CN112862118A - 智慧园区安全运维系统 - Google Patents

Abstract

一种智慧园区安全运维系统，包括：物联网安全运维平台、物联网网关、物联网控制器、物联网采集器，不仅可以实现对园区内的各区域能耗信息的实时检测和呈现，并且可以实时检测能耗异常，例如定位故障设备、确定设备运行状况等，这样能够便于及时排除故障，维修简单便捷，保障整个园区内涵盖公共建筑、工业建筑、市政设施、人防设施等的能耗和设备安全运行管理。

Description

智慧园区安全运维系统

技术领域

本发明属于安全运行维护系统技术领域，具体涉及智慧园区安全运维系统。

背景技术

园区指一般由政府（民营企业与政府合作）规划建设的，供水、供电、供气、通讯、道路、仓储及其它配套设施齐全、布局合理且能够满足从事某种特定行业生产和科学实验需要的标准性建筑物或建筑物群体，“包括工业园区、产业园区、物流园区、都市工业园区、科技园区、创意园区等。”目前，随着互联网技术的飞速发展，越来越多的领域将互联网与智能一体化管理模式相结合，得到了很多智慧产物，智慧园区便是其中一种，智慧园区是指以新一代信息技术为手段、信息应用为支撑，实现园区基础设施优化、开发管理精细化、功能服务专业化和产业发展智能化的各类特色产业园和综合型产业园区。在本发明中，园区还包括校园，为了表述上的方便，统称为智慧园区。

智慧园区属于高科技演进过程中一种集成化科工程运行和发展模式,包括了同一或相近领域多个产学研综合项目在同一个片区的运作，涉及到多个方面的能源、设备、数据资源的管理和安全维护。目前的智慧园区在运维管理过程中，大多是将园区内的各功能区域独立分别管理，且各功能区域之间的信息不互通，导致运维管理的成本高，效率低，且对于园区内的公共设备以及个人设备使用中，不能够及时的发现问题，并解决问题，降低了用户使用时的舒适性，同时存在不安全使用的风险。

从空间上考虑，智慧园区可以分为室内和室外两个区域划分，从时间上考虑，则强调实时、长期、以及智能高效地对园区室内室外的能源、设备、数据资源进行管理和维护。但由于不同的能源、设备、数据资源的生产单位和专业人员一般各自有专门的管理和维护系统，使得不同的能源、设备、数据资源之间当需要进行交流沟通，以保证园区整体上安全运行时，会遇到非统一性的资源交互模式，即往往需要人员之间采用口头或额外的沟通设备进行交互沟通，不仅削弱了安全运维的实时性，又增加了设备成本。从而面对一些亟需要处理的问题时往往不能更快速地给予解决，并且一般也需要安排人员到达指定的地点才能进一步现场查看获知问题所在，缺乏可视性。比如发现园区内路灯故障，维护人员并不能在控制间知晓路灯到底是熄灭还是闪烁问题。因此考虑是能将园区内室内外所有涉及能源、设备、数据资源的安全运行进行整合，实现它们的实时监测和数据管理的一体化。

从系统构架上分析实现上述整合和一体化的可能性，目前普遍采用的是网络化数据监测系统，即在园区内电力系统安排可以实时监测各设备运行状态的系统，从而对于园区这样的存在多个不同技术领域的设备需要设置不同的网络构架，从而导致同时铺设的复杂程度增加，相互之间数据交互系统不统一，从而导致交互不及时。

电力载波通讯（PLC）技术提供了新的方便的构思，电力载波硬件系统主要包括上位机、主机模块、从机模块等，主机模块主要实现和PC上位机进行串口通信，将PC机上位机发送的TTL电平转化成232信号等发送给电力载波模块，通过调制将信号载波在220V电力线上，发送给从机信号模块，从机信号模块接收到改信号以后，对该信号进行解调并发送给控制终端，终端控制器接收到命令后将采集的电器状态信号发送给相应的电力载波模块，然后以相同的方式发送给主机模块，主机模块再将接收的信号通过串口发送给PC上位机。PLC技术在电力线上利用电磁波将设备的电力运行状态进行实时监控，不需要架设专用线路，施工便捷，性价比高，且于调度管理的分布基本一致。

然而PLC技术也有缺陷。一方面，常规的PLC技术采用配电变压器，其对电力载波信号有阻隔作用，只能在有限的空间范围内传播信号；另一方面，考虑电磁波信号在几十米的电力线长程范围内即会衰减。无线通讯技术是一种解决上述两个方面缺陷的方法，即不需要配电变压器，并且只需要在几十米范围内配备电力载波信号的无线信号转换设备，即可避免电力线上信号衰减的问题。但对于园区的室内室外两个区域来说，信号所需要的传播的距离不同，在室内一个楼层中传播一般在几十米范围内，而室外到室内的传播则在百米级甚至上千米，不同的距离需要对应合理的无线通讯技术。而现有技术并未将室内室外的数据交互给出能够基于PLC技术的协同运作。

公开了一种智能灯具巡查系统，使用无人机对现场路灯的状态进行图像获取，提高了可视化检测。但局限在室外，也并未结合PLC技术对室内室外的照明以及其他电力设备进行监测数据的协同监测。CN105302155A虽然考虑到了无人机在PLC技术中的运用，但只是借助PLC辐射确定安全距离，并没有涉及电力运行数据的监测以及数据可视化的监测，也没有考虑无人机可能用于的信号传播的载体，并且对于园区的室内也不可能使用无人机进行数据监测，实现监测的实时化和可视化。此外，不同的能源、设备、数据资源如果采用多个不同的无人机势必会导致信号之间的误接收，从而使得本领域技术人员接收到的是其他领域技术人员关心的园区内的数据，比如路灯数据以及路灯旁边试验田地内的农作物数据。显然电力检修人员不能解读农作物领域的数据，尽管能够帮助到为智能灌溉系统的电力进行维护，从而两个领域的技术人员之间产生数据上交互的必要性。多个无人机同时作业甚至会引起飞行撞击事故。

