城市综合管廊智能监控系统的制作方法

本发明涉及监控领域，具体而言，涉及一种城市综合管廊智能监控系统。

背景技术：

综合管廊将市政、电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，是保障城市运行的重要基础设施。目前，对于城市地下综合管廊的监控仍处于初级阶段：人工定期巡视。传统的做法不仅费时费力，还有可能对工作人员造成伤害。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的问题，本发明实施例的目的在于提供一种城市综合管廊智能监控系统。

第一方面，本发明实施例提供一种城市综合管廊智能监控系统，所述城市综合管廊智能监控系统包括：中心管理系统、监控站、现场监控单元；

所述中心管理系统与多个所述监控站通信连接；

每个所述监控站与多个所述现场监控单元连接；

所述现场监控单元包括：现场监控主机、报警设备、处理芯片、多个感应设备；所述多个感应设备均与所述处理芯片连接，所述处理芯片与所述报警设备连接，所述处理芯片还与所述现场监控主机连接，所述现场监控主机与所述监控站连接。

通过上述系统，可以实现数据采集、上传。中心管理系统和监控站都可以对综合管廊现场进行监控。其中，中心管理系统还可以对各个监控站进行监控。通过现场监控单元中的多个感应设备能够及时监测多种潜在因素，若是没有对这些潜在因素进行及时监控，可能会对不知情的巡检人员造成伤害，还会对综合管廊中的多种管线造成影响。采用上述系统后，不但能够对综合管廊进行监控，还可以提高安全性，保护工作人员。

结合第一方面，在一个可能的设计中，所述多个感应设备包括：红外检测设备、温湿度检测设备、风速检测设备、气体检测设备、烟雾检测设备、水浸检测设备；

所述红外检测设备、所述温湿度检测设备、所述风速检测设备、所述气体检测设备、所述烟雾检测设备、所述水浸检测设备分别与所述处理芯片连接。

通过上述结构，可以对综合管廊中的温湿度、风速、气体、烟雾、水浸情况进行监控，除了对于这些物理因素进行监控以外，还可以通过红外检测设备来检测活物，实现对于人、动物等活物的监控。

结合第一方面，在一个可能的设计中，所述现场监控单元还包括：应急设备，所述应急设备包括除湿器、排水泵、通风设备、照明设备；

所述除湿器、所述排水泵、所述通风设备、所述照明设备均与所述处理芯片连接。

通过上述结构，可以在检测到湿度过大、水浸情况严重、某种气体浓度过高、光照过低时，启动应急设备中的相应设备，实现应急。

结合第一方面，在一个可能的设计中，所述现场监控单元还包括：高压电缆监测设备，高压电缆监测设备包括：高压电缆护层环流检测器、电缆局部放电检测器、电缆故障定位仪、电缆温度检测器，所述高压电缆护层环流检测器、所述电缆局部放电检测器、电缆故障定位仪、电缆温度检测器均与所述监控站连接。

通过上述高压电缆监测设备能够监测线缆电压，有助于监控站的工作人员在发现过压情况时及时进行电力控制。在一个实例中，可以将高于或等于110kv的电压视作高压。

结合第一方面，在一个可能的设计中，所述现场监控单元还包括：视频监控设备，所述视频监控设备中的每个视频设备均与所述监控站连接。

通过视频监控设备可以监控管道内的动态变化，有助于工作人员通过影像发现不利于综合管廊的因素。

结合第一方面，在一个可能的设计中，所述现场监控单元还包括：消防设备，所述消防设备设置在所述综合管廊中的防火区域。

通过消防设备能够在综合管廊中发生火灾时进行消防处理。

结合第一方面，在一个可能的设计中，所述城市综合管廊智能监控系统还包括门禁设备，所述门禁设备与所述监控站连接；

所述门禁设备中的门禁感应装置设于所述综合管廊的每个出入口，还设于所述监控站所在地的出入口。

通过门禁设备可以对进出综合管廊、进出监控站的人员进行把控，防止未经允许的人员擅自进入综合管廊、监控站。

结合第一方面，在一个可能的设计中，所述城市综合管廊智能监控系统还包括调度装置，所述现场监控主机、所述监控站、所述中心管理系统均与所述调度装置连接。

通过调度装置能够响应综合管廊现场、管理中心的需求，向相关人员发送调度指令。

结合第一方面，在一个可能的设计中，所述处理芯片与所述多个感应设备之间通过通讯总线连接，所述处理芯片与所述现场监控主机之间通过远程无线连接。

通过通讯总线能够实现感应设备与处理芯片之间的有线通信，通过远程无线连接能够实现处理芯片与现场监控主机之间的无线通信。

结合第一方面，在一个可能的设计中，所述监控站包括显示设备；所述显示设备用于显示由所述现场监控单元上传的监控信息。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种城市综合管廊智能监控系统的示意图。

