CN211015113U - 一种地下综合管廊智慧型管控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于地下管廊管控技术领域，涉及一种地下综合管廊智慧型管控系统，具体是一种在地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力和燃气等市政管线的公共隧道和及其整体监测、管理与控制系统；主体结构包括控制终端和受控终端两部分，控制终端和受控终端通过局域有限网络相连接，受控终端系统包括环境设备运行监控模块和手持便携信息管控模块；其设计理念科学、技术方案先进，控制原理可靠，操作使用便捷，实时可控性好，应用环境友好。

Description

一种地下综合管廊智慧型管控系统

技术领域：

本实用新型属于地下管廊管控技术领域，涉及一种地下综合管廊智慧型管控系统，具体是一种在地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力和燃气等市政管线的公共隧道和及其整体监测、管理与控制系统。

背景技术：

目前，随着现代城市文明建设的不断创新和环境优美的进步要求，城市的运行设施和管线正在趋于向地下管网或集聚化方向发展。城市地下综合管廊是指构建在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的共用隧道，其在推进统筹各类市政管线规划、建设和解决反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发等问题上具有突出的效果，是建设智慧型和美丽化城市重要的基础设施之一，是国家重点支持的一项民生工程。2017年1月22日，住房城乡建设部印发了《城市管理管廊国家建筑标准设计体系》和《海绵城市建设国家建筑标准设计体系》；2017年5月26日，住房城乡建设部和国家能源局印发了《推进电力管线纳入城市地下综合管廊的意见》；2017年6月20日，住房城乡建设部部长在推进城市地下综合管廊建设电视电话会议上，要求以高度的历史责任感抓好地下管廊的建设；2017年8月16日，住房城乡建设部又发布了《关于提高城市排水防涝能力推进城市地下综合管廊建设的通知》。这些正在公布和实施的政策和规划文件足以说明了建设城市地下智慧综合管廊是有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景观、促进城市集约高效和转型发展的非常重要的一部分。

目前的地下综合管廊的管控系统的控制、巡检和环境监控等技术，依然主要依托于传统的摄像头监控和人工地下巡检，较少的运用互联网和物联网技术，对于管廊的具体运行状况、安全状况、设备和管道的运行状态仍然不能实时的更新和快速的掌握；管廊的检测系统、监控系统和报警系统等采用的技术标准和体系也各不相同，采用的技术标准也不一样，缺乏一套整体的管控运营体系，导致各个管线系统不能很好的融于一体，无法对管廊做整体的管控和监测，也无法很好的保证地下巡检和其他工作人员的安全。在现有技术中，中国专利申请号CN201620778638.2公开了一种“城市综合管廊管道爆裂自动监测系统”，该系统仅针对管廊内的管道是否爆裂和泄露进行监测和控制，对管廊内的其他环境数据却不能进行监测和报警；中国专利申请号CN201610363092.9公开了“一种综合管廊信息预警系统及方法”，该技术方案主要针对管廊的施工环境需求和管道铺设后的固定稳定性进行监测和评估，缺乏对管廊运行维护的整体控制和监测能力；另外，现有地下设备运营的独立管控也造成了很大的人力和资源浪费，且智能化程度低下。

因此，寻求设计一种以“物联网、大数据云计算、移动互联网”等信息技术为支撑，使各个单独的管理监控系统全面融合、分布式高效管理和信息化平稳运行，同时兼顾灾难事故预警，满足报警和门禁等配套集成联动，消除各类信息孤岛问题的地下综合管廊智慧型管控系统是十分有开发应用前途的。

发明内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种城市地下综合管廊及其管控系统，充分利用大数据、互联网和物联网技术，建立一体化的地下管廊智慧型管控系统，实现对城市地下综合管廊的统一管理和优化控制，打造城市智慧生命线。

为了实现上述目的，本实用新型涉及的地下综合管廊智慧型管控系统的硬件装置主体结构包括控制终端和受控终端两部分，控制终端和受控终端通过局域有线网络相连接，受控终端系统包括环境设备运行监控模块和手持便携信息管控模块；

控制终端系统包括：电源装置、备用电源装置、芯片集成装置、轨迹控制装置、文字命令装置、语音接收装置、运算和控制处理装置、图形处理装置、系统RAM装置、数据存储装置、局域网络装置、散热装置、图文显示装置、声音播放装置、光学报警装置和存储服务器；所述的电源装置与备用电源装置电连接，所述的电源装置与芯片集成装置电连接，所述的备用电源装置与芯片集成装置电连接，所述轨迹控制装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述文字命令装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述语音接收装与芯片集成装置单向电信息连接，所述芯片集成装置与运算与控制处理装置双向电信息连接，所述芯片集成装置与图形处理装置双向电信息连接，所述芯片集成装置与系统RAM装置双向电信息连接，所述芯片集成装置与数据存储装置双向电信息连接，所述芯片集成装置与局域网络装置双向电信息连接，所述芯片集成装置与散热装置单向电信息连接，所述芯片集成装置与图文显示装置单向电信息连接，所述芯片集成装置与声音播放装置单向电信息连接，所述芯片集成装置与光学报警装置单向电信息连接，所述局域网络装置与存储服务器双向电信息连接；

