CN110045656A - 一种基于云计算的供暖设备故障监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于云计算的供暖设备故障监测系统，包括：数据采集系统，用于采集供热管道的运行状态数据，该运行状态数据包括压力数据，温度数据和流量数据；将采集的运行状态数据上传到云端服务器；云端服务器，用于对接收的运行状态数据进行实时监控，当检测到数据存在异常时将异常数据和警报信息发送到监控终端；监控终端，用于显示异常数据和警报信息。本发明通过数据采集系统和云端服务器搭建了对供热管道的故障检测系统，对供热管道的运行状态数据进行采集，然后将采集的数据进行集中的、多维度的实时故障检测，供运维人员第一时间发现供热管道的异常情况，第一时间做出相应的处理措施。

Description

一种基于云计算的供暖设备故障监测系统

技术领域

本发明涉及云计算技术领域，特别是一种基于云计算的供暖设备故障监测系统。

背景技术

目前，我国采用的供暖系统通常采用二级网式的供暖系统，该供暖系统设置独立的一次供暖循环网和二次供暖循环网，燃气锅炉组作为稳定的供热源，一次网通过热力站将热量供给到二次网，由二次网将热量传递给用户使用，因此，二次网中的供热管道大多集中设置在居民楼或用户集中的地方，通常为沿建筑物设置。

现有技术中，由于二次网中的供热管道数量众多且分布紧密，传统的采用人工对二次网中的供热管道进行定期的故障检测已经不能满足现代大规模二次网故障检测的需要。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种基于云计算的供暖设备故障监测系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种基于云计算的供暖设备故障监测系统，包括：

数据采集系统，用于采集供热管道的运行状态数据，该运行状态数据包括压力数据，温度数据和流量数据；将采集的运行状态数据上传到云端服务器；

云端服务器，用于对接收的运行状态数据进行实时监控，当检测到数据存在异常时将异常数据和警报信息发送到监控终端；

监控终端，用于显示异常数据和警报信息。

在一种实施方式中，数据采集系统包括设置在供热管道上的温度传感器、压力传感器和流量传感器，分别用于采集供热管道的温度数据、压力数据和回水流量数据；

数据采集系统还包括通信模块，通信模块与温度传感器、压力传感器和流量传感器连接，在接收温度传感器、压力传感器、流量传感器采集的运行状态数据后将运行状态数据发送到云端服务器。

在一种实施方式中，云端服务器包括状态监测模块，状态监测模块对接收到的运行状态数据进行实时监测，将运行状态数据和预设的阈值范围进行比较，当运行状态数据超出阈值范围时，判断该运行状态数据为异常数据，并输出相应的警报信息，将所异常数据和警报信息发送到监控终端。

在一种实施方式中，监控终端包括显示装置，用于显示接收的异常数据和警报信息。

在一种实施方式中，数据采集系统还包括红外热图像采集装置，用于采集供热管道的红外热图像，并将采集的红外热图像发送到云端服务器；

云端服务器中的状态监测模块还包括图像处理模块，图像处理模块对接收到的红外热图像进行检测处理，检测供热管道是否存在泄漏故障；当检测到供热管道存在泄漏故障时，输出相应的警报信息发送到监控终端。

在一种实施方式中，图像处理模块，具体包括：根据红外热图像提取图像中供热管道各位置的温度数据，对红外热图像中的供热管道各位置的温度进行检测，当检测到供热管道中存在某个位置的温度高于供热管道其他位置的温度，且温度差大于设定的阈值时，则判断供热管道中该位置出现泄漏故障，记录泄漏故障的相应位置信息，将该位置信息发送到监控终端。

在一种实施方式中，图像处理模块，包括：

增强单元，用于对红外热图像进行增强处理，输出增强后的红外热图像；

分割单元，对增强后的红外热图像进行分割处理，分割红外热图像中的供热管道部分；

检测单元，获取红外热图像中供热管道部分的温度数据，并且供热管道各位置的温度进行检测，当检测到供热管道中某位置的温度高于其他位置，且温度差大于设定的阈值时，输出检测结果为出现泄漏故障，并记录检测到泄漏故障的位置信息。

