CN212567515U - 一种管廊监测与告警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管廊监测与告警装置，该装置包括：管廊监测设备、交换机、边缘计算节点设备，所述管廊监测设备与所述交换机通讯连接，所述边缘计算节点设备与所述交换机通讯连接；所述管廊监测设备安装于管廊中，监测管廊环境生成监测数据；所述交换机安装于管廊中，采集所述监测数据并传送至所述边缘计算节点设备；所述边缘计算节点设备安装于管廊中，对接收到交换机采集的监测数据进行分析计算并生成告警信息。通过边缘计算节点设备在管廊内对监测数据进行分析，识别出告警信息，使告警更为快捷，为养护管理提供科学依据。

Description

一种管廊监测与告警装置

技术领域

本实用新型涉及管廊信息化管理，尤其涉及一种管廊监测与告警装置。

背景技术

地下综合管廊是目前中国城市建设中确定重点支持的民生普惠工程，其建设过程有利于提高城市综合承载能力和城镇化发展质量、有利于增加公共产品有效投资、拉动社会资本投入、打造经济发展的新动力，但各地开展的地下综合管廊建设，还存在很多短板，体现在投融资、建设咨询、专项规划、勘测设计、施工管理、加工制造等多个环节，运维管理环节尤为薄弱。

由于综合管廊通常长度较长，在具体建设过程中往往需要设置伸缩缝、沉降缝，甚至采用预制拼接方法进行施工。管廊拼接处通常为薄弱位置，在环境荷载作用下可能会出现混凝土开裂、不均匀沉降、水平错动等诸多问题。这些问题不仅会严重削弱混凝土管廊的适用性和耐久性，还会对管廊内附属的各类管道造成不良影响。因此需要对混凝土管廊及附属管道进行结构健康监测，确保其安全稳定运行。

在运营期间会收到气候、氧化、腐蚀或老化即突发性事件等因素的影响，以及长期在恒载和活载的作用下会产生各种损伤或局部损毁，需要对管廊进行有效的检测与评估、监测与告警、维修与管理等技术措施，以降低运营成本，延长管廊使用寿命。

发明内容

本实用新型实施例提供一种管廊监测与告警装置，可以实现管廊异常状态的及时告警，以便有效的对管廊安全进行运维。

本实用新型一种管廊监测与告警装置，其包括：管廊监测设备、交换机、边缘计算节点设备，所述管廊监测设备与所述交换机通讯连接，所述边缘计算节点设备与所述交换机通讯连接；所述管廊监测设备安装于管廊中，监测管廊环境生成监测数据；所述交换机安装于管廊中，采集所述监测数据并传送至所述边缘计算节点设备；所述边缘计算节点设备安装于管廊中，对接收到交换机采集的监测数据进行分析计算并生成告警信息。

较佳地，还包括与所述交换机和所述边缘计算节点设备通讯连接的云平台服务器，以及与云平台服务器通讯连接的客户端，所述边缘计算节点设备将所述告警信息上报至所述云平台服务器，所述云平台服务器将所述告警信息发送至客户端。

较佳地，还包括所述边缘计算节点设备通过监测数据中的监测设备编号，将告警信息与管廊BIM构件ID关联，并将告警信息关联的管廊BIM构件ID上传至所述云平台服务器；所述云平台服务器将所述告警信息关联的管廊BIM构件发送至所述客户端。

较佳地，所述管廊监测设备包括：用于监测管廊并生成监测数据的摄像头、传感器，入侵探测器、门禁设备和/或巡检机器人。

较佳地，还包括光纤光栅解调仪，所述光纤光栅解调仪通讯连接所述传感器与所述交换机。

较佳地，所述传感器包括：光纤光栅应变计和光纤光栅温度计、光纤光栅沉降计和光纤光栅位移计。

较佳地，光纤光栅位移计布设在管廊结构变形缝处，每个管廊结构变形缝处设置两个位移计分别监测管廊裂缝和水平位移开展情况；光纤光栅位移计、光纤光栅沉降计、光纤光栅应变计、光纤光栅温度计均安装在管廊同一侧以方便线路集成和保护。

