无线管网探伤器可以携带CCTV、声纳及激光雷达等设备。所述无线管网可视化探伤器与所述微型分布式虚拟数据仓库服务器通讯连接的方式可以是：Wifi连接、蓝牙连接、ZigBee连接等。
所述微型分布式虚拟数据仓库服务器的数据采集模块，还用于接收其管控区域内的无线管网可视化探伤器上报的供水管网的实时图像信号数据；
所述数据处理模块还用于对所收到的实时图像信号数据进行优化处理；
所述存储模块还用于存储优化处理后的实时图像信号数据；
所述数据响应模块还用于在收到来自客户端的水管状态数据请求时，将所请求的区域的水管的实时图像信号数据发送给所述客户端。
作为进一步改进，所述客户端还包括：
图像显示模块，用于对所收到的实时图像信号数据进行处理和显示。
通过设置无线管网可视化探伤器，可以在快速确定漏水点的同时，对系统测出的漏水点进行复核，从而降低误报率，进一步提高供水管网检漏效率。
值得一提的是，上述各实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于工业互联网的供水管网检漏系统，其特征在于，包括：设置于受控区域供水管网的各水管分支节点的流量传感器、温度传感器和压力传感器，以及分布于受控区域不同子区域的微型分布式虚拟数据仓库服务器；所述流量传感器、温度传感器和压力传感器与就近的微型分布式虚拟数据仓库服务器通讯连接，将所检测到的流量数据、温度数据和压力数据上报到所述微型分布式虚拟数据仓库服务器；
所述微型分布式虚拟数据仓库服务器包括：
数据采集模块，用于接收其管控区域内的各传感器上报的供水管网的实时状态数据；
数据处理模块，用于对所收到的实时状态数据进行优化处理；
存储模块，用于存储优化处理后的实时状态数据；
数据响应模块，用于在收到来自客户端的水管状态数据请求时，将所请求的区域的水管的流量数据、温度数据和压力数据发送给所述客户端。
2.根据权利要求1所述的基于工业互联网的供水管网检漏系统，其特征在于，客户端通过公共网络与所述微型分布式虚拟数据仓库服务器通讯连接，所述客户端包括：
数据请求模块，用于在需要进行供水管网的实时状态数据分析时，向所有微型分布式虚拟数据仓库服务器广播发送水管状态数据请求，在所述数据请求中包括目标区域的标识。
3.根据权利要求1所述的基于工业互联网的供水管网检漏系统，其特征在于，所述微型分布式虚拟数据仓库服务器还包括：
自匹配模块，用于在收到来自客户端的水管状态数据请求时，根据所述数据请求中的目标区域的标识，将请求数据的目标区域与本服务器的管控区域进行匹配，如果所请求的目标区域包括在本服务器的管控区域范围内，则指示所述数据响应模块将所请求的区域的水管的流量数据、温度数据和压力数据发送给所述客户端。
4.根据权利要求2所述的基于工业互联网的供水管网检漏系统，其特征在于，所述客户端还包括：
接收模块，用于接收所请求的区域的各水管分支节点的流量数据、温度数据和压力数据；
分析模块，用于对各水管分支节点的流量数据、温度数据和压力数据进行大数据模型分析，生成数据报表，对漏水点进行预测和排摸。
5.根据权利要求1所述的基于工业互联网的供水管网检漏系统，其特征在于，所述数据处理模块对所收到的实时状态数据进行优化处理具体包括：
去除无效和错误的实时状态数据；和/或
对实时状态数据的数据结构进行简化，去除各实时状态数据中重复部分；和/或
根据上层应用数据模型对所收到的实时状态数据分类归纳。
6.根据权利要求1所述的基于工业互联网的供水管网检漏系统，其特征在于，还包括：分布于受控区域各子区域的无线管网可视化探伤器，与同区域的微型分布式虚拟数据仓库服务器通讯连接，用于对管道内部进行图像采集，并将采集到的信号实时上传到所述微型分布式虚拟数据仓库服务器。
7.根据权利要求2所述的基于工业互联网的供水管网检漏系统，其特征在于，所述数据采集模块，还用于接收其管控区域内的无线管网可视化探伤器上报的供水管网的实时图像信号数据；
所述数据处理模块还用于对所收到的实时图像信号数据进行优化处理；
所述存储模块还用于存储优化处理后的实时图像信号数据；
所述数据响应模块还用于在收到来自客户端的水管状态数据请求时，将所请求的区域的水管的实时图像信号数据发送给所述客户端。
8.根据权利要求7所述的基于工业互联网的供水管网检漏系统，其特征在于，所述客户端还包括：
图像显示模块，用于对所收到的实时图像信号数据进行处理和显示。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的基于工业互联网的供水管网检漏系统，其特征在于，所述流量传感器、温度传感器和压力传感器与就近的微型分布式虚拟数据仓库服务器的通讯连接方式至少包括以下之一：
Wifi连接、蓝牙连接、ZigBee连接、有线连接。
10.根据权利要求6所述的基于工业互联网的供水管网检漏系统，其特征在于，所述无线管网可视化探伤器与所述微型分布式虚拟数据仓库服务器通讯连接的方式至少包括以下之一：
Wifi连接、蓝牙连接、ZigBee连接。
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