CN112832326A - 一种机场供水管网智能运维系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机场供水管网智能运维系统，包括依次设置的管理层、网络层和设备层，所述设备层包括用以采集供水管网运维数据的监测设备，所述网络层为管理层与设备层之间建立信息双向互通渠道，用以响应双向调控，所述管理层通过网络层对设备层的各设备终端进行调度控制及数据计算。与现有技术相比，本发明具有及时、准确地掌握管网运维数据，操作智能、效率高等优点。

Description

一种机场供水管网智能运维系统

技术领域

本发明涉及应用于机场的数据交换网络技术领域，尤其是涉及一种机场供水管网智能运维系统。

背景技术

在国民经济持续发展的大环境下，中国民航面临着前所未有的发展机遇，随着旅客、货物、信息等快速提升，导致机场和航空公司的网络规模庞大、分支机构众多、系统繁琐、业务连续性要求高。

机场运维工作是民航管理的重要环节，机场运维工作质量直接关乎民航业的对外形象。目前的机场运维平台涉及的智能设备数量多，设备分布散。由于机场运维平台的全部运维业务均需要从智能设备上发起，故而，智能自助设备如果出现故障没有及时解决，将会直接影响相关系统的正常使用。目前的供水管网的巡视工作主要由人工完成，人工巡视不仅难度大，出现故障可能不能及时发现，容易出现延时；记录的信息还需要人工进一步汇总，又是一道繁琐易错的工序。同时也因为供水管网分布较大，人工监测耗时长，导致效率低下。运维人员无法在第一时间及时准确地定位故障，无法整体掌控系统运行情况；管理员无法了解未来管网系统运行的趋势；机场信息中心对于大批量网络设备、主机服务器、应用系统，没有一个统一的平台，不能制定统一的管理策略，故障排除效率低；对供水管网系统是否正常运行没有高效的检测手段，无法预知和提前采取措施。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种机场供水管网智能运维系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种机场供水管网智能运维系统，该系统包括依次设置的管理层、网络层和设备层，所述设备层包括用以采集供水管网运维数据的监测设备，供水管网运维数据采集通过移动端实现，采集的供水管网运维数据包括管网压力数据、管道信息数据、阀门信息数据以及水表信息。所述网络层为管理层与设备层之间建立信息双向互通渠道，用以响应双向调控，所述管理层通过网络层对设备层的各设备终端进行调度控制及数据计算。

设备层包括机场供水泵站、机场排水泵站以及机场排布的供水管道和排水管道，机场供水泵站、机场排水泵站各自设有控制器，各控制器与管理层无线连接，机场排布的供水管道和排水管道上分别设有管网压力监测模块、阀门、水表集抄系统及消火栓。

所述管网压力监测模块采用压力传感器，压力传感器设置在各管道末梢上。

所述网络层包括机场光纤网络和4G/Wifi无线网络，机场供水泵站，机场排水泵站通过机场光纤网络与管理层连接，管网压力监测模块、水表集抄系统通过4G/Wifi无线网络与管理层连接。

所述管理层包括：

服务器系统，对机场供水泵站、机场排水泵站、管网运维状况、水表集抄数据的接入和储存，并提供管网运维管理信息平台Web服务；

机房配套设备，对设备层采集的数据进行调度控制、数据计算及信息显示；

移动平台，供管理层工作人员在不同时间、不同地点实时调取设备层信息。

进一步地，所述服务器系统包括与机场供水泵站、机场排水泵站连接的泵站数据服务器、与管网压力监测模块连接的压力数据服务器、与水表集抄系统连接的集抄数据服务器，各数据服务器中分别设有相应的用以集中存储、处理采集的各设备运行数据，提供整个系统的数据支撑数据库。

