本发明属于管廊内部环境移动监控技术领域，具体是涉及一种基于单片机的综合管廊索道移动监控系统。
背景技术：
移动监测对于获取地下综合管廊的实时状态具有重大意义，其不仅能够对地下管廊进行实时监测，还能够预防突发事件。
近些年，隧道移动机器人技术发展迅速，无线通信技术不断完善。大量地下管廊的监测手段是采用隧道巡检机器人，隧道巡检机器人主要由传感装置和移动装置组成，能够适应台阶、陡坡、废墟等非结构化地形。然而该隧道巡检机器人生产成本高达数百万，需要专业人员维护。目前，国内外对隧道索道式移动监测的有关研究还比较少；设计一种具有可靠性高、功能强、体积小、开发周期短和成本低等优点的，能为实现地下管廊的实时监测并能有效的节省成本的移动监控系统，是本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于单片机的综合管廊索道移动监控系统；该系统不但能有效的对管廊环境进行移动实时定位监测、视频采集、故障评估预警、数据储存管理和数据可视化呈现，而且还具有可靠性高、功能强、体积小、开发周期短和成本低的优点。
为了达到上述目的，本发明一种基于单片机的综合管廊索道移动监控系统，主要包括负责监测装置在管廊内移动的移动装置、用于监测管廊内各种环境数据参数的监测装置和用于对监测装置所传送的数据进行储存、分析、处理、预测和可视化操作的总控制台，所述移动装置和监测装置通过单片机控制模块电连接，并且单片机控制模块、移动装置、监测装置和总控制台通过WIFI模块相互通讯连接；所述移动装置包括与单片机控制模块电连接的光电编码定位模块和电机驱动模块；所述光电编码定位模块连接有光电编码器，而电机驱动模块则连接有电机，所述电机与光电编码器同轴连接，并且该电机连接有牵引绳索装置；所述监测装置包括有与单片机控制模块连接的电源模块、传感器模块、视频采集模块、字符叠加模块和故障报警模块，所述传感器模块所采集的数据通过字符叠加模块转换成视频格式的数据信号之后与视频采集模块的视频信号叠加显示；所述总控制台包括数据储存模块、数据读取分析处理评估模块、数据可视化模块和全局监控模块。
优选地，所述监测装置来回移动的距离由电机正反转的角度决定；所述电机与设于光电编码定位模块内的光电编码器同轴连接并且一起旋转，并由光电编码器发出相应数量的脉冲信号；所述单片机控制模块通过计算出接收到的脉冲数就能得到监测装置移动的距离，从而实现精准定位，并将定位信息通过WIFI模块发送给总控制台。
优选地，所述传感器模块包括有一氧化碳传感器、甲烷传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、温度传感器、湿度传感器和红外传感器（检测异物入侵）。
优选地，所述视频采集模块连接有为其提供照明辅助的LED照明模块。
优选地，所述监测装置中还设有故障报警模块，该故障报警模块与单片机控制模块电连接。
作为上述方案的进一步改进，所述故障报警模块还电连接有用于显示指示系统工作状态的状态指示模块。
优选地，所述数据读取分析处理评估模块对监测装置所传送的数据进行处理评估主要包括有以下步骤：
第一、读取数据进行预处理并存入数据库；
第二、对预处理之后的数据进行数据可视化并对其特征进行分析，根据数据的特征设置训练参数；
第三、将数据特征变换后导入训练模型进行计算处理，通过对模型的准确性评估，不断优化模型，从而得到最优的训练模型；
第四、将监测装置所传送的数据导入到所训练好的模型中并进行计算处理；
第五、将计算处理的结果与系统所设置的标准环境参数进行对比，从而达到对管廊环境进行评估预测的效果。
优选地，所述数据储存模块所存储的数据不但包括有监测装置采集的环境参数和视频数据的存储路径，也包括有移动装置的定位信息和系统的故障信息、维修日志。
说明一下，全局监控模块是用组态软件建立的综合管廊的监控面板，其对整个系统的运行状态和运行过程进行监视、控制和管理。管理人员在监控主界面能够看到综合管廊的实时动态，运用动态数据链接，各个设备的运行状况可以动态显示在监控主界面。当有故障发生时，在主界面能够看到故障设备及其位置。方便了维修人员维护。此外，主界面还提供了控制开关，用于切换监控画面和实现对各个设备的运行状态的人为控制，方便管理人员对整个系统进行监视，控制及调度。
本发明不但能有效的对管廊环境进行移动实时定位监测、视频采集、故障评估预警、数据储存管理和数据可视化呈现，而且还具有可靠性高、功能强、体积小、开发周期短和成本低的优点。
附图说明
图1为本系统的结构示意图；
图2为移动装置的结构示意图；
图3为监测装置的结构示意图；
图4为传感器模块与视频采集模块的数据叠加显示的原理方框图；
图5为总控制台进行异常预测评估的原理图。
其中，1为移动装置，11为电机驱动模块，12为电机，13为牵引绳索装置，14为光电编码定位模块，15为光电编码器，2为监测装置，21为电源模块，22为传感器模块，23为视频采集模块，24为字符叠加模块，25为LED照明模块，26为故障报警模块，27为状态指示模块，3为总控制台，4为单片机控制模块，5为WIFI模块，51为交换机，52为硬盘刻录机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
