CN113467353A - 一种基于工业互联的地下管网综合监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，包括综合管理终端、监控终端和监控系统；所述监控系统包括设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元、环境监控单元和应急管理系统；其中，监控系统分别与设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元和环境监控单元连接；所述监控系统还与应急管理系统连接，所述监控系统还与手持终端连接。本发明通过对监控单元采集的数据与综合管理终端内的预设值数据进行对比，自动核对确认事故，增强了系统安全性。本发明通过监控终端与手持终端进行数据交互；在手持终端上直接显示需要检查位置的BIM模型，方便了巡检人员的检测，提高了巡检效率。

Description

一种基于工业互联的地下管网综合监控系统

技术领域

本发明属于管廊管理领域，具体为一种基于工业互联的地下管网综合监控系统。

背景技术

综合管廊作为一种能够保证地下管线安全运营，而又能综合利用地下空间的设施，综合管廊已经得到了政府的重视，但建成后投入运营的综合管廊也面临着诸多管理上的问题。

现有技术中，综合管廊的管理主要依赖与管廊自身的监控系统以及人工巡检，但是，现有技术中所使用的监控系统虽然能够检测有害气体和部分环境参数，但是管廊内的各个监控模块是没有交互的，当检测到管廊内发生故障需要进行维修时，只能通过报出故障的检测装置的位置进行逐步检测，以确定具体的故障原因，此外现有综合管廊管理系统还存在着工作现场和控制中心交互性差、日常维护模式陈旧、工作效率较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，以解决背景技术中提出的传统技术中工作量大，工作效率低，各模块间独立运行不联动、数据不共享，运维交互方式落后等问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，包括综合管理终端、监控终端和监控系统；其中，综合管理终端与监控终端连接，监控终端和监控系统连接；

所述监控系统包括设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元、环境监控单元和应急管理系统；其中，监控系统分别与设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元和环境监控单元连接，并且监控系统接收设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元和环境监控单元回传的监控数据；所述火灾监控单元包括第一灭火装置、第二灭火装置和紧急启停按钮；第一灭火装置、第二灭火装置和紧急启停按钮均与监控系统通过无线网络连接；

所述监控系统还与应急管理系统连接，监控系统根据所接收综合管理终端的控制指令启动应急管理系统；所述监控系统还与手持终端连接。

根据上述技术方案，所述设备监控单元包括通风设备、照明设备、供电设备、排水设备、除湿设备以及消防设备，通风设备、照明设备、供电设备、排水设备和除湿设备均与监控系统通过无线网络连接。

根据上述技术方案，所述视频监控单元包括多个摄像头和语音通话模块；摄像头和语音通话模块均与监控系统通过无线网络连接。

根据上述技术方案，所述环境监控单元包括温度传感器、湿度传感器、气体传感器、管廊震动传感器；温度传感器、湿度传感器、气体传感器、管廊震动传感器均与监控系统通过无线网络连接。

根据上述技术方案，所述应急管理系统包括预设应急处理方案和紧急疏散方案。

根据上述技术方案，所述监控终端用于接收和处理监控系统所传回的数据。

根据上述技术方案，所述手持终端由巡检人员手持，通过监控终端将监控系统上传的数据进行处理后，发送给手持终端。

根据上述技术方案，所述综合管理终端的内部设置有安全防范系统和BIM数据模型库，安全防范系统内设置有温度、湿度、气体浓度以及设备震动程度的设定值，监控终端将监控单元上传的数据与安全防范系统内的设定值进行比较，判断上传的数据是否符合要求；BIM数据模型库用于存储管廊的BIM数据模型。

根据上述技术方案，所述消防设置设置在管廊中的防火区域。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过全面的数据计算，对监控单元采集的数据与综合管理终端内的预设值数据进行对比，自动核对确认事故，杜绝错报、漏报，增强了系统安全性；基于BIM模型数据库，能够快速定位事故设备；同时应急管理系统能够为现场工作人员制定撤离计划，提供安全保障。

本发明通过监控终端与手持终端进行数据交互；在基于综合管理终端中的BIM模型和监控终端的数据采集，通过将采集的数据进行处理，再将数据直接反应在BIM模型中，将反应在BIM模型中的数据发送给手持终端，在手持终端上直接显示需要检查位置的BIM模型，方便了巡检人员的检测，提高了巡检效率。