此外，要想做到园区的安全运行的统一协调，智能化也是需要考虑的方面。现有技术CN103743448A、CN105179803A、CN211486339U、CN211181020U在燃气，灌溉，消防，水文环境多个领域进行了相互独立的智能化考虑。然而对于智能园区内部存在的监控电能、煤气、照明、电梯、光伏设备、消防管网压力监测、智能灌溉、雨水、环境气体和污水处理检测的诸多不同领域的电力和安全运行整合问题现有技术并未在空间、时间、系统架构上做到实时、可视、区域化统一管理。即便PLC技术是有希望的一种技术，但并没有很好的解决不同区域的数据的协调管理。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种智慧园区安全运维系统，不仅可以将载波信号传输扩大到800米，实现对园区内的各区域能耗信息的实时检测和呈现，并且可以实时检测能耗异常，例如定位故障设备、确定设备运行状况等，这样能够便于及时排除故障，维修简单便捷，保障整个园区内涵盖公共建筑、工业建筑、市政设施、人防设施等的能耗和设备安全运行管理。

另一方面，本发明还考虑了室内外分别采用无人机和机器人，在基于无线PLC技术上解决智慧园区内的诸多领域内不同的能源、设备、数据资源的区域化、实时化、可视化的安全维护管理。对于空间上对室内和室外区别对待，分别借助机器人和无人机作为PLC无线电力载波信号传递的媒介，并结合两者拍摄的实时画面做到园区室内外真正完全的数据交互的实时性和可视化。从数据信号源头进行了充分考虑，根据室内外不同信号传播距离特点分别配给了具有不同信号传播有效距离的无线信号收发装置，从而有目的地实现区域化的数据精准收发，避免不同区域之间的信号误接收，从而引起数据交互混乱。

具体而言，本发明的第一个方面的智慧园区安全运维系统，其特征在于，包括：物联网安全运维平台、物联网网关、物联网控制器、物联网采集器，其中，

所述物联网安全运维平台提供云端数据存储和云端数据管理，优选的，该物联网安全运维平台为智慧园区管理云服务平台。

所述物联网网关包括PLC协议解析、PLC数据采集以及PLC数据传输，所述物联网控制器连接于物联网大数据平台，进行园区各种数据的采集、存储、分析、计算，通过所述物联网安全运维平台进行远程升级，所述物联网大数据平台包括园区采集的各种数据，这些数据包括智能园区内企业的水电表分户计量、管道压力、燃气、电梯、防雷、雨水、光伏、能耗热源、环境监测、污水处理监测数据、室内照明、空调、电路安全、灌溉、路灯、环境亮度数据，所述物联网采集器包括条码扫描装置、RFID终端，具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理和自动传输功能，为现场数据真实性、有效性、实时性、可用性提供保障。

根据上述的智慧园区安全运维系统，其特征在于，还包括用于对各种数据进行管理和存储的终端服务器以及与终端服务器连接的监控模块、预警模块、管理模块、设备录入模块、数据采集模块；

其中所述监控模块用于实时监控整个系统的运行状态，并将运行状态反馈至终端服务器内；

所述预警模块用于接收终端服务器发出预警指令，并将预警指令发送到服务用户端；

所述管理模块用于为智慧园区用户提供服务；

所述设备录入模块用于录入机房服务器内和外接设备的各种信息，并将信息存储到终端服务器内；

所述数据采集模块用于采集设备运行信息，并将信息传递至终端服务器内；

优选的，所述设备录入模块录入的机房服务器信息包括机器型号、硬盘大小、OS类型、所属应用、运行状态、机房名称、所在房间和机架，录入的外接设备包括楼宇智能设备、配电设备和服务设备。

优选的，所述楼宇智能设备包括智能灯光、电梯、水泵、风机、中央空调、智能电表以及传感器，所述配电设备包括高、低压配电装置，所述服务设备包括监控摄像头、刷卡设备、自动售卖设备和用户个人服务设备。

优选的，所述监控模块包括设备运行状态监控单元和运行数据监控单元，其中所述设备运行状态监控单元主要用于监控设备是否处于工作状态，所述运行数据监控单元用于对运行数据进行可视化分析，判断设备是否处于正常运行。

优选的，所述监控模块还包括园区内的监控摄像头，用于实时监控园区内的安全信息，并且分布在园区内的各个位置。

优选的，所述预警模块主要通过网络电话、邮件和短信的方式发出报警信息，并支持多方式同步发送，且在没收到用户的回复信号时，每隔三分钟发送一次。

优选的，所述管理模块包括线上管理单元和线下管理单元，其中所述线上管理单元包括智慧园区服务APP以及服务公众号，其用户可通过服务APP以及服务公众号的方式办理园区服务，且服务APP支持智能手机、电脑和平板设备。

优选的，所述线下管理单元包括园区基础服务管理和园区异常信息服务管理，其中园区基础服务管理用于通过线下服务人员的方式为园区用户办理基础业务，包括水、电、吃、住和通行，所述园区异常服务管理主要是用于将园区内设备的异常信息进行上报。

优选的，所述数据采集模块采集到的设备信息包括磁盘IO、网络流量、CPU利用率、网络设备的Session数和PPS，一般通过snmp来实现，在服务器上通过一个定制化的Agent来实现，能执行各种脚本语言并通过脚本语言实现对服务器的各种操作。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种智慧园区安全运维系统，其特征在于，包括巡航监测装置、第一PLC集中控制器、智慧园区管理云服务器（平台）、多个用户终端，

