CN110989456B - 一种地下管廊安全监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地下管廊安全监控系统，包括参数采集模块、微处理器、比较模块、通信模块、监控中心；本发明通过对一定时间区间内的地下管廊参数值波动率进行计算，将现有技术中简单的通过数值的比较优化为数值波动率的比较，可以同时有效比较判断得到参数在一定时间区间内增大和变小的情形，可以有效判断出地下管廊中工作状态的稳定性，同时基于持续时间段内的两次参数波动率比较，极大提高了安全隐患排查的可靠性。

Description

一种地下管廊安全监控系统
技术领域
本发明涉及地下综合管廊工作状态监控系统，具体涉及一种地下管廊安全监控系统。
背景技术
地下综合管廊，就是地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监控系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。
由于地下管道空间中集成有城市电力、通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线，因此确保地下管廊中各种工程管线处于安全、稳定的工作状态则显得尤为重要，稍有不慎即可使得一座城市陷入瘫痪状态，也可能造成火灾、爆炸等安全事故。综合管廊监控系统是一个多方面综合监控系统，主要包括对管廊内部环境（温湿度、可燃气体、有毒气体、积水情况等的监控），管廊入口及内部的视频监控，管廊排风系统的监控，管廊照明系统的监控等。
当前，对地下管廊中涉及温度、湿度、气体浓度等各种环境参数的监控都是通过使用对应传感器实现的，是根据监控的具体需求在合适的地点安装多种类型的传感器，还要根据传感器的位置布置，数据采集至数据中心后，当采集的数据超过报警阈值时即刻发出警报，以提示地下管廊中存在安全隐患。然而，当前技术中的这些系统都是根据采集获取到的温度、湿度、气体浓度等各种环境参数是否超过对应阈值，以判断是否超过警报值，而忽略了当温度、湿度、气体浓度等各种环境参数较低时也会导致地下管廊中的各种工程管线处于一种不稳定的工作状态的情况，也就是说现有技术中对地下管廊安全监控的方法存在不全面客观的缺陷。而且，通过将温度、湿度、气体浓度等各种环境参数与对应阈值一一比对，需要进行多次数据的比较，也在一定程度上影响到了安全隐患排查的及时性。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种能够全面、准确且高效监控地下管廊安全的系统，既可以及时判断地下管廊中的参数是否过高，也可以判断出地下管廊中的参数是否过低的情形，且仅需要进行一次比较判断即可准确获取地下管廊中是否存在安全隐患。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种地下管廊安全监控系统，包括参数采集模块、微处理器、比较模块、通信模块、监控中心；其中，参数采集模块、比较模块分别与微处理器连接，参数采集模块实时采集地下管廊中的工作参数值，并将采集获取的参数值实时传输至微处理器，微处理器对所获取的参数值进行数据处理分析后传输至比较模块，比较模块输出数据比较结果并经由通信模块上传至监控中心，监控中心根据比较结果进行相应调度排查安全隐患。
所述参数采集模块实时采集地下管廊中的工作参数值，具体包括：
参数采集模块在时间t1时，采集地下管廊空间中的参数值m1，并传输至微处理器；
参数采集模块在时间t2时，采集地下管廊空间中的参数值m2，并传输至微处理器；
参数采集模块在时间t3时，采集地下管廊空间中的参数值m3，并传输至微处理器。
所述微处理器对所获取的参数值进行数据处理分析，具体包括：
计算得到参数值从t1时刻至t2时刻的参数值波动率k21，k21=|m2-m1|/ m1；
计算得到参数值从t2时刻至t3时刻的参数值波动率k32，k32=|m3-m2|/ m2。
所述比较模块输出数据比较结果，具体包括：