在一种实施方式中，增强单元，对红外热图像进行增强处理，具体包括：

对接收的红外热图像进行提升小波变换，获取提升小波变换的一次高频子图像和一次低频子图像；

对一次低频子图像再次进行提升小波变换，获取提升小波变换的第一二次高频子图像和第一二次低频子图像，并采用自定义阈值函数对第一二次低频子图像进行阈值处理；

对一次高频子图像再次进行提升小波变换，获取提升小波变换的第二二次高频子图像和第二二次低频子图像，并采用非局部均值滤波对第二二次低频子图像进行去噪处理；

将各子图像进行重构，输出增强后的红外热图像。

在一种实施方式中，其中，采用的自定义阈值函数为：

式中，w_k表示第一二次低频子图像中第k个小波系数，表示阈值处理后的第一二次低频子图像中的第k个小波系数，P表示设定的判定阈值，sgn(·)表示符号函数。

在一种实施方式中，其中，判定阈值P的具体获取函数为：

其中，S表示第一二次低频子图像的尺寸大小，σ表示小波分解系数的均方差，其中

本发明的有益效果为：本发明通过数据采集系统和云端服务器搭建了对供热管道的故障检测系统，通过数据采集系统对供热管道的压力、温度和流量数据进行采集，然后将采集的数据上传到云端服务器进行集中的、多维度的实时故障检测，当检测到异常数据时将异常数据和警报信息发送到管理监控终端，供运维人员第一时间发现供热管道的异常情况，第一时间做出相应的处理措施。

本发明还通过设置红外热图像采集装置采集供热管道的红外热图像，通过红外热图像监测供热管道的泄漏故障，能够实时、准确地监测到供热管道的泄漏故障，准确定位泄漏故障发生的位置，将泄漏故障信息发送到监控终端供运维人员作出及时的处理措施。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的框架结构图；

图2为本发明图像处理模块的结构图。

附图标记：

数据采集系统1、云端服务器2、监控终端3、温度传感器11、压力传感器12、流量传感器13、通信模块14、红外热图像采集装置15、状态监测模块21、图像处理模块22、显示装置31、增强单元221、分割单元222、检测单元223

具体实施方式

结合以下应用场景对本发明作进一步描述。

参见图1，其示出一种基于云计算的供暖设备故障监测系统，包括：

数据采集系统1，用于采集供热管道的运行状态数据，该运行状态数据包括压力数据，温度数据和流量数据；将采集的运行状态数据上传到云端服务器2；

云端服务器2，用于对接收的运行状态数据进行实时监控，当检测到数据存在异常时将异常数据和警报信息发送到监控终端3；

监控终端3，用于显示异常数据和警报信息。

在一种实施方式中，数据采集系统1包括设置在供热管道上的温度传感器11、压力传感器12和流量传感器13，分别用于采集供热管道的温度数据、压力数据和回水流量数据；

数据采集系统1还包括通信模块14，通信模块14与温度传感器11、压力传感器12和流量传感器13连接，在接收温度传感器11、压力传感器12、流量传感器13采集的运行状态数据后将运行状态数据发送到云端服务器2。

本发明上述实施方式，通过数据采集系统和云端服务器搭建了对供热管道的故障检测系统，通过数据采集系统对供热管道的压力、温度和流量数据进行采集，然后将采集的数据上传到云端服务器进行集中的、多维度的实时故障检测，当检测到异常数据时将异常数据和警报信息发送到管理监控终端，供运维人员第一时间发现供热管道的异常情况，第一时间做出相应的处理措施。

在一种场景中，通过在二次网中的供热管道中按位置节点设置多个温度传感器、压力传感器以及流量传感器对二次网中的供热管道进行全面监测，上述传感器采集的数据上传到云端服务器进行集中监测处理，能够从多维度，全方位对二次网中的供热管道进行监控，第一时间发现故障或异常行为，提高了供暖系统中二次网设备的安全监控的稳定性。

在一种实施方式中，云端服务器2包括状态监测模块21，状态监测模块21对接收到的运行状态数据进行实时监测，将运行状态数据和预设的阈值范围进行比较，当运行状态数据超出阈值范围时，判断该运行状态数据为异常数据，并输出相应的警报信息，将所异常数据和警报信息发送到监控终端3。

在一种实施方式中，监控终端3包括显示装置31，用于显示接收的异常数据和警报信息。

在一种实施方式中，数据采集系统1还包括红外热图像采集装置15，用于采集供热管道的红外热图像，并将采集的红外热图像发送到云端服务器2；

云端服务器2中的状态监测模块21还包括图像处理模块22，图像处理模块22对接收到的红外热图像进行检测处理，检测供热管道是否存在泄漏故障；当检测到供热管道存在泄漏故障时，输出相应的警报信息发送到监控终端3。

