一种城市地下管网全生命周期安全管控集成系统的制作方法

本发明属于智慧城市建设领域，具体属于涉及一种城市地下管网全生命周期安全管控集成系统。

背景技术：

地下市政管网是城市赖以生存和发展的基础设施,日夜肩负着整座城市信息传递和能量运送等重要任务,是城市不可或缺的重要组成部分，近年来,随着城市管网体系的快速发展,因管线维修、更新、扩容等造成的地下管线安全事故频发,给城市经济及居民生活带来较大影响，从长远发展考虑,传统二维管网管理中存在的空间表现力差、管网建设阶段相关部门信息交换不顺畅、管理不协调等局限性,已经成为制约我国城市管网健康发展的重要瓶颈，因此,对于地下管网的全生命周期的管理和建设等方面的研究,成为解决问题的关键。

技术实现要素：

针对现有技术中对城市地下管网安全事故频发，二维管网空间表现力差，各部门管理体系不完善，缺乏三维可视化建设和管理的问题，本发明提供一种城市地下管网全生命周期安全管控集成系统，其目的在于：实现地下管网全生命周期实施进行实时动态数据的集成化管理和智能化监管;深化物联网应用，实现管线智能化的“监测-预警-处置”。

本发明采用的技术方案如下：

一种城市地下管网全生命周期安全管控集成系统，包括数据收集系统、数据处理系统和指令执行系统，所述数据收集系统包括物联网数据采集模块、可视化三维建模模块；所述数据处理系统数据处理部分包括物联网数据库、3d数据库、大数据综合管理模块、知识库；所述指令执行系统包括外设控制终端和联动控制模块，所述物联网数据采集模块输出端与物联网数据库输入端通讯连接，所述物联网数据库输出端与大数据综合管理模块输入端通讯连接，所述可视化三维建模模块输出端与3d数据库输入端通讯连接，所述3d数据库输出端与大数据综合管理模块输入端通讯连接，所述大数据综合管理模块与知识库通讯连接，所述大数据综合管理模块输出端与外设控制终端输入端通讯连接，所述大数据综合管理模块输出端与联动控制模块输入端通讯连接，所述物联网数据采集模块用于采集地下管网生命周期各个阶段的实时数据、历史数据、系统数据、网络数据，将物联网数据更新并储存至物联网数据库，所述可视化三维建模模块基于gis技术对地下管网建立三维模型，将三维模型数据更新并储存至3d数据库，所述大数据综合管理模块将从物联网数据库和3d数据库得到的数据进行融合并与现有数据库进行信息对比，分析并生成控制指令，同时将控制指令输出到外设控制终端和联动控制模块，所述大数据综合管理模块与现有数据库进行信息交互、存储、更新。

所述物联网数据采集模块包括数据采集单元、数据获取单元、数据发送单元、验证生成单元和写入单元，用于采集地下管网生命周期各个阶段的实时数据、历史数据、系统数据、网络数据，所述数据采集单元采集物联网设备的物联网数据，尤其是采集管网施工完成后实时的安全状态数据，用于实现地下管网的“实时监测-隐患预警-事故预判-应急处理”的功能，所述数据获取单元获取采集得到的物联网数据，所述数据发送单元向物联网服务器发送包含有物联网身份验证信息的请求消息，所述验证生成单元对身份信息进行验证，所述写入单元将物联网数据写入物联网数据库。

优选的，所述数据采集单元包括气体传感器、压力传感器、水位传感器、红外感应器、激光扫捕器、应变片、全球定位技术、射频识别技术当中的一种或多种的组合。

所述可视化三维建模模块基于gis技术，用于建立地下管网的三维模型，并将得到的三维模型数据储存至3d数据库中。

优选的，所述gis三维模型尤其是针对于地下管网发生安全事故后，gis强大的空间能力将地下管网安全事故（基本都包含地址信息）进行快速成图，为后续的应急预案编制、应急物资调配、巡检人员安排、巡视区域规划提供决策支持。

大数据综合管理模块包括数据对比模块和智能管控决策模块，所述数据对比模块用于对物联网数据库和3d数据库进行数据融合，并与所述知识库进行对比，所述智能管控决策模块用于根据数据对比结果进行分析并制定相应的策略，并将控制指令发送到控制终端。优选的，所述数据处理系统与数据收集系统的连接处设有a/d转换器。

所述外设控制终端包括自动抽排设备、自动启停阀门、智能报警装置。

优选的，所述自动抽排设备在应急状态下，实现智能处置，如毒害气体浓度过高时，自动开启风机，所述自动启停阀门在管道堵塞压力过大时，自动开启对应管道启停阀门；所述智能报警装置在系统平台界面上显示浓度报警的同时向管理人员发送短信报警，达到实时监测与自动控制处理的功能。

所述联动控制模块用于调配不同管线单位和其他部门之间的协同应急联动。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：城市各部门对地下管网各生命周期实现监测信息的全方位管理和信息资源的共享，提高工作效率，减少人为管线事故的发生，实现管线智能化‘监测-预警-处置’，延长了地下管线的使用寿命，提高了城市的防灾能力。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明结构示意图；

