管网振动预警装置、系统及方法与流程

本发明涉及市政工程领域，具体而言，涉及一种管网振动预警装置、系统及方法。

背景技术：

随着城镇化程度的不断加快，建设项目也越来越多，大多的工程建设都需要深挖地下，这对于城市已有的地下管线如水、电、油、气以及通信管道等构成了很大的威胁，水管破裂会导致城市常规生活秩序受到影响，给各用水企业造成损失；输油、输气管道破裂会造成油、气大面积泄露，污染环境而且有可能会导致火灾、爆炸等事故。

现如今地下管线泄漏、断裂等事故的一个重要原因就是未经授权、缺乏监督的工程施工、盗窃、蓄意破坏，人民生命财产受到严重威胁，生态环境遭到巨大破坏，“管道安全问题”成为了全球瞩目的话题。如何在地下管网管线设施遭受破坏之前就可预知到危险的到来，并能够即使通知应急维护人员，给他们争取时间，是国内外地下管线运营企业共同关注的话题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种管网振动监测装置，以改善上述的问题。

本发明实施例的另一个目的在于提供一种管网振动监测系统，以改善上述问题。

本发明实施例的目的还在于提供一种管网振动监测方法，以改善上诉问题。

本发明实施例提供了一种管网振动监测装置，应用于管网振动监测系统，所述系统包括服务器，所述装置包括：

至少一个振动光缆，用于采集地下管网管线的振动特征信息；

处理器，与所述振动光缆连接，用于根据所述特征信息生成分析结果；

定位模块，与所述处理器电性连接，用于获取所述装置的位置信息并将所述位置信息传输至所述处理器；

通信模块，与所述处理器和所述服务器连接，用于发送所述处理器获得的所述位置信息以及生成的所述分析结果至所述服务器。

进一步地，所述处理器还用于当所述振动特征信息为异常振动信息时，生成预警信息，并通过所述通信模块将所述预警信息发送至所述服务器。

进一步地，所述处理器还用于当所述振动特征信息为常规振动信息时生成常规状态信息，并通过所述通信模块将所述常规状态信息发送至所述服务器。

进一步地，所述振动光缆埋设于地下，所述地下管网管线处于以所述振动光缆为中心，半径2米的包络线内。

一种管网振动监测系统，包括监控中心以及多个管网振动监测装置，所述管网振动监测装置包括：至少一个振动光缆，用于采集地下管网管线的振动特征信息；处理器，与所述振动光缆连接，用于根据所述特征信息生成分析结果；定位模块，与所述处理器电性连接，用于获取所述装置的位置信息并将所述位置信息传输至所述处理器；通信模块，与所述处理器和所述服务器连接，用于发送所述处理器获得的所述位置信息以及生成的所述分析结果至所述服务器。，所述监控中心包括服务器，所述服务器用于接收并处理所述分析结果。

进一步地，所述监控中心还包括人机交互装置，所述人机交互装置与所述服务器连接，用于显示所述服务器处理后的所述分析结果。

进一步地，所述监控中心还包括报警装置，所述报警装置与所述服务器连接，用于在服务器接收到预警信息时发出警告。

进一步地，所述监控中心还包括GPRS无线通信装置，所述GPRS无线通信装置与所述服务器电性连接，用于向工作人员的手机发出警告信息，所述警告信息包括发出预警信息的所述管网振动预警监测装置的所述位置信息。