电源装置采用220v输入电源的标准交流电源，并整流变压后输出直流电；备用电源装置为不间断电源装置，采用锂电池作为蓄电池，能够维持系统正常运转48小时，当备用电源电量损耗至低于70％时会自动充电至100％，当电源装置停止向芯片集成装置供电时，自动无缝切换至备用电源装置供电；芯片集成装置为主电路板，设有数据输入接口、数据输出接口、USB接口、系统BIOS芯片、I/O控制芯片、指示灯插接件、扩充插槽和直流电源供电接插件；轨迹控制装置采用带有USB接收模块的无线光电鼠标；文字命令装置采用有线USB机械键盘；语音接收装置6包括声卡和2只抗干扰高保真麦克风；运算和控制处理装置为中央处理器，包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件，用于解释和实现输入的指令以及处理存储装置中的数据；图形处理装置包括专业级别图形处理显卡，用于对图形任务进行处理和渲染；系统RAM装置采用2条2400MHz的DDR4规格的8G内存条；数据存储装置采用2块500GB支持NVMe协议的M.2接口固态硬盘，用于存储系统本身的文件和系统运行所产生的文件；局域网络装置包括万兆三层光纤交换机交换机和路由器，其中路由器同时支持有线和无线连接；散热装置包括2件具有过热自启动功能的散热风扇；图文显示装置包括一台12平米，点密度位8000-10000点，每平米发光亮度在7000-10000点的LED主显示大屏和3面24英寸的液晶小屏；声音播放装置设有左右两只前置主音箱，左右两只后置音箱和一个低音音箱；光学报警装置包括2只高亮度红色LED报警灯，2只高亮度黄色LED报警灯和2只绿色LED报警灯；存储服务器包括主存储服务器和备份存储服务器，分别设有10块容量为1.8TB，接口为SAS类型，传输速度为12Gb/s，转速为10000rpm，尺寸为2.5inch的机械硬盘，主存储服务器用于存放管廊的BIM模型、GIS信息和视频监控等各种数据，备份存储服务器用于备份存放于主存储服务器中的数据资料；

环境设备运行监控模块包括：电源装置、备用电源装置、局域网络装置、无线网络装置、PLC控制装置、视频监控装置、能耗监测装置、环境状态监测装置、管线状态监测装置、光线监测装置、红外入侵监测装置、管廊设备状态监控装置、声音报警器、光学报警器和门禁控制装置；所述电源装置与备用电源装置电连接，所述电源装置与局域网络装置电连接，所述备用电源装置与局域网络装置电连接，所述局域网络装置与无线网络装置双向电信息连接，所述局域网络装置与PLC控制装置双向电信息连接，所述视频监控装置与PLC控制装置单向电信息连接，所述能耗监测装置与PLC控制装置单向电信息连接，所述环境状态监测装置与PLC控制装置单向电信息连接，所述管线状态监测装置与PLC控制装置单向电信息连接，所述光线监测装置与PLC控制装置单向电信息连接，所述红外入侵监测装置与PLC控制装置单向电信息连接，所述管廊设备状态监控装置与PLC控制装置双向电信息连接，所述声音报警器与PLC控制装置单向电信息连接，所述光学报警器与PLC控制装置单向电信息连接，所述门禁控制装置与PLC控制装置单向电信息连接；

电源装置采用220V交流电源，并输出直流电源；备用电源装置采用为不间断电源装置，采用锂电池作为蓄电池，能够维持系统正常运转48小时，当备用电源电量损耗至低于70％时会自动充电至100％，当电源装置停止向局域网络装置和PLC控制装置供电时，自动无缝切换至备用电源装置供电；局域网络装置采用万兆三层光纤交换机；无线网络装置采用企业级无线路由器；PLC控制装置采用RJ45直连线式以太网PLC；视频监控装置包括360°监控摄像头和红外监控摄像头；能耗监测装置包括管廊设备用电计量表和设备能耗传感器；环境状态监测装置设有温度传感器、湿度传感器、人体有害气体传感器、可燃气体传感器、管廊形变传感器；管线状态监测装置设有管线流量传感器、管线温度传感器、管线压力传感器、管线阀门传感器、管线电压传感器；光线监测装置设有亮度传感器和照明装置传感器；红外入侵监测装置包括红外入侵探测定位传感器；管廊设备状态监控装置包括管廊设备状态传感器；声音报警器包括2只扬声器；光学报警器包括2只高亮度红色LED报警灯和2只高亮度黄色LED报警灯；门禁控制装置包括门禁开闭控制器和门禁识别装置；

手持便携信息管控模块包括：电源装置、芯片集成装置、SOC芯片、RAM存储装置、系统闪存装置、扫描摄像装置、声音输入装置、网络收发装置、屏幕显示装置、照明装置、震动装置和声音输出装置；所述电源装置与芯片集成装置电连接，所述SOC芯片与芯片集成装置双向电信息连接，所述RAM存储装置与芯片集成装置双向电信息连接，所述系统闪存装置与芯片集成装置双向电信息连接，所述扫描摄像装置与芯片集成装置双向电信息连接，所述声音输入装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述网络收发装置与芯片集成装置双向电信息连接，所述屏幕显示装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述照明装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述震动装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述和声音输出装置与芯片集成装置单向电信息连接；

电源装置采用5000毫安时锂电池，标准放电电压为3.7V，充电截止电压为4.2V，放电截止电压为2.75V；芯片集成装置为手持便携信息管控模块的主电路板，设有上述各芯片的插槽或用线路连接，并集成有天线、电源和充电电路、充电插口、耳机插孔；SOC芯片集成包括中央处理器(CPU)、图像处理器(GPU)、通信基带、数字信号处理器(DSP)、GPS芯片、音频处理芯片、电源管理；RAM存储装置采用8GB LPDDR4内存颗粒；系统闪存装置采用128GBUFS2.0闪存颗粒；扫描摄像装置包括一颗800万像素前置摄像头和1600万像素后置摄像头；声音输入装置包括2个高保真降噪麦克风；网络收发装置包括WIFI模块主控芯片、射频电路和蓝牙芯片；屏幕显示装置采用5.5英寸高灵敏电阻触摸屏；照明装置采用4颗高亮度LED灯珠；震动装置采用线性振动马达；声音输出装置包括2个扬声器。

本实用新型涉及的涉及的地下综合管廊智慧型管控系统实现地下综合管廊智慧型管控的具体工艺步骤为：

(1)信息采集：地下综合管廊智慧型管控系统中各子系统的传感器分别按照各自的功能和程序设定实时或按照程序指令采集管廊内部数据信息并通过网络上传到地下综合管廊智慧型管控系统中；管廊内的各个硬件设备实时或按照程序指令将自身的运行状态和参数信息通过网络上传到地下综合管廊智慧型管控系统中；

(2)信息分类：地下综合管廊智慧型管控系统将收集到的信息按照音像信息类、能耗信息类、波形信息类和物理信息类进行分类，并将分类完成的数据通过运行步骤(3)信息处理程序；