图2为本发明实施例提供的现场监控单元的功能模块示意图。

图3为本发明实施例提供的现场监控单元中的部分设备与监控站之间的连接示意图。

图4为本发明实施例提供的另一个城市综合管廊智能监控系统的示意图。

图标：10-城市综合管廊智能监控系统；100-中心管理系统；200-监控站；300-现场监控单元；310-现场监控主机；320-报警设备；330-处理芯片；340-感应设备；350-应急设备；360-高压电缆监测设备；370-视频监控设备；380-消防设备；400-门禁设备；500-调度装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，是本发明实施例提供的一种城市综合管廊智能监控系统10的结构示意图。该城市综合管廊智能监控系统10包括中心管理系统100、监控站200、现场监控单元300。

中心管理系统100作为整个城市综合管廊智能监控系统10的中枢，能够直接或者间接获取指定范围的综合管廊监控数据。例如，指定范围可以是某个城市，也可以是某个城市中的一行政区域，甚至可以是一些特定管线所在的区域。指定范围可以根据与中心管理系统100通信连接的监控站200、现场监控单元300而确定，不应理解为对本申请的限制。

本实施例中，中心管理系统100与多个监控站200通信连接。每一个监控站200的数据都可以发送给中心管理系统100，中心管理系统100可以向各个监控站200下发控制指令。由于控制指令并不是本申请的保护内容，因此不再过多赘述。需要说明的是，本实施例中的拓扑级别是可以扩展的，例如在其他实施例中，可以有更高的级别来作为中心管理系统100，也可以有更低的级别作为现场采集设备(现场监控单元300)。

其中，监控站200可以监控某片区域内的管廊。在一个实例中，可以每隔1千米设置一个监控站200，也可以根据实际管廊的布局来确定监控站200的位置，以给相应的监控站200分配合适的管辖区域。

与中心管理系统100连接的每个监控站200都可以与多个现场监控单元300连接。例如，位于同一管廊内的多个现场监控单元300可以与同一个监控站200连接，使得位于监控站200的工作人员能够及时、准确掌握该管廊内的情况，并在管廊内出现异常情况时及时进行排查处理。

如图2所示，现场监控单元300包括现场监控主机310、报警设备320、处理芯片330、多个感应设备340。多个感应设备340均与所述处理芯片330连接，所述处理芯片330与所述报警设备320连接，所述处理芯片330还与所述现场监控主机310连接，所述现场监控主机310与所述监控站200连接。处理芯片330可以直接接收多种感应设备340采集的数据，并将采集到的数据与芯片中预存的数据进行对比，一旦采集到的数据异常，则可以控制报警设备320开始报警。处理芯片330还可以将采集到的数据发送给现场监控主机310、监控站200，由现场监控主机310或者监控站200处的工作人员进一步根据采集数据进行分析，降低误判率。

多个感应设备340可以分布于同一管廊的不同位置，以达到对于同一管廊的多处监控。在一种可能的情况下，感应设备340有多种，每一种感应设备340都有多个并分布于管廊中的不同位置。在另一种情况下，感应设备340有多种，有些感应设备340位于同一位置，有些感应设备340位于不同位置。

在一个实例中，所述处理芯片330是嵌入式芯片atsama5d36cn。

处理芯片330与各个感应设备340、报警设备320之间通过通信串口、总线实现连接，例如可以通过rs485通信总线以及相应的串口实现连接，还可以通过rs232通信总线以及相应的串口实现连接。以此可以提高数据传输效率，实现实时传输。

处理芯片330与现场监控主机310之间可以是通信连接，例如可以采用wifi、4g方式实现通信，解决因为距离遥远带来的数据传输问题。需要说明的是，为了保障数据传输效率，可以事先确定能够实现高效无线传输的位置，并在这些位置设置监控主机或监控站200。