进一步地，所述机房配套设备包括操作员工作站、工程师工作站、服务器机柜和KVM切换器，操作员工作站和工程师工作站分别设有MTU主台，所述服务器系统设于服务器机柜中，并通过KVM切换器与操作员工工作站、工程师工作站的MTU主台分别连接，各MTU主台分别通过网络层与多个协议方式与设备层实现多协议、多通信形式连接。各MTU主台分别设有显示设备。

本发明提供的机场供水管网智能运维系统，相较于现有技术至少包括如下有益效果：

1)本发明将设备层、管理层通过互联网联系在一起，提出了调度-运管一体化的供水管网管理控制架构，相比传统的人为管控，本发明系统采用统一管理、统一操作的管理模式，起到智能管理和动态平衡负荷的作用，解决了运维人员无法在第一时间及时准确地定位故障，无法整体掌控系统运行情况的技术问题，操作更加智能、准确。

2)采用分层式系统架构，可通过机场光纤网络对供水实现远程连接，读取供水泵站运行信息，通过4G或Wifi可读取管网末梢点压力信息及流量等数据，通过移动端巡视抄录现场管网数据，能够及时、准确地掌握管网运维数据。

3)通过完善的机场光纤网络和4G/Wifi无线网络，完成底层设备与管理层的远程网络连接，且管理层可提供机场供水管网运维综合信息管理平台数据展示层界面，相关人员可以全景式掌握供水管网运行态势，全局性掌控机场供水状况，并可提供决策支撑。

附图说明

图1为实施例中本发明机场供水管网智能运维系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

本发明涉及一种机场供水管网智能运维系统，该系统采用典型的开放互连三层分布式的综合系统体系结构，这三层构架分别是设备层、网络层和管理层。系统总体组成结构布局如图1所示：

底层：该层为设备层，主要进行管网运维数据采集，供水泵站运行工况获取，管网巡视数据集抄接入口提供，供水流量监测以及为配合消防安全而提供的消火栓显示信息界面。此外，还包括设施设备故障模拟显示，构成本系统的信息感知层。管网包括机场排布的供水、排水管道，各管道上设置有阀门、水表及消火栓。

中间层：该层为网络层，该层为基于机场光纤网络和4G/Wifi无线网络的通信层，其中包括与各泵站通信的光纤网络，供管网运维数据采集、现场运维数据采集、水表数据集抄等采集远程终端采用4G/Wifi无线网络，数据采集。现场运维数据包括压力分析数据，阀门、消火栓设施状态信息，管道、阀门、水表、用户信息等。现场运维数据采集通过移动端，如平板电脑完成，平板电脑通过定时巡查进行数据记录。平板电脑中设有控制模块、数据处理模块和状态显示模块，控制模块用以通过无线网络连接各现场运维设备，数据处理模块用以对现场设备获取的数据进行存储，状态显示模块用以对采集的数据进行显示，以及时确认数据和查阅数据。例如，每月巡视检查时利用平板电脑进行巡检记录，点击相关设备“巡检”按钮，进入巡检菜单，点击“正常、异常”按钮，编辑“异常描述、处理情况”等信息，点击“摄像”拍照并保存照片；回中控室后可将信息导入主机，并对相关信息进行更新替换，<在巡检菜单内显示最近一次处理信息；所有巡检信息后台保存不少于6个月的数据，确保可查阅；相应设备设施上自动显示当年度巡检次数的阿拉伯数字。在实际使用中，平板电脑中可通过安装相应功能的巡检APP实现上述操作，巡检APP并不是唯一的专用手段，平板电脑也可以通用数据输入软件技术实现上述功能。其中，压力分析：管网连接的室内支管加装压力传感器，通过室内网络或wifi信号传送至顶层管理层的控制中心，与最近数日同一时段压力进行比对，如出现压力较大偏差时，提示报警；如压力短时发生重大波动，提示报警；压力历史数据可查询。阀门、消火栓等设施建档：包括设备安装时间、地点、型号等信息，可设置更新提醒功能。管道、阀门、水表、用户等信息增减：简便的供水系统扩展及调整的交互界面，可通过编辑账户对管道走向、阀门、水表等设施设备进行调整和增减。