附图说明

图1为基于工业互联的地下管网综合监控终端整体控制框图；

图2为基于工业互联的地下管网综合监控终端设备控制单元系统框图；

图3为基于工业互联的地下管网综合监控终端火灾监控单元系统框图；

图4为基于工业互联的地下管网综合监控终端环境监控单元系统框图；

图5为基于工业互联的地下管网的第二灭火装置的整体结构示意图。

图中标记为：1-装置本体，2-安装杆，3-温度传感器，4-电流发生装置，5-点火装置，6-产气剂，7-产气空腔，8-喷头，9-进水口，10-混液腔，11-泡沫发生剂，12-电磁压力阀，13-电机，14-安装座，15-出气管道。

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

请参阅图1-图4，一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，包括综合管理终端、监控终端和监控系统；其中，综合管理终端与监控终端连接，监控终端和监控系统连接；

所述监控系统包括设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元、环境监控单元和应急管理系统；其中，监控系统分别与设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元和环境监控单元连接，并且监控系统接收设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元和环境监控单元回传的监控数据；所述火灾监控单元包括第一灭火装置、第二灭火装置和紧急启停按钮；第一灭火装置、第二灭火装置和紧急启停按钮均与监控系统通过无线网络连接；

所述监控系统还与应急管理系统连接，监控系统根据所接收综合管理终端的控制指令启动应急管理系统；所述监控系统还与手持终端连接。

所述设备监控单元包括通风设备、照明设备、供电设备、排水设备、除湿设备以及消防设备，通风设备、照明设备、供电设备、排水设备和除湿设备均与监控系统通过无线网络连接。

所述视频监控单元包括多个摄像头和语音通话模块；摄像头和语音通话模块均与监控系统通过无线网络连接。

所述环境监控单元包括温度传感器、湿度传感器、气体传感器、管廊震动传感器；温度传感器、湿度传感器、气体传感器、管廊震动传感器均与监控系统通过无线网络连接。

所述应急管理系统包括预设应急处理方案和紧急疏散方案。

所述监控终端用于接收和处理监控系统所传回的数据。

所述手持终端由巡检人员手持，通过监控终端将监控系统上传的数据进行处理后，发送给手持终端。

所述综合管理终端的内部设置有安全防范系统和BIM数据模型库；安全防范系统内设置有温度、湿度、气体浓度以及设备震动程度的设定值，监控终端将监控单元上传的数据与安全防范系统内的设定值进行比较，判断上传的数据是否符合要求；BIM数据模型库用于存储管廊的BIM数据模型。

所述消防设置设置在管廊中的防火区域。

具体的，预设应急处理方案为：通过监控终端将监控系统检测到的数据进行汇总并处理，确定发生火灾的位置，同时，综合管理终端通过监控终端向手持终端发出警报，并根据紧急疏散方案撤离。并且，预设紧急处理方案还通过综合管理终端和监控终端将所有的设备紧急关闭。

紧急疏散方案为预先设定好的撤离路线，紧急疏散方案通过综合管理终端和监控终端发布到手持终端，为工作人员提供撤离路线。

实施例二

本实施例中，如图1、图2所示，综合管理终端与多个监控终端连接。每一个监控终端的数据都可以发送给综合管理终端，综合管理终端可以向各个监控终端下发控制指令。与综合管理终端连接的每个监控终端都可以与多个监控系统连接。例如，位于同一管廊内的多个监控系统可以与同一个监控终端连接，使得位于监控终端的工作人员能够及时、准确掌握该管廊内的情况，并在管廊内出现异常情况时及时进行排查处理。

如图2所示，所述监控系统包括设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元、环境监控单元和应急管理系统；其中，监控系统分别与设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元和环境监控单元连接，并且监控系统接收设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元和环境监控单元回传的监控数据，并将采集到的数据与综合管理终端中的安全防范系统的数据进行对比，如果采集的数据明显高于或者低于安全防范系统中设定的数据，则综合管理终端将异常数据发送到监控终端，监控终端控制火灾报警单元报警。

多个环境监控单元可以设置在同一管廊的不同位置，以便达到对同一管廊的多种监控。

通过上述系统，综合管理终端可以进行全局监控，通过监控终端对多个监控系统的数据进行分析处理，实现对各个监控系统的现场监控。由于同一个监控系统包括了不同的数据采集单元，实现了数据采集的高集成度；同时，在使用本系统还可以有效的对潜在威胁进行预警，提高了管廊巡检的安全性，再一方面，综合管理终端、监控终端可以对综合管廊现场进行远程监控与联动控制，提高了巡检效率

为了能够及时监测管廊中的多种潜在威胁因素，环境监控单元包括温度传感器、湿度传感器、气体传感器、管廊震动传感器；温度传感器、湿度传感器、气体传感器、管廊震动传感器均与监控系统通过无线网络连接。