在一种实施方式中，采用的红外热图像采集装置为红外热像仪。

本发明上述实施方式，通过设置红外热图像采集装置采集供热管道的红外热图像，通过红外热图像监测供热管道的泄漏故障，能够实时、准确地监测到供热管道的泄漏故障，准确定位泄漏故障发生的位置，将泄漏故障信息发送到监控终端供运维人员作出及时的处理措施。

在一种实施方式中，图像处理模块22，具体包括：根据红外热图像提取图像中供热管道各位置的温度数据，对红外热图像中的供热管道各位置的温度进行检测，当检测到供热管道中存在某个位置的温度高于供热管道其他位置的温度，且温度差大于设定的阈值时，则判断供热管道中该位置出现泄漏故障，记录泄漏故障的相应位置信息，通过状态处理模块22将该位置信息发送到监控终端3。

在一种实施方式中，参见图2，图像处理模块22，包括：

增强单元221，用于对红外热图像进行增强处理，输出增强后的红外热图像；

分割单元222，对增强后的红外热图像进行分割处理，分割红外热图像中的供热管道部分；

检测单元223，获取红外热图像中供热管道部分的温度数据，并且供热管道各位置的温度进行检测，当检测到供热管道中某位置的温度高于其他位置，且温度差大于设定的阈值时，输出检测结果为出现泄漏故障，并记录检测到泄漏故障的位置信息。

上述实施方式，通过红外热图像对供热管道进行外部监控，通过获取供热管道的红外热图像获取各位置的温度，当供热管道中某个位置的温度明显超过其他位置的温度时，系统判断该位置出现泄漏故障导致该位置的温度剧增，并通过红外热图像定位该泄漏故障发生的位置，将以上信息及时反馈到运维人员进行及时的维修、维护处理。

在一种实施方式中，增强单元221，对红外热图像进行增强处理，具体包括：

对接收的红外热图像进行提升小波变换，获取提升小波变换的一次高频子图像和一次低频子图像；

对一次低频子图像再次进行提升小波变换，获取提升小波变换的第一二次高频子图像和第一二次低频子图像，并采用自定义阈值函数对第一二次低频子图像进行阈值处理；

对一次高频子图像再次进行提升小波变换，获取提升小波变换的第二二次高频子图像和第二二次低频子图像，并采用非局部均值滤波对第二二次低频子图像进行去噪处理；

对各子图像进行重构，输出增强后的红外热图像。

在一种实施方式中，对各子图像进行重构，具体包括：根据该第一二次高频子图像和第一二次低频子图像以及第二二次高频子图像和第二二次低频子图像进行重构，获取增强后的红外图像；

同时，也可以进根据第一二次低频子图像，第一二次高频子图像以及第二二次低频子图像进行重构，获取增强后的红外图像。

在一种实施方式中，增强单元221中，采用自定义阈值函数对第一二次低频子图像进行阈值处理，其中采用的自定义阈值函数为：

式中，w_k表示第一二次低频子图像中第k个小波系数，表示阈值处理后的第一二次低频子图像中的第k个小波系数，P表示设定的判定阈值，sgn(·)表示符号函数。

在一种实施方式中，其中，判定阈值P的具体获取函数为：

其中，S表示第一二次低频子图像的尺寸大小，σ表示小波分解系数的均方差，其中

本发明上述实施方式，采用上述自定义阈值函数对第一二次低频图像的小波系数进行阈值处理，能够有效滤除供热管道红外热图像中的噪声，有助于提高供热管道红外热图像的信噪比，为之后对红外热图像进行供热管道分割，以及后续的供热管道泄漏故障检测奠定了基础。

在一种实施方式中，增强单元221中采用非局部均值滤波对第二二次低频子图像进行去噪处理，其中采用的非局部均值滤波函数为：

式中，F′(n)表示非局部均值滤波处理后第二二次低频子图像中第n个像素点的灰度值，F(n)表示滤波处理前第二二次低频子图像中第n个像素点的灰度值，表示第n个像素点与第m个像素点的相似度系数，其中m＝1,2,…,Q，Q表示第二二次低频子图像像素点的总数，c[δ(n,m)]表示第n个像素点和第m个像素点的相似度核函数，其中，

δ(n,m)表示第n个像素点和第m个像素点的相似度函数，其中E_n表示以第n个像素点为中心像素点的3×3像素矩阵，E_m表示以第m个像素点为中心像素点的3×3像素矩阵，表示像素矩阵E_n和像素矩阵E_m的高斯加权欧氏距离，表示像素矩阵E_n和像素矩阵E_m的相似度，a表示相高斯函数的标准差，h表示设定的衰减控制因子，λ表示设定的相似度核函数调节有因子。

