本發(fā)明涉及傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種綜合管廊監(jiān)測預警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

綜合管廊是指集中敷設(shè)給水、雨水、污水、再生水、天燃氣、電力、通信等市政管線的公共隧道，其作為一種集合地下電力、通信、給水、排水、熱力、燃氣等市政管線于一體的城市基礎(chǔ)設(shè)施工程，已經(jīng)成為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。我國綜合管廊的建設(shè)剛剛起步，從2013年開始出臺了一系列政策和法規(guī)，要求穩(wěn)步推進城市地下綜合管廊的建設(shè)，2015年8月國務院部頒布了《關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設(shè)的指導意見》，將綜合管廊作為國家重點支持的民生工程。

目前國內(nèi)外地下綜合管廊普遍設(shè)計比較保守，存在很多問題：管廊內(nèi)敷設(shè)有輸送水電熱力等特殊介質(zhì)的管道，存在著介質(zhì)泄露的安全隱患；綜合管廊自身配置了通風、照明、供電、消防、排水、標識、監(jiān)控、警報等系統(tǒng)，存在著大量的設(shè)備維護管理問題；管廊系統(tǒng)功能單一或功能不夠齊全，監(jiān)測和管理不夠智能；排澇、排污及其它各功能管線不能集成兼顧，占用地下空間資源較大；施工方法落后，建設(shè)成本較高；沒有預留出城市未來發(fā)展所需拓展功能。城市綜合管廊內(nèi)部不僅整合了維持城市功能的自來水、煤氣、電力、通信管線，而且管廊自身功能使用的動力、照明、排水等設(shè)備繁多，無論哪種管線出現(xiàn)故障，還是自身附屬設(shè)備出現(xiàn)故障，都將造成沿線城市功能的癱瘓。因此，迫切需要開發(fā)一套綜合管廊監(jiān)測預警系統(tǒng)，對各管線的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測預警。

當前，公開報道的綜合管廊監(jiān)測預警系統(tǒng)主要有以下特點：第一、監(jiān)測終端采用GPRS/3G/4G等公網(wǎng)進行通信，每個傳感器都要配置SIM卡，成本投入大，運營流量費用高。第二、監(jiān)測終端采用Zigbee等短距離互聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)，通視距離一般較短，同時管廊內(nèi)環(huán)境復雜，導致無線信號傳輸距離更近，從而需要大量的監(jiān)測節(jié)點，導致市政基建投入巨大。第三，技術(shù)手段單一，沒有將多種技術(shù)手段有效地配合運用，主要依賴管廊自身的監(jiān)控報警系統(tǒng)，工作效率較低，尤其當管廊內(nèi)發(fā)生設(shè)備故障時，需要查找分析圖紙、翻閱設(shè)備參數(shù)信息，綜合考慮上下游相關(guān)設(shè)備的聯(lián)系，并結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗才能在現(xiàn)場嘗試解決設(shè)備故障問題，還存在著工作現(xiàn)場和控制中心交互性差、日常維護模式陳舊、辦公人工化等缺點。第四，由于缺乏統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范指導和應用，這些已建系統(tǒng)的質(zhì)量往往良莠不齊，系統(tǒng)之間互聯(lián)互通性差、數(shù)據(jù)交換難以開展，參數(shù)和接口設(shè)計等也往往不規(guī)范，設(shè)備不兼容，給綜合管廊的安全管理帶來隱患。隨著科技的發(fā)展和進步，人們陸續(xù)在城市綜合管廊中加入一系列輔助系統(tǒng)，如自動消防滅火系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等，但這些信息系統(tǒng)大多只有監(jiān)測功能，而不能智能性地控制和管理，雖然可以解決一些城市管網(wǎng)存在的安全隱患，但多都是單獨運行和操作，不利于信息聯(lián)動和快速反應，帶來了城市安全、環(huán)保、管理成本高等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有智能感知、遠程控制特點的綜合管廊監(jiān)測預警系統(tǒng)，以對綜合管廊中的各種狀況進行實時在線監(jiān)測，使得各相關(guān)部門能夠迅速采取有效措施，避免了由于誤報或漏報導致的損失，可靠性高、基建投入少、運維便捷。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種綜合管廊監(jiān)測預警系統(tǒng)，包括物理感知層、綜合應用層和網(wǎng)絡(luò)傳輸層，

所述物理感知層包括分布在綜合管廊內(nèi)的若干前端感知設(shè)備以及與各前端感知設(shè)備通信連接的網(wǎng)關(guān)節(jié)點，所述前端感知設(shè)備設(shè)置為獲取綜合管廊內(nèi)的各種感知信息，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點設(shè)置為將所述前端感知設(shè)備獲取的感知信息上傳至所述網(wǎng)絡(luò)傳輸層；