(3)信息处理：信息处理程序将各类型的信息分别交由不同相关类型的处理程序进行数据识别，对于可以正常处理的信息进行数据化处理后传输给信息判断程序，对不能正常识别的信息则反馈给系统，并由系统重新运行步骤(1)对该信息进行重新采集；

(4)信息判断：信息判断程序将接收到的数据信息进行判断，把数据信息分为正常类数据信息、请求类数据信息和异常类数据信息，并对异常类数据信息按照一般故障、严重故障和重大故障的方式分为3个故障等级；然后将正常类数据信息通过运行步骤(5)进行信息显示，将异常类数据信息通过运行步骤(6)进行事故报警，将请求类数据通过运行步骤(7)进行数据比对认定；

(5)信息显示：信息显示程序将信息判断程序传输过来的正常类数据信息投射到显示设备中显示正常数据信息的区域进行显示；

(6)事故报警：将信息判断程序传输过来的异常类数据信息按照故障等级的划分分为一般报警、严重报警和重大报警3个等级，传输给异常报警子系统中进行显示，同时播放报警提示音和闪烁报警灯光，并将该信息传输给各个子系统；若事故处理完毕则运行步骤(5)进行信息显示，并运行步骤(1)重新进行信息采集确认事故消除，若事故未处理则重复运行步骤(6)进行报警；

(7)请求认定：将请求类数据信息根据具体请求内容和具体请求设备传输给相应的子系统进行预设数据信息比对，根据比对结果判断该请求类数据是否符合预设数据；若符合预设数据，则请求认定通过运行步骤(5)进行信息显示，若不符合预设数据，则重新运行步骤(1)进行信息采集。

本实用新型与现有技术相比，利用人工智能技术，解决地下管网运维管理各个环节的新技术和新设备的协同建设和无缝衔接的问题，通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个独立应用子系统的功能和数据集成到相互关联、统一协调和综合管控的平台中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理，构建成一个强大的可视化地下管廊智慧型综合管控系统；其设计理念科学、技术方案先进，控制原理可靠，操作使用便捷，实时可控性好，应用环境友好。

附图说明：

图1为本实用新型的涉及的硬件装置主体结构原理示意图。

图2为本实用新型涉及的控制终端结构原理示意图。

图3为本实用新型涉及的环境设备运行监控模块结构原理示意图。

图4为本实用新型涉及的手持便携信息管控模块结构原理示意图。

图5为本实用新型的主体结构工作原理框架原理示意图。

图6为本实用新型涉及的数据汇报子系统和异常报警子系统主体结构框架原理示意图。

图7环境设备运行监控子系统主体结构框架原理示意图。

图8为本实用新型涉及的三维设备巡检子系统主体结构框架原理示意图。

图9为本实用新型涉及的运行维护管理子系统主体结构框架原理示意图。

图10为本实用新型涉及的设备运用率控制子系统主体结构框架原理示意图。

图11为本实用新型涉及的手持便携信息管控子系统主体结构框架原理示意图。

图12为本实用新型涉及的工艺流程原理示意图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例进一步描述本实用新型的具体实施方案。

实施例1：

本实施例涉及的地下综合管廊智慧型管控系统，用于对城市地下综合管廊的运行维护和控制管理；通过对整个运维、管控和报警系统的建设，将三维地理信息和环境信息及安全防范信息同视频图像融合，同时融入多种其他的信息，建立统一的资源数据库，保证在任意时间段内均能调出数据资源，并能够结合历史数据来进行有效的分析和预测，满足管廊大数据积累，实现数据的全面融合；同时，地下综合管廊智慧型管控系统能够覆盖所有的综合管廊信息领域，通过分布式对所有数据进行实时管理，能够有效地实现系统空间的需求，同时也能够高效集成和扩容，为用户提供高效的平台产品，满足各种不同的需求；并通过分布式实时数据，搭载系统架构等各类信息服务，以及消息总线和服务总线，提供全面的信息交换设置，并能够全面实现系统安全高效的平稳运行，保证各类信息系统的融合，实现从综合管廊管控系统底层到上层的全面调配，满足现场控制到生产调度再到安全监测和信息化的综合管理。

本实施例涉及的地下综合管廊智慧型管控系统的硬件装置主体结构包括控制终端和受控终端两部分，控制终端和受控终端通过局域有线网络相连接，受控终端系统包括环境设备运行监控模块和手持便携信息管控模块；

控制终端系统包括：电源装置1、备用电源装置2、芯片集成装置3、轨迹控制装置4、文字命令装置5、语音接收装置6、运算和控制处理装置7、图形处理装置8、系统RAM装置9、数据存储装置10、局域网络装置11、散热装置12、图文显示装置13、声音播放装置14、光学报警装置15和存储服务器16；所述的电源装置1与备用电源装置2电连接，所述的电源装置1与芯片集成装置3电连接，所述的备用电源装置2与芯片集成装置3电连接，所述轨迹控制装置4与芯片集成装置3单向电信息连接，所述文字命令装置5与芯片集成装置3单向电信息连接，所述语音接收装置6与芯片集成装置3单向电信息连接，所述芯片集成装置3与运算与控制处理装置7双向电信息连接，所述芯片集成装置3与图形处理装置8双向电信息连接，所述芯片集成装置3与系统RAM装置9双向电信息连接，所述芯片集成装置3与数据存储装置10双向电信息连接，所述芯片集成装置3与局域网络装置11双向电信息连接，所述芯片集成装置3与散热装置12单向电信息连接，所述芯片集成装置3与图文显示装置13单向电信息连接，所述芯片集成装置3与声音播放装置14单向电信息连接，所述芯片集成装置3与光学报警装置15单向电信息连接，所述局域网络装置与存储服务器16双向电信息连接；