本发明上述实施方式，采用上述自定义非局部均值滤波函数对第二二次低频子图像做进一步的滤波处理，通过对相似度核函数的改进，能够提高非局部均值滤波的增强效果，进一步提升了增强单元的性能。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种基于云计算的供暖设备故障监测系统，其特征在于，包括：

数据采集系统，用于采集供热管道的运行状态数据，该运行状态数据包括压力数据，温度数据和流量数据；将采集的运行状态数据上传到云端服务器；

云端服务器，用于对接收的所述运行状态数据进行实时监控，当检测到数据存在异常时将异常数据和警报信息发送到监控终端；

监控终端，用于显示所述异常数据和警报信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的供暖设备故障监测系统，其特征在于，

所述数据采集系统包括设置在供热管道上的温度传感器、压力传感器和流量传感器，分别用于采集供热管道的温度数据、压力数据和回水流量数据；

所述数据采集系统还包括通信模块，所述通信模块与所述温度传感器、压力传感器和流量传感器连接，在接收所述温度传感器、压力传感器、流量传感器采集的运行状态数据后将运行状态数据发送到云端服务器。

3.根据权利要求1所述的一种基于云计算的供暖设备故障监测系统，其特征在于，所述云端服务器包括状态监测模块，所述状态监测模块对接收到的运行状态数据进行实时监测，将所述运行状态数据和预设的阈值范围进行比较，当所述运行状态数据超出所述阈值范围时，判断该运行状态数据为异常数据，并输出相应的警报信息，将所异常数据和警报信息发送到所述监控终端。

4.根据权利要求1所述的一种基于云计算的供暖设备故障监测系统，其特征在于，所述监控终端包括显示装置，用于显示接收的异常数据和警报信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于云计算的供暖设备故障监测系统，其特征在于，所述数据采集系统还包括红外热图像采集装置，用于采集所述供热管道的红外热图像，并将采集的红外热图像发送到云端服务器；

所述云端服务器中的状态监测模块还包括图像处理模块，所述图像处理模块对接收到的所述红外热图像进行检测处理，检测供热管道是否存在泄漏故障；当检测到供热管道存在泄漏故障时，输出相应的警报信息发送到所述监控终端。

6.根据权利要求5所述的一种基于云计算的供暖设备故障监测系统，其特征在于，所述图像处理模块，具体包括：根据红外热图像提取图像中供热管道各位置的温度数据，对红外热图像中的供热管道各位置的温度进行检测，当检测到供热管道中存在某个位置的温度高于供热管道其他位置的温度，且温度差大于设定的阈值时，则判断供热管道中该位置出现泄漏故障，记录泄漏故障的相应位置信息，将该位置信息发送到所述监控终端。

7.根据权利要求6所述的一种基于云计算的供暖设备故障监测系统，其特征在于，所述图像处理模块，包括：

增强单元，用于对红外热图像进行增强处理，输出增强后的红外热图像；

分割单元，对增强后的红外热图像进行分割处理，分割红外热图像中的供热管道部分；

检测单元，获取红外热图像中供热管道部分的温度数据，并且供热管道各位置的温度进行检测，当检测到供热管道中某位置的温度高于其他位置，且温度差大于设定的阈值时，输出检测结果为出现泄漏故障，并记录检测到泄漏故障的位置信息。

8.根据权利要求7所述的一种基于云计算的供暖设备故障监测系统，其特征在于，所述增强单元，对红外热图像进行增强处理，具体包括：

对接收的红外热图像进行提升小波变换，获取提升小波变换的一次高频子图像和一次低频子图像；

对所述一次低频子图像再次进行提升小波变换，获取提升小波变换的第一二次高频子图像和第一二次低频子图像，并采用自定义阈值函数对所述第一二次低频子图像进行阈值处理；

对所述一次高频子图像再次进行提升小波变换，获取提升小波变换的第二二次高频子图像和第二二次低频子图像，并采用非局部均值滤波对第二二次低频子图像进行去噪处理；

将各子图像进行重构，输出增强后的红外热图像；

其中，采用的自定义阈值函数为：

式中，w_k表示第一二次低频子图像中第k个小波系数，表示阈值处理后的第一二次低频子图像中的第k个小波系数，P表示设定的判定阈值，sgn(·)表示符号函数。

9.根据权利要求8所述的一种基于云计算的供暖设备故障监测系统，其特征在于，其中，所述判定阈值P的具体获取函数为：

其中，S表示第一二次低频子图像的尺寸大小，σ表示小波分解系数的均方差，其中