本实施例中，如图4所示，温度传感器和湿度传感器可以是集成为一体的温湿度传感器，也可以是分别的温度传感器、湿度传感器；本申请不对温湿度检测设备的具体形态作限制，只要能够检测温、湿度即可。

具体的，温度传感器和湿度传感器均有测量部和通信部；测量部用于检测现场的温度和\或湿度，并通过通信部(如RS485总线)将数据上传到监控终端；其中，温度传感器的测量范围为-50℃-300℃，温度传感器的型号可以是PT100/1000；湿度传感器的测量范围为0-95％rh，湿度传感器的型号可以是C15-M53R。需要说明的是，这里只是提供了一种可能的温湿度检测设备，实际过程中可以选择其他的设备，温湿度检测设备的具体型号不应理解为对本申请的限制。

气体传感器可以是检测一氧化碳、硫化氢、甲烷、氧气、二甲苯、氟化氢、二氧化碳、氢气的气体变送器，具体的检测种类可以根据实际需要自行选择。对于一氧化碳、硫化氢、甲烷、氧气、二甲苯、氟化氢、二氧化碳、氢气这些气体的浓度检测数据，监控终端将采集的数据与安全防范系统中的设定值进行比对，并根据每种气体的浓度来判别管廊内的气体是否异常。例如，可能有些气体高于预设浓度时被认定为异常，某些气体(例如氧气)可能在低于预设浓度时被认定为异常。当存在气体异常时，可能是发生了管道泄漏，也有可能是管廊内自然环境变化导致发生化学反应，产生了大量有害气体，不论是哪种情况都是不利于管廊正常运行的，也不利于工作人员直接进入管廊进行工作。

管廊震动传感器用于检测管廊的震动幅度，管廊震动传感器通过检测管廊的震动幅度，判断管廊的震动是由外部的设备运转造成的震动还是管廊内部的气体或者液体在管廊内流动所产生的震动，以便判断震动的幅度是否正常，是否会对管廊造成损坏。

通过上述监控系统能够对管廊中的多种可能的影响因素进行监控，实现全方位检测，系统集成度高，实时性强。

实施例三

本实施例中，如图2所示，设备监控单元包括通风设备、照明设备、供电设备、排水设备、除湿设备以及消防设备；通风设备、照明设备、供电设备、排水设备和除湿设备均与监控系统通过无线网络连接。除湿设备能够在湿度传感器检测管廊内的湿度过高时，进行除湿；排水设备在管廊内的水位过高使，对管廊内进行排水；通风设备能够在气体检测设备检测到气体浓度异常时进行换气通风；照明设备为管廊内提供照明，也可以在巡检人员需要进入管廊或者需要查看管廊的细节时通过手持终端启动，消防设备用于对管廊内发生火灾时快速灭火。

本实施例中，监控系统还包括视频监控单元，视频监控单元包括多个摄像头和语音通话模块。通过监控终端可以实时监测每个视频设备所监控的区域的影像情况，在通过视频监控单元发现到管廊内存在的危险或者需要检修的地方时，就可以通过语音通话模块与巡检人员的手持终端进行通话，并及时提醒巡检人员离开或者查看，以此实现对于管廊内巡检人员的监控，以及非工作人员的监控。

其中，监控系统还包括火灾监控单元，火灾监控单元包括第一灭火装置、第二灭火装置和紧急启停按钮。

如图3所示，第一灭火装置为干粉灭火器，用于扑灭固体物质火灾(如：木、棉、麻一类)和气体火灾(如一氧化碳、甲、乙、丙烷一类)，第二灭火装置为泡沫灭火器，用于扑灭一般性油类火灾(如汽油、原油一类)；当发生火灾使，可以通过监控系统或者本地按下紧急启停按钮的方式来触发消防指令，使得第一灭火装置或第二灭火装置启动实现灭火。

实施例四

在本发明中，由于现有的管廊灭火装置基本都是采用的干粉灭火器或者直接使用喷淋装置喷水灭火，只能针对A类火灾灭火，而在管廊中，B类火灾同样占很高的比例，在对B类火灾进行灭火时，则需要专业的消防人员来灭火，不能做到及时灭火，耽误最佳的火灾控制时机。所以，本实施例提供了一种具体的第二灭火装置。

如图5所示，第二灭火装置包括装置本体1和安装杆2；其中，安装杆2设置在管廊的顶部，装置本体1安装在安装杆2上，在装置本体1的外侧安装有温度传感器3和电流发生装置4，温度传感器3用于检测管廊内的温度，电流发生装置4(即电流发生器)与监控系统通过无线网络连接，电流发生装置4用于提供电流；在装置本体1包括产气部和混液部；产气部设置在装置本体1的上端，产气部包括点火装置5、产气剂6和产气空腔7，点火装置5设置在产气空腔7的上端，产气剂6设置在产气空腔7内，点火装置5与电流发生装置4电性连接；在产气空腔7的下端设置有出气管道，出气管道与混液部连接；