在其他实施例中，处理芯片330与现场监控主机310可以是集成在一起的设备。

通过上述系统，可以实现分级监控，中心管理系统100可以进行全局监控，各个监控站200可以实现对于每个监控站200所在区域的现场监控。各个现场监控单元300可以对管廊内部进行实时监控。由于同一个监控站200可以通过现场监控单元300的多种感应单元来采集数据，具有较高的数据集成度，监控站200可以控制现场监控单元300中的报警设备320进行预警，现场监控单元300中的处理芯片330也可以直接根据采集到的数据进行报警，实时性高。另一方面，通过现场监控单元300中的多个感应设备340能够及时监测多种潜在因素，若是没有对这些潜在因素进行及时监控，可能会对不知情的巡检人员造成伤害，还会对综合管廊中的多种管线造成影响。采用上述系统后，不但能够对综合管廊进行监控，还可以提高安全性，保护工作人员。再一方面，中心管理系统100、监控站200可以对综合管廊现场进行远程监控与联动控制，提高了巡检效率。

为了能够及时监测管廊中的多种潜在威胁因素，多个感应设备340包括：红外检测设备、温湿度检测设备、风速检测设备、气体检测设备、烟雾检测设备、水浸检测设备。其中，红外检测设备、温湿度检测设备、风速检测设备、气体检测设备、烟雾检测设备、水浸检测设备分别与处理芯片330连接。

红外检测设备可以是红外双鉴传感器，采用红外双鉴传感器来采集数据能够避免由于单一测量技术原理带来的误差，提高检测准确度，通过红外双鉴传感器能够准确识别管廊内的生物。红外检测设备应该安装在每个管廊的内部，例如，可以按照预设的间隔(例如100、200米)来布设红外检测设备，也可以在每个管廊中的拐角处、直线的端口处布设红外检测设备，以此能够在实现检测的同时尽可能减低设备成本。

在一种实施方式中，红外双鉴传感器是以微波和被动红外方式工作的，在另一种实施方式中，红外双鉴传感器是以红外和空气压力探测器的原理工作的，在另一种实施方式中，红外双鉴传感器是以音频和空气压力的探测器原理进行工作的。在一个实例中，红外双鉴传感器的型号是jc-hy-zn01。需要说明的是，红外双鉴传感器的具体型号不应理解为对本申请的限制。

温湿度检测设备可以是同时能够检测温度和湿度的温湿度传感器，也可以是分别检测温度、湿度的温度传感器和湿度传感器。本申请不对温湿度检测设备的具体形态作限制，只要能够检测温、湿度即可。在一个实例中，温湿度检测设备是能够同时检测温度、湿度的温湿度变送器，该温湿度变送器包括测量部分和通信部分，测量部分对于检测到的温湿度以数字形式输出，测量到的数据能够通过通信部分(例如rs485总线)进行数据上传。例如，温度变送器的型号可以是jc-ws-zn01，其温度测量范围在-40～125摄氏度，湿度测量范围在0～100％。需要说明的是，这里只是提供了一种可能的温湿度检测设备，实际过程中可以选择其他的设备，温湿度检测设备的具体型号不应理解为对本申请的限制。

在一种实施方式中，温湿度检测设备可以根据实际需要安装在管廊中的各种管线的接口处；在另一种实施方式中，温湿度检测设备可以安装在曾经发生过故障的管廊位置。

风速检测设备可以是风速传感器，在一个实例中，风速传感器的型号是jc-fs-zn01，其稳定性强(内部电路经过防护处理)，具有较强的防腐蚀性(表面采用铝合金材料)，抗干扰能力强。需要说明的是，风速传感器的具体型号不应理解为对本申请的限制。

气体检测设备可以是检测一氧化碳、硫化氢、甲烷、氧气、二甲苯、氟化氢、二氧化碳、氢气的气体变送器，至于实际选择哪种气体的检测设备，本领域技术人员可以需要根据实际管廊中布设的管线来决定。对于一氧化碳、硫化氢、甲烷、氧气、二甲苯、氟化氢、二氧化碳、氢气这些气体的浓度检测数据，处理芯片330可以根据每种气体的浓度来判别管廊内的气体是否异常。例如，可能有些气体高于预设浓度时被认定为异常，某些气体(例如氧气)可能在低于预设浓度时被认定为异常。当存在气体异常时，可能是发生了管道泄漏，也有可能是管廊内自然环境变化导致发生化学反应，产生了大量有害气体，不论是哪种情况都是不利于管廊正常运行的，也不利于工作人员直接进入管廊进行工作。在一种实施方式中，可以采用一个多气合一的气体变送器来同时测量多种气体的浓度，由一个变送器发送多种气体的数据，在另一种实施方式中，一种气体变送器仅测量一种气体浓度。在一个实例中，测量一氧化碳、硫化氢、甲烷、氧气、二甲苯、氟化氢、二氧化碳、氢气的气体变送器是独立的。需要说明的是，气体检测设备的具体型号不应理解为对本申请的限制。

