CN110159929A - 地下排水管网智能管控大数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于大数据监控处理系统技术领域，具体涉及一种地下排水管网智能管控大数据处理方法。针对现有技术中对地下管网故障地点的判断仍然不够准确的问题，本发明包括如下步骤：[1]将城市地下三维排水管划分为独立的监控区域，在每个监控区域内安装数个用于监控安全信息的传感器；[2]每个监控区域作为一个节点，获得由有限数量的节点组成的三维模型；[3]排水管网运行后，每个节点实时监控安全信息；[4]当某个节点的传感器检测到异常信息或检测到的安全信息数值超标，向云端服务器上传实时监控数据，同时进行反馈处理动作；[5]形成监控数据和警报信息对时域和空间域的演变图。本发明能够辅助技术人员更加准确地判断地下管网的故障地点。

Description

地下排水管网智能管控大数据处理方法

技术领域

本发明属于大数据监控处理系统技术领域，具体涉及一种地下排水管网智能管控大数据处理方法。

背景技术

随着城市的发展，城市地下管网的结构越来越复杂，地下管网的体量也越来越大。因此有必要利用现代化的手段对地下管网的运行进行实时监控，从而能够及早发现地下管网的运行故障，从而及时排除问题，避免地下管网的故障对地面上人们的生活造成影响。

得益于地理信息系统的发展，城市地下管网的智能监控成为可能。地理信息系统(Geographic Information System或Geo－Information system，GIS)有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。通过GIS建模，能够得到城市地下管网的三维模型，而通过地下设置的监控装置传回的信息，能够判断出现故障的地点。

但是，应当指出的是，现有技术中对故障地点的判断仍然不够准确，这是由于当系统发现检测信息异常时，通常会发现一片区域内安全信息超标(例如气体浓度)，而地下管网中水流或气流等流向复杂，因而出现故障的地点并不一定就是安全信息超标的区域的中心。由于地下检修的安全性和成本较高，因此不能准确判断故障地点通常会造成较大的麻烦。

发明内容

针对现有技术中对地下管网故障地点的判断仍然不够准确的问题，本发明提供一种地下排水管网智能管控大数据处理方法，其目的在于：为上传的监控信息加入时间演变的信息，从而能够形成监控数据和警报信息对时域和空间域的演变图，从而帮助技术人员判断异常信息的走向，从而分析出异常信息的来源，进而更加准确地判断故障地点。

本发明采用的技术方案如下：

一种地下排水管网智能管控大数据处理方法，包括如下步骤：

[1]根据所选取的传感器的检测范围，将城市地下三维排水管划分为有限数量的独立的监控区域，在每个监控区域内安装数个用于监控安全信息的传感器；

[2]采用GIS系统对城市地下三维排水管网进行建模，每个监控区域作为一个节点，获得由有限数量的节点组成的三维模型；

[3]排水管网运行后，每个节点实时监控对应节点的安全信息；

[4]当某个节点的传感器检测到异常信息或检测到的安全信息数值超标，激活该节点及与该节点相邻节点的云端上传功能，向云端服务器上传实时监控数据，同时进行反馈处理动作；

[5]根据各节点上传的监控数据、监控数据的时间信息和各个节点在三维模型中的位置信息，形成监控数据和警报信息对时域和空间域的演变图。

本技术方案中，每个节点实时监控对应节点的安全信息，但在数据正常的情况下，不进行数据的上传，由于节点数量庞大，这样的设置能够大大减轻云端服务器的处理和存储压力。仅在至少一个节点检测到异常信息或安全信息数值超标的情况下才进行该节点及周边节点的实时数据上传。应当指出的是，初始检测到异常信息或安全信息数值超标的节点不一定是故障发生的节点，因为空气和水等介质在地下管网是流动的，发生故障的节点中的信息不一定异常。但是当最终成监控数据和警报信息对时域和空间域的演变图以后，通过异常信息随时间在节点间的扩散和移动过程，技术人员能够更好地追溯异常信息的来源，从而判断发生故障的节点。

优选的，传感器为气体传感器、温度传感器、水位传感器和湿度传感器中的一种或多种，所述气体传感器为甲烷传感器和硫化氢传感器中的一种或多种。本优选方案中的检测对象均为地下管线中容易出现异常信息的参数。

优选的，步骤[3]中所述在实时监控对应节点的安全信息的过程中，每个节点还定期向云端服务器上传各传感器和用于控制传感器的芯片组的运行情况。该优选方案的目的是定期确定设备运行正常，避免节点中的检测装置失效而云端却不知道的情况。

优选的，步骤[4]中所述异常信息或安全信息数值超标分别设置两个级别的警报的预设值；异常信息数值或安全信息数值超标值超过一级警报的预设值的情况下，所述反馈处理动作为发送警报信息；异常信息数值或安全信息数值超标值超过二级警报的预设值的情况下，所述反馈处理动作为发送警报信息和激活启动紧急情况处理系统。该优选方案中，数据超过一级警报的预设值时仅仅是预警和观察，避免了误报的可能。数据超过二级警报的预设值时，则可以确认出现故障，此时激活对应节点的紧急情况处理系统，在正式维护前尽量减小故障对排水管网的影响。

进一步优选的，紧急情况处理系统包括备用排水系统和排风系统中的一种或两种。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.每个节点实时监控对应节点的安全信息，但在数据正常的情况下，不进行数据的上传，由于节点数量庞大，这样的设置能够大大减轻云端服务器的处理和存储压力。

2.应当指出的是，初始检测到异常信息或安全信息数值超标的节点不一定是故障发生的节点，因为空气和水等介质在地下管网是流动的，发生故障的节点中的信息不一定异常。但是当最终成监控数据和警报信息对时域和空间域的演变图以后，通过异常信息随时间在节点间的扩散和移动过程，技术人员能够更好地追溯异常信息的来源，从而判断发生故障的节点。