顶层：该层为管理层，该层为以数据服务器为核心的顶端管网运维管理数据支持层；同时，部署管网测点Wifi热点、MTU主台和其他相应的协议连接软件，实现多协议和多通信形式的数据连接和整合。

具体地：

一、设备层包括以下部分：

1.1.管网运维数据采集

管网运维数据采集包括管网压力、管道信息显示、阀门信息显示、水表信息显示等，并配备便携机作为移动端作业面板。移动端作业面板与各设备连接。在本实施例中，优先采用MicroSoft公司推出的Surface移动便携机实现。该便携机可广泛用于现场办公和数据传输，尤其是在无外电源的现场是非常合适的移动设备。

1.2.供/排水站数据采集

机场供/排水泵站直接面向机场承担供排水任务，通常选用PLC作为控制器，PLC与机场供/排水泵站连接，负责供/排水泵站的实时监控，通过已建的机场网络系统直接读取PLC中的实时工况数据。机场供/排水泵站直接面向机场供水/排水，自控系统选用美国Rockwell自动化公司的CompactLogix系列PLC作为控制器，实现对泵站的实时监控，机场泵站为自动化改造后的泵站，顶层管理层可以通过已建的网络系统直接读取PLC中的实时工况数据，在平台上展示。

1.3.管网零压力监测

在管网设置管网压力监测模块。并根据沿线阀门开关情况，可获取管道是否有水，对于有水或无水的情况进行不同的可视化显示，例如有水时显示绿色，无水时显示灰色。具体地，管网压力监测模块利用管网连接的室内支管加装压力传感器，压力传感器通过室内网络或wifi信号传送至管理层，管理层的服务器通过与最近数日同一时段压力进行比对，如出现压力较大偏差时，提示报警；如压力短时发生重大波动，提示报警；压力历史数据可存储在管理层的服务器中，便于提供查询服务。

1.4.消火栓信息显示

为配合机场消防安全评估和检测，提供消火栓信息采集和集中显示功能，包括：运行状态(正常、待修)、模拟故障、消火栓类型、消火栓历史更换记录、维修信息(最近一次维修日期、异常状态描述、处理情况、照片)、历史维修记录。

1.5.水表集抄显示

在机场管网连接水表集抄系统，水表集抄系统通过网络层进行数据通信。

二、网络层组成如下：

本系统远程通信由机场光纤网络和4G/Wifi无线网络组成，其中机场光纤网络主要与机场供水泵站进行通信。4G/Wifi主要与管网测压点、巡检及水表集抄系统进行通信。4G/Wifi无线网络包括设置在场站楼的4G/Wifi无线网络等。

三、管理层组成：

监控中心作为管理层，主要提供实时监控操作、当班管理等业务流程的网络通信服务和数据支持服务，由下列部分组成：

1.局域网：由核心交换机、内网接入交换机、网络安全平台组成，构成监控中心的基础网络，用以通过网络接收设备层数据。

2.服务器系统：由数据服务器和网络服务器组成，用于泵站、管网运维状况、水表集抄等数据的接入和储存、并提供管网运维管理信息平台Web服务。数据服务区包括与供/排水泵站连接的泵站数据服务器、与管网压力监测模块连接的压力数据服务器、与水表集抄系统连接的集抄数据服务器等。各个数据服务器中分别设有相应的数据库，用以集中存储、处理采集的各设备运行数据，提供整个系统的数据支撑。

3.机房配套设施：包括办公辅助设备(如操作员工作站和工程师工作站)、服务器机柜、KVM切换器等设备。操作员工作站和工程师工作站分别设有MTU主台，各数据服务器设于服务器机柜中，并通过KVM切换器与操作员工工作站、工程师工作站的MTU主台分别连接。MTU主台设有多个现有技术的协议连接软件，底层的设备层通过现有技术的协议和网络层的通信网络与管理层实现多协议、多通信形式的数据连接和整合。MTU主台连接有显示设备，用于对采集的数据进行实时显示，对分析的运维情况进行实时显示，且管理工作人员可通过显示设备点击、选择所要获取的运维数据获设备故障数据、历史数据等。

