CN115049198A - 城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统 - Google Patents

城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统，包括：系统感知层：主导信息的采集与获取，将区域内的所有情况数据化并传入系统终端；传输层：采用企业服务总线，提供一系列的标准接口，用于实现企业应用不同消息和信息的准确、高效和安全传递；分析层：分析信息，将数据按照统一的数据标准接入综合监测平台；决策层：接入数据，依据标准，通过深度学习算法，对多维数据进行关联感知分析，智能识别地下基础设施的运行状态，提供智能诊断和分析决策支持；应用层：承载着用户业务和功能。本发明建立了基于现有地下基础设施监测技术，实现数据融合和共享，促成了集成数据网络互连互通，并提供智能诊断和分析决策。

Description

城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统。
背景技术
随着城市地下基础设施的发展，相应地出现了地下基础设施管理监测的难题。主要在于城市地下基础设施灾害难发现、易扩大、难防控，目前对于城市地下基础设施综合监测存在非常迫切的需求。
目前现存的综合监测系统功能、结构以及所用设备各不相同，尚没有可用的整合手段。如何获取其中数据且与新设综合检测系统融合互通，从而建立城市地下基础设施运行综合监测平台，建成地铁、地下综合体、地下管廊运行综合监测系统示范工程，是目前的一大课题。
本发明的目的即在于提出一种城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提出一种城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统，。
为实现上述目的，本发明的一种城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统，包括：
系统感知层：主导信息的采集与获取，通过物联网感知技术捕捉各区域实时情况，对感知区域内的情况与各类信息全面感知、识别和管控，来捕捉和录入信息数据，将区域内的所有情况数据化并传入系统终端；
传输层：采用企业服务总线，支持基于内容的路由和过滤，具备了复杂数据的传输能力，并提供一系列的标准接口，用于实现企业应用不同消息和信息的准确、高效和安全传递，ESB提供事件驱动和文档导向的处理模式，及分布式的运行管理机制；
分析层：分析既有监测系统各子系统列表信息，梳理各个系统的共性和异性特点或内容，同时梳理已有监测系统资源依赖关系，并将既有监测系统的实时感知数据、基础设施信息以及基础设施运行状态数据按照统一的数据标准接入综合监测平台；
决策层：接入其他关键设施实施监测数据、环境及外部数据等各类信息，依据风险评估体系标准，通过深度学习算法，对多维数据进行关联感知分析，智能识别地下基础设施的运行状态，建立地下基础设施的健康智能诊断评价系统，提供智能诊断和分析决策支持，实现各类危险源的智能分类识别；
应用层：承载着用户业务和功能，包括接入管理，终端管理，数据管理和事件管理。
进一步地，监测系统的实时感知数据、基础设施信息以及基础设施运行状态数据从应用场景上划分结构化和非结构化数据，结构化数据主要包括已有安装运行的设备对应实时监测数据、设施设备相关运行状态数据，非结构化数据包括实时视频监控数据、本地录像数据、图像识别和各类不规则存储数据，传输层提供一套数据接入总线接口，根据平台提供约束规范标准，拥有能够识别数据来源、数据类型、设备类型、设备是否信任等数据接口集成管理和安全认证、智能辨识能力。
进一步地，综合监测系统的数据内容包括：
监测设施基础数据：包括从监测系统中通过数据接口获取的监测设施基础数据和从监测设施产品型号等获取并输入系统用于灾害知识库分析的技术参数数据；
监测设施实时监测数据：包括火灾报警系统监测的温度、烟雾及有害气体浓度、感温光纤监测的实时温度、给排水系统水管压力、集水池液位数据、空调通风系统的温湿度监测数据、视频监控系统监控视频和图像；
监测设施运行状态数据：包括运行、停止、故障，工作状态高速、低速、运行方向；
监测设施故障和报警数据：监测设施故障信息和报警信息。
进一步地，包括超算平台，超算平台接入电信和联通宽带共500M带宽，以保障用户接入超算平台后的数据传输速度，系统从OCC通信设备室传出后进入超算平台的网络连接方式包括专用VPN、专用光纤和公网IP接入方式，根据项目需要和用户选择综合考虑，选择最佳的网络连接方式，网络接入后，将根据用户具体资源和服务需要，开通相关账号及赋予账号相关硬件和软件调用权限，用户登录账号后，进行数据的上传下载和相关计算操作。
进一步地，决策层以人机交互方式进行结构化决策方式，不仅可以处理已知问题，且能够通过自适应学习处理未知的决策问题，为综合监测系统应急预案生成提供新的思路，也是目前国内外成熟综合监测系统高层应用的主要发展方向，通过辅助决策支持模块提供应急预案及保障预案执行，指导操作员做出行之有效的正确操作。
进一步地，决策层的决策依据信息来源于综合监控系统，综合监控系统通过内部与外部接口与其他各专业系统进行集成和互联的方式，实现功能集成与资源共享.