其中，所述巡航监测装置包括用于室外巡航的无人机以及用于室内巡航的行走机器人，所述无人机上搭载CCD相机、红外探测器、红外气体传感器、光谱仪、雨量感应器、北斗卫星定位装置、PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块，所述行走机器人搭载CCD相机、北斗卫星定位装置，以及PLC红外电磁辐射接收与蓝牙发射模块，巡航监测装置通过自身搭载的CCD相机实时拍摄巡航路线上的视频画面和/或图像，北斗卫星定位装置用于实时对应获取当前巡航路线上的视频画面和或图像的区域位置，以在用户终端上实时显示，红外探测器用于检测室外光伏板上的缺陷，红外气体传感器用于检测室外大气中温室效应和有害气体的数据，光谱仪用于检测室外田地中农作物的叶绿素和氮元素数据，监测生长态势，以及监测排放污水以及河道水文，雨量感应器用于监测室外雨量；所述的红外探测器、红外气体传感器、光谱仪、雨量感应器都设置GPRS信号发射器。

所述第一PLC集中控制器包括室外PLC集中控制器以及室内PLC集中控制器，前者用于将室外电力线上的载波信号通过蓝牙信号发射给无人机上的PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块接受，并通过PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块以GPRS信号发送给所述智慧园区管理云服务器（平台）；后者用于将室内电力线上的载波信号通过红外信号发射给行走机器人上的PLC红外电磁辐射接收与蓝牙发射模块接受，并通过PLC红外电磁辐射接收与蓝牙发射模块以蓝牙信号发射给所述智慧园区管理云服务器或用户终端；

所述智慧园区管理云服务器包括用于分析电能、燃气、照明、电梯、光伏、消防管网压力监测、智能灌溉、雨水、环境气体、排放污水以及河道水文监测方面的数据，并将分析结果发送给相应的所述用户终端。

在一个实施例中，所述用户终端包括用户进一步分析所述数据的软件，比如谱学和统计学分析软件，以及设定所述巡航监测装置的巡航路线。所述图像所述巡航监测装置包括有供多个无人机集中停机和起飞的停机坪，以及行走机器人行走的起始场所。当监测任务完成时，无人机和行走机器人分别会根据设定的巡航路线返回所述停机坪和起始场所待命，由此避免了多个无人机飞行时可能造成的撞击事故。所述的蓝牙信号、GPRS信号、以及红外信号都带有发出区域位置编号以及时间的数据，以便用户终端用户进一步处理分析数据时对应到监测时所处的相应区域位置。

在一个实施例中，所述无人机上搭载的CCD相机还用于对室外光伏板表面进行拍照，并将图像数据经由PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块以GPRS信号发送给相应的用户终端。优先地，所述用户终端上具有图像处理软件，可以对所述图像进行伪彩处理技术，并与标准图像对比，从而识别出具有污染物的光伏面板区域，从而通过服务器控制清洁装置对光伏面板进行清洁处理。

在一个实施例中，无人机按照规定路线行走接受到路经路灯、光伏面板、消防管网压力监测区域电力线上室外PLC集中控制器发出的蓝牙信号；优先地，所述红外气体传感器为非分光型红外气体传感器。更优选地，所述非分光型红外气体传感器包括具有两个与外界通气的通孔的透明材料制备的气室，以及气室外壁安装的红外光源和红外探测器，以及GPRS信号发射器，所述气室内部安装有至少五个顺次连接的反射镜，红外光源将红外光射到其中一个反射镜上经过其他各个反射镜反射，最后出射光进入所述红外探测器进行探测。由于经过多次反射，光程长，提高了气体探测的灵敏度。

室内行走机器人按照规定路线行走，采用PLC红外电磁辐射接收与蓝牙发射模块接收到路经电能、燃气、照明、电梯的电力线上室内PLC集中控制器发出的红外信号。优选地，所述室外PLC集中控制器布置位置能够使得不同的监测区域之间信号覆盖范围不重叠，或者重叠部分区域信号减弱到服务器分析识别属于无效信号的地步，即信噪比低于预设的阈值时。优选地，无效信号定义为重叠部分区域范围内的信号，当设定的巡航路线经过该区域时无人机接受的蓝牙信号将不被服务器认可用于数据分析，更优选地，所述设定的巡航路线不经过所述重叠部分区域。红外信号是直线传播信号，因此不同室内监测区域之间将不会受到信号误接收情况。通过上述的方案能将数据信号实现区域化收发。

在任一实施例中，多个用户终端都能显示相应的巡航监测装置的设定的巡航路线，并显示巡航监测装置在路线上的实时位置图像，多个用户终端能够通过软件实时检测图像上巡航监测装置上预设的定点与所述设定的巡航路线之间垂线距离，当所述垂线距离超过预设值时则通过服务器控制巡航监测装置纠正航线。

在任一实施例中，所述用户终端是手持智能设备，比如智能手机，ipad，笔记本电脑等，直接接收巡航监测装置发出的信号，用户可以通过软件指定接收功能，接收到感兴趣的数据。所述PLC红外电磁辐射接收与蓝牙发射模块中的蓝牙发射也可以替换为WIFI信号发射。

在任一实施例中，所述智慧园区安全运维系统还包括备用系统，所述备用系统包括：第二PLC集中控制器，以及多种数据采集或控制终端，所述多种数据采集或控制终端用于监控对应的房间和/或室外区域的设备状态信息和/或能耗信息，并将状态信息和/或能耗信息传输至第二集中控制器；所述服务器从集中控制器接收状态信息和/或能耗信息并进行分析，判断对应的房间和/或室外区域是否存在能耗异常，并在确定对应的房间和/或室外区域存在能耗异常时，将异常状况发送至远程终端；远程终端接收用户对异常状况的指令，并将指令发送至服务器。备用系统用于当无人机或行走机器人在执行相应任务时发生故障而启动，以及当无人机或行走机器人未经的区域如果实际上相应区域设备发生故障时，而弥补该监测的空白时段。