电源装置1采用220v输入电源的标准交流电源，并整流变压后输出直流电；备用电源装置2为不间断电源装置，采用锂电池作为蓄电池，能够维持系统正常运转48小时，当备用电源电量损耗至低于70％时会自动充电至100％，当电源装置1停止向芯片集成装置3供电时，自动无缝切换至备用电源装置供电；芯片集成装置3为主电路板，设有数据输入接口、数据输出接口、USB接口、系统BIOS芯片、I/O控制芯片、指示灯插接件、扩充插槽和直流电源供电接插件；轨迹控制装置4采用带有USB接收模块的无线光电鼠标；文字命令装置5采用有线USB机械键盘；语音接收装置6包括声卡和2只抗干扰高保真麦克风；运算和控制处理装置7为中央处理器，包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件，用于解释和实现输入的指令以及处理存储装置中的数据；图形处理装置8包括专业级别图形处理显卡，用于对图形任务进行处理和渲染；系统RAM装置9采用2条2400MHz的DDR4规格的8G内存条；数据存储装置10采用2块500GB支持NVMe协议的M.2接口固态硬盘，用于存储系统本身的文件和系统运行所产生的文件；局域网络装置11包括万兆三层光纤交换机交换机和路由器，其中路由器同时支持有线和无线连接；散热装置12包括2件具有过热自启动功能的散热风扇；图文显示装置13包括一台12平米，点密度位8000-10000点，每平米发光亮度在7000-10000点的LED主显示大屏和3面24英寸的液晶小屏；声音播放装置14设有左右两只前置主音箱，左右两只后置音箱和一个低音音箱；光学报警装置15包括2只高亮度红色LED报警灯，2只高亮度黄色LED报警灯和2只绿色LED报警灯；存储服务器16包括主存储服务器和备份存储服务器，分别设有10块容量为1.8TB，接口为SAS类型，传输速度为12Gb/s，转速为10000rpm，尺寸为2.5inch的机械硬盘，主存储服务器用于存放管廊的BIM模型、GIS信息和视频监控等各种数据，备份存储服务器用于备份存放于主存储服务器中的数据资料。

环境设备运行监控模块包括：电源装置17、备用电源装置18、局域网络装置19、无线网络装置20、PLC控制装置21、视频监控装置22、能耗监测装置23、环境状态监测装置24、管线状态监测装置25、光线监测装置26、红外入侵监测装置27、管廊设备状态监控装置28、声音报警器29、光学报警器30和门禁控制装置31；所述电源装置17与备用电源装置18电连接，所述电源装置17与局域网络装置19电连接，所述备用电源装置18与局域网络装置19电连接，所述局域网络装置19与无线网络装置20双向电信息连接，所述局域网络装置19与PLC控制装置21双向电信息连接，所述视频监控装置22与PLC控制装置21单向电信息连接，所述能耗监测装置23与PLC控制装置21单向电信息连接，所述环境状态监测装置24与PLC控制装置21单向电信息连接，所述管线状态监测装置25与PLC控制装置21单向电信息连接，所述光线监测装置26与PLC控制装置21单向电信息连接，所述红外入侵监测装置27与PLC控制装置21单向电信息连接，所述管廊设备状态监控装置28与PLC控制装置21双向电信息连接，所述声音报警器29与PLC控制装置21单向电信息连接，所述光学报警器30与PLC控制装置21单向电信息连接，所述门禁控制装置31与PLC控制装置21单向电信息连接；

电源装置17采用220V交流电源，并输出直流电源；备用电源装置18采用为不间断电源装置，采用锂电池作为蓄电池，能够维持系统正常运转48小时，当备用电源电量损耗至低于70％时会自动充电至100％，当电源装置17停止向局域网络装置19和PLC控制装置21供电时，自动无缝切换至备用电源装置供电；局域网络装置19采用万兆三层光纤交换机；无线网络装置20采用企业级无线路由器；PLC控制装置21采用RJ45直连线式以太网PLC；视频监控装置22包括360°监控摄像头和红外监控摄像头；能耗监测装置23包括管廊设备用电计量表和设备能耗传感器；环境状态监测装置24设有温度传感器、湿度传感器、人体有害气体传感器、可燃气体传感器、管廊形变传感器；管线状态监测装置25设有管线流量传感器、管线温度传感器、管线压力传感器、管线阀门传感器、管线电压传感器；光线监测装置26设有亮度传感器和照明装置传感器；红外入侵监测装置27包括红外入侵探测定位传感器；管廊设备状态监控装置28包括管廊设备状态传感器；声音报警器29包括2只扬声器；光学报警器30包括2只高亮度红色LED报警灯和2只高亮度黄色LED报警灯；门禁控制装置31包括门禁开闭控制器和门禁识别装置。

手持便携信息管控模块包括：电源装置32、芯片集成装置33、SOC芯片34、RAM存储装置35、系统闪存装置36、扫描摄像装置37、声音输入装置38、网络收发装置39、屏幕显示装置40、照明装置41、震动装置42和声音输出装置43；所述电源装置32与芯片集成装置33电连接，所述SOC芯片34与芯片集成装置33双向电信息连接，所述RAM存储装置35与芯片集成装置33双向电信息连接，所述系统闪存装置36与芯片集成装置33双向电信息连接，所述扫描摄像装置37与芯片集成装置33双向电信息连接，所述声音输入装置38与芯片集成装置33单向电信息连接，所述网络收发装置39与芯片集成装置33双向电信息连接，所述屏幕显示装置40与芯片集成装置33单向电信息连接，所述照明装置41与芯片集成装置33单向电信息连接，所述震动装置42与芯片集成装置33单向电信息连接，所述和声音输出装置43与芯片集成装置33单向电信息连接；

电源装置32采用5000毫安时锂电池，标准放电电压为3.7V，充电截止电压为4.2V，放电截止电压为2.75V；芯片集成装置33为手持便携信息管控模块的主电路板，设有上述各芯片的插槽或用线路连接，并集成有天线、电源和充电电路、充电插口、耳机插孔；SOC芯片34集成包括中央处理器(CPU)、图像处理器(GPU)、通信基带、数字信号处理器(DSP)、GPS芯片、音频处理芯片、电源管理；RAM存储装置35采用8GB LPDDR4内存颗粒；系统闪存装置36采用128GB UFS2.0闪存颗粒；扫描摄像装置37包括一颗800万像素前置摄像头和1600万像素后置摄像头；声音输入装置38包括2个高保真降噪麦克风；网络收发装置39包括WIFI模块主控芯片、射频电路和蓝牙芯片；屏幕显示装置40采用5.5英寸高灵敏电阻触摸屏；照明装置41采用4颗高亮度LED灯珠；震动装置42采用线性振动马达；声音输出装置43包括2个扬声器。