烟雾检测设备可以是烟雾探测器，也被称为感烟式火灾探测器、烟感探测器、感烟探测器、烟感探头和烟感传感器。通过烟雾检测设备来检测烟雾的浓度可以防范火灾。在一个实例中，烟雾检测设备是性能稳定可靠的离子式烟雾传感器。其中，烟雾检测设备可以设于事先确定的防火区域，当然，也可以是按照一定的间隔进行设置。

水浸检测设备可以是水浸探测器，水浸检测设备可以检测水泄漏、积水情况。水浸检测设备可以安装在预设高度，其中每个水浸检测设备的安装高度可以不同，这是因为由于地势、温度等原因以及管廊自身的原因，有可能导致某些地方容易产生积水，某些地方不易发生水泄漏。当水浸检测设备检测到某处的水位超过警戒线后，处理芯片330可以向监控站200、现场监控主机310发送提示，以提醒相关工作人员进行处理。在一个实例中，水浸探测器的型号是jc-sj-zn01，当然，本申请并不以此型号作为限制，仅作举例使用。

其中，对于上述现场监控单元300中的多个感应设备340，有些感应设备340可以集成在一起，例如可以采用一个五合一的综合检测器来同时检测温湿度、氧气、水位、甲烷、硫化氢。

通过上述现场监控单元300能够对管廊中的多种可能的影响因素进行监控，实现全方位检测，系统集成度高，实时性强。

本实施例中，现场监控单元300还包括：应急设备350。应急设备350包括除湿器、排水泵、通风设备、照明设备。其中，除湿器、排水泵、通风设备、照明设备均与处理芯片330连接。除湿器能够在温湿度检测设备检测到湿度过高时，进行除湿；排水泵能够在水浸设备检测到水位过高时进行排水；通风设备能够在气体检测设备检测到气体浓度异常时进行换气通风；照明设备能够在现场监控单元300中的光敏传感器检测到光照强度低时启动，也可以在工作人员需要进入管廊或者需要查看管廊的细节时启动。设置这些应急设备350能够应对管廊中的多种应急情况。

本实施例中，如图3所示，现场监控单元300还包括高压电缆监测设备360。高压电缆监测设备360包括：高压电缆护层环流检测器、电缆局部放电检测器、电缆故障定位仪、电缆温度检测器。高压电缆监测设备360可以对管廊中的电缆这一特殊管线进行检测。

其中，高压电缆护层环流检测器、电缆局部放电检测器、电缆故障定位仪、电缆温度检测器分别与监控站200连接。高压电缆护层环流检测器用于检测电缆的护层环数据，电缆局部放电检测器用于检测管廊中电缆的局部放电情况，电缆故障定位仪用于对电缆中出现故障的地方进行定位，电缆温度检测器用于检测电缆的温度，例如电缆接口处的温度。在某些情况下，超过50kv的电压即被视为高压，在一个实例中，高于或者等于110kv的电压被视为高压。本领域技术人员可以根据实际管线的传输电压来选择合适的高压电缆检测设备360，例如，对于高压电缆检测设备360中的某些设备的测量范围可以是50kv-500kv。

在某些实例的实施方式中，可以通过智能接地箱来采集电缆数据，例如通过铁芯接地方式来检测电缆运行情况，获取电缆数据；还可以通过访问变电站服务器来获取电缆的运行数据，获取到电缆运行数据后，判断电缆数据是否异常，若是发生过流、过压现象，则通过监控站200或者中心管理系统100发出警示，并控制现场监控单元300中的报警设备320向管廊内部的工作人员发出警示。

本实施例中，现场监控单元300还包括视频监控设备370。视频监控设备370包括多个视频设备，视频监控设备370中的每个视频设备均与监控站200连接。通过监控站200可以查看每个视频设备所监控的区域的影像情况，以此实现对于管廊内工作人员的监控，以及非工作人员的监控。一方面可以对工作人员进行有效管理，另一方面可以防止偷盗。其中，在管廊的拐角需要设置视频监控设备370，但不仅限于这些位置。

其中，现场监控单元300还包括消防设备380。消防设备380设置在所述综合管廊中的防火区域。消防设备380包括气体灭火控制器、气溶胶灭火装置、放气指示灯、紧急启停按钮。气体灭火控制器可以与监控站200连接。当烟雾检测设备检测到烟雾浓度过高时，或者已经发生火灾时，可以通过远程控制方式或者本地按下紧急启停按钮的方式来触发消防指令，使得气体灭火控制器启动管廊内部的气体灭火装置实现灭火，在灭火过程中，放气指示灯常亮。