本发明还提供了一种智慧园区安全运维系统的使用方法，其特征在于，用户预先设定巡航监测装置的巡航路线、巡航往返次数，以及执行起始时间作为巡航任务，并通过服务器控制巡航监测装置按照规定路线巡航，并通过搭载的CCD相机和北斗卫星定位装置，将实时视频画面和或图像，附带时间信息显示在相应的用户终端上，当巡航监测装置经过PLC集中控制器所在区域时，无人机接受室外PLC集中控制器发出的蓝牙信号，行走机器人接受室内PLC集中控制器发出的红外信号，并将所述蓝牙信号和红外信号分别通过GPRS和蓝牙信号传送给服务器分析，并将结果发送给相应的用户终端，当巡航监测装置完成巡航任务时按照设定的巡航路线返回到所述停机坪或起始场所待命。当无人机或行走机器人在执行相应任务时发生故障而启动备用系统。

在一个实施例中，所述无人机还至少执行智能灌溉、雨水、环境气体、排放污水以及河道水文中至少一项监测任务。具体地，通过无人机搭载的光谱仪对田地农作物进行光谱采集，对排放的污水和河道的河水进行光谱采集，使用雨量感应器对雨水进行感测，使用非分光型红外气体传感器对室外大气温室效应和有害气体进行检测。

根据本发明，对智能园区内企业的水电表分户计量、管道压力、燃气、电梯、防雷、雨水、光伏、能耗热源、环境监测、污水处理监测等进行数据的采集、管理与分析，对照明、空调、电路安全、灌溉、路灯、亮度等进行智能化控制，实现高效节能、安全运维的要求，做到故障前预警告警，准确判断故障类型、定位故障位置，定点维护，并对特定事物作出适当反应。还能实现节省人力资源，提高工作效率，实现设备管理自动化，提高管理水平。

根据本发明，采用电力线载波通信技术，不需要架设专用线路、数据传输距离远且不受建筑遮挡，能够将载波信号传输扩大到800米，进行无创施工，抗破坏能力强，性价比高，具有高度的可靠性和经济性，极大的降低了成本。

根据本发明，利用全网络分布式技术打造的面向不同区域的可视化交互方式，系统内容的信号源、显示端、控制外设都可实现可视化管理，为用户提供所见即所得的极致操作体验。

根据本发明，数据中心集中存储、维护园区和不同人员的各类数据，方便管理人员检索和调用。平台本身具备资源弹性分配功能，计算、存储资源可按需使用，体现了一种集中管理、资源共享的理念。

根据本发明，用能设施智能化管理：现场用能数据进行监视、控制和管理，对各系统进行智能化集中管理、分散控制，以保障设备安全、可靠地运行，以节能降耗、提高管理效率为基本目的。

根据本发明，实现电能分析、电能监测、智能化控制、智能灌溉、智能照明、智慧路灯、空调控制、亮度控制、雨水、光伏、能耗热源、环境监测（CO、CO2、有害气体等）、污水处理监测、消防管网压力监测、电梯监测、计量、分区管控、按需管控、远程监控、实时监测、统计汇总、自动统计分析、报表生成、信息发布、权限管理等等功能，可以满足不同管理人员的不同需求。

根据本发明，通过将园区内的设备、服务、管理等组合到一个运维系统中，通过对运营系统的运行管理，有效的提高了园区内的工作效率，且整个运维系统包含了对园区内各个设备的采集和监控，包括用户使用设备和公共设备，从而实现了对园区设备运行使用中的实时监测与管理，延长设备的使用寿命，降低设备运行出错的风险，并且提供了及时快速的处理方式，建立一种智慧园区安全服务管理生态，提升园区业务智能管理水平，为用户提供一个安全、高效、舒适、环保的生活或工作环境，并通过预警模块的实时配合，还能够在园区内设备出现问题时，能够及时高效的反馈给用户，提高了用户在园区生活的舒适性。

根据本发明，对智慧园区内从空间上划分为室内室外，分别采用行走机器人和无人机，实现了基于无线PLC技术的电力载波信号实时监测，从而将园区内电能、燃气、照明、电梯、光伏、消防管网压力监测、智能灌溉、雨水、环境气体、排放污水以及河道水文多个不同领域整体上的设备进行实时安全运维。

根据本发明，从数据信号源头考虑，利用蓝牙、GPRS和红外信号的覆盖特点，以及室内外的传播距离要求，在无人机和行走机器人上分别设置不同的信号收发装置，实现了信号区域化统一管理。

根据本发明，通过CCD相机、北斗卫星定位装置、巡航路线的设置，实现了监测的实时化和可视化。巡航路线的灵活设置又为信号区域化提供了有力保障，同时利用智能终端实现了移动式的数据分析模式。

根据本发明，由于还具有备用PLC检测系统，而能够从容应对巡航监测装置发生故障时而接管电力运维任务。

附图说明

图1为示出本发明一具体实施方式涉及的智慧园区安全运维系统的结构方块示意图；

图2为示出本发明一具体实施方式涉及的智慧园区安全运维系统的终端服务器连接示意图；

图3为示出本发明另一具体实施方式涉及的智慧园区安全运维系统的无人机及其搭载装置的示意图，其中，左图为俯视图，右图为仰视图，

图4为示出本发明另一具体实施方式涉及的智慧园区安全运维系统的行走机器人及其搭载的装置的示意图；

图5为示出本发明另一具体实施方式涉及的智慧园区安全运维系统的用户终端显示的园区局部地图以及设定的巡航路线示意图；

图6为示出本发明另一具体实施方式涉及的智慧园区安全运维系统的图5中A座及其内外部配置装置和各楼层行走机器人的巡航场景正视示意图；

图7为示出本发明另一具体实施方式涉及的智慧园区安全运维系统的非分光型红外气体传感器的结构示意图。

其中附图标记：1 CCD相机，2红外探测器，3红外气体传感器，4光谱仪、5雨量感应器、6北斗卫星定位装置、7 PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块，8 PLC红外电磁辐射接收与蓝牙发射模块，9绿化带，10 B座区域路灯，11 A座区域路灯，12园区内机动车道，13无人机停机坪，14消防管网压力监测装置，C室外PLC集中控制器，P设定的巡航路线，PV光伏板，R行走机器人，r顺次连接的多个反射镜，S服务器。