实施例2：

本实施例涉及的地下综合管廊智慧型管控系统的主体系统结构主要包括控制终端和受控终端两部分，控制终端和受控终端通过网络相连接；涉及的控制终端部分按功能区分包括地下综合管廊智慧型管控系统、数据汇报子系统、异常报警子系统；涉及的受控终端部分按功能区分包括环境设备运行监控子系统、三维设备巡检子系统、运行维护管理子系统、设备运用率控制子系统和手持便携信息管控子系统；数据汇报子系统和异常报警子系统在控制终端与地下综合管廊智慧型管控系统双向电信息连接；环境设备运行监控子系统、三维设备巡检子系统、运行维护管理子系统、设备运用率控制子系统和手持便携信息管控子系统分别按照不同的功能模块配合组装于管廊内部、外部和微机平台中，并通过网络与控制终端的地下综合管廊智慧型管控系统双向连接，实现对地下综合管廊的智慧型管理与监控。

本实施例涉及的数据汇报子系统其主体结构包括：数据讯息接收模块、数据讯息存储模块、数据讯息图文化处理模块和数据信息显示模块；所述的数据讯息接收模块与地下综合管廊智慧型管控系统电信息连接；所述的数据讯息接收模块、数据讯息存储模块、数据讯息图文化处理模块和数据信息显示模块采用顺次连接的方式电信息连接；所述的数据汇报子系统用于实时汇报环境设备运行监控子系统、三维设备巡检子系统、运行维护管理子系统、设备运用率控制子系统和手持便携信息管控子系统所上传的管廊内外的数据讯息和工作状态，并通过数据信息显示模块进行动态显示。

本实施例涉及的异常报警子系统其主体结构包括：报警讯息接收模块、报警讯息存储模块、报警讯息图文化处理模块、报警讯息图文显示模块和声光报警模块；所述的报警讯息接收模块与地下综合管廊智慧型管控系统电信息连接；所述的报警讯息接收模块、报警讯息存储模块和报警讯息图文化处理模块采用顺次连接的方式电信息连接；所述的报警讯息图文显示模块和声光报警模块采用并联的方式与报警讯息图文化处理模块电信息连接；所述的异常报警子系统用于实时汇报管廊内部的异常讯息，通过图文显示报警和声光报警提醒工作人员对管廊内部产生的异常状态进行处理。

本实施例涉及的环境设备运行监控子系统其主体结构包括：环境实时监测模块、管线状态监测模块、照明系统监测模块、能耗监测模块、联动控制模块、设备状态监控模块、门禁控制管理模块、人员定位管理模块、视频监视存储模块和语音对讲通信模块；所述的各个模块分别与环境设备运行监控子系统双向电信息连接构成对环境设备的运行监控，同时各模块的设备、传感器与模块之间双向电信息连接；用于实时监控管廊内部的各种设备和人员的数据，获取管廊内的视听资料，为管廊内工作提供高效便捷的数据支持，也给管廊的管理提供必要的参数支持；

其中：环境实时监测模块用于对综合管廊全域内环境运行参数和状态进行全程监测，实时监测管廊内部的各种运行环境因素，包括温度、湿度、有害气体和可燃气体参数的监测，并且通过网络将检测到的运行环境因素数据上传到环境实时监测模块，再由该模块传输给地下管廊环境设备运行监控系统；

管线状态监测模块用于对管廊内部不同管线的类型，对流量、压力、温度、电压和阀门状态等信息进行全方位的实时在线监测；全面检测管廊内部管线运行信息，为管线相关管理部门提供实时在线数据接口及历史数据信息接口；

照明系统监测模块用于对各个照明节点和各个照明区域进行实时状态的监视和控制，并可自行设置照明节能的预案，自动化的进行开关灯光控制来达到节能的效果，延长设备的使用寿命；另外，系统模块同时能根据协议接受智能照明控制系统的各种故障和异常等报警信息，并可与预先设置的相关动作进行联动；

能耗监测模块用于及时准确的采集管廊设备运行情况和水、电综合能耗信息，进行全方位多维度的实时在线监测和数据分析，提高系统的运维能力，帮助管廊运维部门进行管廊运维的能源成本计算；

联动控制模块将监控的纬度调整到管道内部的防火分区，通过绘制二维工艺流程图的形式展示防火分区内部管线、仪表、阀门、安防、消防、环境监测、设备监测和管线监测各类监测数据信息，实现与报警信息关联，直接展示对应报警点的防火分区的综合监测信息，并在工艺流程图查看监测数据，再针对各类开关和阀门进行控制；

设备状态监控模块用于控制管廊中的大量不同种类的设备，通过实时监控能够全面采集管廊内设备的运行情况；随时将管廊内设备的各项参数的变化以及管廊内部各个设备的工作状态的变动通过网络传输给设备状态监控模块，再由该模块传输给地下管廊环境设备运行监控系统；

门禁控制管理模块用于对入廊和出廊的人员进行识别和准入准出；

人员定位管理模块用于入廊人员安全保证和位置追踪，在控制中心的屏幕上实时显示当前人员所在位置，并配合广播系统从地面监控中心向所有或是个别廊内的人员发出呼叫或撤离信息，使入廊工作人员在出现危险时有更多时间作出反应，停止工作并迅速撤离；在出现事故时，能够根据控制中心的显示信息，快速精确的确定出管廊内部人员数量所在位置及个人信息，为迅速的找到遇险人员提供了依据，实现对作业人员的进出时间和到达位置的考勤信息进行管理；

