PCCP钢丝断丝监控系统的制作方法

管线管理模块以用于记录管理辖区内的管线信息；所述综合模块连接阀门管理模块以用于 管理辖区内的阀门信息；所述综合模块连接光纤管理模块以用于记录管理辖区内的光纤信 息；
9.基础数据模块，用于将所述系统管理模块处理后的声音事件依据pccp断丝特征模型 以及pccp振动特征模型建立声纹数据库以及振动数据库并进行信息可视化，
10.自动监控模块，用于对pccp发生的管线断丝特征与振动特征进行监控；
11.监控地图模块，所述监控地图模块对所述系统管理模块处理后的声音事件进行基于地 图态势信息的监控，以用于用户查询目标地区的地图情况。
12.作为对本发明pccp钢丝断丝监控系统的改进，还包括与所述系统管理模块连接的声 纹学习模块，所述声纹学习模块包括终端采集模块、自动采集模块、第一学习模块以及第 二学习模块，其中，
13.所述终端采集模块用于用户对所述监控系统的基本信息进行处理，所述监控系统的基 本信息来自于外部终端app；
14.所述自动采集模块用于对所述基础数据模块中已采集的pccp断丝特征和pccp断丝 振动特征进行音频播放；
15.第一学习模块和第二学习模块分别用于对用户声纹学习信息进行可视化。
16.作为对本发明pccp钢丝断丝监控系统的改进，还包括与所述系统管理模块连接的预 警信息模块，所述预警信息模块包括预警设置模块以及警告输出模块，其中，
17.所述预警设置模块用于建立pccp钢丝故障类型，并对所述监控系统处理后的声音事 件进行故障类型的标识判断；
18.所述警告输出模块用于输出已标识故障类型的声音事件至第三方应用进行示警处理， 所述第三方应用包括调度后台或监控大屏或手机app。
19.作为对本发明pccp钢丝断丝监控系统的改进，所述管线管理模块包括管线编号模块、 管线坐标模块、管线区域模块以及管线监控区域编号模块，用于对管理辖区内的管线信息 进行处理；
20.所述阀门管理模块包括阀门编号模块、阀门坐标模块、阀门区域模块以及阀门监控区 域编号模块，用于对管理辖区内的阀门信息进行处理；
21.所述光纤管理模块包括光纤段编号模块、光纤开始坐标模块、光纤结束坐标模块、熔 接点编号模块、熔接点坐标模块以及光纤监控区域编号模块，用于对管理辖区内的光纤信 息进行处理；
22.所述综合模块包括对应管线编号编辑模块、对应光纤编号编辑模块，对应阀门编号编 辑模块，对应光纤融接点编号编辑模块，对应管线区域编辑模块以及对应监控区域编号编 辑模块，用于将所接收的声音事件按照管线信息、阀门信息以及光纤信息进行处理。
23.作为对本发明pccp钢丝断丝监控系统的改进，所述基础数据模块包括声纹建库模块 以及振动建库模块，其中，
24.所述声纹建库模块建立的pccp断丝特征模型具体为：断丝管线编号模型、声纹断丝 模型、断丝管线建模时间模型以及断丝管线监控区域编号模型；
25.所述振动建库模块建立的pccp振动特征模型具体为：振动管线编号模型、断丝振动 模型、振动管线建模时间模型以及振动管线监控区域编号模型。
26.作为对本发明pccp钢丝断丝监控系统的改进，所述自动监控模块包括参数设置模块、 显示设置模块以及手动分析模块，其中，
27.所述参数设置模块连接所述综合模块以用于设置管线断丝程度以及管线声纹振动程 度；
28.所述显示设置模块连接所述综合模块以用于通过不同颜色深度显示pccp管线的断 丝、振动故障程度；
29.所述手动分析模块连接所述综合模块以用于用户查找声音事件，手动选择声音事件中 单个声音文件或振动文件进行管线故障分析。
30.作为对本发明pccp钢丝断丝监控系统的改进，所述监控地图模块包括地图模块以及 数据放大模块，其中，
31.所述地图模块连接所述综合模块以用于用户查看目标地区的管线分布情况；
32.所述数据放大模块连接所述综合模块以用于用户查询此管线在目标地区具体数据信 息。
33.作为对本发明pccp钢丝断丝监控系统的改进，所述第一学习模块和第二学习模块均 通过学习算法提交算法学习命令。
34.作为对本发明pccp钢丝断丝监控系统的改进，所述数据采集模块采集检测声音事件 包括管线的断丝数量以及速率。