具体实施方式

下面参照附图结合具体实施方式对本发明做出详细说明。本领域技术人员懂得，该说明是示例性的，本发明并不仅限于该具体实施方式之中。

图1为示出本发明一具体实施方式涉及的智慧园区安全运维系统的结构方块示意图；图2为其终端服务器连接示意图。

如图1~2所示，在该具体实施例中，智慧园区安全运维系统包括物联网安全运维平台、物联网网关、物联网控制器、物联网采集器，所述物联网安全运维平台提供云端数据存储和云端数据管理，在该具体实施例中，该物联网安全运维平台为智慧园区管理云服务平台，所述物联网网关包括PLC协议解析、PLC数据采集以及PLC数据传输，所述物联网控制器连接于物联网大数据平台，进行园区各种数据的采集、存储、分析、计算，通过所述物联网安全运维平台进行远程升级，所述物联网大数据平台包括园区采集的各种数据，这些数据包括智能园区内企业的水电表分户计量、管道压力、燃气、电梯、防雷、雨水、光伏、能耗热源、环境监测、污水处理监测数据、室内照明、空调、电路安全、灌溉、路灯、环境亮度数据（图1中仅概括示出水电气热冷……，然而本发明不仅限于此），所述物联网采集器包括条码扫描装置、RFID终端，具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理和自动传输功能，为现场数据真实性、有效性、实时性、可用性提供保障。

在该实施例中，通过对智能园区内企业的水电表分户计量、管道压力、燃气、电梯、防雷、雨水、光伏、能耗热源、环境监测、污水处理监测等进行数据的采集、管理与分析，对照明、空调、电路安全、灌溉、路灯、亮度等（图1中仅概括示出水电气热冷……然而本发明不仅限于此）进行智能化控制，实现高效节能、安全运维的要求，做到故障前预警告警，准确判断故障类型、定位故障位置，定点维护，并对特定事物作出适当反应。还能实现节省人力资源，提高工作效率，实现设备管理自动化，提高管理水平。采用电力线载波通信技术，不需要架设专用线路、数据传输距离远且不受建筑遮挡，进行无创施工，抗破坏能力强，性价比高，具有高度的可靠性和经济性，极大的降低了成本。利用全网络分布式技术打造的面向不同区域的可视化交互方式，系统内容的信号源、显示端、控制外设都可实现可视化管理，为用户提供所见即所得的极致操作体验。实现电能分析、电能监测、智能化控制、智能灌溉、智能照明、智慧路灯、空调控制、亮度控制、雨水、光伏、能耗热源、环境监测（CO、CO2、有害气体等）、污水处理监测、消防管网压力监测、电梯监测、计量、分区管控、按需管控、远程监控、实时监测、统计汇总、自动统计分析、报表生成、信息发布、权限管理等等功能，可以满足不同管理人员的不同需求。

在本发明的一个具体实施例中，所述智慧园区安全运维系统还包括：终端服务器（在图1中简示为智能终端）以及与终端服务器连接的监控模块、预警模块、管理模块、设备录入模块、数据采集模块和存储模块。所述监控模块用于实时监控整个系统的运行状态，并将运行状态反馈至终端服务器内；所述预警模块用于接收终端服务器发出预警指令，并将预警指令发送到服务用户端；所述管理模块用于为智慧园区用户提供服务；所述设备录入模块用于录入机房服务器内和外接设备的各种信息，并将信息存储到终端服务器内；所述数据采集模块用于采集设备运行信息，并将信息传递至终端服务器内；所述存储模块用于对终端服务器内的数据进行存储。

具体的，所述设备录入模块录入的机房服务器信息包括机器型号、硬盘大小、OS类型、所属应用、运行状态、机房名称、所在房间和机架，录入的外接设备包括楼宇智能设备、配电设备和服务设备，且在设备的配置过程，还录入设备所在的位置信息，以方便后续更换时，能够快速找到设备的位置。所述楼宇智能设备包括智能灯光、电梯、水泵、风机、中央空调、智能电表以及传感器等等，所述配电设备包括高、低压配电装置，所述服务设备包括监控摄像头、刷卡设备、自动售卖设备和用户个人服务设备，此处刷卡设备包括银行自助服务，以及园区一卡通服务，同时个人服务设备主要为园区内的基础配套服务设备。

具体的，所述监控模块包括设备运行状态监控单元和运行数据监控单元，其中所述设备运行状态监控单元主要用于监控设备是否处于工作状态，从而判断设备是否正常，对设备的使用状况实现实时监控，方便后续维修处理，所述运行数据监控单元用于对运行数据进行可视化分析，判断设备是否处于正常运行，此处可根据多种系统管理脚本语言(shell,python,perl)等实现，且还可以监控Api接口，并做好权限控制。

具体的，所述监控模块还包括园区内的监控摄像头，用于实时监控园区内的安全信息，并且分布在园区内的各个位置，且每个摄像头均具有相应的标号以及标号对应的位置信息。

具体的，所述预警模块主要通过网络电话、邮件和短信的方式发出报警信息，并支持多方式同步发送，且在没收到用户的回复信号时，每隔三分钟发送一次，此处用户可通过短信发送或者通过软件线上回复，来判断用户是否收到预警信息。

具体的，所述管理模块包括线上管理单元和线下管理单元，其中所述线上管理单元包括智慧园区服务APP以及服务公众号，其用户可通过服务APP以及服务公众号的方式办理园区服务，且服务APP支持智能手机、电脑和平板设备，实现智慧园区运维服务的双重管理模式，使运维管理更加方便。