本实施例中，如图4所示，城市综合管廊智能监控系统10还可以包括消防设备400。消防设备400与监控站200连接。消防设备400中的门禁感应装置设于综合管廊的每个出入口，还设于监控站200所在地的出入口。通过设置门禁装置能够对出入管廊、出入监控站200的人员进行监控，还能够防止未经允许的人员擅自进入这些地方。

可选地，城市综合管廊智能监控系统10还可以包括调度装置500。现场监控主机310、监控站200、中心管理系统100均与调度装置500连接。其中，调度装置500通过以太网实现与其他设备、系统的通信连接，并通过设置的语音网关实现与外部市话的联系功能。相应的，现场监控单元300还可以包括扬声器，扬声器与监控站200连接。通过扬声器可以播放监控站200发出的声音，还可以播放监控站200发出的有关调度的提示。

可选地，监控站200还包括显示设备。显示设备用于显示由现场监控单元300上传的监控信息，例如，各个感应设备340的采集数据(可以以曲线形式展现)、视频监控数据、电缆运行数据等。当然，中心管理系统100也可以包括显示设备。

可选地，城市综合管廊智能监控系统还可以包括无线通信与定位系统，无线通信与定位系统中的通信装置、定位装置对综合管廊内部实现无线信号覆盖，若是工作人员携带的移动终端上安装有相应的应用程序，结合调度装置500可以实现无线语音通话功能。工作人员可以携带定位卡或者装有定位程序的移动终端进入管廊，实现对于人员的定位功能。对于中心管理系统100、监控站200的管理人员或者调度人员而言，可以根据管廊中的人员定位分布情况在紧急情况下知道管廊现场的人员进行疏散，确认工作人员的人身安全。其中，无线通信与定位系统中的通信装置与监控站200、中心管理系统100连接，无线通信与定位系统中的定位装置与指定的移动终端连接，还与监控站200、中心管理系统100连接。指定的移动终端是指经过注册、认证的终端，例如工作人员通过自身的移动终端登录经过认证的工作账号就可以认为该移动终端是指定的移动终端。

在一个实例中，上述城市综合管廊智能监控系统还可以包括多个移动终端，任一移动终端与所述监控站无线连接。在一个实例中，移动终端与所述监控站之间通过wifi实现通信连接。用户可以通过与监控站wifi连接的移动终端来查看监控站所管辖区域的管廊数据，例如可以用户可以通过移动终端来查看各个传感器的采集数据，还可以查看根据采集数据得到的判断结果以及建议等。

需要说明的是，在具体的实施过程中，为了与其他的终端设备进行通信连接，本实施例的城市综合管廊智能监控系统中的各个设备、装置、终端还可以包括通信接口、通讯与网络扩展卡等部件；为了接收用户输入的数据或者为了输出用户所需的数据，城市综合管廊智能监控系统中的各个设备、装置、终端还可以包括输入输出单元，在此不再赘述。

除了上述实施例以外，本申请实施例还提供了一种环境综合监控主机，该环境综合监控主机作为数据采集单元，集合了上述现场监控主机310与处理芯片330的功能。该环境综合监控主机是集开关量输入、开关量输出、对下通信采集、后台通信报警等功能于一体的智能监控装置，覆盖了工业控制及整个城市综合管廊智能监控系统的现场采集所需的功能，能根据各种应用场合的具体要求进行灵活配置的智能型采集主机。该环境综合监控主机支持wifi、4g远程通信功能，其电源做了多重隔离，各个接口通道均做了防雷处理。在一个实例中，该环境综合监控主机有多个rs485通信串口、多个rs232通信串口，具备短信收发功能。其中，该环境综合监控主机的安装方式为机架式，工作环境允许的温度范围是-25～70摄氏度，工作允许的湿度范围是小于或者等于90％rh，具有较高的电磁兼容特性。

综上所述，通过本实施例提供的城市综合管廊智能监控系统能够对综合管廊进行全方位的监控，通过多个现场监控单元300来采集实际的管廊现场数据，数据采集全面，具有较强的实时性。又通过多个监控站200来对不同区域的管廊进行监控，每个监控站200负责一个区域，监控站200作为贴近现场的监控终端可以根据相应区域内部的管廊数据直接进行管理，中心管理系统100作为比监控站200级别更高的监控终端，掌握多个区域的管廊核心数据，具有最高控制权。整个城市综合管廊智能监控系统的系统集成度高，能够对综合管廊进行有效监控，解决传统的人工巡检方式带来的效率低、步骤繁琐等问题，还能够提高安全性，降低对于工作人员的威胁。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。