35.作为本发明的第二方面，所述的pccp钢丝断丝监控系统在pccp管道断丝监测技术 领域中的应用。
36.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
37.1、通过基于φ
‑
otdr原理进行声音分布式探测，光源产生的连续光经过强度调制器 调制成窄脉冲通过光纤环行器注入传感光纤，后向瑞利散射光通过从光纤环行器的另一端 注入光电探测器进行探测采集pccp管线声音事件的方式、以及通过数据采集系统daq初 步过滤采集数据并通过网络将可疑断丝特征的声音事件传输到监控平台，经过分析处理的 方式，从而使得本发明具备监测全光纤范围内每一点声波的相位、频率和幅值测量、可实 现全光纤范围内声波的快速响应解调以及保证所检测的声波高还原度的优点；
38.2、本发明通过声纹监测揭示各管线所发生的断丝数量以及断丝速率，以及使用有限 元可计算得到管道失效的临界断丝数量，当监测发现的断丝数量接近临界值时，系统报警； 或当某节管道管线的断丝越来越频繁，系统进行报警的的方式，使得本发明实现全光纤范 围内声波的快速响应解调，解决现有技术中的问题缺陷。
附图说明
39.图1为本发明一种实施例中整体控制系统的流程示意图；
40.图2为本发明一种实施例中声音传感单元ssu工作原理图；
41.图3为本发明一种实施例中位置传感单元rsu工作原理图；
42.图4为本发明一种实施例中管线管理模块实施场景示意图一；
43.图5为本发明一种实施例中管线管理模块实施场景示意图二；
44.图6为本发明一种实施例中管线管理模块实施场景示意图三；
45.图7为本发明一种实施例中阀门管理模块实施场景示意图一；
46.图8为本发明一种实施例中阀门管理模块实施场景示意图二；
47.图9为本发明一种实施例中阀门管理模块实施场景示意图三；
48.图10为本发明一种实施例中光纤管理模块实施场景示意图一；
49.图11为本发明一种实施例中光纤管理模块实施场景示意图二；
50.图12为本发明一种实施例中光纤管理模块实施场景示意图三；
51.图13为本发明一种实施例中综合模块实施场景示意图一；
52.图14为本发明一种实施例中综合模块实施场景示意图二；
53.图15为本发明一种实施例中综合模块实施场景示意图三；
54.图16为本发明一种实施例中声纹建库模块实施场景示意图；
55.图17为本发明一种实施例中振动建库模块实施场景示意图；
56.图18为本发明一种实施例中显示设置模块实施场景示意图一；
57.图19为本发明一种实施例中显示设置模块实施场景示意图二；
58.图20为本发明一种实施例中地图模块实施场景示意图一；
59.图21为本发明一种实施例中数据放大模块实施场景示意图一；
60.图22为本发明一种实施例中声纹学习模块实施场景示意图一；
61.图23为本发明一种实施例中声纹学习模块实施场景示意图二；
62.图24为本发明一种实施例中声纹学习模块实施场景示意图三；
63.图25为本发明一种实施例中预警信息模块实施场景示意图一；
64.图26为本发明一种实施例中预警信息模块实施场景示意图二
65.图27为本发明一种实施例中预警信息模块实施场景示意图三；
66.图28为本发明一种实施例中预警信息模块实施场景示意图四；
67.图29为本发明一种实施例探测原理示意图。
具体实施方式
68.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本 发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
69.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、
ꢀ“
右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方 位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元 件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