具体的，所述线下管理单元包括园区基础服务管理和园区异常信息服务管理，其中园区基础服务管理用于通过线下服务人员的方式为园区用户办理基础业务，包括水、电、吃、住和通行，所述园区异常服务管理主要是用于将园区内设备的异常信息进行上报，此处可参考园区一卡通服务管理模块，用于实时监测园区内各个刷卡设备的运行状态，在检测到刷卡设备运行异常时，生成报修数据并上传至终端服务器，同时发送异常信息至终端服务器，异常信息包括感应失灵、开机无效、无提示信息以及无故死机等等，从而使终端服务器处的管理人员，能够及时快速的通知相应的维修服务人员。

具体的，所述数据采集模块采集到的设备信息包括磁盘IO、网络流量、CPU利用率、网络设备的Session数和PPS，一般通过snmp来实现，在服务器上通过一个定制化的Agent来实现，能执行各种脚本语言并通过脚本语言实现对服务器的各种操作。

图3为示出本发明另一具体实施方式涉及的智慧园区安全运维系统的无人机及其搭载装置的示意图，其中，左图为俯视图，右图为仰视图，图4为行走机器人及其搭载的装置的示意图；图5为用户终端显示的园区局部地图以及设定的巡航路线示意图；图6为图5中A座及其内外部配置装置和各楼层行走机器人的巡航场景正视示意图；图7为非分光型红外气体传感器的结构示意图。

如图3-7所示，本具体实施方式实施例的智慧园区安全运维系统，包括巡航监测装置、第一PLC集中控制器、智慧园区管理云服务器（平台）、多个用户终端。

如图3所示，智慧园区安全运维系统中的巡航监测装置，包括了无人机(UAV)。该无人机上搭载CCD相机1、红外探测器2、红外气体传感器3、光谱仪4、雨量感应器5、北斗卫星定位装置6、PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块7。

参见图4，所述巡航监测装置还包括了行走机器人R，其同样搭载了CCD相机1、北斗卫星定位装置6，并且还设置有PLC红外电磁辐射接收与蓝牙发射模块8。

和行走机器人R通过自身搭载的CCD相机1实时拍摄巡航路线上的视频画面和图像，北斗卫星定位装置6实时对应获取当前设定的巡航路线P上的视频画面和图像的区域位置，以在用户终端上实时显示（参见图5）。其中红外探测器3用于检测室外光伏板（PV）上的裂纹缺陷，红外气体传感器3用于检测室外大气中温室效应和有害气体的数据。光谱仪4用于检测室外田地中农作物的叶绿素和氮元素数据，监测生长态势，以指导终端用户设置田地智能灌溉的程序，以及监测排放污水以及河道水文（图未示），雨量感应器5用于监测室外雨量；所述的红外探测器2、红外气体传感器3、光谱仪4、雨量感应器5都设置GPRS信号发射器（图未示）。

如图5所示，在一具体实施例中，该红外气体传感器3为非分光型红外气体传感器。所述非分光型红外气体传感器包括具有两个与外界通气的通孔的透明材料制备的气室，以及气室外壁安装的红外光源和红外探测器，以及GPRS信号发射器（图未示），所述气室内部安装有五个顺次连接的反射镜r，红外光源将红外光射到其中一个反射镜上经过其他四个反射镜反射，最后出射光进入所述红外探测器进行探测。由于经过五次反射，光程长，提高了包括CO、CO₂、氮氧化物NOx、硫化物气体探测的灵敏度。

当UAV根据用户终端指令，由智慧园区管理云服务器S控制UAV从停机坪13起飞，首先路经A座消防管网压力监测装置14，其内置的检测装置发射的蓝牙数据而被UAV的PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块7接收，并将用于监测压力变化情况的数据通过GPRS信号发送给智慧园区管理云服务器S，由智慧园区管理云服务器分析数据发送给指定的用户终端。然后按照预先设定的巡航路线P飞经图5中A座区域，接收A座区域路灯11相对应的室外PLC集中控制器C发射的信号。具体是UAV上的PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块7接收到A座区域路灯11相对应的室外PLC集中控制器C发射的蓝牙信号，UAV并实施将自身搭载的CCD相机1实时拍摄巡航路线上的视频画面，以及北斗卫星定位装置6的位置和时间数据通过GPRS无线信号传送给A座一楼的智慧园区管理云服务器S中用于分析数据，对数据进行打包和发送给指定用户终端。指定用户终端接收到数据包，并通过软件分析实施显示如图5中的显示画面，并通过软件可以分析实施数据信息，并列入时间序列的电力变化函数图像中，同时在终端屏幕上显示当前时间（图5未示出）。

继续飞行到A座消防管网压力监测装置14，其内置的检测装置发射的蓝牙数据而被UAV的PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块7接收，并将用于监测压力变化情况的数据通过GPRS信号发送给服务器S。然后继续飞行到田地中室外PLC集中控制器C，查看田地PV光伏运行状态，同样通过GPRS信号发送给服务器S。

当接着按照预先设定的巡航路线P飞经光伏板PV上时，UAV靠近PV并利用红外探测器2以及CCD相机1对PV板表面采集红外光谱以及拍摄彩色照片，将数据通过GPRS信号发送给智慧园区管理云服务器S，服务器将图片灰度化传送给指定的用户终端，用户将灰度化的图像伪彩化，并与标准图像对比，从而识别出具有污染物的光伏面板区域，从而通过服务器控制清洗设备对光伏面板进行清洗处理。

然后UAV飞经B座室外PLC集中控制器C，将接收B座区域路灯10相对应的室外PLC集中控制器C发射的蓝牙信号，UAV利用自身搭载的CCD相机1实时拍摄巡航路线上的视频画面，以及北斗卫星定位装置6的位置和时间数据通过GPRS无线信号传送给A座一楼的智慧园区管理云服务器S中用于分析数据，对数据进行打包和发送给指定用户终端。图5中巡航路线P经过园区内机动车道12的路线整体上离A座的西墙垂直距离大于离B座东墙的垂直距离5-10m范围内（图5中定义左西右东）。以避免B座的室外PLC集中控制器C的发射信号。

