CN112324485A - 一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统，其特征在于：包括环境数据监控子系统、信息传输子系统、数据分析评价子系统和隧道通风管理子系统，各子系统之间相互关联、协同工作，利用数据传输模块将信号进行互联网传输，实现数据资源共享，方便工作人员或检修人员进行远程操控，实时了解隧道内各项指标是否存在异常以及通风状况是否良好。用大数据方法改良当前隧道通风系统，提高了相关工作人员的工作效率，有利于促进隧道通风领域的智能化发展。
Description
技术领域
本发明涉及公路隧道技术领域，具体为一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统。
背景技术
交通基础设施的建设是国民经济发展的生命线，近年来，随着我国交通基础建设规模的逐步扩大，高速公路建设不断向山区扩展，高速公路隧道越来越多、越来越长。隧道具有改善路线状况、减少运行里程、节省土地资源等优势条件，是山区路线工程的重要组成部分，对于我国交通事业的发展而言具有至关重要的作用。与此同时，由于隧道呈现的是一种管状半封闭结构，其本身也存在诸多劣势条件，比如：内部视线较差、空气不易流动、污染物排出困难、空间受限严重等等，致使隧道中有害气体的浓度逐渐增加，威胁到隧道内人员的安全。车辆的持续通行，尾气的不断排放都会是造成隧道内空气质量低的主要原因，且以长隧道尤为明显。
公路隧道是一个复杂系统，主要包括环境数据监控、数据信息传输、数据分析处理、隧道通风等子系统，各子系统之间相互作用、相互影响。但是，当前隧道通风控制策略在设备运行、交通运行监测、参数评价、控制命令实施、控制命令应用效果收集与反馈等方面，相互分离、缺乏衔接。
并且当前的通风控制方法通常是以时段、经验作为判断依据，采取台数控制法整台开启或关闭射流风机，控制手段较为单一。这造成整个隧道通风系统的运营效率低下，且能耗偏高、效果不明，极不符合交通运输行业的发展趋势。
基于此，本发明设计了一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统，以解决上述提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统，以解决上述提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统，包括环境数据监控子系统、信息传输子系统、数据分析评价子系统和隧道通风管理子系统，
所述环境数据监控子系统用于对隧道环境数据进行全样本监测采集、实时整合，利用云计算构建隧道通风综合监测模型，
所述信息传输子系统用于将采集到的全体数据通过无线网络上传至云端，进行数据存储、数据运营及数据维护，
所述数据分析评价子系统综合云端的实时数据和历史数据，对污染严重区域和通风情况良好区域的关键指标数据进行对比，进行当前隧道污染程度的综合分析，构建区域隧道污染评价模型，进行全面评价、生成对应数据报表，并做出相应控制决策实时反馈给隧道通风管理子系统；
所述隧道通风管理子系统执行数据分析评价子系统的控制命令，对当前风机转动频率进行实时智能调控。
优选的，所述环境数据监控子系统由CO浓度检测器、VI浓度检测器、氧气浓度检测仪、车流量监测仪、风速检测器构成，分别对CO浓度、VI浓度、氧气浓度、车流量和风速进行全样本监测和采集、实时整合。
优选的，所述信息传输子系统利用数据传输模块将信号进行互联网传输，实现数据资源共享。
优选的，所述数据分析评价子系统包括
数据实时处理模块，用于对数据的实时处理，包括数据转换、数据分析、数据评价和数据优化；
风机控制命令生成模块，用于根据当前最新评价结果生成相应的风机控制策略；
历史数据报表模块，用于存储每次数据实时处理模块生成的数据报表
优选的，所述关键指标数据包括车流量、一氧化碳浓度、烟雾浓度、氧气浓度、风速、风向。
优选的，所述隧道通风管理子系统由控制命令实施模块、实施效果反馈模块、故障预警模块、用户需求管理模块构成，
所述控制命令实施模块用于执行由数据分析评价子系统生成的控制策略，对当前风机转动频率、风门开关程度进行实时调控，
所述实施效果反馈模块用于将本次风机调控量与上一次风机调控量进行对比，分析并记录对比结果，将控制命令实施效果反馈给系统，
所述故障预警模块用于在检测到系统设备运行数值发生异常时，能够发送故障预警信号，
所述用户需求管理模块由历史控制命令报表、环境数据报表和故障记录日志组成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.实现了对风机的远程控制和自动控制，从对环境数据进行监测采集、上传云端，到对数据进行分析评价，最后根据评价结果生成控制策略，实时干预调控风机运行，从而改善隧道内通风情况。实现隧道空气质量的实时精准自动控制。
2.除满足控制功能要求外，还可有效兼容多种通讯协议，兼容性和扩充性好。
3.云端共享数据。环境数据全面监测采集、上传云端，实现数据资源共享；
4.数据监测釆集一体化，数据传输一体化，隧道运行分析评价一体化，隧道通风与管理一体化。四个一体化子系统协同作用，使得效率最大化。用大数据方法改良当前隧道通风系统，提高了相关工作人员的工作效率，有利于促进隧道通风领域的智能化发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明系统框图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统，包括环境数据监控子系统、信息传输子系统、数据分析评价子系统和隧道通风管理子系统，