进一步地，地铁综合监控系统集成与互联的系统包括火灾自动报警系统(FAS)、环境与设备监控系统(BAS)、电力监控系统(SCADA)及能源管理系统、综合安防系统(ISDS)、乘客资讯系统(PIS)、自动售检票系统(AFC)，通信系统综合网管子系统、广播系统(PA)、屏蔽门系统(PSD)、NOCC大屏幕系统、信号系统(SIG)、时钟系统(CLK)、智能照明系统系统。
进一步地，综合监控系统面向的对象为控制中心的行调、电调、环调、维调和总调(值班主任)及车站的值班站长、值班员，中央级綜合监控中心具有控制、报警和画面显示功能，车站决策层负责监控本站范围内的各监控子系统，并协调各子系统的联动功能,提供车站级的决策，决策依据信息传入综合监测系统平台并由综合监测系统平台进行统一数据采集、数据清洗、数据规整、关联分析、深度解析和融合利用，并基于集成数据综合性研判和分析知识库，智能识别地下基础设施的运行状态，建立地下基础设施的健康智能诊断评价系统，提供智能诊断和分析决策。
本发明建立了基于现有地下基础设施监测技术，分析研究现有系统结构的逻辑、算法和精度，并实现与新设综合监测系统的有机融合；在数据层面，实现了数据融合和共享；在网络结构层面，实现了集成数据网络互连互通，提供智能诊断和分析决策。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步描写和阐述。
图1是本发明首选实施方式的城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统的系统框图。
图2是本发明的网络传输流向图。
图3是本发明的风险决策层次结构模型。
具体实施方式
下面将结合附图、通过对本发明的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。
如图1所示，本发明首选实施方式的城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统，包括：
系统感知层：主导信息的采集与获取，通过物联网感知技术捕捉各区域实时情况，对感知区域内的情况与各类信息全面感知、识别和管控，来捕捉和录入信息数据，将区域内的所有情况数据化并传入系统终端；
传输层：采用企业服务总线，支持基于内容的路由和过滤，具备了复杂数据的传输能力，并提供一系列的标准接口，用于实现企业应用不同消息和信息的准确、高效和安全传递，ESB提供事件驱动和文档导向的处理模式，及分布式的运行管理机制；
分析层：分析既有监测系统各子系统列表信息，梳理各个系统的共性和异性特点或内容，同时梳理已有监测系统资源依赖关系，并将既有监测系统的实时感知数据、基础设施信息以及基础设施运行状态数据按照统一的数据标准接入综合监测平台；
决策层：接入其他关键设施实施监测数据、环境及外部数据等各类信息，依据风险评估体系标准，通过深度学习算法，对多维数据进行关联感知分析，智能识别地下基础设施的运行状态，建立地下基础设施的健康智能诊断评价系统，提供智能诊断和分析决策支持，实现各类危险源的智能分类识别；
应用层：承载着用户业务和功能，包括接入管理，终端管理，数据管理和事件管理。
具体地：
监测系统的实时感知数据、基础设施信息以及基础设施运行状态数据从应用场景上划分结构化和非结构化数据，结构化数据主要包括已有安装运行的设备对应实时监测数据、设施设备相关运行状态数据，非结构化数据包括实时视频监控数据、本地录像数据、图像识别和各类不规则存储数据，传输层提供一套数据接入总线接口，根据平台提供约束规范标准，拥有能够识别数据来源、数据类型、设备类型、设备是否信任等数据接口集成管理和安全认证、智能辨识能力。
综合监测系统的数据内容包括：
监测设施基础数据：包括从监测系统中通过数据接口获取的监测设施基础数据和从监测设施产品型号等获取并输入系统用于灾害知识库分析的技术参数数据；
监测设施实时监测数据：包括火灾报警系统监测的温度、烟雾及有害气体浓度、感温光纤监测的实时温度、给排水系统水管压力、集水池液位数据、空调通风系统的温湿度监测数据、视频监控系统监控视频和图像；
