CN112633685A - 基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统，包括运维服务数据库、远程操控终端、图像信息采集终端及通讯服务网络，其中运维服务数据库通过通讯服务网络分别与远程操控终端、图像信息采集终端建立数据通讯连接，同时远程操控终端、图像信息采集终端间通过通讯服务网络建立数据通讯连接。其使用方法包括确定检测点，系统组网、系统预设及管廊风险管理等四个步骤。本发明可在获取基础数据的同时，有效实现对管廊现成实际情况进行视频、图片信息采集和监控；另一方面极大的提高了风险事件判断效率及精度，并可为风险事件的日常管理、应急处理及日后信息追溯提供精确的信息指导及服务。

Description

基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统及方法

技术领域

本发明涉及一种管廊风险监控管理系统及方法，特别是涉及地下综合管廊现场多源综合现场定位系统及方法。

背景技术

城市综合管廊系统的运行中，为了提高对运行风险事件的综合监管能力，提高管廊运行安全性，当前在监管工作采用了大量的基于人工职能类风险监控系统平台，如王建波（2018）等采用德尔菲法和主成分分析（PCA）建立管廊PPP项目风险评价指标体系，并运用C-OWA算子来进行指标赋权，建立基于集对分析的风险评价模型，利用灰色关联度确定差异度系数，通过联系度的取值评判项目风险等级及发展趋势，为综合管廊PPP项目风险评价的理论与实践提供参考，在实际管理工作中，当前所使用的管廊风险监控评测系统往往均是通过各类传感器进行管廊运维数据采集及监控作业，虽然可以一定程度满足管廊风险监管作业的需要，但对管廊系统内部实际运行状态及风险事件现场状态及发展动态均缺乏直接有效的监管数据，也无法根据管廊实际运行现场状态进行相应的风险监控、预警等作业，因此导致当前的管廊系统风险监管作业的工作效率和精度均相对较差；同时当前管廊运维风险监管系统在运行中，对采集数据的分析运算处理作业缺乏必要的自主学习能力，从而造成对风险事件的监管及预测作业效率低下，且无法对突发或个别偶发状态数据对应的风险情况进行有效的评测。

因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的城市管廊风险评估管理系统，以满足管廊系统实际运行维护管理作业的需要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统及方法及方法，以克服传统设备在运行中的缺陷，提高管廊系统运行的稳定性、安全性和可靠性。为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统，包括运维服务数据库、远程操控终端、图像信息采集终端及通讯服务网络，其中运维服务数据库通过通讯服务网络分别与远程操控终端、图像信息采集终端建立数据通讯连接，同时远程操控终端、图像信息采集终端间通过通讯服务网络建立数据通讯连接，且所述图像信息采集终端若干个，各图像信息采集终端间相互并联，并分别位于管廊系统内部，并由管廊系统提供独立供电回路供电。

进一步的，所述的图像信息采集终端包括定位机构、承载底座、承载台、定向麦克风、数据通讯装置、GNSS卫星定位装置、CCD监控摄像头、3D摄像头、辅助照明灯、应力片、非接触生命体征检测装置及驱动电路，其中所承载底座为横断面呈矩形的闭合腔体结构，其下端面与定位机构连接，上端面通过转台机构与承载台下端面连接并同轴分布，且所述承载台上端面与承载底座上端面呈0°—90°夹角，所承载台包括基座、透明防护罩、接线端子，其中所述基座为横断面呈“凵”字形槽状结构，所述透明防护罩包覆在基座上方并与基座构成闭合腔体结构，所述CCD监控摄像头、3D摄像头、辅助照明灯均嵌于基座，并通过转台机构与基座底部铰接，所述CCD监控摄像头、3D摄像头、辅助照明灯光轴相互平行分布，并与基座底部呈0°—90°夹角，所述接线端子至少一个嵌于基座外表面，并通过导线与应变片电气连接，且每个接线端子均与至少一个应变片电气连接，所述定向麦克风至少两个，对称分布在基座外侧面，并通过转台机构与基座外侧面铰接，所述非接触生命体征检测装置至少一个，嵌于基座前端面且其轴线与CCD监控摄像头光轴呈15°—135°夹角并相交，所述数据通讯装置、GNSS卫星定位装置及驱动电路均嵌于承载底座内，所述驱动电路分别与定向麦克风、数据通讯装置、GNSS卫星定位装置、CCD监控摄像头、3D摄像头、辅助照明灯、非接触生命体征检测装置、转台机构及承载台的接线端子电气连接。

