一种智慧隧道运维监测系统方法及介质与流程

本申请涉及隧道运维监测，尤其涉及一种智慧隧道运维监测系统方法及介质。

背景技术：

1、随着城市化和交通基础设施建设的不断推进，隧道在公路、铁路和地铁等运输系统中扮演着越来越重要的角色。同时，隧道的运行环境复杂，内部设施和设备众多，如照明系统、通风系统等，这些系统的正常运行直接关系到隧道的安全和效率。因此，如何高效地进行隧道的运维监测，确保其在长期运行过程中始终处于良好的状态，已成为隧道工程中的重要技术课题。

2、传统的隧道运维监测系统主要依赖于人工定期检查和维护，这种方式主要通过操作人员在特定时间对隧道内的设备进行人工巡检、拍照、记录等方式进行管理。近年来，随着物联网（iot）技术和传感器网络的发展，出现了许多智慧隧道，这些智慧隧道部署了各种类型的传感器，如振动传感器、气体传感器、光学传感器等，这些传感器通过采集隧道内部环境的时序数据，能够对隧道设备的运行状态进行监控。

3、然而，传统系统通常依赖于单个传感器数据当时的阈值判断，缺乏对历史数据的综合分析与智能化处理，且无法有效针对复杂的隧道运行场景进行监测，导致误报率较高。因此需要一种隧道运维检测方法，突破现有技术中仅依赖单一阈值判断的局限，能够结合历史数据针对复杂的隧道环境进行监测，提高异常检测的准确性。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种智慧隧道运维监测系统方法及介质，解决当前缺少一种隧道运维检测方法能够突破现有技术中仅依赖单一阈值判断的局限、结合历史数据针对复杂的隧道环境进行监测、提高异常检测的准确性的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种智慧隧道运维监测系统，系统包括：数据采集模块、边缘计算模块和中央监控平台；数据采集模块连接边缘计算模块和中央监控平台，边缘计算模块连接中央监控平台。

3、进一步地，数据采集模块包括：设置在隧道风机的螺丝处的低频振动传感器，低频振动传感器用于检测隧道风机螺丝的松动程度，并形成传感器类型为低频振动传感器的时序数据；设置在隧道间隔预设距离设置空气成分传感器，空气成分传感器用于探测、分析隧道中的空气成分及含量，并形成传感器类型为空气成分传感器的时序数据；其中，所述空气成分包括预设的危险成分；传感器设置有唯一的编号，并将传感器编号与传感器位置存储到位于中央监控平台的传感器位置表中。

4、进一步地，数据采集模块还包括光学传感器：光学传感器设置在隧道内和隧道外，用于探测传感器周围环境的光照度，并形成传感器类型为光学传感器的时序数据。

5、第二方面，本申请实施例提供了一种智慧隧道运维监测方法，基于上述的一种智慧隧道运维监测系统，方法包括：数据采集模块通过传感器采集隧道环境的时序数据；边缘计算模块接收数据采集模块发送的时序数据，并对时序数据进行预处理；边缘计算模块监控预处理后的时序数据，当发生异常情况时，生成报警信息；中央监控模块接收所述报警信息后，执行预设的应急方案。

6、进一步地，边缘计算模块对所述时序数据进行预处理，具体包括：对时序数据中的缺失值进行线性插值处理，对因数据波动产生的波动值进行替换均值平滑处理；对预处理后的时序数据进行时间戳统一、格式统一的操作。

7、进一步地，监控预处理后的时序数据，当发生异常情况时，生成报警信息，具体包括：将处理后的时序数据按类型分别输入到对应的支持向量机模型中，支持向量机模型根据输入的时序数据输出时序数据的异常概率；当异常概率超过该数据类型对应的预设阈值时，视为发生异常情况；将发生异常情况的时序数据和时序数据的异常概率生成为报警信息。

8、进一步地，支持向量机模型的训练过程具体包括：收集历史数据并对历史数据标注异常值标签，将所述历史数据划分为训练集和验证集，将训练集输入到支持向量机模型中，并使用所述验证集验证支持向量机模型的性能；当支持向量机模型的准确度高于预设准确度阈值时，向量机模型训练完毕。