4.移动平台：

管理层的工作人员还设有移动端，移动端通过网络层连接设备层，以实现管理工作人员通过移动端即可在任何时间、任何地点调阅所需要的资料数据，据此进行判断和决策。在本实施例中，移动端采用平板电脑。其中安装巡检APP，巡检APP不是专用软件，可以是通用的数据输入软件技术(如Excel软件等)。

采用上述系统架构，可通过机场光纤网络对供水实现远程连接，读取供水泵站运行信息；通过4G或场站楼Wifi热点读取管网末梢点压力信息及流量数据；通过移动端巡视抄录现场管网数据，为配合管网分析提供设施设备故障模拟显示功能，开辟专门的消火栓显示界面，集中显示消防安全信息。通过完善的机场光纤网络和GPRS/Wifi无线网络，完成底层设备与管理层的远程网络连接。管理层可提供机场供水管网运维综合信息管理平台数据展示层界面，相关人员可以全景式掌握供水管网运行态势，全局性掌控机场供水状况，并为有关领导提供决策支撑。

根据上述系统架构，本发明可实现以下功能：

(1)显示功能

机场管网示意图：含机场主要地理信息(路名、主要建筑物、主要设施、主要单位及部门)，管径及管道地理位置不要求与实际情况完全一致；管道上标注阀门、水表、消火栓等信息；

点击管道显示信息：运行状态(正常、待修)、模拟故障、管道材质、管道口径、管道埋深、巡视信息(最近一次巡视日期、异常状态描述、处理情况、照片)、历史维修记录；

点击阀门显示阀门信息：运行状态(关、开、待修)、模拟故障、阀门类型、阀门材质、阀门口径、阀门安装时间、地理位置信息(点击显示阀门所在位置全景图，并根据参照物标注提示距离位置)；阀门井信息(良好、故障)、巡视信息(最近一次巡视日期、异常状态描述、处理情况、照片)、历史维修记录；

点击水表显示阀门信息：运行状态(正常、待修)、模拟故障、水表类型、水表口径、水表安装时间、计量用户、用水性质、上月用量、阀门井信息(可点选良好、故障)、巡视信息(最近一次巡视日期、异常状态描述、处理情况、照片)、历史维修记录；

点击消火栓显示信息：运行状态(正常、待修)、模拟故障、消火栓类型、消火栓历史更换记录、维修信息(最近一次维修日期、异常状态描述、处理情况、照片)、历史维修记录；

阀门开闭显示：可点选关闭、开启，阀门显示颜色发生改变；

设施设备待修显示：设施设备处于待修状态时，统一显示为黄色；

设施设备故障模拟显示：被点选“模拟故障”的设备显示为黄色并闪烁，提示影响的范围内设备(阀门、管道等)和信息(停水用户)闪烁；

管道有无压力水显示：根据沿线阀门开关情况，换算管道是否有水，有水时显示绿色，无水时显示灰色。

(2)操作功能

故障模拟：管道及相关设施可点选“模拟故障”，系统自动提示建议关闭的阀门，同时跳出停水范围内影响用户信息，当涉及阀门处于“待修”状态，则系统默认该阀门为不可关闭，自动扩大调整停水范围。当设备设施退出“模拟故障”时，自动恢复点选前状态。