混液部包括喷头8、进水口9、混液腔10和泡沫发生剂11；其中，混液腔10的一侧设置有进水口9，进水口9与供水管道连接，泡沫发生剂11设置混液腔10的内部，混液腔10通过进水口9引入清水与泡沫发生剂11反应，在混液腔10的内部产生大量的泡沫，产生的泡沫再与产气部产生的高压气体混合，混合形成高压的泡沫液，泡沫液通过喷头8喷出，完成灭火。

进一步的，喷头8设置在混液部的外侧，喷头8设置有3-5个。

进一步的，在出气管道上设置有电磁压力阀12。

进一步的，在与进水口9连接的供水管道上设置有电磁控制阀。

进一步的，产气剂6由高氯酸钾粉末或高氯酸铵与铝粉配制而成：泡沫发生剂11为水成膜泡沫灭火剂。

进一步的，安装杆2为丝杠，在安装杆2上设置有丝杠螺母，装置本体1安装在丝杠螺母上，安装杆2的一端与电机13连接，另一端与安装座14转动连接，安装座14设置在墙体上；通过电机13带动安装杆2旋转，安装杆2驱动装置本体1移动，用于对不同位置的火源进行灭火。

具体实施方式为：通过温度传感器3检测管廊内的温度，并将检测到的数据上传到监控系统中，通过监控系统与综合管理终端中的预设值进行比较后，判断管廊内的温度是否异常，当判断为异常时(如温度高于50℃时，判断为异常)，监控系统控制电流发生装置4开启，电流发生装置4为点火装置5提供电流，点火装置5点燃产气部内的产气剂6；同时，电磁控制阀打开，供水管道中的水通过进水口9进入混液腔10，并与混液腔10内的泡沫发生剂11反应，产生大量的泡沫溶液；在产气部内产生高温高压气体，当产气部内的压力达到电磁压力阀12的设定压力后，电磁压力阀12打开，使高温高压气体与泡沫溶液混合，再通过喷头8喷出，进行灭火。同时，可以通过电机13驱动安装杆2旋转，带动装置本体1移动，调整灭火位置，使得装置本体1能快速灭火，提高了灭火的效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，其特征在于：包括综合管理终端、监控终端和监控系统；其中，综合管理终端与监控终端连接，监控终端和监控系统连接；

所述监控系统包括设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元、环境监控单元和应急管理系统；其中，监控系统分别与设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元和环境监控单元连接，并且监控系统接收设备监控单元、火灾监控单元、视频监控单元和环境监控单元回传的监控数据；所述火灾监控单元包括第一灭火装置、第二灭火装置和紧急启停按钮；第一灭火装置、第二灭火装置和紧急启停按钮均与监控系统通过无线网络连接；

所述监控系统还与应急管理系统连接，监控系统根据所接收综合管理终端的控制指令启动应急管理系统；所述监控系统还与手持终端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，其特征在于：所述设备监控单元包括通风设备、照明设备、供电设备、排水设备、除湿设备以及消防设备，通风设备、照明设备、供电设备、排水设备和除湿设备均与监控系统通过无线网络连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，其特征在于：所述视频监控单元包括多个摄像头和语音通话模块；摄像头和语音通话模块均与监控系统通过无线网络连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，其特征在于：所述环境监控单元包括温度传感器、湿度传感器、气体传感器、管廊震动传感器；温度传感器、湿度传感器、气体传感器、管廊震动传感器均与监控系统通过无线网络连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，其特征在于：所述应急管理系统包括预设应急处理方案和紧急疏散方案。

6.根据权利要求1所述的一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，其特征在于：所述监控终端用于接收和处理监控系统所传回的数据。

7.根据权利要求1所述的一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，其特征在于：所述手持终端由巡检人员手持，通过监控终端将监控系统上传的数据进行处理后，发送给手持终端。

8.根据权利要求2所述的一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，其特征在于：所述综合管理终端的内部设置有安全防范系统和BIM数据模型库；安全防范系统内设置有温度、湿度、气体浓度以及设备震动程度的设定值，监控终端将监控单元上传的数据与安全防范系统内的设定值进行比较，判断上传的数据是否符合要求；BIM数据模型库用于存储管廊的BIM数据模型。

9.根据权利要求2所述的一种基于工业互联的地下管网综合监控系统，其特征在于：所述消防设置设置在管廊中的防火区域。

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