比较模块获取微处理器进行数据处理分析后的参数值波动率k，并将参数值波动率k与预设的参数值波动率阈值进行比较，当参数值波动率k21大于等于第一参数值波动率阈值时，输出存在安全隐患的提示；当参数值波动率k32大于等于第二参数值波动率阈值时，输出存在安全隐患警报；其中，第二参数值波动率阈值大于第一参数值波动率阈值。即当地下管廊系统中的参数在t1至t3时间段内持续发生较大参数值波动时，输出存在安全隐患警报，通过两次参数波动的判断可以避免由于偶然性参数波动而知的警报务必，从而进一步提高了地下管廊中安全隐患排查的可靠性。
进一步的，所述参数采集模块可以是温度传感器、湿度传感器、天然气浓度传感器中的一种或多种，则相应的所述参数值分别为温度、湿度、天然气浓度中的一种或多种。
进一步的，所述温度传感器、湿度传感器、天然气浓度传感器等参数采集模块分布在地下管廊的n个不同位置，以实时采集地下管廊中n个不同位置处的n个温度、湿度、天然气浓度等参数值。
进一步的，所述微处理器计算得到的参数值波动率k包括地下管廊中n个不同位置处的参数值波动率k21（1）、k21（2）、……k21（n）和k32（1）、k32（2）、……k32（n）。由于可以同时获取地下管廊中多个不同位置处的参数值波动率，因此只要某一个位置处的参数值出现异常波动即可立马获取到安全隐患的存在，避免了由于参数采集模块处于某种特定位置（例如通风较好的区段）而未能及时发现安全隐患的情况，进一步提高了安全隐患排查的可靠性。例如，选出k21（1）、k21（2）、……k21（n）和k32（1）、k32（2）、……k32（n）中最小的取值k21（i）、k32（i）分别与第一参数值波动率阈值、第二参数值波动率阈值进行比较，当k21（i）大于等于第一参数值波动率阈值，且k32（i）大于等于第二参数值波动率阈值时，比较模块输出存在安全隐患的提示。
进一步的，所述t1时刻与t2时刻的差值、t2时刻与t3时刻的时间差可以相同，也可以不同，且时间差可以为1分钟、30分钟、1小时等。显然，当时间差值越小，则参数值波动率k的获取频率越高，则相应安全隐患事故被发现的及时性更高。
进一步的，所述参数值波动率阈值可以为10%、20%、30%等。
本发明与现有技术相比，有以下突出的实质性的特点和显著的优势：
1、本发明对一定时间区间内的地下管廊参数值波动率进行计算，将现有技术中简单的通过数值的比较优化为数值波动率的比较，可以同时有效比较判断得到参数在一定时间区间内增大和变小的情形，可以有效判断出地下管廊中工作状态的稳定性。
2、本发明通过将现有技术中对温度、湿度、气体浓度等参数与对应阈值进行比较的方法，进一步改进为温度、湿度、气体浓度等参数波动率的比较，将不同量纲的参数值转化为无量纲的波动率，避免了需要分别将温度、湿度、气体浓度与阈值进行多次比较而影响安全隐患排查的效率。
3、本发明通过实时监控地下管廊中不同位置处的参数值波动率，只要某一个位置处的参数值出现异常波动即可立马获取到安全隐患的存在，进一步提高了安全隐患排查的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例一提供的一种地下管廊安全监控系统结构示意图。
图2是实施例二提供的一种地下管廊安全监控系统结构示意图。
图3是实施例三提供的一种地下管廊安全监控系统结构示意图。
图4是实施例四提供的一种地下管廊安全监控系统结构示意图。
图5是实施例五提供的一种地下管廊安全监控系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
参阅图1，一种地下管廊安全监控系统，包括参数采集模块、微处理器、比较模块、通信模块、监控中心；其中，参数采集模块、比较模块分别与微处理器连接，参数采集模块实时采集地下管廊中的工作参数值，并将采集获取的参数值实时传输至微处理器，微处理器对所获取的参数值进行数据处理分析后传输至比较模块，比较模块输出数据比较结果经由通信模块上传至监控中心。
所述参数采集模块实时采集地下管廊中的工作参数值，具体包括：