所述網(wǎng)絡(luò)傳輸層包括通信連接在所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點與所述綜合應用層之間的骨干網(wǎng)節(jié)點，所述骨干網(wǎng)節(jié)點設(shè)置為將所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點上傳的感知信息上傳至所述綜合應用層；

所述綜合應用層包括若干控制終端，所述控制終端設(shè)置為對所述網(wǎng)絡(luò)傳輸層上傳的感知信息進行運算處理，并根據(jù)處理結(jié)果提供相應應用服務。

進一步地，所述前端感知設(shè)備與所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點之間還設(shè)有中間件，其設(shè)置為整合所述前端感知設(shè)備獲取的感知信息中的異構(gòu)數(shù)據(jù)。

進一步地，所述網(wǎng)絡(luò)傳輸層還包括與所述骨干網(wǎng)節(jié)點連接的云服務器。

進一步地，所述前端感知設(shè)備包括監(jiān)測類感知設(shè)備、控制類感知設(shè)備和/或通信類感知設(shè)備。

優(yōu)選地，所述前端感知設(shè)備通過低功耗廣域網(wǎng)等長距離技術(shù)、和/或WIFI、藍牙和/或無線傳感網(wǎng)等短距離技術(shù)與所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點通信連接。

優(yōu)選地，所述前端感知設(shè)備采用QoS路由協(xié)議向所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點上傳數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述骨干網(wǎng)節(jié)點包括互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點以及2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。

進一步地，所述控制終端包括手機、平板電腦和/或臺式電腦。

進一步地，所述應用服務包括環(huán)境監(jiān)測服務、智能巡檢服務、運營分析服務、應急響應服務、設(shè)備管理服務、預測預警服務和/或輔助決策服務。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：通過物理感知層可以對綜合管廊內(nèi)的各種感知信息進行實時在線監(jiān)測；通過網(wǎng)絡(luò)傳輸層可以將物理感知層監(jiān)測到的各種感知信息上傳至綜合應用層；通過綜合應用層可以對上傳的感知信息進行運算處理，并可根據(jù)處理結(jié)果向服務對象提供相應的應用服務，從而使各服務對象能夠迅速采取有效措施，避免了由于誤報或漏報導致的損失，可靠性高、基建投入少、運維便捷。此外，通過采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，參數(shù)和接口設(shè)計等更加規(guī)范，系統(tǒng)兼容性更佳；前端感知設(shè)備可以根據(jù)應用場景特點選擇通過低功耗廣域網(wǎng)、WIFI、藍牙和/或短距離無線傳感網(wǎng)上傳信息，因而無需在每個前端感知設(shè)備上均配置SIM卡，減少了投入成本，而且當采用低功耗廣域網(wǎng)時可實現(xiàn)長距離通信，從而可減少前端感知設(shè)備的數(shù)量，進一步減少投入成本；通過中間件可以傳輸和整合來自物理感知層的異構(gòu)數(shù)據(jù)，從而屏蔽了不同前端感知設(shè)備采集數(shù)據(jù)的異構(gòu)性，減少了綜合應用層的應用需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個實施例的綜合管廊監(jiān)測預警系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；

圖2是本發(fā)明另一個實施例的綜合管廊監(jiān)測預警系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的較佳實施例，并予以詳細描述，使能更好地理解本發(fā)明的功能、特點。

在圖1所示的實施例中，本發(fā)明的綜合管廊監(jiān)測預警系統(tǒng)采用綜合應用、網(wǎng)絡(luò)傳輸、物理感知三層架構(gòu)，包括工作節(jié)點和超節(jié)點兩種功能實體。其中，工作節(jié)點包括位于物理感知層中的多個前端感知設(shè)備；超節(jié)點包括位于物理感知層中的網(wǎng)關(guān)節(jié)點、位于網(wǎng)絡(luò)傳輸層中的骨干節(jié)點和云服務器、以及位于綜合應用層中的控制終端。