本实用新型实施例通过边缘计算节点设备在管廊内对监测数据进行分析，识别出告警信息，也可以结合BIM技术，实现了管廊三维可视化告警，使告警更为直观、快捷，为养护管理提供科学依据。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例一种管廊监测与告警装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一种管廊监测与告警装置的另一种结构示意图；

图3是本实用新型实施例中管廊监测设备的一种结构示意图；

图4是本实用新型实施例一种管廊监测与告警方法流程示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。下文中将详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是应用在建筑全生命周期管理的信息模型，其以建筑工程项目的各项相关信息数据为基础，建筑在设计、施工、运营等每个阶段的数据都可储存于BIM中，以实现建筑业精细化、信息化管理。BIM还可称为其余名称，比如建筑信息化管理(Building Information Management)或者建筑信息制造(Building Information Manufacture)等等，本申请不做限定。该BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字信息仿真，通过三维建筑模型，模拟建筑如公路的真实信息，以实现工程监理、设备管理、数字化加工、等功能。

请参阅图1，本实用新型实施例中管廊监测与告警装置，其包括：管廊监测设备、交换机、边缘计算节点设备，所述管廊监测设备与所述交换机通讯连接，所述边缘计算节点设备与所述交换机通讯连接；所述管廊监测设备安装于管廊中，监测管廊环境生成监测数据；所述交换机安装于管廊中，采集所述监测数据并传送至所述边缘计算节点设备；所述边缘计算节点设备安装于管廊中，对接收到交换机采集的监测数据进行分析计算并生成告警信息。

请参阅图2，本实用新型实施例中管廊监测与告警装置还包括与所述交换机和所述边缘计算节点设备通讯连接的云平台服务器，以及与云平台服务器通讯连接的客户端，所述边缘计算节点设备将所述告警信息上报至所述云平台服务器，所述云平台服务器将所述告警信息发送至客户端。

在本实用新型实施例中，所述边缘计算节点设备通过监测数据中的管廊监测设备ID，将告警信息与管廊BIM构件ID关联，并将告警信息关联的管廊BIM构件ID上传至所述云平台服务器；所述云平台服务器将所述告警信息关联的管廊BIM构件发送至所述客户端，所述客户端用于展示所述告警信息及其关联的管廊BIM构件。所述云平台服务器还包括存储管廊BIM构件及其ID的数据库。在本实施例中，可预先为每条管廊编号、每条管廊的舱室编号、舱室内的分区编号、分区内廊体及其具体部件编号，及管廊附属设施的设施设备编号，每个设施设备均有所属管廊，所属舱室，所属分区。设施设备包括监测设备，例如：摄像头、传感器，入侵探测器、门禁设备和/或巡检机器人等等；设施设备编号ID唯一且可以与管廊BIM中的对应构件ID进行关联。

在本实用新型实施例中，边缘计算节点设备可以部署在管廊内，实现在本地对监测数据的分析计算生成告警信息，将告警信息传输至云平台服务器，实现告警信息的本地分析计算，提升监测信息的处理效率。边缘计算节点设备可以根据监测数据中携带的监测设备编号，将生成的告警信息与管廊监测设备监测的对应管廊BIM构件ID进行关联，并将告警信息及关联的管廊BIM构件ID传输至云平台服务器。边缘计算节点设备存储有监测数据的告警条件、以及监测设备编号与管廊BIM中对应构件ID对应关系；当监测数据满足对应的告警条件时生成对应的告警信息，根据预先存储的监测设备编号与管廊BIM中对应构件ID对应关系，将告警信息与管廊BIM中对应构件ID进行关联。通过边缘计算节点设备既能有效降低数据传输的成本，又可以保障关键业务的实时决策和响应。在这个模式中，数据、计算、应用都集中在网络的边缘计算节点设备中，是“云计算”的延伸概念。边缘计算节点设备提供本地计算、消息收发、缓存及同步服务。可在云平台完成业务逻辑代码编写，运行方式配置，消息规则配置，并一键下发至边缘计算节点设备上;边缘计算节点设备上，将自动完成代码和配置同步，算法函数运行，并提供消息收发、缓存、与云端进行消息同步等能力。算法函数可采用智能领域的相关智能算法以检测、诊断手段为基础，以综合管廊现场的现场数据为参考，结合相关标准，实现对综合管廊设备的全范围、全寿命周期的评价与分析，系统产生反映综合管廊设备健康状态的状态量数据，以供监测预警和状态评价使用。