最后UAV按照刚起飞时的路线反向返回停机坪13完成第一轮的巡航任务待命，准备接受下一轮的巡航任务。

图6示意出了图5中A座每一楼层行走机器人R巡航检监测。行走机器人按照规定路线（图未示）行走，采用PLC红外电磁辐射接收与蓝牙发射模块8接收到路经电能、燃气、照明、电梯的电力线上室内PLC集中控制器发出的红外信号，并以蓝牙信号（或WIFI信号）形式发送给服务器（如果行走机器人R在服务器S放置的一楼能够接收到蓝牙信号的范围内），或者由指定用户通过密码访问室内PLC集中控制器并接受到该蓝牙信号（或WIFI信号）。

在本发明一个具体实施例中，智慧园区安全运维系统还包括备用系统，所述备用系统包括：第二PLC集中控制器，以及多种数据采集或控制终端，所述多种数据采集或控制终端用于监控对应的房间和/或室外区域的设备状态信息和/或能耗信息，并将状态信息和/或能耗信息传输至第二集中控制器；所述服务器从集中控制器接收状态信息和/或能耗信息并进行分析，判断对应的房间和/或室外区域是否存在能耗异常，并在确定对应的房间和/或室外区域存在能耗异常时，将异常状况发送至远程终端；远程终端接收用户对异常状况的指令，并将指令发送至服务器。备用系统用于当无人机或行走机器人在执行相应任务时发生故障而启动，以及当无人机或行走机器人未经的区域如果实际上相应区域设备发生故障时，而弥补该监测的空白时段。

本发明的上述实施例实现了智慧园区内室内外所有电力设备、智能灌溉系统、消防管网压力安全运维系以及环境监测，做到了信号区域化，监测可视化，检测的实时化，保障了智慧园区的产学研科工项目的正常运行。

综上，结合具体实施方式对本发明做出了详细的描述，尽管以上描述为了区别性描述将基于有线PLC技术方案描述成第一智慧园区安全运维系统，而将基于无线PLC技术方案描述成第二智慧园区安全运维系统，然而，本领域技术人员懂得，它们之间所采用的技术手段在不形成冲突的情况下是互通可相互替换的，而且，在其基础上还可以进行各种修饰和变更，只要不脱离本发明的宗旨和精神，这些替换、修饰和变更均应落入本发明的范畴之内，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (14)

1.一种智慧园区安全运维系统，其特征在于，包括：基于有线PLC技术的第一智慧园区安全运维系统，和/或基于无线PLC技术的第二智慧园区安全运维系统。

2.根据权利要求1所述的智慧园区安全运维系统，其特征在于，所述基于有线PCL技术的第一智慧园区安全运维系统包括：物联网安全运维平台、物联网网关、物联网控制器、物联网采集器，其中，

所述物联网安全运维平台提供云端数据存储和云端数据管理，

所述物联网网关包括PLC协议解析、PLC数据采集以及PLC数据传输，

所述物联网控制器连接于物联网大数据平台，进行园区各种数据的采集、存储、分析、计算，通过所述物联网安全运维平台进行远程升级，所述物联网大数据平台包括园区采集的各种数据，

所述物联网采集器包括条码扫描装置、RFID终端，具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理和自动传输功能。

3.根据权利要求2所述的智慧园区安全运维系统，其特征在于，还包括用于对各种数据进行管理和存储的终端服务器以及与终端服务器连接的监控模块、预警模块、管理模块、设备录入模块、数据采集模块；所述监控模块用于实时监控整个系统的运行状态，并将运行状态反馈至终端服务器内；所述预警模块用于接收终端服务器发出预警指令，并将预警指令发送到服务用户端；所述管理模块用于为智慧园区用户提供服务；所述设备录入模块用于录入机房服务器内和外接设备的各种信息，并将信息存储到终端服务器内；所述数据采集模块用于采集设备运行信息，并将信息传递至终端服务器内。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的智慧园区安全运维系统，其特征在于，所述基于无线PLC技术的第二智慧园区安全运维系统包括：巡航监测装置、第一PLC集中控制器、智慧园区管理云服务器、多个用户终端。

5.根据权利要求4所述的智慧园区安全运维系统，其特征在于，其中，所述巡航监测装置包括用于室外巡航的无人机以及用于室内巡航的行走机器人。

6.根据权利要求5所述的智慧园区安全运维系统，其特征在于，所述无人机上搭载CCD相机、红外探测器、红外气体传感器、光谱仪、雨量感应器、北斗卫星定位装置、PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块，所述行走机器人搭载CCD相机、北斗卫星定位装置，以及PLC红外电磁辐射接收与蓝牙发射模块，巡航监测装置通过自身搭载的CCD相机实时拍摄巡航路线上的视频画面和/或图像，北斗卫星定位装置用于实时对应获取当前巡航路线上的视频画面和或图像的区域位置，以在用户终端上实时显示，红外探测器用于检测室外光伏板上的缺陷，红外气体传感器用于检测室外大气中温室效应和有害气体的数据，光谱仪用于检测室外田地中农作物的叶绿素和氮元素数据，监测生长态势，以及监测排放污水以及河道水文，雨量感应器用于监测室外雨量；所述的红外探测器、红外气体传感器、光谱仪、雨量感应器都设置GPRS信号发射器；

所述第一PLC集中控制器包括室外PLC集中控制器以及室内PLC集中控制器，前者用于将室外电力线上的载波信号通过蓝牙信号发射给无人机上的PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块接受，并通过PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块以GPRS信号发送给服务器；后者用于将室内电力线上的载波信号通过红外信号发射给行走机器人上的PLC红外电磁辐射接收与蓝牙发射模块接受，并通过PLC红外电磁辐射接收与蓝牙发射模块以蓝牙信号发射给智慧园区云服务器或用户终端；