3.优选方案中的检测对象均为地下管线中容易出现异常信息的参数。

4.数据超过一级警报的预设值时仅仅是预警和观察，避免了误报的可能。数据超过二级警报的预设值时，则可以确认出现故障，此时激活对应节点的紧急情况处理系统，在正式维护前尽量减小故障对排水管网的影响。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明方法的流程图；

图2是本发明中节点中检测装置的模块结构图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2对本发明作详细说明。

一种地下排水管网智能管控大数据处理方法，包括如下步骤：

[1]根据所选取的传感器的检测范围，将城市地下三维排水管划分为有限数量的独立的监控区域，在每个监控区域内安装数个用于监控安全信息的传感器；由于市面上传感器的规格多样，因而一个监控区域的体积为多大不能给出固定的标准，但是通过传感器的适用范围，本领域技术人员能够判断合理的监控区域体积，所述体积通常在10-30m³范围内。优选的，传感器为气体传感器、温度传感器、水位传感器和湿度传感器中的一种或多种，所述气体传感器为甲烷传感器和硫化氢传感器中的一种或多种。

[2]地理信息系统(Geographic Information System或Geo－Informationsystem，GIS)有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。采用GIS系统对城市地下三维排水管网进行建模，每个监控区域作为一个节点，获得由有限数量的节点组成的三维模型；

[3]排水管网运行后，每个节点实时监控对应节点的安全信息；为了减小云端服务器的处理和存储压力，在检测到的数据正常的前提下，节点不会将检测数据上传。但是为了监控设备运行情况，在实时监控对应节点的安全信息的过程中，每个节点还需定期向云端服务器上传各传感器和用于控制传感器的芯片组的运行情况。

[4]当某个节点的传感器检测到异常信息或检测到的安全信息数值超标，激活该节点及与该节点相邻节点的云端上传功能，向云端服务器上传实时监控数据，上传的数据中包含监控数据随时间变换的信息，此外在必要的情况下，同时进行反馈处理动作；

一种优选的方案是，异常信息或安全信息数值超标分别设置两个级别的警报的预设值；异常信息数值或安全信息数值超标值超过一级警报的预设值的情况下，所述反馈处理动作为发送警报信息；异常信息数值或安全信息数值超标值超过二级警报的预设值的情况下，所述反馈处理动作为发送警报信息和激活启动紧急情况处理系统。紧急情况处理系统包括备用排水系统和排风系统中的一种或两种。可根据检测信息是气体浓度还是水位等，进行选择。

[5]根据各节点上传的监控数据、监控数据的时间信息和各个节点在三维模型中的位置信息，形成监控数据和警报信息对时域和空间域的演变图。所述演变图形式可以是监控信息的数据在时间域或空间域中的等高线图等，通过得到的演变图能够通过异常信息随时间在节点间的扩散和移动过程，技术人员能够更好地追溯异常信息的来源，从而判断发生故障的节点。

此外，在异常监控数据的数据量积累起来以后，通过机器学习法，能够使得系统具有自动预判故障地点的功能。

图2给出了一种优选的节点检测装置的模块结构图，具体的，每个节点均设置有单片机，单片机输入端连接传感模块，可根据实际需要连接气体传感器、温度传感器和水位传感器等。单片机输出端连接以太网通讯模块，用于与云端通讯。单片机输出端连接风机或排水阀控制电路，用于传递反馈信息，实现在人工检修前自动消除故障影响的功能。单片机还具有警报模块、计时芯片和看门狗电路等模块。上述模块的电路结构及其连接方式均属于现有技术，因而不再进一步具体描述。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种地下排水管网智能管控大数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

[1]根据所选取的传感器的检测范围，将城市地下三维排水管划分为有限数量的独立的监控区域，在每个监控区域内安装数个用于监控安全信息的传感器；

[2]采用GIS系统对城市地下三维排水管网进行建模，每个监控区域作为一个节点，获得由有限数量的节点组成的三维模型；

[3]排水管网运行后，每个节点实时监控对应节点的安全信息；

[4]当某个节点的传感器检测到异常信息或检测到的安全信息数值超标，激活该节点及与该节点相邻节点的云端上传功能，向云端服务器上传实时监控数据，同时进行反馈处理动作；

[5]根据各节点上传的监控数据、监控数据的时间信息和各个节点在三维模型中的位置信息，形成监控数据和警报信息对时域和空间域的演变图。

2.按照权利要求1所述的一种地下排水管网智能管控大数据处理方法，其特征在于：所述传感器为气体传感器、温度传感器、水位传感器和湿度传感器中的一种或多种，所述气体传感器为甲烷传感器和硫化氢传感器中的一种或多种。

3.按照权利要求1所述的一种地下排水管网智能管控大数据处理方法，其特征在于：步骤[3]中所述在实时监控对应节点的安全信息的过程中，每个节点还定期向云端服务器上传各传感器和用于控制传感器的芯片组的运行情况。

4.按照权利要求1所述的一种地下排水管网智能管控大数据处理方法，其特征在于：步骤[4]中所述异常信息或安全信息数值超标分别设置两个级别的警报的预设值；

异常信息数值或安全信息数值超标值超过一级警报的预设值的情况下，所述反馈处理动作为发送警报信息；

异常信息数值或安全信息数值超标值超过二级警报的预设值的情况下，所述反馈处理动作为发送警报信息和激活启动紧急情况处理系统。

5.按照权利要求4所述的一种地下排水管网智能管控大数据处理方法，其特征在于：所述紧急情况处理系统包括备用排水系统和排风系统中的一种或两种。