进一步的，所述应变片若干，各应变片间相互并联，环绕承载底座轴线呈阵列结构排布，且所述应变片与均布在CCD监控摄像头最大视场范围内，且相邻两个应变片间间距不小于10厘米。

进一步的，所述数据通讯装置包括至少一个有线数据通讯模块和至少一个无线数据通讯模块，其中所述有线数据通讯模块对应的承载底座侧表面外出设至少一个通讯端口，并与通讯端口电气连接，所述无线数据通讯模块和GNSS卫星定位装置对应的承载底座外侧面设一个通讯天线，且所述通讯天线分别与无线数据通讯模块和GNSS卫星定位装置电气连接。

进一步的，所述图像信息采集终端中，各图像信息采集终端的最大有效检测距离为2—30米，且分布在同一直线方向上的相邻两个图像信息采集终端的检测距离中有0.5—1.5米范围相互重合。

进一步的，所述运维服务数据库包括数据运算处理服务器、数据存储备份服务器，所述数据运算处理服务器与数据存储备份服务器连接，所述数据运算处理服务器为基于SOA体系为基础底层程序的云计算数据处理平台，且数据运算处理服务器中另设BP神经网络系统、基于BIM和GIS为基础的三维信息展示子系统、图像识别处理系统，所述数据存储服务器为基于基于Lcuene及SQL中任意一种为基础的全文搜索服务器基础的数据库系统，且数据运算处理服务器另设数据加密管理系统。

基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统的使用方法，包括以下步骤：

S1，确定检测点，首先由运维服务数据库与市政规划资料库服务器、地质结构数据服务器及待检测管廊管理系统服务器建立数据连接，获取待检测管廊系统在水平面上的地理坐标信息、卫星定位座坐标值信息、垂直方向上地质结构信息及待检测管廊规划建设信息，然后为待检测管廊内部结构作业面、管廊对应的地表位置及管廊对应的地质形变区分别设定若干检测点，并对各监测点的空间三维坐标进行采集并统计，同时在待检测管廊管理系统服务器中生成待检测管廊及周边地质结构、地表建筑结构的整体三维模型；

S2，系统组网，完成S1步骤，根据S1 步骤设定的各检测点分别在待检测管廊系统内部及地表位置设置图像信息采集终端，且每个检测点均设一个图像信息采集终端，然后由运维服务数据库为程操控终端、图像信息采集终端分配独立的硬件识别编码、软件识别编码及数据通讯寻址地址并建立数据信息库；

S3，系统预设，完成S2步骤后，通过远程操控终端向运维服务数据库中录入相关预设的管廊运行风险事件及相应的风险事件应急处理管理办法，并将录入的管廊运行风险事件及相应的风险事件应急处理管理办法数据在运维服务数据库数据存储备份服务器中，并在数据运算处理服务器中生成各数据的映射数据文件，然后由数据运算处理服务器通过BP神经网络系统、基于BIM和GIS为基础的三维信息展示子系统、图像识别处理系统对数据进行识别分析，一方面生成风险管控运算逻辑及基础比对数据库；另一方面生成风险预警输出文件；

S4，管廊风险管理，完成S3步骤后，在日常维护管理中，由各图像信息采集终端分别对管廊系统中的各检测点进行持续检测，并将检测的数据直接输送至运维服务数据库中，然后将各图像信息采集终端采集的数据按S2步骤方法进行预处理，然后基于S2步骤生成的风险管控运算逻辑对各图像信息采集终端进行处理运行，并将运行结果与基础比对数据库数据进行比对，最后生成风险预警数据并输出即可，

进一步的，所述S3步骤中，在与运行结果与基础比对数据库数据进行比对时，针对基础比对数据库无存档的全新数据在 输出的同时另同时补充录入到基础比对数据库中备用。

本发明一方面系统构成结构简单、数据通讯处理能力强，可在获取基础数据的同时，有效实现对管廊现成实际情况进行视频、图片信息采集和监控，从而有效满足对管廊系统自身及周边环境进行全面监控，数据获取全面且精度高；另一方面系统运行自动化程度、智能化程度高，极大的提高了风险事件判断效率及精度，并可为风险事件的日常管理、应急处理及日后信息追溯提供精确的信息指导及服务，极大的提高了管廊运行风险管控工作的工作效率和精度，并极大的降低了管廊维护管理工作的运行成本及安全隐患。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明。