监测设施运行状态数据：包括运行、停止、故障，工作状态高速、低速、运行方向；
监测设施故障和报警数据：监测设施故障信息和报警信息。
如图2所示，包括超算平台，超算平台接入电信和联通宽带共500M带宽，以保障用户接入超算平台后的数据传输速度，系统从OCC通信设备室传出后进入超算平台的网络连接方式包括专用VPN、专用光纤和公网IP接入方式，根据项目需要和用户选择综合考虑，选择最佳的网络连接方式，网络接入后，将根据用户具体资源和服务需要，开通相关账号及赋予账号相关硬件和软件调用权限，用户登录账号后，进行数据的上传下载和相关计算操作。
如图3所示，决策层以人机交互方式进行结构化决策方式，不仅可以处理已知问题，且能够通过自适应学习处理未知的决策问题，为综合监测系统应急预案生成提供新的思路，也是目前国内外成熟综合监测系统高层应用的主要发展方向，通过辅助决策支持模块提供应急预案及保障预案执行，指导操作员做出行之有效的正确操作。
决策层的决策依据信息来源于综合监控系统，综合监控系统通过内部与外部接口与其他各专业系统进行集成和互联的方式，实现功能集成与资源共享，地铁综合监控系统集成与互联的系统包括火灾自动报警系统(FAS)、环境与设备监控系统(BAS)、电力监控系统(SCADA)及能源管理系统、综合安防系统(ISDS)、乘客资讯系统(PIS)、自动售检票系统(AFC)，通信系统综合网管子系统、广播系统(PA)、屏蔽门系统(PSD)、NOCC大屏幕系统、信号系统(SIG)、时钟系统(CLK)、智能照明系统系统，综合监控系统面向的对象为控制中心的行调、电调、环调、维调和总调(值班主任)及车站的值班站长、值班员，中央级綜合监控中心具有控制、报警和画面显示功能，车站决策层负责监控本站范围内的各监控子系统，并协调各子系统的联动功能,提供车站级的决策，决策依据信息传入综合监测系统平台并由综合监测系统平台进行统一数据采集、数据清洗、数据规整、关联分析、深度解析和融合利用，并基于集成数据综合性研判和分析知识库，智能识别地下基础设施的运行状态，建立地下基础设施的健康智能诊断评价系统，提供智能诊断和分析决策。
本发明建立了基于现有地下基础设施监测技术，分析研究现有系统结构的逻辑、算法和精度，并实现与新设综合监测系统的有机融合；在数据层面，实现了数据融合和共享；在网络结构层面，实现了集成数据网络互连互通，提供智能诊断和分析决策。
上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。

Claims (8)

1.一种城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统，其特征在于，包括：
系统感知层：主导信息的采集与获取，通过物联网感知技术捕捉各区域实时情况，对感知区域内的情况与各类信息全面感知、识别和管控，来捕捉和录入信息数据，将区域内的所有情况数据化并传入系统终端；
传输层：采用企业服务总线，支持基于内容的路由和过滤，具备了复杂数据的传输能力，并提供一系列的标准接口，用于实现企业应用不同消息和信息的准确、高效和安全传递，ESB提供事件驱动和文档导向的处理模式，及分布式的运行管理机制；
分析层：分析既有监测系统各子系统列表信息，梳理各个系统的共性和异性特点或内容，同时梳理已有监测系统资源依赖关系，并将既有监测系统的实时感知数据、基础设施信息以及基础设施运行状态数据按照统一的数据标准接入综合监测平台；
决策层：接入其他关键设施实施监测数据、环境及外部数据等各类信息，依据风险评估体系标准，通过深度学习算法，对多维数据进行关联感知分析，智能识别地下基础设施的运行状态，建立地下基础设施的健康智能诊断评价系统，提供智能诊断和分析决策支持，实现各类危险源的智能分类识别；
应用层：承载着用户业务和功能，包括接入管理，终端管理，数据管理和事件管理。