视频监视存储模块用于保证综合管廊管理及运行安全，以及进入综合管廊的工作人员的安全，能够对管廊的关键部位或关键设备进行实时监控，以便管廊运行维护人员更准确、直接的了解管廊的信息；监测的范围覆盖管内所有重要节点，包括人员出入口、涂料口、通风口和引出段；通过实时视频画面对视频进行截图、录像、回放、云台调整、调用预置点和巡航路径的操作，实现与安防系统和火灾报警系统的联动；拍摄的管廊内的影像资料会同步存储，并实时上传到地下管廊环境设备运行监控系统中；其夜视能力保证其在光线不足时提供足够清晰的影像；

语音对讲通信模块用于廊内人员随时联系廊外人员和系统管理人员，及时进行沟通，便于施工和巡检工作的展开；也用于廊内工作人员的即时沟通交流，保证工作的高效进行。

本实施例涉及的三维设备巡检子系统的主体结构模块包括：BIM(建筑信息模型)模型导入模块、三维设备控制模块、管廊设施查询模块、三维管廊仿真模块、三维管廊巡检模块和三维空间分析模块；所述的各个模块与三维设备巡检子系统双向电信息连接；

三维设备控制模块用于对地下管廊三维设备巡检系统中的设备进行三维立体化的控制；

管廊设施查询模块用于查询地下管廊三维设备巡检系统中现存的管线和设备的运行状态、使用情况、立体的展示出所占用的体积和为安装新设施提供三维立体的直观参考；

三维管廊仿真模块用于在BIM模型的基础上导入管廊内部的各种参数，实现管廊的三维立体仿真，能够通过系统便直观的感受到管廊内部的实际状态；

三维管廊巡检模块是在三维管廊仿真模块的基础上运用大数据分析技术和人工智能技术实现对管廊的无人化巡检，降低人工巡检危险系数，提高巡检效率；三维空间分析模块是对管廊空间的整体工作状态和管线运营状态做出分析，并形成可视化和数据化的资料，用于管廊的建设和运维管控。

本实施例涉及的运行维护管理子系统的主体结构包括：报警管理系统和事故管理系统；所述的报警管理系统和事故管理系统与运行维护管理子系统双向电信息连接；

其中，报警管理系统负责实时监测报警信息，提醒用户及时排查事故，起到预警和监控效果，报警管理系统融合了环境报警和设备报警两部分，对当前报警信息进行实时查询，作出详细记录，并能够实时监测出当前报警信息，确保用户及时获取报警信息，加强事故响应处理效率的报警管理；事故管理系统具体包括预案编制、预案管理、预案评审、预案执行、预案应急演练、预案数据库和预案导出的功能内容；事故管理系统针对特定事件做出实时响应，记录处理信息及详细过程，包括事件所在位置、人员和参与方案，选择相关步骤将具体信息及事件处理进度同步展示；点击系统界面中的时间轴，系统会弹出事件处理明细，按照时间推移展示事故处理的阶段进程及事件处理结果；点击时间轴的内容能够查到当前事故处理状态进展和采取措施。

本实施例涉及的设备运用率控制子系统的主体结构包括：数据驾驶舱模块、智能数据报表模块、多维度分析模块、动态数据模型模块、故障率分析模块、安全分析模块、空置率分析模块和数据模拟模块；所述的各个模块与设备运用率控制子系统双向电信息连接；

其中：数据驾驶舱模块能够将需要重点关注的信息凸显在首页上，针对性的加强对各个区域及管道的信息监控力度；本子系统提供表格和曲线两种数据读取显示方式，同时对管廊各项指标数据进行对比，以柱状图形象的表现出来，用户点击查询能够将各分类的曲线信息直观的展示出来，增强数据读取和分析速率，有效的提升突发事件的响应处理能力；

智能数据报表模块能够通过大数据实时数据库，存储海量管廊日常运维数据信息，再通过云计算数据抽取方式，把数据源源不断的抽取出来，经过多维建模形成的立方体结构，使每一个立方体描述一个业务主题，将多维立方体中的数据信息以丰富多彩的数据报表方式展现出来；

多维度分析模块能够深度挖掘客户需求，结合大数据云计算的数据信息，直观的将各种业务数据和监测数据通过不同种类的数据图表展示出来，以便于丰富系统的数据挖掘和数据钻取功能，为客户的生产运营提供的数据素材；

动态数据模型模块能够根据管廊内部各类管线的业务情况，建立不同管线分析模型，能够针对爆管、连同和管阀的各类情况实现智能模拟和智能调度，以便于丰富管廊运维部门对突发事件的应急指挥能力和手段；

故障率分析模块能够将某一时间段内或某一区间段内综合管廊的管线设备和运行维护设备以及其他出现故障的设备进行故障率的分析，按照故障率的高低制作成具有明显对比的表格，便于工作人员有针对性和预防性的对故障率高的设备或管线进行排查巡检；

安全分析模块能够利用大数据技术，将前期综合管廊的运行环境状态和设备运行状态的数据进行整合分析，并进行综合管廊安全性能的评估预测，及时发现安全薄弱的区域或设备，防患于未然；

空置率分析模块能够就一定区间或时间内的设备和管线运用率和功效进行分析评价，将空置率较高的设备或管线制作成图表或书面的形式，并对空置原因进行分析总结，保证设备或管线的利用率，避免资源浪费；

数据模拟模块能够以其他模块传感器监测到的信息和三维地理数据为基础数据，将综合管廊内部数据的不足部分通过运算内插或者预算出来，并以图形色彩的方式显示在三维地理数据上，针对可能出现问题的盲点提前做出处理方案。

本实施例涉及的手持便携信息管控子系统的主体结构包括：网络信号收发模块、实时动态提示模块、廊内环境监测模块、人员定位模块、设备远程操控模块、远程流程审批模块、扫码巡检模块和信息输出模块；所述的网络信号收发模块与所述的手持便携信息管控子系统通过网络连接；网络信号收发模块与实时动态提示模块、廊内环境监测模块、人员定位模块、设备远程操控模块、远程流程审批模块、扫码巡检模块和信息输出模块双向电信息连接；

其中：网络信号收发模块能够自动搜寻接收并连接到管廊内部全面覆盖的无线网络装置所发出的网络信号上，以便于实时收到其他管控系统和联网设备发出的共享的数据信息，并将系统本身的数据信息实时上传更新，与综合管控系统保持一致；