图1为本发明系统构成结构原理示意图；

图2为图像信息采集终端结构示意图；

图3为本发明运行方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，以氢气为例进一步阐述本发明。

如图1和2所示，一种基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统，包括运维服务数据库1、远程操控终端3、图像信息采集终端2及通讯服务网络4，其中运维服务数据库1通过通讯服务网络3分别与远程操控终端3、图像信息采集终端4建立数据通讯连接，同时远程操控终端3、图像信息采集终端2间通过通讯服务网络4建立数据通讯连接，且图像信息采集终端2若干个，各图像信息采集终端2间相互并联，并分别位于管廊系统内部，并由管廊系统提供独立供电回路供电。

重点说明的，所述的图像信息采集终端2包括定位机构21、承载底座22、承载台23、定向麦克风24、数据通讯装置25、GNSS卫星定位装置26、CCD监控摄像头27、3D摄像头28、辅助照明灯29、应力片201、非接触生命体征检测装置202及驱动电路203，其中所承载底座22为横断面呈矩形的闭合腔体结构，其下端面与定位机构21连接，上端面通过转台机构5与承载台23下端面连接并同轴分布，且所述承载台23上端面与承载底座22上端面呈0°—90°夹角；

进一步说明的，所承载台23包括基座231、透明防护罩232、接线端子233，其中所述基座231为横断面呈“凵”字形槽状结构，所述透明防护罩232包覆在基座231上方并与基座231构成闭合腔体结构，所述CCD监控摄像头27、3D摄像头28、辅助照明灯29均嵌于基座231，并通过转台机构5与基座231底部铰接，所述CCD监控摄像头27、3D摄像头28、辅助照明灯29光轴相互平行分布，并与基座231底部呈0°—90°夹角，所述接线端子233至少一个嵌于基座231外表面，并通过导线6与应变片201电气连接，且每个接线端子233均与至少一个应变片201电气连接，所述定向麦克风24至少两个，对称分布在基座231外侧面，并通过转台机构5与基座231外侧面铰接，所述非接触生命体征检测装置202至少一个，嵌于基座231前端面且其轴线与CCD监控摄像头27光轴呈15°—135°夹角并相交；

同时，所述数据通讯装置25、GNSS卫星定位装置26及驱动电路203均嵌于承载底座21内，所述驱动电路203分别与定向麦克风24、数据通讯装置25、GNSS卫星定位装置26、CCD监控摄像头27、3D摄像头28、辅助照明灯29、非接触生命体征检测装置202、转台机构5及承载台23的接线端子233电气连接。

同时，所述应变片201若干，各应变片201间相互并联，环绕承载底座21轴线呈阵列结构排布，且所述应变片201与均布在CCD监控摄像头27最大视场范围内，且相邻两个应变片201间间距不小于10厘米。

进一步优化的，所述数据通讯装置25包括至少一个有线数据通讯模块和至少一个无线数据通讯模块，其中所述有线数据通讯模块对应的承载底座21侧表面外出设至少一个通讯端口6，并与通讯端口6电气连接，所述无线数据通讯模块和GNSS卫星定位装置26对应的承载底座21外侧面设一个通讯天线7，且所述通讯天线7分别与无线数据通讯模块和GNSS卫星定位装置26电气连接。

本实施例中，所述图像信息采集终端2中，各图像信息采集终端2的最大有效检测距离为2—30米，且分布在同一直线方向上的相邻两个图像信息采集终端2的检测距离中有0.5—1.5米范围相互重合。

值得注意的，所述运维服务数据库1包括数据运算处理服务器、数据存储备份服务器，所述数据运算处理服务器与数据存储备份服务器连接，所述数据运算处理服务器为基于SOA体系为基础底层程序的云计算数据处理平台，且数据运算处理服务器中另设BP神经网络系统、基于BIM和GIS为基础的三维信息展示子系统、图像识别处理系统，所述数据存储服务器为基于基于Lcuene及SQL中任意一种为基础的全文搜索服务器基础的数据库系统，且数据运算处理服务器另设数据加密管理系统。

如图3所示，基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统的使用方法，包括以下步骤：

S1，确定检测点，首先由运维服务数据库与市政规划资料库服务器、地质结构数据服务器及待检测管廊管理系统服务器建立数据连接，获取待检测管廊系统在水平面上的地理坐标信息、卫星定位座坐标值信息、垂直方向上地质结构信息及待检测管廊规划建设信息，然后为待检测管廊内部结构作业面、管廊对应的地表位置及管廊对应的地质形变区分别设定若干检测点，并对各监测点的空间三维坐标进行采集并统计，同时在待检测管廊管理系统服务器中生成待检测管廊及周边地质结构、地表建筑结构的整体三维模型；