70.以下结合附图对本发明作近一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
71.如图1
‑
3，作为本发明的一实施例，pccp钢丝断丝监控系统，包括：数据采集模块， 数据采集模块包括声音传感单元ssu以及位置传感单元rsu(road side unit)，声音传感 单元ssu用于持续向pccp(prestressed concrete cylinder pipe)管道内的光纤发射光信号， 并对同步测量被光纤末端反射镜反射回来的光信号进行声音事件的记录，位置传感单元 rsu发射光脉冲信号并根据接收反射光的时间对声音传感单元ssu(scan and signal unit) 监测到的声音事件位置进行定位，其中，数据采集模块的工作原理为：基于φ
‑
otdr
(相 位敏感光时域反射仪)原理进行声音分布式探测，光源产生的连续光经过强度调制器调制 成窄脉冲通过光纤环行器注入传感光纤，后向瑞利散射光通过从光纤环行器的另一端注入 光电探测器进行探测，φ
‑
otdr技术使用的光源为窄线宽、低频率漂移的激光光源，注入 的传感光纤中的脉冲光具有超强相干性，返回的瑞利散射光也具有超强相干性，光电探测 器接收到的就是脉冲宽度内后向瑞利散射光干涉光强；
72.系统管理模块，用于接收声音事件并进行分析处理，其中，系统管理模块包括管线管 理模块、阀门管理模块、光纤管理模块以及综合模块，其中，综合模块连接管线管理模块 以用于记录管理辖区内的管线信息；综合模块连接阀门管理模块以用于管理辖区内的阀门 信息；综合模块连接光纤管理模块以用于记录管理辖区内的光纤信息；
73.基础数据模块，用于将系统管理模块处理后的声音事件依据pccp断丝特征模型以及 pccp振动特征模型建立声纹数据库以及振动数据库并进行信息可视化，
74.自动监控模块，用于对pccp发生的管线断丝特征与振动特征进行监控；
75.监控地图模块，监控地图模块对所述系统管理模块处理后的声音事件进行基于地图态 势信息的监控，以用于用户查询目标地区的地图情况；
76.声纹学习模块，声纹学习模块包括终端采集模块、自动采集模块、第一学习模块以及 第二学习模块，其中，终端采集模块用于用户对监控系统的基本信息进行处理，监控系统 的基本信息来自于外部终端app；自动采集模块用于对基础数据模块中已采集的pccp断 丝特征和pccp断丝振动特征进行音频播放；第一学习模块和第二学习模块分别用于对用 户声纹学习信息进行可视化；
77.预警信息模块，预警信息模块包括预警设置模块以及警告输出模块，其中，预警设置 模块用于建立pccp钢丝故障类型，并对监控系统处理后的声音事件进行故障类型的标识 判断；警告输出模块用于输出已标识故障类型的声音事件至第三方应用进行示警处理，第 三方应用包括调度后台或监控大屏或手机app，通过基于φ
‑
otdr原理进行声音分布式探 测，光源产生的连续光经过强度调制器调制成窄脉冲通过光纤环行器注入传感光纤，后向 瑞利散射光通过从光纤环行器的另一端注入光电探测器进行探测采集pccp管线声音事件 的方式、以及通过数据采集系统daq(data acquisition)初步过滤采集数据并通过网络将可 疑断丝特征的声音事件传输到监控平台，经过分析处理的方式，从而使得本发明具备监测 全光纤范围内每一点声波的相位、频率和幅值测量、可实现全光纤范围内声波的快速响应 解调以及保证所检测的声波高还原度的优点。
78.在本发明的一实施例中，如图4
‑
6，管线管理模块包括管线编号模块、管线坐标模块、 管线区域模块以及管线监控区域编号模块，用于对管理辖区内的管线信息进行处理，用户 通过点击“系统管理”及其目录下的“管线管理”进入管线管理模块，管理辖区内管线信 息的模块，显示了各管线的基本信息，包括：管线编号、管线坐标、管线区域、监控区域 编号，用户在此页面添加新管线，或对已有管线进行修改和删除，通过管线编号可以搜索 对应的管线；
79.如图7
‑
