CN212675424U - 智慧城市设施运维卫士 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了智慧城市设施运维卫士，具体涉及市政设备维护领域，包括基站系统层和移动站系统层，基站系统层包括监控主站和主站无线通信设备，移动站系统层包括移动站无线通信设备、移动站主机和视频服务器，移动站主机分别连接有导航定位系统、RFID采集系统、超声采集系统、电机驱动控制系统；视频服务器连接有云台和云台控制系统，云台控制系统与云台相连，云台上安装有采集监测区域图像信息的可见光采集系统、红外采集系统和声辐射采集系统。通过无线通信设备实现对运维卫士的实时在线监控，通过可见光采集系统、红外采集系统和声辐射采集系统进行数据采集及时定位故障点，节省故障抢修时间。

Description

智慧城市设施运维卫士

技术领域

本实用新型涉及市政设备维护领域，更具体地说，本实用新型涉及智慧城市设施运维卫士。

背景技术

目前全国所有副省级及以上城市、绝大多数地级及以上城市、超过半数县级及以上城市都明确提出要建设智慧城市，各个城市在智慧城市建设中通常采用先规划、后建设的方式。随着城市规模的不断扩大，每个城市设备能够得到及时维护，会直接影响到居民的体验。而由于城市通勤时间成本提高，使得城市设备往往无法在整体上得到维护人员资源的合理调配。

传统的巡检工作需要运维人员定期到各个各个站点进行巡视，采集大量的运行数据，并且需要做大量繁琐的日常周期性工作。而站点数量的增多，无疑会给日常维护和巡检工作带来较大的困难。同时，巡检站点内运行的电压等级较高，设备体型大、安全距离长，使得站区占地面积较大；使设备运行环境更为复杂，这些都给现场巡视工作带来了很大的困难。

长久以来，巡检工作方式一直处于不断改进的过程当中。但是，这并没有真正解决巡检到位率低、设备巡视质量不高及巡视数据不准确的问题。与此同时，也无法有效的提升现场运维人员的工作态度和责任心。

现场巡视作业中存在的问题主要可以表现在以下几个方面：

(1)运维模式转变以后，泵闸站转换为了集中管理，运维人员由于管辖泵闸站增多，工作量必然加大，运维巡检工作质量降低，同时天气异常或特殊天气时交通安全隐患及人员安全隐患加大。

(2)泵闸站、监测站、电力等行业采用的新设备新技术以及新的环境，运维人员对设备的熟悉程度降低，使得泵闸站、监测站、电力等设备现场的巡检质量下降，设备巡检到位率降低。

(3)泵闸站、监测站、电力等行业现场巡视人员的文化和工作技能水平参差不齐，运维人员往往凭借自身工作经验来进行判断，而缺乏相应的工作标准可以在进行参考。虽然泵闸站编订了现场运行规程，但巡视人员对其的理解及贯彻落实上均存在着较多问题。

(4)泵闸站、监测站、电力等行业的定期巡视制度仍旧停留在制度层面，与现场实际工作不匹配，缺乏实际可行性，特别是对于一些相对容易出现缺陷和故障的设备，缺乏高效可行的检测手段。这些问题都使得定期巡视工作无法达到预期的效果。

例如闸泵站过去釆用PDA来辅助人工进行巡视，单纯依靠巡视人员的自身目视，很难做到全面准确的巡检。有些设备的表计位置较高，巡视人员还需要登上梯子检查；设备区地形复杂，有电缆沟和碎石地面等，这些都增加了巡视人员的安全隐患。除此以外，在使用PDA时，巡视人员容易将注意力集中在扫描磁卡和读取表计数据上，忽略对设备外观的仔细检查，这无疑也增加了设备运行的安全隐患。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的提供智慧城市设施运维卫士，代替人工对设备进行巡检，可以有效地规避以上存在的安全隐患，提高设备巡检的质量。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：智慧城市设施运维卫士，包括基站系统层和移动站系统层，所述基站系统层包括监控主站和主站无线通信设备，所述移动站系统层包括移动站无线通信设备、移动站主机和视频服务器，所述移动站主机分别连接有导航定位系统、RFID采集系统、超声采集系统、电机驱动控制系统；