S2，系统组网，完成S1步骤，根据S1 步骤设定的各检测点分别在待检测管廊系统内部及地表位置设置图像信息采集终端，且每个检测点均设一个图像信息采集终端，然后由运维服务数据库为程操控终端、图像信息采集终端分配独立的硬件识别编码、软件识别编码及数据通讯寻址地址并建立数据信息库；

S3，系统预设，完成S2步骤后，通过远程操控终端向运维服务数据库中录入相关预设的管廊运行风险事件及相应的风险事件应急处理管理办法，并将录入的管廊运行风险事件及相应的风险事件应急处理管理办法数据在运维服务数据库数据存储备份服务器中，并在数据运算处理服务器中生成各数据的映射数据文件，然后由数据运算处理服务器通过BP神经网络系统、基于BIM和GIS为基础的三维信息展示子系统、图像识别处理系统对数据进行识别分析，一方面生成风险管控运算逻辑及基础比对数据库；另一方面生成风险预警输出文件；

S4，管廊风险管理，完成S3步骤后，在日常维护管理中，由各图像信息采集终端分别对管廊系统中的各检测点进行持续检测，并将检测的数据直接输送至运维服务数据库中，然后将各图像信息采集终端采集的数据按S2步骤方法进行预处理，然后基于S2步骤生成的风险管控运算逻辑对各图像信息采集终端进行处理运行，并将运行结果与基础比对数据库数据进行比对，最后生成风险预警数据并输出即可，

需要注意的，所述S3步骤中，在与运行结果与基础比对数据库数据进行比对时，针对基础比对数据库无存档的全新数据在 输出的同时另同时补充录入到基础比对数据库中备用。

本发明一方面系统构成结构简单、数据通讯处理能力强，可在获取基础数据的同时，有效实现对管廊现成实际情况进行视频、图片信息采集和监控，从而有效满足对管廊系统自身及周边环境进行全面监控，数据获取全面且精度高；另一方面系统运行自动化程度、智能化程度高，极大的提高了风险事件判断效率及精度，并可为风险事件的日常管理、应急处理及日后信息追溯提供精确的信息指导及服务，极大的提高了管廊运行风险管控工作的工作效率和精度，并极大的降低了管廊维护管理工作的运行成本及安全隐患。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统，其特征在于：所述基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统及方法包括运维服务数据库、远程操控终端、图像信息采集终端及通讯服务网络，其中所述运维服务数据库通过通讯服务网络分别与远程操控终端、图像信息采集终端建立数据通讯连接，同时所述远程操控终端、图像信息采集终端间通过通讯服务网络建立数据通讯连接，且所述图像信息采集终端若干个，各图像信息采集终端间相互并联，并分别位于管廊系统内部，并由管廊系统提供独立供电回路供电。

2.根据权利要求1所述的基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统及方法，其特征在于：所述的图像信息采集终端包括定位机构、承载底座、承载台、定向麦克风、数据通讯装置、GNSS卫星定位装置、CCD监控摄像头、3D摄像头、辅助照明灯、应力片、非接触生命体征检测装置及驱动电路，其中所承载底座为横断面呈矩形的闭合腔体结构，其下端面与定位机构连接，上端面通过转台机构与承载台下端面连接并同轴分布，且所述承载台上端面与承载底座上端面呈0°—90°夹角，所承载台包括基座、透明防护罩、接线端子，其中所述基座为横断面呈“凵”字形槽状结构，所述透明防护罩包覆在基座上方并与基座构成闭合腔体结构，所述CCD监控摄像头、3D摄像头、辅助照明灯均嵌于基座，并通过转台机构与基座底部铰接，所述CCD监控摄像头、3D摄像头、辅助照明灯光轴相互平行分布，并与基座底部呈0°—90°夹角，所述接线端子至少一个嵌于基座外表面，并通过导线与应变片电气连接，且每个接线端子均与至少一个应变片电气连接，所述定向麦克风至少两个，对称分布在基座外侧面，并通过转台机构与基座外侧面铰接，所述非接触生命体征检测装置至少一个，嵌于基座前端面且其轴线与CCD监控摄像头光轴呈15°—135°夹角并相交，所述数据通讯装置、GNSS卫星定位装置及驱动电路均嵌于承载底座内，所述驱动电路分别与定向麦克风、数据通讯装置、GNSS卫星定位装置、CCD监控摄像头、3D摄像头、辅助照明灯、非接触生命体征检测装置、转台机构及承载台的接线端子电气连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统，其特征在于，所述应变片若干，各应变片间相互并联，环绕承载底座轴线呈阵列结构排布，且所述应变片与均布在CCD监控摄像头最大视场范围内，且相邻两个应变片间间距不小于10厘米。