实时动态提示模块能够使身处管廊内部的工作人员通过手持设备随时接收到附近的设备有无报警信息，使工作人员的效率得以提高；如果管廊内发生危险情况，也能够实时得到报警通知，使其紧急撤离出管廊，保证巡检工作人员的安全；

廊内环境监测模块能够接收综合管廊内部的温湿度传感器、有害气体传感器和震动传感器的所传出的信息，并将通过编译处理所获取到的信息通过实时动态提示模块反馈给管廊内部的工作人员；

人员定位模块能够通过设备在网络中的位置、管廊内部摄像头信息数据和三维立体数据来准确的测算出持有设备的人员所在的位置，并对位置进行实时追踪与同步，使廊内工作人员和廊外工作人员随时清楚自己所处的精确坐标，以便于工作的开展、量化考核和安全的保障；

设备远程操控模块能够通过基于网络的远程操控系统实时操控管廊内部的各种仪器设备和各种管线，控制廊内设备仪器和管线的开启与关闭，便于廊内廊外的工作人员精确快速的控制需要廊内设备；

远程流程审批模块能够随时将便携设备所拍摄和录制的照片或视频编辑到流程审批表中，并上传到综合管廊管控系统中，由管理人员在线作出工作审批；管理人员同样能够利用便携设备随时审批流程和查看工作报表，减少不必要的审批程序，提高工作效率；

扫码巡检模块能够通过扫描每个设备上独有的二维码来读取设备的故障信息以及维修保养的记录，并通过网络实时查询有无备件可用，为廊内设备的维修和养护提供可供参考的信息；

信息输出模块能够随时通过网络将便携设备中存储的或获取到的音视频资料和各种数据传输给地下管廊的其他模块、系统或设备，实现数据共享，利用大数据技术对获取的信息和数据进行整体的分析；通过各子系统及其模块之间的电信息互通和配合工作，实现对地下综合管廊智慧型监控。

实施例3：

本实施例涉及的地下综合管廊智慧型管控系统实现地下综合管廊智慧型管控的具体工艺步骤为：

(1)信息采集：地下综合管廊智慧型管控系统中各子系统的传感器分别按照各自的功能和程序设定实时或按照程序指令采集管廊内部数据信息并通过网络上传到地下综合管廊智慧型管控系统中；管廊内的各个硬件设备实时或按照程序指令将自身的运行状态和参数信息通过网络上传到地下综合管廊智慧型管控系统中；

(2)信息分类：地下综合管廊智慧型管控系统将收集到的信息按照音像信息类、能耗信息类、波形信息类和物理信息类进行分类，并将分类完成的数据通过运行步骤(3)信息处理程序；

(3)信息处理：信息处理程序将各类型的信息分别交由不同相关类型的处理程序进行数据识别，对于可以正常处理的信息进行数据化处理后传输给信息判断程序，对不能正常识别的信息则反馈给系统，并由系统重新运行步骤(1)对该信息进行重新采集；

(4)信息判断：信息判断程序将接收到的数据信息进行判断，把数据信息分为正常类数据信息、请求类数据信息和异常类数据信息，并对异常类数据信息按照一般故障、严重故障和重大故障的方式分为3个故障等级；然后将正常类数据信息通过运行步骤(5)进行信息显示，将异常类数据信息通过运行步骤(6)进行事故报警，将请求类数据通过运行步骤(7)进行数据比对认定；

(5)信息显示：信息显示程序将信息判断程序传输过来的正常类数据信息投射到显示设备中显示正常数据信息的区域进行显示；

(6)事故报警：将信息判断程序传输过来的异常类数据信息按照故障等级的划分分为一般报警、严重报警和重大报警3个等级，传输给异常报警子系统中进行显示，同时播放报警提示音和闪烁报警灯光，并将该信息传输给各个子系统；若事故处理完毕则运行步骤(5)进行信息显示，并运行步骤(1)重新进行信息采集确认事故消除，若事故未处理则重复运行步骤(6)进行报警；

(7)请求认定：将请求类数据信息根据具体请求内容和具体请求设备传输给相应的子系统进行预设数据信息比对，根据比对结果判断该请求类数据是否符合预设数据；若符合预设数据，则请求认定通过运行步骤(5)进行信息显示，若不符合预设数据，则重新运行步骤(1)进行信息采集。

Claims (1)

1.一种地下综合管廊智慧型管控系统，其特征在于主体结构包括控制终端和受控终端两部分，控制终端和受控终端通过局域有线网络相连接，受控终端系统包括环境设备运行监控模块和手持便携信息管控模块；

控制终端系统包括：电源装置、备用电源装置、芯片集成装置、轨迹控制装置、文字命令装置、语音接收装置、运算和控制处理装置、图形处理装置、系统RAM装置、数据存储装置、局域网络装置、散热装置、图文显示装置、声音播放装置、光学报警装置和存储服务器；所述电源装置与备用电源装置电连接，所述电源装置与芯片集成装置电连接，所述备用电源装置与芯片集成装置电连接，所述轨迹控制装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述文字命令装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述语音接收装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述芯片集成装置与运算与控制处理装置双向电信息连接，所述芯片集成装置与图形处理装置双向电信息连接，所述芯片集成装置与系统RAM装置双向电信息连接，所述芯片集成装置与数据存储装置双向电信息连接，所述芯片集成装置与局域网络装置双向电信息连接，所述芯片集成装置与散热装置单向电信息连接，所述芯片集成装置与图文显示装置单向电信息连接，所述芯片集成装置与声音播放装置单向电信息连接，所述芯片集成装置与光学报警装置单向电信息连接，所述局域网络装置与存储服务器双向电信息连接；