在本实用新型实施例中，云平台服务器还包括存储管廊BIM构件及其ID的数据库。数据库还用于存储云平台内各个系统的数据信息、监控系统监测到的数据信息、日常运行产生的运维信息、以及管廊BIM数据和管廊GIS模型数据。其中，管廊BIM数据包括管廊的三维模型、融合管廊监测设备BIM的三维管廊场景模型以及与三维模型对应的可视化数据。GIS模型数据包括管廊周边实际环境形成的GIS场景数据，如管廊周边环境模型，云平台通过系统将所述BIM模型数据与所述GIS场景数据整合成三维场景数据。

本实用新型实施例中，所述管廊监测设备包括：用于监测管廊并生成监测数据的摄像头、传感器，入侵探测器、门禁设备和/或巡检机器人等。通过交换机将采集的监测数据上传给云平台服务器，或者直接传输至管廊中的边缘计算节点设备，在边缘计算节点设备在管廊本地对监测数据进行计算分析，生成告警信息。

本实用新型实施例中，监测数据可以包括监测的结构信息、环境信息、以及对应的监测设备ID。环境信息可以为温度信息、湿度信息、水位信息、火灾信息或空气信息等，结构信息可以为管廊应力信息、形变信息、径向压力信息、切向压力信息、震动信息、裂缝形变信息、孔隙水压力信息、横向位移信息、沉降信息、或管廊径向收缩变形信息等。边缘计算节点设备中可预先存储结构信息和/或环境信息的各个告警条件、监测设备编号ID与管廊BIM中对应构件ID对应关系；对收到的监测数据计算分析出结构信息或环境信息，当满足对应的告警条件时生成对应的告警信息；同时根据监测数据中的监测设备编号ID监测设备编号ID与管廊BIM中对应构件ID对应关系，将告警信息与管廊BIM中对应构件ID进行关联。

在一种示例中，入侵探测一般是通过多种类型的红外探测器对人员出入口、投料口、机械/自然通风口等重要位置进行探测，实现入侵报警监测，在管廊封闭期间开启防区报警功能；一旦有非法入侵，把监测数据传送到边缘计算节点设备，生成入侵的告警信息，将告警信息传输至云平台服务器，云平台服务器调取入侵区域的视频信号，同时联动现场照明系统、声光报警设备。

本实用新型实施例中，云平台服务器接收告警信息及关联的管廊BIM构件ID，将告警信息推送给客户端，也可将告警信息关联的BIM构件推送给客户端；所述客户端接收并展示所述告警信息，也可展示告警信息关联的BIM构件。

请参阅图3所示，本实用新型实施例中管廊监测设备的一种结构示意，包括：光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪通讯连接传感器与交换机。边缘计算节点通过交换机获取光纤光栅解调仪采集的传感器监测数据，对监测数据进行实时分析，根据分析结果生成告警信息，将告警信息发送至云平台服务器。通过边缘计算节点设备既能有效降低数据传输的成本，利用云平台服务器的强大管理能力，支持海量数据接入，并提供安全可靠的消息处理能力。

本实用新型实施例中，传感器的类型包括：光纤光栅应变计和光纤光栅温度计、光纤光栅沉降计和光纤光栅位移计等。光纤光栅位移计布设在管廊结构变形缝处，每个管廊结构变形缝处设置两个位移计分别监测管廊裂缝和水平位移开展情况；光纤光栅位移计、光纤光栅沉降计、光纤光栅应变计、光纤光栅温度计均安装在管廊同一侧以方便线路集成和保护。光纤光栅位移计分为纵向和横向两种，传感器布置在同一监测断面并上下错开安装，其中横向位移计安装在纵向位移计上方，沉降计和为位移计安装方式。光纤光栅温度传感器需要处于自由状态感知外界环境温度变化，对温度传感器采用绑扎的方式进行安装，温度传感器与主线缆固定在一起，并且温度传感器和应变传感器安装在大致同一部位处同时加装保护壳进行保护以防止外界作用力对传感器造成破坏。