图2是物联网数据采集模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合图1、图2对本发明作详细说明。

一种城市地下管网全生命周期安全管控集成系统，其特征在于，包括数据收集系统、数据处理系统和指令执行系统，所述数据收集系统包括物联网数据采集模块、可视化三维建模模块；所述数据处理系统包括物联网数据库、3d数据库、大数据综合管理模块和知识库；所述指令执行系统包括外设控制终端和联动控制模块，所述物联网数据采集模块输出端与物联网数据库输入端通讯连接，所述物联网数据库输出端与大数据综合管理模块输入端通讯连接，所述可视化三维建模模块输出端与3d数据库输入端通讯连接，所述3d数据库输出端与大数据综合管理模块输入端通讯连接，所述大数据综合管理模块与知识库通讯连接，所述大数据综合管理模块输出端与外设控制终端输入端通讯连接，所述大数据综合管理模块输出端与联动控制模块输入端通讯连接。

本实施例中，所述物联网数据采集模块用于采集地下管网全生命周期各个阶段的实时数据、历史数据、系统数据、网络数据，所述物联网数据采集模块连接有物联网数据库，所述物联网数据库用于储存物联网数据采集模块采集到的数据。

进一步的，所述物联网数据采集模块包括数据采集单元、数据获取单元、数据发送单元、验证生成单元、写入单元，所述物联网数据采集模块中数据发送单元向物联网服务器发送包含有物联网身份验证信息的请求消息，所述验证生成单元对身份信息进行验证，所述写入单元将物联网数据写入物联网数据库，保证了物联网数据合法性，真实性。

进一步的，所述数据采集单元包括气体传感器、压力传感器、水位传感器、红外感应器、激光扫捕器、应变片、全球定位技术、射频识别技术当中的一种或多种的组合，所述气体传感器采用电调制红外光源和高精度干涉滤光片一体化热释电传感器元件、可编程低功耗化学传感器模拟前端(afe)硫化氢传感器，适用于地下管线空间里气体的实时监测与无线传输。

本实施例中，所述可视化三维建模模块基于gis技术对地下管网建立三维模型，所述3d数据库用于储存三维建模模块得到的三维模型数据，所述gis三维技术尤其是针对于地下管网发生安全事故后，gis强大的空间能力将地下管网安全事故（基本都包含地址信息）进行快速成图，为后续的应急预案编制、应急物资调配、巡检人员安排、巡视区域规划提供决策支持。

本实施例中，大数据综合管理模块包括数据对比模块和智能管控决策模块，所述数据对比模块用于对物联网数据库和3d数据库进行数据融合，并将融合后的数据与所述知识库进行数据对比，所述智能管控决策模块用于对数据对比结果进行分析并生成控制指令，同时将控制指令输出到外设控制终端和联动控制模块，实现地下管网全生命周期的大数据智能管控。

本实施例中，所述知识库包括综合管线知识库、基础空间知识库和业务属性知识库，所述知识库用于储存并更新灾害发生时所有的信息、影像、指令、各参与方响应效果。

本实施例中，外设控制终端包括自动抽排设备、自动启停阀门、智能报警装置所述自动抽排设备在应急状态下，实现智能处置，如毒害气体浓度过高时，自动开启风机；所述自动启停阀门在管道堵塞压力过大时，自动开启对应管道启停阀门；所述自动报警设备在系统平台界面上显示浓度报警的同时向管理人员发送短信报警，达到实时监测与自动控制处理的功能。

本实施例中，联动控制模块用于调配不同管线单位和其他部门之间的协同应急联动，如管道发生爆管事故时，压力传感器和水位传感器监测到异常信号，所述大数据综合管理模块对物联网数据和三维模型数据进行分析，并生成控制指令，同时将控制指令输出到联动控制模块，所述联动控制模块将事故信息分发给交管部门、管道抢修部门、水利水电部门、消防部门进行应急联动，提升了事故发生后各部门之间的信息传递效率，相关部门能够第一时间得到任务调配，最短时间完成管道的抢修工作，减少了管道事故带来的经济损失。

本发明是一种集成了数据收集系统、数据处理系统和指令执行系统的综合性城市安全管控集成系统，数据收集系统包括物联网数据采集模块、可视化三维建模模块；数据处理系统数据处理部分包括物联网数据库、3d数据库、大数据综合管理模块、知识库；指令执行系统包括外设控制终端和联动控制模块，能够实现将采集回来的物联网信息和管道三维模型信息综合管理，为城市管道市政相关部门提供城市管道建设规划、安全监控、事故预判、应急处置提供的决策支持。

本发明具有以下优点：克服了市政相关部门管理水平的限制，道路、管线等管理部门沟通不畅，各行其道，导致在实际工程中管线安全事故频发，造成巨大的经济损失及群众生活的不便的问题，提出了一种基于大数据的管道智能安全防控系统，帮助相关部门时时掌握地下管线各生命周期的现状及变化情况，保持地下管线信息的完整性、准确性、现势性，满足城市规划、建设、数据共享、防灾救灾等管理的需要，提高城市规划、设计、施工、管理及防灾救灾的工作效率，实现地下管线全生命周期的智能化“监测-预警-处置”，解决城市道路反复开挖的尴尬局面；合理利用城市地下空间资源；延长市政管线使用寿命；提高城市防灾能力，保障了城市的地下管线网络的合理建设和可持续发展。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。