9，阀门管理模块包括阀门编号模块、阀门坐标模块、阀门区域模块以及阀门 监控区域编号模块，用于对管理辖区内的阀门信息进行处理，用户通过点击“系统管理
”ꢀ
及其目录下的“阀门管理”进入阀门管理模块，管理辖区内阀门信息的模块，显示了各阀 门的基本信息，包括：阀门编号、阀门坐标、阀门区域、监控区域编号，用户在此页面添 加新阀
门，或对已有阀门进行修改和删除；
80.如图10
‑
12，光纤管理模块包括光纤段编号模块、光纤开始坐标模块、光纤结束坐标 模块、熔接点编号模块、熔接点坐标模块以及光纤监控区域编号模块，用于对管理辖区内 的光纤信息进行处理，用户通过点击“系统管理”及其目录下的“光纤管理”进入光纤管 理模块，此模块显示光纤的基本信息，包含：光纤段编号、光纤开始坐标、光纤结束坐标、 熔接点编号、熔接点坐标、监控区域编号字段，用户在此页面进行光纤的添加，或对已经 设置好的光纤进行修改和删除的操作；
81.如图13
‑
15，综合模块包括对应管线编号编辑模块、对应光纤编号编辑模块，对应阀 门编号编辑模块，对应光纤融接点编号编辑模块，对应管线区域编辑模块以及对应监控区 域编号编辑模块，用于将所接收的声音事件按照管线信息、阀门信息以及光纤信息进行处 理，用户通过点击“系统管理”及其目录下的“综合管理”进入综合管理模块，本模块关 联了管线、阀门、光纤数据，用户通过点击跳转显示对应的详细信息，包含：管线编号、 对应光纤编号，对应阀门编号，对应光纤融接点编号，管线区域，监控区域编号字段，在 此页面进行信息添加，或对已经设置好的信息进行修改和删除的操作。
82.在本发明的一实施例中，如图16
‑
17所示，基础数据模块包括声纹建库模块以及振动 建库模块，其中，声纹建库模块建立的pccp断丝特征模型具体为：断丝管线编号模型、 声纹断丝模型、断丝管线建模时间模型以及断丝管线监控区域编号模型，用户通过点击“基 础数据”目录下的“声纹建库”进入声纹建库模块，搭建断丝的各种模型，以便于在页面 形象的显示，所显示的信息包括管线编号、声纹断丝模型、建模时间、监控区域编号以及 备注，便于体现出管线的断丝特征；
83.振动建库模块建立的pccp振动特征模型具体为：振动管线编号模型、断丝振动模型、 振动管线建模时间模型以及振动管线监控区域编号模型，用户通过点击“基础数据”及其 目录下的“振动建库”进入振动建库模块，用来设置振动的各种状况，以便于在页面形象 的显示以及用户直接查看管线的振动特征，所显示的信息包括：管线编号、断丝振动模型、 建模时间、监控区域编号以及备注字段。
84.作为本发明的一实施例，如图18
‑
20所示，自动监控模块包括参数设置模块、显示设 置模块以及手动分析模块，参数设置模块连接综合模块以用于设置管线断丝程度以及管线 声纹振动程度，用户通过点击“自动监控”及目录下的“参数设置”进入参数设置模块设 置断丝程度、声纹振动程度等参数，此外用户在此页面添加参数配置，或对已经设置的参 数配置进行修改和删除的操作，并且修改对应的参数，点击应用按钮页面跳转至监控界面， 监控pccp管线的实时情况，点击停止自动监控可以结束当前的监控返回参数设置页面；
85.显示设置模块连接综合模块以用于通过不同颜色深度显示pccp管线的断丝、振动故 障程度，用户通过点击“自动监控”及目录下的“显示设置”进入显示设置模块并通过对 断丝程度的颜色和深浅来反映出pccp管线的故障程度；
86.手动分析模块连接综合模块以用于用户查找声音事件，手动选择声音事件中单个声音 文件或振动文件进行管线故障分析，用户通过点击“自动监控”及目录下的“手动分析
”ꢀ
进入手动分析模块并根据文件目录查找音频和振动文件，手动选择单个声音或振动文件进 行分析。
87.作为本发明的一实施例，如图21
‑
22所示，监控地图模块包括地图模块以及数据放大 模块，其中，地图模块连接综合模块以用于用户查看目标地区的管线分布情况，用户通过 点击“监控地图”及其目录下的“监控地图”进入监控地图模块以用于查看目标地区的地 图情况，当地图初始化时就会将已有的管线断丝信息以颜色的深浅在地图显示出来，主要 是显示控制大屏、显示整段xxkm管线gis地图，并用绿色表示正常，黄色表示轻度断丝， 红色表示严重断丝，并用颜色深浅表示断丝速率，即，每天每周的断丝根数；