所述导航定位系统包括DGPS模块、前磁传感器组，所述RFID采集系统包括RFID传感器，所述电动机驱动控制系统包括运动控制模块、电动机控制器和电动机，运动控制模块连接电动机控制器，电动机控制器连接电动机，前磁传感器组和超声波微控制器模块分别连接运动控制模块，DGPS模块和RFID传感器分别连接主控制器，主控制器分别与运动控制模块和电动机控制器相连；所述超声采集系统包括超声波微控制器模块和若干路的超声波收发电路单元，所述超声波收发电路单元与所述超声波微控制器模块相连；

所述视频服务器连接有云台和云台控制系统，所述云台控制系统与所述云台相连，所述云台上安装有采集监测区域图像信息的可见光采集系统、红外采集系统和声辐射采集系统，所述声辐射采集系统用以连续记录、存储信号和数据，并能够识别到波的类型，以及确定声源的位置；

所述移动站无线通信设备用于将检测数据发送给主站无线通信设备，完成数据的传输。

进一步，所述的可见光采集系统与红外采集系统为共轴图像采集系统，所述可见光采集系统包括CCD传感器，所述红外采集系统为红外热成像仪。

进一步，所述声辐射采集系统包括接收机、接收传感器、数据记录和处理用的微机。

进一步，所述声辐射采集系统用于连续记录、存储信号和数据，并能够识别到波的类型，以及确定声源的位置。

进一步，所述超声波收发电路单元包括超声波接收模块、放大电路模块、比较电路模块、超声波发送模块、功率驱动模块、波形发生器模块，超声波接收模块的输出端连接放大电路模块的输入端，放大电路模块的输出端连接比较电路模块的输入端，比较电路模块的输出端连接超声波微控制器模块的输入端，超声波微控制器模块的输出端连接波形发生器模块的输入端，波形发生器模块的输出端连接功率驱动模块的输入端，功率驱动模块的输出端连接超声波发送模块的输入端，比较电路模块为40K方波发生器，所述超声波微控制器模块为8051微控制器。

进一步，所述云台控制系统包括智能终端模块、协议解析模块、智能云端模块以及智能服务模块。

进一步，所述智能终端模块包括互联通信单元、智能感知单元、边缘计算单元、现场控制单元和智能运维卫士单元。

进一步，所述协议解析模块包括协议特征库单元和智能比对解析单元。

进一步，所述智能云端模块包括：数据库、知识库和智能决策单元。

进一步，所述智能服务模块包括智能客户端单元、智能运维单元、机群调度单元、设备管理单元和资源管理单元。

本实用新型的技术效果和优点：

1、通过无线通信设备实现对运维卫士的实时在线监控，通过可见光采集系统、红外采集系统和声辐射采集系统进行数据采集及时定位故障点，节省故障抢修时间；

2、通过视频服务器实现工作现场安全监控，对现场安全措施是否到位实现智能检测，代替人工对设备进行巡检，可以有效地规避以上存在的安全隐患，提高设备巡检的质量。

附图说明

图1为本实用新型系统总体框架图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如附图1所示的智慧城市设施运维卫士，包括基站系统层和移动站系统层，所述基站系统层包括监控主站和主站无线通信设备，所述移动站系统层包括移动站无线通信设备、移动站主机和视频服务器，所述移动站主机分别连接有导航定位系统、RFID采集系统、超声采集系统、电机驱动控制系统；

所述导航定位系统包括DGPS模块、前磁传感器组，所述RFID采集系统包括RFID传感器，所述电动机驱动控制系统包括运动控制模块、电动机控制器和电动机，运动控制模块连接电动机控制器，电动机控制器连接电动机，前磁传感器组和超声波微控制器模块分别连接运动控制模块，DGPS模块和RFID传感器分别连接主控制器，主控制器分别与运动控制模块和电动机控制器相连；所述超声采集系统包括超声波微控制器模块和若干路的超声波收发电路单元，所述超声波收发电路单元与所述超声波微控制器模块相连；

所述视频服务器连接有云台和云台控制系统，所述云台控制系统与所述云台相连，所述云台上安装有采集监测区域图像信息的可见光采集系统、红外采集系统和声辐射采集系统，所述声辐射采集系统用以连续记录、存储信号和数据，并能够识别到波的类型，以及确定声源的位置；