9、进一步地，中央监控平台接受所述报警信息后，执行预设的应急方案，具体包括：当报警信息中时序数据的传感器类型为低频振动传感器时：根据时序数据中的传感器编号，通过传感器位置表确定该低频振动传感器所在的位置，并通知工作人员检修该位置上的螺丝；当报警信息中时序数据的传感器类型为空气成分传感器时：若时序数据大于一级预设阈值且小于等于二级预设阈值，根据时序数据中的传感器编号，通过传感器位置表确定该空气成分传感器所在的位置，并提高该位置预设范围内风机机组的风速；当报警信息中时序数据的传感器类型为空气成分传感器时，若时序数据大于二级预设阈值，根据时序数据中的传感器编号，通过传感器位置表确定该空气成分传感器所在的位置，提高该位置预设范围内风机机组的风速，并通知工作人员抢修。

10、进一步地，边缘计算模块根据光照数据，将隧道中的各照明灯强度调整为预设强度规则中对应的强度。

11、第三方面，本申请实施例还提供了一种智慧隧道运维监测非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行的指令，计算机可执行指令设置为：能够实现上述一种智慧隧道运维监测方法的任意一项步骤。

12、本申请实施例提供的一种智慧隧道运维监测方法系统设备及介质，通过在隧道内部署低频振动传感器、空气成分传感器以及光学传感器，实时、连续地采集隧道的多种关键参数，并通过部署在本地的边缘计算模块通过支持向量机机器学习算法进行对数据的监测，减轻中央监控平台的计算压力，并提高了数据的准确性和可靠性；中央监控平台接收到报警信息后，根据不同类型的传感器和异常程度自动触发预设的应急方案，大大缩短了故障处理时间，降低了事故风险，提高了隧道运维的效率和安全性；并且中央监控平台通过光学传感器采集的光照度数据，自动调整照明灯的亮度，既保证了隧道的照明需求，又避免了能源浪费。本申请实施例提供的一种智慧隧道运维监测方法系统设备及介质，实现了对隧道运行状态的全面、精准、实时监测与智能管理，显著提升了隧道运维的效率和安全性，为隧道的长期稳定运行提供了有力保障。

技术特征：

1.一种智慧隧道运维监测系统，其特征在于，所述系统包括：

2.如权利要求1所述的一种智慧隧道运维监测系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：

3.如权利要求2所述的一种智慧隧道运维监测系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括设置在隧道内第一预设范围和隧道外第二预设范围的光学传感器：

4.一种智慧隧道运维监测方法，基于权利要求1-3所述的一种智慧隧道运维监测系统，其特征在于，所述方法包括：

5.如权利要求4所述的一种智慧隧道运维监测方法，其特征在于，边缘计算模块对所述时序数据进行预处理，具体包括：

6.如权利要求4所述的一种智慧隧道运维监测方法，其特征在于，监控预处理后的时序数据，当发生异常情况时，生成报警信息，具体包括：

7.如权利要求6所述的一种智慧隧道运维监测方法，其特征在于，支持向量机模型的训练过程具体包括：

8.如权利要求4所述的一种智慧隧道运维监测方法，其特征在于，中央监控平台接受所述报警信息后，执行预设的应急方案，具体包括：

9.如权利要求4所述的一种智慧隧道运维监测方法，其特征在于，还包括：

10.一种智慧隧道运维监测非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行的指令，其特征在于，所述计算机可执行指令设置为：

技术总结
本申请公开了一种智慧隧道运维监测系统方法及介质，用以当前解决缺少一种隧道运维检测方法能够突破现有技术中仅依赖单一阈值判断的局限、结合历史数据针对复杂的隧道环境进行监测、提高异常检测的准确性的技术问题。包括：所述数据采集模块连接边缘计算模块和中央监控平台，所述边缘计算模块连接中央监控平台。数据采集模块通过传感器采集隧道的时序数据；边缘计算模块接收数据采集模块发送的时序数据，对时序数据进行预处理，并监控处理后的时序数据，当发生异常情况时，生成报警信息；中央监控平台接收报警信息后，执行预设的应急方案。

技术研发人员：高鹤,丁成伟,郑学汉,冯雅卫,丁笑迎,宋圆圆,王世海
受保护的技术使用者：山东正晨科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/20