现场查勘：配置类似surface的平板电脑，可利用相关信息显示或全景图现场确认管道阀门等设施设备位置。

现场操作：实际管道阀门、管道、水表、消火栓等设施设备运行状态发生变化时，利用平板电脑调整相关设备“运行状态”，选择“开、闭、待修等”。

巡视检查：每月巡视检查时利用平板电脑进行巡检记录，点击相关设备“巡检”按钮，进入巡检菜单，点击“正常、异常”按钮，编辑“异常描述、处理情况”等信息，点击“摄像”拍照并保存照片；回中控室后可将信息导入主机，并对相关信息进行更新替换，<在巡检菜单内显示最近一次处理信息；所有巡检信息后台保存不少于6个月的数据，确保可查阅；相应设备设施上自动显示当年度巡检次数的阿拉伯数字。

压力分析：管网连接的室内支管加装压力传感器，通过室内网络或wifi信号传送至控制中心，与最近数日同一时段压力进行比对，如出现压力较大偏差时，提示报警；如压力短时发生重大波动，提示报警；压力历史数据可查询。

阀门、消火栓等设施建档：包括设备安装时间、地点、型号等信息，可设置更新提醒功能。

管道、阀门、水表、用户等信息增减：简便的供水系统扩展及调整的交互界面，可通过编辑账户对管道走向、阀门、水表等设施设备进行调整和增减。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机场供水管网智能运维系统，其特征在于，包括依次设置的管理层、网络层和设备层，所述设备层包括用以采集供水管网运维数据的监测设备，所述网络层为管理层与设备层之间建立信息双向互通渠道，用以响应双向调控，所述管理层通过网络层对设备层的各设备终端进行调度控制及数据计算。

2.根据权利要求1所述的机场供水管网智能运维系统，其特征在于，采集的供水管网运维数据包括管网压力数据、管道信息数据、阀门信息数据以及水表信息。

3.根据权利要求1所述的机场供水管网智能运维系统，其特征在于，设备层包括机场供水泵站、机场排水泵站以及机场排布的供水管道和排水管道，机场供水泵站、机场排水泵站各自设有控制器，各控制器与管理层无线连接，机场排布的供水管道和排水管道上分别设有管网压力监测模块、阀门、水表集抄系统及消火栓。

4.根据权利要求3所述的机场供水管网智能运维系统，其特征在于，所述管网压力监测模块采用压力传感器，压力传感器设置在各管道末梢上。

5.根据权利要求3所述的机场供水管网智能运维系统，其特征在于，所述网络层包括机场光纤网络和4G/Wifi无线网络，机场供水泵站，机场排水泵站通过机场光纤网络与管理层连接，管网压力监测模块、水表集抄系统通过4G/Wifi无线网络与管理层连接。

6.根据权利要求3所述的机场供水管网智能运维系统，其特征在于，所述管理层包括：

服务器系统，对机场供水泵站、机场排水泵站、管网运维状况、水表集抄数据的接入和储存，并提供管网运维管理信息平台Web服务；

机房配套设备，对设备层采集的数据进行调度控制、数据计算及信息显示；

移动平台，供管理层工作人员在不同时间、不同地点实时调取设备层信息。

7.根据权利要求6所述的机场供水管网智能运维系统，其特征在于，所述服务器系统包括与机场供水泵站、机场排水泵站连接的泵站数据服务器、与管网压力监测模块连接的压力数据服务器、与水表集抄系统连接的集抄数据服务器，各数据服务器中分别设有相应的用以集中存储、处理采集的各设备运行数据，提供整个系统的数据支撑数据库。

8.根据权利要求6所述的机场供水管网智能运维系统，其特征在于，所述机房配套设备包括操作员工作站、工程师工作站、服务器机柜和KVM切换器，操作员工作站和工程师工作站分别设有MTU主台，所述服务器系统设于服务器机柜中，并通过KVM切换器与操作员工工作站、工程师工作站的MTU主台分别连接，各MTU主台分别通过网络层与多个协议方式与设备层实现多协议、多通信形式连接。

9.根据权利要求8所述的机场供水管网智能运维系统，其特征在于，各MTU主台分别设有显示设备。

10.根据权利要求1所述的机场供水管网智能运维系统，其特征在于，供水管网运维数据采集通过移动端实现。

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