所述智慧园区云服务器包括用于分析电能、燃气、照明、电梯、光伏、消防管网压力监测、智能灌溉、雨水、环境气体、排放污水以及河道水文监测方面的数据，并将分析结果发送给相应的所述用户终端。

7.根据权利要求6所述的安全运维系统，其特征在于，所述用户终端包括用户进一步分析所述数据的软件，包括谱学和统计学分析软件，以及能够设定所述巡航监测装置的巡航路线，所述巡航监测装置包括有供多个无人机集中停机和起飞的停机坪，以及行走机器人行走的起始场所，当监测任务完成时，无人机和行走机器人分别会根据设定的巡航路线返回所述停机坪和起始场所待命；所述的蓝牙信号、GPRS信号、以及红外信号都带有发出区域位置编号以及时间的数据，以便用户终端用户进一步处理分析数据时对应到监测时所处的相应区域位置。

8.根据权利要求7所述的安全运维系统，其特征在于，所述无人机上搭载的CCD相机还用于对室外光伏板表面进行拍照，并将图像数据经由PLC蓝牙电磁辐射接收与GPRS信号发射模块以GPRS信号发送给相应的用户终端。

9.根据权利要求8所述的安全运维系统，其特征在于，所述用户终端上具有图像处理软件，可以对所述图像进行伪彩处理技术，并与标准图像对比，从而识别出具有污染物的光伏面板区域，从而通过服务器控制清洁装置对光伏面板进行清洁处理。

10.根据权利要求5-9中任一项任一项所述的安全运维系统，其特征在于，无人机按照规定路线行走接受到路经路灯、光伏面板、消防管网压力监测区域电力线上室外PLC集中控制器发出的蓝牙信号；室内行走机器人按照规定路线行走，采用PLC红外电磁辐射接收与蓝牙发射模块接收到路经电能、燃气、照明、电梯的电力线上室内PLC集中控制器发出的红外信号。

11.根据权利要求10所述的安全运维系统，其特征在于，所述红外气体传感器为非分光型红外气体传感器，包括具有两个与外界通气的通孔的透明材料制备的气室，以及气室外壁安装的红外光源和红外探测器，以及GPRS信号发射器，所述气室内部安装有至少五个顺次连接的反射镜，红外光源将红外光射到其中一个反射镜上经过其他各个反射镜反射，最后出射光进入所述红外探测器进行探测。

12.根据权利要求11所述的安全运维系统，其特征在于，所述室外PLC集中控制器布置位置能够使得不同的监测区域之间信号覆盖范围不重叠，或者重叠部分区域信号减弱到服务器分析识别属于无效信号的地步，即信噪比低于预设的阈值时，其中，无效信号定义为重叠部分区域范围内的信号，当设定的巡航路线经过该区域时无人机接受的蓝牙信号将不被服务器认可用于数据分析，或者，所述设定的巡航路线不经过所述重叠部分区域；多个用户终端都能显示相应的巡航监测装置的设定的巡航路线，并显示巡航监测装置在路线上的实时位置图像，多个用户终端能够通过软件实时检测图像上巡航监测装置上预设的定点与所述设定的巡航路线之间垂线距离，当所述垂线距离超过预设值时则通过服务器控制巡航监测装置纠正航线。

13.根据权利要求11或12所述的安全运维系统，其特征在于，所述智慧园区安全运维系统还包括备用系统，用于当基于有线PCL技术的第一智慧园区安全运维系统，以及基于无线PLC技术的第二智慧园区安全运维系统都发生故障时启动，所述备用系统包括：第二PLC集中控制器，以及多种数据采集或控制终端，所述多种数据采集或控制终端用于监控对应的房间和/或室外区域的设备状态信息和/或能耗信息，并将状态信息和/或能耗信息传输至第二集中控制器；所述服务器从集中控制器接收状态信息和/或能耗信息并进行分析，判断对应的房间和/或室外区域是否存在能耗异常，并在确定对应的房间和/或室外区域存在能耗异常时，将异常状况发送至远程终端；远程终端接收用户对异常状况的指令，并将指令发送至服务器；所述备用系统用于当无人机或行走机器人在执行相应任务时发生故障而启动，以及当无人机或行走机器人未经的区域如果实际上相应区域设备发生故障时，而弥补该监测的空白时段。

14.一种如权利要求13所述的安全运维系统的使用方法，其特征在于，用户预先设定巡航监测装置的巡航路线、巡航往返次数，以及执行起始时间作为巡航任务，并通过服务器控制巡航监测装置按照规定路线巡航，并通过搭载的CCD相机和北斗卫星定位装置，将实时视频画面和或图像，附带时间信息显示在相应的用户终端上，当巡航监测装置经过PLC集中控制器所在区域时，无人机接受室外PLC集中控制器发出的蓝牙信号，行走机器人接受室内PLC集中控制器发出的红外信号，并将所述蓝牙信号和红外信号分别通过GPRS和蓝牙信号传送给服务器分析，并将结果发送给相应的用户终端，当巡航监测装置完成巡航任务时按照设定的巡航路线返回到所述停机坪或起始场所待命；当无人机或行走机器人在执行相应任务时发生故障，和/或者当无人机或行走机器人未经的区域如果实际上相应区域设备发生故障时而启动备用系统，其中，所述无人机还至少执行智能灌溉、雨水、环境气体、排放污水以及河道水文中至少一项监测任务，具体地，通过无人机搭载的光谱仪对田地农作物进行光谱采集，对排放的污水和河道的河水进行光谱采集，使用雨量感应器对雨水进行感测，使用非分光型红外气体传感器对室外大气CO、CO₂、氮氧化物NOx、硫化物气体进行检测。

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