参照图1～5，本发明实施例一种基于单片机的综合管廊索道移动监控系统，主要包括负责监测装置2在管廊内移动的移动装置1、用于监测管廊内各种环境数据参数的监测装置2和用于对监测装置2所传送的数据进行储存、分析、处理、预测和可视化操作的总控制台3，所述移动装置1和监测装置2通过单片机控制模块4电连接，并且单片机控制模块4、移动装置1、监测装置2和总控制台3通过WIFI模块5相互通讯连接；所述移动装置1包括与单片机控制模块4电连接的光电编码定位模块14和电机驱动模块11；所述光电编码定位模块14连接有光电编码器15，而电机驱动模块11则连接有电机12，所述电机12与光电编码器15同轴连接，并且该电机12连接有牵引绳索装置13；所述监测装置2包括有与单片机控制模块4连接的电源模块21、传感器模块22、视频采集模块23、字符叠加模块24、故障报警模块26、为视频采集模块23提供照明辅助的LED照明模块25，所述传感器模块22所采集的数据通过字符叠加模块24转换成视频格式的数据信号之后与视频采集模块23的视频信号叠加显示；所述总控制台3包括数据储存模块、数据读取分析处理评估模块、数据可视化模块和全局监控模块。所述单片机控制模块4采用STM32F407单片机为核心。
参照图1～5，所述监测装置2来回移动的距离由电机12正反转的角度决定；所述电机12与设于光电编码定位模块14内的光电编码器15同轴连接并且一起旋转，并由光电编码器15发出相应数量的脉冲信号；所述单片机控制模块4通过计算出接收到的脉冲数就能得到监测装置2移动的距离，从而实现精准定位，并将定位信息通过WIFI模块5发送给总控制台3。进而将位置信息与监测装置2采集到的传感器数据信息结合起来，形成数据集。故障发生时，总控制台3对数据进行分析，定位故障点，将故障点的信息发送给视频采集模块23，视频采集模块23采集故障点的图片信息并发送到总控制台3，以方便工作人员对故障进行分析。
参照图3，所述传感器模块22包括有一氧化碳传感器、甲烷传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、温度传感器、湿度传感器和红外传感器（检测异物入侵），从而能对应监测到CO(一氧化碳)、CH4(甲烷)、O2(氧气)、H2S（硫化氢）、温度和湿度等环境数据。所述监测装置2中还设有故障报警模块26，该故障报警模块26与单片机控制模块4电连接。所述故障报警模块26还电连接有用于显示指示系统工作状态的状态指示模块27。环境参数超过标准值时，故障报警模块26发出预警信号，环境参数超过危险值时，发出报警信号。设备出现故障时，故障报警模块26收集设备的故障数据，并且将采集到的故障数据发送到系统的服务器，同时将报警信号通过状态指示模块27显示。状态指示模块27包含3个三色LED指示灯，显示3种状态：绿灯亮表示一切正常，黄灯亮表示预警（电量低，监测环境参数到达预警阈值），红灯亮表示系统出现故障并未解决，等量的个数表示等级。
参照图1～5，所述数据储存模块里面含有数据库，其所存储的数据不但包括有监测装置采集的环境参数和视频数据的存储路径，也包括有移动装置的定位信息和系统的故障信息、维修日志。实时数据库是上位机和下位机之间通讯的桥梁，在运行监控软件时，作业现场的生产状况都以3D动画的形式反映在屏幕上，工作人员在发布的指令要对生产现场的设备及进行实时操作。而数据可视化模块，其主要从数据库中调取数据，对数据进行可视化处理 使其显示在总控制台的显示屏上，方便工作人员更直观形象的了解管廊里的情况。
参照图5，当监测装置2所监测的数据传到总控制台3后，总控制台3对监测装置所传送的数据进行处理评估主要包括有以下步骤：
第一、读取数据进行预处理并存入数据库；
第二、对预处理之后的数据进行数据可视化并对其特征进行分析，根据数据的特征设置训练参数；
第三、将数据特征变换后导入训练模型进行计算处理，通过对模型的准确性评估，不断优化模型，从而得到最优的训练模型；
第四、将监测装置所传送的数据导入到所训练好的模型中并进行计算处理；
第五、将计算处理的结果与系统所设置的标准环境参数进行对比，从而达到对管廊环境进行评估预测的效果。
图4为传感器模块与视频采集模块的数据叠加显示的原理方框图，所述传感器模块22所采集的数据通过字符叠加模块24转换成视频格式的数据信号之后与视频采集模块23的视频信号叠加并通过交换机51和硬盘刻录机52显示在总控制台3的显示屏上。参照图1～5说明一下，全局监控模块是用组态软件建立的综合管廊的监控面板，其对整个系统的运行状态和运行过程进行监视、控制和管理。管理人员在监控主界面能够看到综合管廊的实时动态，运用动态数据链接，各个设备的运行状况可以动态显示在监控主界面。当有故障发生时，在主界面能够看到故障设备及其位置。方便了维修人员维护。此外，主界面还提供了控制开关，用于切换监控画面和实现对各个设备的运行状态的人为控制，方便管理人员对整个系统进行监视，控制及调度。
本发明不但能有效的对管廊环境进行移动实时定位监测、视频采集、故障评估预警、数据储存管理和数据可视化呈现，而且还具有可靠性高、功能强、体积小、开发周期短和成本低的优点。
以上已将本发明做一详细说明，但显而易见，本领域的技术人员可以进行各种改变和改进，而不背离所附权利要求书所限定的本发明的范围。