所述移动站无线通信设备用于将检测数据发送给主站无线通信设备，完成数据的传输。

实际使用时，运维卫士在进行巡检任务的过程中会实时的将拍摄的图像上传到基站系统层，基站系统层在接收到这些图像信息时对这些图像进行实时的匹配和检测识别。由于运维卫士每次拍摄的照片其停靠的位置以及云台的角度等都存在着不可避免的偏差，与图片库的标准图片之间可能出现一些差异，因此将运维卫士感知数据与远程深度学习相结合的算法来消除这种偏差，这是目前一般巡检机器人不能实现的。本实用新型代替人工对设备进行巡检，可以有效地规避以上存在的安全隐患，提高设备巡检的质量。

本实施例中，所述的可见光采集系统与红外采集系统为共轴图像采集系统，所述可见光采集系统包括CCD传感器，所述红外采集系统为红外热成像仪。

本实施例中，所述声辐射采集系统包括接收机、接收传感器、数据记录和处理用的微机。

本实施例中，所述声辐射采集系统用于连续记录、存储信号和数据，并能够识别到波的类型，以及确定声源的位置。

本实施例中，所述超声波收发电路单元包括超声波接收模块、放大电路模块、比较电路模块、超声波发送模块、功率驱动模块、波形发生器模块，超声波接收模块的输出端连接放大电路模块的输入端，放大电路模块的输出端连接比较电路模块的输入端，比较电路模块的输出端连接超声波微控制器模块的输入端，超声波微控制器模块的输出端连接波形发生器模块的输入端，波形发生器模块的输出端连接功率驱动模块的输入端，功率驱动模块的输出端连接超声波发送模块的输入端，比较电路模块为40K方波发生器，所述超声波微控制器模块为8051微控制器。

本实施例中，所述云台控制系统包括智能终端模块、协议解析模块、智能云端模块以及智能服务模块。

本实施例中，所述智能终端模块包括互联通信单元、智能感知单元、边缘计算单元、现场控制单元和智能运维卫士单元。

本实施例中，所述协议解析模块包括协议特征库单元和智能比对解析单元。

本实施例中，所述智能云端模块包括：数据库、知识库和智能决策单元。

本实施例中，所述智能服务模块包括智能客户端单元、智能运维单元、机群调度单元、设备管理单元和资源管理单元。

实际使用时，所述互联通信单元是通过协议解析模块与智能云端模块进行通信的单元，所述智能感知单元是布置在运维卫士中的各种数据采集传感器，所述边缘计算单元是对传感器数据进行预处理的部分，现场控制单元是直接控制运维卫士动作的控制器，所述智能运维卫士单元指的是进行巡检作业的智能运维卫士。各单元之间的数据信息流流向如下：智能感知单元感知得到的传感器数据传给边缘计算单元，边缘计算单元经过预处理以后传给互联通信单元进而通过协议解析模块将数据传到智能云端模块，互联通信单元接收到通过协议解析模块解析的智能云端模块下发的数据信息，处理后传给现场控制单元，现场控制单元通过驱动器控制智能运维卫士单元进行具体的动作。对于每个单元，进一步说明如下：所述智能运维卫士单元可以是现有普通运维卫士经过自动化改装的智能运维卫士，也可以是制造厂家专门制造的无人驾驶运维卫士；智能感知单元中的传感器包括运维卫士运行状态传感器和环境信息传感器，相应地，可以感知的信息包括两部分，一部分是运维卫士本身的运行状态，另一部分是环境的信息，这两部分信息都通过安装于运维卫士机身上的相应传感器来进行感知；边缘计算单元的主要工作是对智能感知单元的传感器数据进行预处理，预处理内容包括判断、数据清洗、脱敏、轻量深度报解析、数据缓存、上线同步、数据压缩等等；现场控制单元主要是进行现场控制，需要对智能云端模块下发的指令进行细化，对智能运维卫士单元进行具体的行为控制。