下面分別對本實施例中各節(jié)點進行詳細描述：

前端感知設(shè)備分布在綜合管廊內(nèi)的檢測預警區(qū)域，用于獲取管廊內(nèi)的各種感知信息，具體包括監(jiān)測類、控制類和通訊類感知設(shè)備。其中，監(jiān)測類感知設(shè)備包括視頻設(shè)備、音頻設(shè)備、聲光報警檢測設(shè)備、環(huán)境感知設(shè)備和可穿戴設(shè)備等，可以實時協(xié)同監(jiān)測綜合管廊內(nèi)的溫度、濕度、集水坑水位、有毒氣體含量和空氣含氧量等環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)，也可以監(jiān)測入廊管道內(nèi)的壓力、水流和溫度等介質(zhì)狀態(tài)數(shù)據(jù)，還可以監(jiān)測管道、閥門、傳感器、監(jiān)控終端、消防、供電、照明、排水、報警、監(jiān)控和通風等各類管廊附屬設(shè)備的屬性數(shù)據(jù)?？刂祁惛兄O(shè)備包括水泵自動控制裝置、智能機器人和RFID設(shè)備等，各控制類感知設(shè)備可設(shè)置為具有本地手動控制、本地自動控制和遠程自動控制三級權(quán)限。通信類感知設(shè)備包括手機、無線對講機等。本發(fā)明的前端感知設(shè)備采用分簇技術(shù)，將工作節(jié)點分為簇頭節(jié)點和簇成員節(jié)點，簇頭節(jié)點和簇成員節(jié)點采用低功耗廣域網(wǎng)進行通信，無需在每個工作節(jié)點上均配置SIM卡，僅在簇頭、網(wǎng)關(guān)等關(guān)鍵節(jié)點配置SIM卡即可，若僅采用廣域網(wǎng)技術(shù)通信，則可進一步減少SIM卡的數(shù)量，從而減少運營流量費用。

在本實施例中，根據(jù)不同類型數(shù)據(jù)的特點，前端感知設(shè)備采用QoS路由協(xié)議向網(wǎng)關(guān)節(jié)點上傳數(shù)據(jù)。

網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過低功耗廣域網(wǎng)等長距離通信技術(shù)、以及WIFI、藍牙和/或無線傳感網(wǎng)等短距離通信技術(shù)與前端感知設(shè)備通信連接，用于將前端感知設(shè)備獲取的感知信息上傳至骨干網(wǎng)節(jié)點。

骨干網(wǎng)節(jié)點包括互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點以及2G/3G/4G/5G網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，用于將網(wǎng)關(guān)節(jié)點上傳的感知信息上傳至云服務器和綜合應用層。

云服務器與網(wǎng)關(guān)節(jié)點相連，用于完成數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理，并提供服務數(shù)據(jù)。

控制終端包括手機、平板電腦和/或臺式電腦，用于對網(wǎng)絡(luò)傳輸層上傳的感知信息進行運算處理，并根據(jù)處理結(jié)果提供相應應用服務，此處的應用服務包括環(huán)境監(jiān)測服務、智能巡檢服務、運營分析服務、應急響應服務、設(shè)備管理服務、預測預警服務和/或輔助決策服務等。

綜上所述，在本實施例中，當綜合管廊內(nèi)發(fā)生故障、非法入侵等緊急異常情況時，物理感知層中多種前端感知設(shè)備將協(xié)同處理采集相應數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)可與視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)進行對比確認，從而可降低漏報或誤報；相應前端感知設(shè)備還可發(fā)出報警信息、定位信息并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸層傳遞給控制終端，實現(xiàn)及時準確定位，并向相關(guān)聯(lián)動部門推薦應急處理方案，使各相關(guān)部門迅速采取有效措施。可見，本實施例集成了綜合管廊內(nèi)各種物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)，3D可視化技術(shù)、傳感感知技術(shù)、大數(shù)據(jù)云計算技術(shù)、輔助決策技術(shù)、無線通信技術(shù)以及自動控制技術(shù)等，實現(xiàn)了對綜合管廊的全方位智能感知、實時監(jiān)測、異常報警和自動控制，可實時獲取人員、設(shè)備、環(huán)境等在內(nèi)的一切數(shù)據(jù)，便于管理部門實時監(jiān)控管廊狀況，并對異常事件形成精準的情報決策預案進行迅速處置，能夠全面提升城市地下管網(wǎng)安全防護能力，保障綜合管廊高效運作，降低運營成本，有效支撐構(gòu)建和諧、平安的智慧城市，具有極其廣闊的發(fā)展前景。

在圖2所示的實施例中，前端感知設(shè)備與所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點之間還設(shè)有中間件，其設(shè)置為整合前端感知設(shè)備獲取的感知信息中的異構(gòu)數(shù)據(jù)，從而屏蔽底層硬件和網(wǎng)絡(luò)平臺的復雜性及異構(gòu)性，減少綜合應用層的應用需求與網(wǎng)絡(luò)負責性差異，優(yōu)化系統(tǒng)的資源管理，增加程序執(zhí)行的可預見性，減少所需前端感知設(shè)備的數(shù)量，減少市政投入。

以上所述的，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護范圍。本發(fā)明未詳盡描述的均為常規(guī)技術(shù)內(nèi)容。