请参阅图4所示，本实用新型实施例提供的一种管廊监测与告警的方法流程图，其包括：管廊监测设备监测管廊并生成管廊的监测数据，通过交换机将所述监测数据传输至管廊中的边缘计算节点设备，其中，所述监测数据包含各管廊监测设备编号；边缘计算节点设备对接收监测数据进行分析计算生成告警信息，根据监测数据中的管廊监测设备编号将告警信息与管廊BIM中对应构件ID关联，并将告警信息及关联的管廊BIM中对应构件ID上传至云平台服务器；云平台服务器接收告警信息及关联的管廊BIM中对应构件ID，将告警信息及相关联的管廊BIM构件推送给客户端。客户端接收并展示所述告警信息，也可展示告警信息关联的BIM构件。

在本实施例中，可预先为每条管廊编号、每条管廊的舱室编号、舱室内的分区编号、分区内廊体及其具体部件编号，及管廊附属设施的设施设备编号，每个设施设备均有所属管廊，所属舱室，所属分区。设施设备包括监测设备，例如：摄像头、传感器，入侵探测器、门禁设备和/或巡检机器人等等；当创建管廊BIM时，将分区内的廊体、设施设备对应的BIM构件ID，分别与分区内的廊体编号和设施设备编号关联。设施设备编号ID唯一且可以与管廊BIM中的对应构件ID进行关联。监测数据可以包括监测的结构信息、环境信息、以及对应的监测设备ID。环境信息可以为温度信息、湿度信息、水位信息、火灾信息或空气信息等，结构信息可以为管廊应力信息、形变信息、径向压力信息、切向压力信息、震动信息、裂缝形变信息、孔隙水压力信息、横向位移信息、沉降信息、或管廊径向收缩变形信息等。边缘计算节点设备中可预先存储结构信息和/或环境信息的各个告警条件、监测设备编号ID与管廊BIM中对应构件ID对应关系；对收到的监测数据计算分析出结构信息或环境信息，当满足对应的告警条件时生成对应的告警信息；同时根据监测数据中的监测设备编号ID监测设备编号ID与管廊BIM中对应构件ID对应关系，将告警信息与管廊BIM中对应构件ID进行关联。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种管廊监测与告警装置，其特征在于，包括：管廊监测设备、交换机、边缘计算节点设备，

所述管廊监测设备与所述交换机通讯连接，所述边缘计算节点设备与所述交换机通讯连接；所述管廊监测设备安装于管廊中，监测管廊环境生成监测数据；所述交换机安装于管廊中，采集所述监测数据并传送至所述边缘计算节点设备；所述边缘计算节点设备安装于管廊中，接收交换机采集的监测数据，并上报告警信息。

2.根据权利要求1所述的管廊监测与告警装置，其特征在于，还包括与所述交换机和所述边缘计算节点设备通讯连接的云平台服务器，以及与云平台服务器通讯连接的客户端，所述边缘计算节点设备将所述告警信息上报至所述云平台服务器，所述云平台服务器将所述告警信息发送至客户端。

3.根据权利要求2所述的管廊监测与告警装置，其特征在于，所述管廊监测设备包括：用于监测管廊并生成监测数据的摄像头、传感器，入侵探测器、门禁设备和/或巡检机器人。

4.根据权利要求3所述的管廊监测与告警装置，其特征在于，所述管廊监测设备还包括：光纤光栅解调仪，所述光纤光栅解调仪通讯连接所述传感器与所述交换机。

5.根据权利要求4所述的管廊监测与告警装置，其特征在于，所述传感器包括：光纤光栅应变计和光纤光栅温度计、光纤光栅沉降计和光纤光栅位移计。

6.根据权利要求5所述的管廊监测与告警装置，其特征在于，还包括：光纤光栅位移计布设在管廊结构变形缝处，每个管廊结构变形缝处设置两个位移计分别监测管廊裂缝和水平位移开展情况；光纤光栅位移计、光纤光栅沉降计、光纤光栅应变计、光纤光栅温度计均安装在管廊同一侧以方便线路集成和保护。

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