88.数据放大模块连接综合模块以用于用户查询此管线在目标地区具体数据信息，用户通 过点击“监控地图”及其目录下的“数据放大”进入数据放大模块，当用户点击某一管线 时，对这一管线的基本信息显现出来，包含了区段、编号、年限，断丝记录、换管时间预 测等信息字段，用户可以准确的了解到该管线的数据信息。
89.作为本发明的一实施例，如图23
‑
25所示，第一学习模块和第二学习模块均通过学习 算法提交算法学习命令，基于终端采集模块，用户通过点击“声纹学习”及其目录下的“终 端采集”进入终端采集模块，浏览目前已有终端的基本信息，所有的基本信息都是从终端 app传过来的，用户对已有的终端信息进行修改和删除操作；基于自动采集模块，用户通 过点击“声纹学习”及其目录下的“自动采集”进入自动采集模块显示读取采集文件的基 本信息，或对已采集的声音信息和振动信息进行试听，并通过点击启动停止按钮实时获取 声音信息和振动信息；基于第一学习模块和第二学习模块，用户通过点击“声纹学习”及 其目录下的“自动学习1”或“自动学习2”进入第一学习模块或第二学习模块，用于提 交算法学习命令并显示进度条和学习时间。
90.作为本发明的一实施例，如图26
‑
29所示，基于预警设置模块，用户通过点击“预警 信息”及其目录下的“预警设置”进入预警设置模块预设故障类型，用户在此页面添加新 的预警故障类型，或对已有的预警故障类型进行修改和删除；基于警告输出模块，用户通 过点击“预警信息”及其目录下的“警告输出”进入警告输出模块并记录故障发生的时间、 设备、地点和故障类型，与此同时，警告信息输出到后台，显示到大屏或者手机app，当 app小组跟进后，用户在本页面根据警告输出的信息点击相应的按钮，对相应的手机终端 执行发布警告或解除警报的擦操作。
91.作为本发明的一实施例说明，当强度调制器的激光光源频率没有漂移且传感光纤不受 扰动时，光纤沿线的后向瑞利散射光的相位不会发生改变，因此采集到的后向瑞利散射光 强的时域曲线将保持一致，当光纤某处受到声波扰动，相应位置处的光纤将发生形变，光 纤的折射率、长度、芯径都将发生变化，导致该处的后向瑞利散射率和后向瑞利散射光相 位都发生相应的变化，由于该系统注入脉冲光的强相干性，所以相干干渉效应非常明显， 系统对后向瑞利散射光的幅度和相位变化非常灵敏，通过解调后向瑞利散射光幅度和相位 的改变得到外界的声波信息。
92.本发明通过声纹监测揭示各管线所发生的断丝数量以及断丝速率，以及使用有限元可 计算得到管道失效的临界断丝数量，当监测发现的断丝数量接近临界值时，系统报警；或 当某节管道管线的断丝越来越频繁，系统进行报警的的方式，使得本发明实现全光纤范围 内声波的快速响应解调，解决现有技术中的问题缺陷。
93.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人 员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或
基本 特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实 施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明 限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内， 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
94.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含 一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将 说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。