智能服务模块由智能客户端单元、智能运维单元、机群调度单元、设备管理单元、资源管理单元五个部分组成。所述智能客户端单元指的是可以安装在个人计算机、智能手机、平板电脑、智能穿戴设备等客户终端上的系统管理应用，所述智能运维单元、机群调度单元、设备管理单元、资源管理单元都是用户可以在应用里对整个系统实现的功能。用户通过智能客户端单元可以上传作业任务，是整个系统与用户交互的入口，同时用户可以通过智能客户端单元调用其余四个单元。所述智能运维单元是通过智能云端模块对智能运维卫士作业数据的分析，提醒用户对智能运维卫士进行维修保养。所述机群调度单元是用户可以通过对智能客户端单元的简单操作来实现用户对智能运维卫士机群的调度和管理。所述设备管理单元是用户可以在智能客户端单元上查询到运维卫士的运行状态。所述资源管理单元是通过智能云端模块里存储的城市信息，用户可以通过智能客户端单元直观的对资源进行管理。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.智慧城市设施运维卫士，包括基站系统层和移动站系统层，其特征在于：所述基站系统层包括监控主站和主站无线通信设备，所述移动站系统层包括移动站无线通信设备、移动站主机和视频服务器，所述移动站主机分别连接有导航定位系统、RFID采集系统、超声采集系统、电机驱动控制系统；所述导航定位系统包括DGPS模块、前磁传感器组，所述RFID采集系统包括RFID传感器，所述电机驱动控制系统包括运动控制模块、电动机控制器和电动机，运动控制模块连接电动机控制器，电动机控制器连接电动机，前磁传感器组和超声波微控制器模块分别连接运动控制模块，DGPS模块和RFID传感器分别连接主控制器，主控制器分别与运动控制模块和电动机控制器相连；所述超声采集系统包括超声波微控制器模块和若干路的超声波收发电路单元，所述超声波收发电路单元与所述超声波微控制器模块相连；

所述视频服务器连接有云台和云台控制系统，所述云台控制系统与所述云台相连，所述云台上安装有采集监测区域图像信息的可见光采集系统、红外采集系统和声辐射采集系统，所述声辐射采集系统用以连续记录、存储信号和数据，并能够识别到波的类型，以及确定声源的位置；

所述移动站无线通信设备用于将检测数据发送给主站无线通信设备，完成数据的传输。

2.根据权利要求1所述的智慧城市设施运维卫士，其特征在于：所述的可见光采集系统与红外采集系统为共轴图像采集系统，所述可见光采集系统包括CCD传感器，所述红外采集系统为红外热成像仪。

3.根据权利要求1所述的智慧城市设施运维卫士，其特征在于：所述声辐射采集系统包括接收机、接收传感器、数据记录和处理用的微机。

4.根据权利要求1所述的智慧城市设施运维卫士，其特征在于：所述声辐射采集系统用于连续记录、存储信号和数据，并能够识别到波的类型，以及确定声源的位置。

5.根据权利要求1所述的智慧城市设施运维卫士，其特征在于：所述超声波收发电路单元包括超声波接收模块、放大电路模块、比较电路模块、超声波发送模块、功率驱动模块、波形发生器模块，超声波接收模块的输出端连接放大电路模块的输入端，放大电路模块的输出端连接比较电路模块的输入端，比较电路模块的输出端连接超声波微控制器模块的输入端，超声波微控制器模块的输出端连接波形发生器模块的输入端，波形发生器模块的输出端连接功率驱动模块的输入端，功率驱动模块的输出端连接超声波发送模块的输入端，比较电路模块为40K方波发生器，所述超声波微控制器模块为8051微控制器。

6.根据权利要求1所述的智慧城市设施运维卫士，其特征在于：所述云台控制系统包括智能终端模块、协议解析模块、智能云端模块以及智能服务模块。

7.根据权利要求6所述的智慧城市设施运维卫士，其特征在于：所述智能终端模块包括互联通信单元、智能感知单元、边缘计算单元、现场控制单元和智能运维卫士单元。

8.根据权利要求6所述的智慧城市设施运维卫士，其特征在于：所述协议解析模块包括协议特征库单元和智能比对解析单元。

9.根据权利要求6所述的智慧城市设施运维卫士，其特征在于：所述智能云端模块包括：数据库、知识库和智能决策单元。

10.根据权利要求6所述的智慧城市设施运维卫士，其特征在于：所述智能服务模块包括智能客户端单元、智能运维单元、机群调度单元、设备管理单元和资源管理单元。

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