在环境数据监控子系统中对隧道环境数据(车流量、一氧化碳(CO)浓度、烟雾(VI)浓度、氧气浓度、风速、风向等)进行全样本监测采集、实时整合，利用云计算技术构建隧道通风综合监测模型；随后通过数据传输子系统将采集到的全体数据通过无线网络上传至云端，以便其后的数据查看、维护及运营；再由数据分析评价子系统综合实时数据和历史数据，同时对污染严重区域和通风情况良好区域的关键指标(车流量、CO浓度、VI浓度、氧气浓度、风速)进行对比，进行当前隧道污染程度的综合分析，构建区域隧道污染评价模型，进行全面评价、生成对应数据报表，并做出相应控制决策实时反馈给隧道通风管理子系统；隧道通风管理子系统执行其控制命令，对当前风机转动频率进行实时智能调控，以达到改善隧道通风环境的目的。同时，隧道通风管理子系统划分四个并列的模块(控制命令实施模块，实施效果及反馈模块、隧道故障预警模块以及用户需求管理模块)，能够针对不同的隧道运行情形以及用户需求，启动不同的应用模块。构建“模块应用一一效果反馈——污染情况评价——应对模块选择——模块应用”的一体化隧道通风与管理系统平台。
其中，所述环境数据监控子系统由CO浓度检测器、VI浓度检测器、氧气浓度检测仪、车流量监测仪、风速检测器构成，分别对CO浓度、VI浓度、氧气浓度、车流量和风速进行全样本监测和采集、实时整合，并利用云计算技术构建隧道通风综合监测模型，便于对隧道环境数据的全面实时监测和管理；
其中，完成环境数据监控子系统中各种数据信息的传输、完成已采集全体数据向数据分析评价子系统的传输以及完成隧道通风管理子系统中控制命令的传输，同时此子系统还将采集到的各类数据通过无线网络上传至云端，进行数据存储、数据运营及数据维护，其利用数据传输模块将信号进行互联网传输，实现数据资源共享，方便工作人员或检修人员实时获取隧道运行数据和远程操控；
其中，所述数据分析评价子系统包括
数据实时处理模块，用于对数据的实时处理，包括数据转换、数据分析、数据评价和数据优化；综合实时数据和历史数据，对污染严重区域和通风情况良好区域的关键指标数据(例如车流量、一氧化碳(CO)浓度、烟雾(VI)浓度、氧气浓度、风速、风向等)进行对比，构建区域隧道污染评价模型，综合分析当前隧道的污染程度，进行全面评价，并生成对应数据报表。
风机控制命令生成模块，用于根据当前最新评价结果生成相应的风机控制策略；
历史数据报表模块，用于存储每次数据实时处理模块生成的数据报表，方便工作人员或检修人员随时调用查看历史数据；
其中，所述隧道通风管理子系统由控制命令实施模块、实施效果反馈模块、故障预警模块、用户需求管理模块构成，
所述控制命令实施模块用于执行由数据分析评价子系统生成的控制策略，对当前风机转动频率、风门开关程度进行实时调控，以达到智能改善隧道通风环境的目的。
所述实施效果反馈模块用于将本次风机调控量与上一次风机调控量进行对比，分析并记录对比结果，将控制命令实施效果反馈给系统，实现通风量的精准控制。
所述故障预警模块用于在检测到系统设备运行数值发生异常时，能够发送故障预警信号，工作人员可实时接收到此信号以了解当前设备运行状况，以便及时进行下一步观察或维修工作。
所述用户需求管理模块由历史控制命令报表、环境数据报表和故障记录日志组成，历史控制命令报表存放历次控制命令及风机调控记录，环境数据报表存放当前和历史监测采集的环境数据，工作人员不用去现场便可快速掌握隧道内的通风情况及各项指标情况，大大提高工作效率。故障记录日志存放历史故障数据，以供维修人员查看。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统，其特征在于：包括环境数据监控子系统、信息传输子系统、数据分析评价子系统和隧道通风管理子系统，
所述环境数据监控子系统用于对隧道环境数据进行全样本监测采集、实时整合，利用云计算构建隧道通风综合监测模型，
所述信息传输子系统用于将采集到的全体数据通过无线网络上传至云端，进行数据存储、数据运营及数据维护，
所述数据分析评价子系统综合云端的实时数据和历史数据，对污染严重区域和通风情况良好区域的关键指标数据进行对比，进行当前隧道污染程度的综合分析，构建区域隧道污染评价模型，进行全面评价、生成对应数据报表，并做出相应控制决策实时反馈给隧道通风管理子系统；
所述隧道通风管理子系统执行数据分析评价子系统的控制命令，对当前风机转动频率进行实时智能调控。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统，其特征在于：所述环境数据监控子系统由CO浓度检测器、VI浓度检测器、氧气浓度检测仪、车流量监测仪、风速检测器构成，分别对CO浓度、VI浓度、氧气浓度、车流量和风速进行全样本监测和采集、实时整合。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统，其特征在于：所述信息传输子系统利用数据传输模块将信号进行互联网传输，实现数据资源共享。
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统，其特征在于：所述数据分析评价子系统包括
数据实时处理模块，用于对数据的实时处理，包括数据转换、数据分析、数据评价和数据优化；
风机控制命令生成模块，用于根据当前最新评价结果生成相应的风机控制策略；
历史数据报表模块，用于存储每次数据实时处理模块生成的数据报表。
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统，其特征在于：所述关键指标数据包括车流量、一氧化碳浓度、烟雾浓度、氧气浓度、风速、风向。
6.根据权利要求1所述的一种基于大数据的隧道通风管理一体化智能系统，其特征在于：所述隧道通风管理子系统由控制命令实施模块、实施效果反馈模块、故障预警模块、用户需求管理模块构成，
所述控制命令实施模块用于执行由数据分析评价子系统生成的控制策略，对当前风机转动频率、风门开关程度进行实时调控，
所述实施效果反馈模块用于将本次风机调控量与上一次风机调控量进行对比，分析并记录对比结果，将控制命令实施效果反馈给系统，
所述故障预警模块用于在检测到系统设备运行数值发生异常时，能够发送故障预警信号，
所述用户需求管理模块由历史控制命令报表、环境数据报表和故障记录日志组成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210205 |
|
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