参数采集模块在时间t1时，采集地下管廊空间中的参数值m1，并传输至微处理器；
参数采集模块在时间t2时，采集地下管廊空间中的参数值m2，并传输至微处理器；
参数采集模块在时间t3时，采集地下管廊空间中的参数值m3，并传输至微处理器。
所述微处理器对所获取的参数值进行数据处理分析，具体包括：
计算得到参数值从t1时刻至t2时刻的参数值波动率k21，k21=|m2-m1|/ m1；
计算得到参数值从t2时刻至t3时刻的参数值波动率k32，k32=|m3-m2|/ m2。
所述比较模块输出数据比较结果，具体包括：
比较模块获取微处理器进行数据处理分析后的参数值波动率k，并将参数值波动率k与预设的参数值波动率阈值进行比较，当参数值波动率k21大于等于第一参数值波动率阈值时，输出存在安全隐患的提示；当参数值波动率k32大于等于第二参数值波动率阈值时，输出存在安全隐患警报；其中，第二参数值波动率阈值大于第一参数值波动率阈值。
所述监控中心根据比较模块上传的存在安全隐患的提示，发出调度指令，由工作人员进行安全隐患的排查、处理。
实施例二：
进一步的，基于实施例一中的一种地下管廊安全监控系统，所述参数采集模块具体为温度传感器。
温度传感器在t1时刻，采集获取到地下管廊空间中的温度为40℃，并传输至微处理器；温度传感器在t2时刻，采集获取到地下管廊空间中的温度为50℃，并传输至微处理器；温度传感器在t3时刻，采集获取到地下管廊空间中的温度为55℃，并传输至微处理器。
微处理器根据所获取的t1、t2、t3时刻的温度值，计算得到地下管廊中从t1时刻至t2时刻的温度波动率k21=25%，以及t2时刻至t3时刻的温度波动率k32=10%。
比较模块将该温度波动率与预设的温度波动率阈值进行比较，当第一温度波动率阈值为10%、第二时温度波动率阈值为15%，此时k21大于第一温度波动率阈值，k32小于第二时温度波动率阈值，因此只输出当前存在安全隐患的提示；当第一温度波动率阈值为5%、第二时温度波动率阈值为10%，此时k21、k32分别大于或等于第一温度波动率阈值、第二时温度波动率阈值，因此输出当前存在安全隐患的提示。
实施例三：
进一步的，基于实施例一中的一种地下管廊安全监控系统，所述参数采集模块具体为天然气浓度传感器。
天然气浓度传感器在t1时刻，采集获取到地下管廊空间中的天然气浓度为3%，并传输至微处理器；天然气浓度传感器在t2时刻，采集获取到地下管廊空间中的天然气浓度为2.5%，并传输至微处理器；天然气浓度传感器在t3时刻，采集获取到地下管廊空间中的天然气浓度为3.5%，并传输至微处理器。
微处理器根据所获取的t1、t2、t3时刻的天然气浓度值，计算得到地下管廊中从t1时刻至t2时刻的天然气浓度波动率k21=16.7%、从t2时刻至t3时刻的天然气浓度波动率k32=40%。
比较模块将该天然气浓度波动率与预设的天然气浓度波动率阈值进行比较，当预设的第一天然气浓度波动率阈值为20%、第二天然气浓度波动率阈值为25%时，k21小于第一天然气浓度波动率阈值，则输出当前不存在安全隐患的提示；当预设的第一天然气浓度波动率阈值为15%、第二天然气浓度波动率阈值为45%时，k21大于第一天然气浓度波动率阈值，且k32小于第二天然气浓度波动率阈值，则输出当前存在安全隐患的提示；当预设的第一天然气浓度波动率阈值为15%、第二天然气浓度波动率阈值为25%时，k21大于第一天然气浓度波动率阈值，且k32大于第二天然气浓度波动率阈值，则输出当前存在安全隐患的警报。
实施例四：
进一步的，基于实施例一中的一种地下管廊安全监控系统，所述参数采集模块具体为温度传感器和天然气浓度传感器；所述温度传感器在t1、t2、t3时刻采集到的温度值分别为60℃、50℃、55℃；所述天然气浓度传感器在t1、t2、t3时刻采集到的天然气浓度分别为2%、1.5%、2%。
微处理器根据所获取的t1、t2、t3时刻的温度值、天然气浓度值，计算得到地下管廊中从t1时刻至t2时刻的温度波动率为16.7%，天然气浓度波动率为25%；从t2时刻至t3时刻的温度波动率为10%，天然气浓度波动率为33.3%