电源装置输入电源为220V交流电源，整流变压后输出直流电；备用电源装置为不间断电源装置，采用锂电池作为蓄电池，能够维持系统正常运转48小时，当备用电源电量损耗至低于70％时会自动充电至100％，当电源装置停止向芯片集成装置供电时，自动无缝切换至备用电源装置供电；芯片集成装置为主电路板，设有数据输入接口、数据输出接口、USB接口、系统BIOS芯片、I/O控制芯片、指示灯插接件、扩充插槽和直流电源供电接插件；轨迹控制装置采用带有USB接收模块的无线光电鼠标；文字命令装置采用有线USB机械键盘；语音接收装置包括声卡和2只抗干扰高保真麦克风；运算和控制处理装置为中央处理器，包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件，用于解释和实现输入的指令以及处理存储装置中的数据；图形处理装置包括专业级别图形处理显卡，用于对图形任务进行处理和渲染；系统RAM装置采用2条2400MHz的DDR4规格的8G内存条；数据存储装置采用2块500GB支持NVMe协议的M.2接口固态硬盘，用于存储系统本身的文件和系统运行所产生的文件；局域网络装置包括万兆三层光纤交换机和路由器，其中路由器同时支持有线和无线连接；散热装置包括2件具有过热自启动功能的散热风扇；图文显示装置包括一台12平米，点密度位8000-10000点，每平米发光亮度在7000-10000点的LED主显示大屏和3面24英寸的液晶小屏；声音播放装置设有左右两只前置主音箱，左右两只后置音箱和一个低音音箱；光学报警装置包括2只高亮度红色LED报警灯，2只高亮度黄色LED报警灯和2只绿色LED报警灯；存储服务器包括主存储服务器和备份存储服务器，分别设有10块容量为1.8TB，接口为SAS类型，传输速度为12Gb/s，转速为10000rpm，尺寸为2.5inch的机械硬盘，主存储服务器用于存放管廊的BIM模型、GIS信息和视频监控数据，备份存储服务器用于备份存放于主存储服务器中的数据资料；

环境设备运行监控模块包括：电源装置、备用电源装置、局域网络装置、无线网络装置、PLC控制装置、视频监控装置、能耗监测装置、环境状态监测装置、管线状态监测装置、光线监测装置、红外入侵监测装置、管廊设备状态监控装置、声音报警器、光学报警器和门禁控制装置；所述电源装置与备用电源装置电连接，所述电源装置与局域网络装置电连接，所述备用电源装置与局域网络装置电连接，所述局域网络装置与无线网络装置双向电信息连接，所述局域网络装置与PLC控制装置双向电信息连接，所述视频监控装置与PLC控制装置单向电信息连接，所述能耗监测装置与PLC控制装置单向电信息连接，所述环境状态监测装置与PLC控制装置单向电信息连接，所述管线状态监测装置与PLC控制装置单向电信息连接，所述光线监测装置与PLC控制装置单向电信息连接，所述红外入侵监测装置与PLC控制装置单向电信息连接，所述管廊设备状态监控装置与PLC控制装置双向电信息连接，所述声音报警器与PLC控制装置单向电信息连接，所述光学报警器与PLC控制装置单向电信息连接，所述门禁控制装置与PLC控制装置单向电信息连接；

电源装置采用220V交流电源，并输出直流电源；备用电源装置为不间断电源装置，采用锂电池作为蓄电池，能够维持系统正常运转48小时，当备用电源电量损耗至低于70％时会自动充电至100％，当电源装置停止向局域网络装置和PLC控制装置供电时，自动无缝切换至备用电源装置供电；局域网络装置采用万兆三层光纤交换机；无线网络装置采用企业级无线路由器；PLC控制装置采用RJ45直连线式以太网PLC；视频监控装置包括360°监控摄像头和红外监控摄像头；能耗监测装置包括管廊设备用电计量表和设备能耗传感器；环境状态监测装置设有温度传感器、湿度传感器、人体有害气体传感器、可燃气体传感器、管廊形变传感器；管线状态监测装置设有管线流量传感器、管线温度传感器、管线压力传感器、管线阀门传感器、管线电压传感器；光线监测装置设有亮度传感器和照明装置传感器；红外入侵监测装置包括红外入侵探测定位传感器；管廊设备状态监控装置包括管廊设备状态传感器；声音报警器包括2只扬声器；光学报警器包括2只高亮度红色LED报警灯和2只高亮度黄色LED报警灯；门禁控制装置包括门禁开闭控制器和门禁识别装置；

手持便携信息管控模块包括：电源装置、芯片集成装置、SOC芯片、RAM存储装置、系统闪存装置、扫描摄像装置、声音输入装置、网络收发装置、屏幕显示装置、照明装置、震动装置和声音输出装置；所述电源装置与芯片集成装置电连接，所述SOC芯片与芯片集成装置双向电信息连接，所述RAM存储装置与芯片集成装置双向电信息连接，所述系统闪存装置与芯片集成装置双向电信息连接，所述扫描摄像装置与芯片集成装置双向电信息连接，所述声音输入装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述网络收发装置与芯片集成装置双向电信息连接，所述屏幕显示装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述照明装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述震动装置与芯片集成装置单向电信息连接，所述声音输出装置与芯片集成装置单向电信息连接；

电源装置采用5000毫安时锂电池，放电电压为3.7V，充电截止电压为4.2V，放电截止电压为2.75V；芯片集成装置为手持便携信息管控模块的主电路板，设有SOC芯片、RAM存储装置、系统闪存装置和网络收发装置的插槽，线路连接电源装置、扫描摄像装置、声音输入装置、屏幕显示装置、照明装置、震动装置和声音输出装置，并集成有天线、电源和充电电路、充电插口、耳机插孔；SOC芯片集成包括中央处理器(CPU)、图像处理器(GPU)、通信基带、数字信号处理器(DSP)、GPS芯片、音频处理芯片、电源管理；RAM存储装置采用8GB LPDDR4内存颗粒；系统闪存装置采用128GB UFS2.0闪存颗粒；扫描摄像装置包括一颗800万像素前置摄像头和1600万像素后置摄像头；声音输入装置包括2个高保真降噪麦克风；网络收发装置包括WIFI模块主控芯片、射频电路和蓝牙芯片；屏幕显示装置采用5.5英寸高灵敏电阻触摸屏；照明装置采用4颗高亮度LED灯珠；震动装置采用线性振动马达；声音输出装置包括2个扬声器。

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