2.根据权利要求1所述的城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统，其特征在于，所述监测系统的实时感知数据、基础设施信息以及基础设施运行状态数据从应用场景上划分结构化和非结构化数据，结构化数据主要包括已有安装运行的设备对应实时监测数据、设施设备相关运行状态数据，非结构化数据包括实时视频监控数据、本地录像数据、图像识别和各类不规则存储数据，所述传输层提供一套数据接入总线接口，根据平台提供约束规范标准，拥有能够识别数据来源、数据类型、设备类型、设备是否信任等数据接口集成管理和安全认证、智能辨识能力。
3.根据权利要求2所述的城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统，其特征在于，所述综合监测系统的数据内容包括：
监测设施基础数据：包括从监测系统中通过数据接口获取的监测设施基础数据和从监测设施产品型号等获取并输入系统用于灾害知识库分析的技术参数数据；
监测设施实时监测数据：包括火灾报警系统监测的温度、烟雾及有害气体浓度、感温光纤监测的实时温度、给排水系统水管压力、集水池液位数据、空调通风系统的温湿度监测数据、视频监控系统监控视频和图像；
监测设施运行状态数据：包括运行、停止、故障，工作状态高速、低速、运行方向；
监测设施故障和报警数据：监测设施故障信息和报警信息。
4.根据权利要求1所述的城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统，其特征在于，包括超算平台，所述超算平台接入电信和联通宽带共500M带宽，以保障用户接入超算平台后的数据传输速度，系统从OCC通信设备室传出后进入超算平台的网络连接方式包括专用VPN、专用光纤和公网IP接入方式，根据项目需要和用户选择综合考虑，选择最佳的网络连接方式，网络接入后，将根据用户具体资源和服务需要，开通相关账号及赋予账号相关硬件和软件调用权限，用户登录账号后，进行数据的上传下载和相关计算操作。
5.根据权利要求1所述的城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统，其特征在于，所述决策层以人机交互方式进行结构化决策方式，不仅可以处理已知问题，且能够通过自适应学习处理未知的决策问题，为综合监测系统应急预案生成提供新的思路，也是目前国内外成熟综合监测系统高层应用的主要发展方向，通过辅助决策支持模块提供应急预案及保障预案执行，指导操作员做出行之有效的正确操作。
6.根据权利要求5所述的城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统，其特征在于，所述决策层的决策依据信息来源于综合监控系统，综合监控系统通过内部与外部接口与其他各专业系统进行集成和互联的方式，实现功能集成与资源共享。
7.根据权利要求6所述的城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统，其特征在于，地铁综合监控系统集成与互联的系统包括火灾自动报警系统(FAS)、环境与设备监控系统(BAS)、电力监控系统(SCADA)及能源管理系统、综合安防系统(ISDS)、乘客资讯系统(PIS)、自动售检票系统(AFC)，通信系统综合网管子系统、广播系统(PA)、屏蔽门系统(PSD)、NOCC大屏幕系统、信号系统(SIG)、时钟系统(CLK)、智能照明系统系统。
8.根据权利要求6所述的城市地下基础设施多协议数据统一采集、分析、预测系统，其特征在于，综合监控系统面向的对象为控制中心的行调、电调、环调、维调和总调(值班主任)及车站的值班站长、值班员，中央级綜合监控中心具有控制、报警和画面显示功能，车站决策层负责监控本站范围内的各监控子系统，并协调各子系统的联动功能,提供车站级的决策，决策依据信息传入综合监测系统平台并由综合监测系统平台进行统一数据采集、数据清洗、数据规整、关联分析、深度解析和融合利用，并基于集成数据综合性研判和分析知识库，智能识别地下基础设施的运行状态，建立地下基础设施的健康智能诊断评价系统，提供智能诊断和分析决策。
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