比较模块将温度波动率、天然气浓度波动率与预设的参数波动率阈值进行比较，当预设的第一参数波动率阈值为15%、第二参数波动率阈值为30%时，由于从t1时刻至t2时刻，天然气浓度波动率大于第一参数波动率阈值，且从t2时刻至t3时刻的天然气浓度波动率大于第二参数波动率阈值，则输出存在安全隐患的警报；当预设的第一参数波动率阈值为15%、第二参数波动率阈值为35%时，由于从t1时刻至t2时刻，温度波动率和天然气浓度波动率都大于第一参数波动率阈值，而从t2时刻至t3时刻，温度波动率和天然气浓度波动率都小于第二参数波动率阈值，则只输出存在安全隐患的提示。
实施例五：
进一步的，基于实施例一中的一种地下管廊安全监控系统，所述参数采集模块具体为温度传感器、湿度传感器和天然气浓度传感器。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种地下管廊安全监控系统，包括参数采集模块、微处理器、比较模块、通信模块、监控中心；其特征在于：其中，参数采集模块、比较模块分别与微处理器连接，参数采集模块实时采集地下管廊中的工作参数值，并将采集获取的参数值实时传输至微处理器，微处理器对所获取的参数值进行数据处理分析后传输至比较模块，比较模块输出数据比较结果并经由通信模块上传至监控中心，监控中心根据比较结果进行相应调度排查安全隐患；
所述参数采集模块实时采集地下管廊中的工作参数值，具体包括：
参数采集模块在时间t1时，采集地下管廊空间中的参数值m1，并传输至微处理器；
参数采集模块在时间t2时，采集地下管廊空间中的参数值m2，并传输至微处理器；
参数采集模块在时间t3时，采集地下管廊空间中的参数值m3，并传输至微处理器；
所述微处理器对所获取的参数值进行数据处理分析，具体包括：
计算得到参数值从t1时刻至t2时刻的参数值波动率k21，k21＝|m2-m1|/m1；
计算得到参数值从t2时刻至t3时刻的参数值波动率k32，k32＝|m3-m2|/m2。
所述比较模块输出数据比较结果，具体包括：
比较模块获取微处理器进行数据处理分析后的参数值波动率k21、k32，当参数值波动率k21大于等于第一参数值波动率阈值时，输出存在安全隐患的提示；进一步的，当参数值波动率k32大于等于第二参数值波动率阈值时，输出存在安全隐患警报；其中，第二参数值波动率阈值大于第一参数值波动率阈值。
2.根据权利要求1所述的一种地下管廊安全监控系统，其特征在于：所述参数采集模块可以是温度传感器、湿度传感器、天然气浓度传感器。
3.根据权利要求2所述的一种地下管廊安全监控系统，其特征在于：所述参数值分别为温度、湿度、天然气浓度。
4.根据权利要求3所述的一种地下管廊安全监控系统，其特征在于：所述温度传感器、湿度传感器、天然气浓度传感器参数采集模块分布在地下管廊的n个不同位置，以实时采集地下管廊中n个不同位置处的n个温度、湿度、天然气浓度参数值。
5.根据权利要求4所述的一种地下管廊安全监控系统，其特征在于：所述微处理器计算得到的参数值波动率包括地下管廊中n个不同位置处的参数值波动率k21(1)、k21(2)、……k21(n)和k32(1)、k32(2)、……k32(n)。
6.根据权利要求1所述的一种地下管廊安全监控系统，其特征在于：所述t1时刻与t2时刻的差值、t2时刻与t3时刻的时间差可以相同，也可以不同。
7.根据权利要求6所述的一种地下管廊安全监控系统，其特征在于：所述时间差为1分钟、30分钟或1小时。
8.根据权利要求1所述的一种地下管廊安全监控系统，其特征在于：所述参数值波动率阈值为10％、20％或30％。
9.根据权利要求5所述的一种地下管廊安全监控系统，其特征在于：当k21(1)、k21(2)、……k21(n)中有一个取值大于等于第一参数值波动率阈值时，输出存在安全隐患的提示；同时，当k32(1)、k32(2)、……k32(n)大于等于第二参数值波动率阈值时，输出存在安全隐患的警报。
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