4.根据权利要求2所述的一种基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统，其特征在于，所述数据通讯装置包括至少一个有线数据通讯模块和至少一个无线数据通讯模块，其中所述有线数据通讯模块对应的承载底座侧表面外出设至少一个通讯端口，并与通讯端口电气连接，所述无线数据通讯模块和GNSS卫星定位装置对应的承载底座外侧面设一个通讯天线，且所述通讯天线分别与无线数据通讯模块和GNSS卫星定位装置电气连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统，其特征在于，所述图像信息采集终端中，各图像信息采集终端的最大有效检测距离为2—30米，且分布在同一直线方向上的相邻两个图像信息采集终端的检测距离中有0.5—1.5米范围相互重合。

6.根据权利要求1所述的一种基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统，其特征在于，所述运维服务数据库包括数据运算处理服务器、数据存储备份服务器，所述数据运算处理服务器与数据存储备份服务器连接，所述数据运算处理服务器为基于SOA体系为基础底层程序的云计算数据处理平台，且数据运算处理服务器中另设BP神经网络系统、基于BIM和GIS为基础的三维信息展示子系统、图像识别处理系统，所述数据存储服务器为基于基于Lcuene及SQL中任意一种为基础的全文搜索服务器基础的数据库系统，且数据运算处理服务器另设数据加密管理系统。

7.基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统的使用方法，其特征在于：所述基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统的使用方法包括以下步骤：

S1，确定检测点，首先由运维服务数据库与市政规划资料库服务器、地质结构数据服务器及待检测管廊管理系统服务器建立数据连接，获取待检测管廊系统在水平面上的地理坐标信息、卫星定位座坐标值信息、垂直方向上地质结构信息及待检测管廊规划建设信息，然后为待检测管廊内部结构作业面、管廊对应的地表位置及管廊对应的地质形变区分别设定若干检测点，并对各监测点的空间三维坐标进行采集并统计，同时在待检测管廊管理系统服务器中生成待检测管廊及周边地质结构、地表建筑结构的整体三维模型；

S2，系统组网，完成S1步骤，根据S1 步骤设定的各检测点分别在待检测管廊系统内部及地表位置设置图像信息采集终端，且每个检测点均设一个图像信息采集终端，然后由运维服务数据库为程操控终端、图像信息采集终端分配独立的硬件识别编码、软件识别编码及数据通讯寻址地址并建立数据信息库；

S3，系统预设，完成S2步骤后，通过远程操控终端向运维服务数据库中录入相关预设的管廊运行风险事件及相应的风险事件应急处理管理办法，并将录入的管廊运行风险事件及相应的风险事件应急处理管理办法数据在运维服务数据库数据存储备份服务器中，并在数据运算处理服务器中生成各数据的映射数据文件，然后由数据运算处理服务器通过BP神经网络系统、基于BIM和GIS为基础的三维信息展示子系统、图像识别处理系统对数据进行识别分析，一方面生成风险管控运算逻辑及基础比对数据库；另一方面生成风险预警输出文件；

S4，管廊风险管理，完成S3步骤后，在日常维护管理中，由各图像信息采集终端分别对管廊系统中的各检测点进行持续检测，并将检测的数据直接输送至运维服务数据库中，然后将各图像信息采集终端采集的数据按S2步骤方法进行预处理，然后基于S2步骤生成的风险管控运算逻辑对各图像信息采集终端进行处理运行，并将运行结果与基础比对数据库数据进行比对，最后生成风险预警数据并输出即可，

8.根据权利要求7所述的基于图像分析的综合管廊运维风险管控系统及方法的使用方法，其特征在于：所述S3步骤中，在与运行结果与基础比对数据库数据进行比对时，针对基础比对数据库无存档的全新数据在 输出的同时另同时补充录入到基础比对数据库中备用。

Images