一种管网振动监测方法，应用于管网振动监测系统，所述系统包括服务器和多个管网振动监测装置，所述方法包括：

所述处理器获取每个所述振动光缆采集的振动特征信息，根据所获取的振动特征信息生成分析结果；

所述处理器获取所述定位模块获取的所述装置的位置信息；

所述处理器通过所述通信模块将所述位置信息以及生成的所述分析结果发送至所述服务器。

进一步地，所述处理器根据所获取的特征信息生成分析结果的步骤包括：

所述处理器根据所获取的特征信息生成初步结果；

根据预先设定的振动信息将所述初步结果中与所述预先设定的振动信息匹配的数据删除，以获得滤除后的初步结果，将所述滤除后的初步结果作为分析结果。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种管网振动监测装置、系统及方法，可在地下管网管线遭到破坏之前通过管网震动监测预警装置监测收集到地下管网管线的振动特征信息，通过处理器分析所述信息并生成相应的分析结果，并通过通信模块将所述分析结果以及通过定位模块获取的位置信息发送至服务器，本发明实施例可在地下管网管线遭到破坏之前监测到有可能对地下管网管线造成破坏的活动，并将其位置发送至服务器，可有效地防止地下管网管线遭到破坏，减少经济损失，降低地下管网管线的运营成本。

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

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

图1示出了本发明所提供的一种管网振动监测装置结构框图。

图2示出了振动光缆的示意图。

图3示出了光纤安装示意图。

图4示出了管网振动监测系统框图。

图5示出了管网振动监测方法的流程图。

图6示出了处理器通过振动光缆获取管网的振动特征信息，并生成分析结果的子步骤图。

图标：100-监控中心；110-报警装置；120-通信装置；130-服务器；140-人机交互装置；200-管网振动监测装置；210-处理器；220-振动光缆；221-光发射器；222-光纤；223-光接收器；225-地下管网管线；230-定位模块；240-通信模块；300-管网振动监测系统。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

在本发明的描述中，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参阅图1，本实施例提供了一种管网振动监测装置200，应用于管网振动监测系统300，所述系统包括服务器130，管网振动监测装置200用于监测地下管网管线225的振动情况，并在监测到异常的振动情况时发出预警信息，管网振动监测装置200包括处理器210、定位模块230、通信模块240以及至少一个振动光缆220，振动光缆220、定位模块230以及通信模块240均分别与处理器210连接。

请参阅图2，振动光缆220用于采集地下管网管线225的振动特征，包括光发射器221、光接收器223以及光纤222；光发射器221及光接收器223均与处理器210电性连接，光纤222埋设于地下，利用光纤222作为定位传感器与微应变传感器的两种功能，光纤222在受到外界振动干扰的情况下会产生微应变，微应变会使其内部传送的光信号的频率、相位、接收时延等发生细微变化，所述细微变化即可转化为地下管网管线225的振动特征信息，光接收器223采集到该振动特征信息，并将其传输至处理器210。

请参阅图3，振动光缆220受当前仪器精度所限，只能分析出光纤222为中心一定范围内的振动信号，即是振动光缆220只能检测到有效监测半径r内的振动信号，所以地下管网管线225须处于光纤222为中心半径r的包络线之内，否则将会有部分管体受不到有效保护。在本实施例中，半径r优选的为2m。

处理器210具有数据处理和存储的功能，接收到振动光缆220传输来的振动特征信息后，将其与预先存储的常规振动特征信息进行比对，所述常规振动特征信息是指火车或其他轨道交通工具通行、汽车通行等以及其他非破坏性振动事件所造成振动的振动特征信息，处理器210比对接收到的振动特征信息不属于所述常规振动特征信息，即是异常振动特征信息时，生成预警信息，并通过通信模块240将所述预警信息发送至所述服务器130，所述预警信息包括管网振动监测装置200的位置信息、造成振动的振动源位置信息以及所述异常振动特征信息。造成振动的振动源的位置信息可通过以下公式判断：

振动源位置计算：

式中，L为振动源到光发射器221的距离，t为接收时延，c为真空中光速，n为光纤222纤芯的折射率，v为光在光纤222中的传播速度。

处理器210比对所接收到的振动特征信息属于常规振动特征信息则生成常规状态信息并通过通信模块240将其发出，所述常规状态信息包括管网振动监测装置200的位置信息以及所述常规振动特征信息。

定位模块230与处理器210电性连接，定位模块230用于向处理器210提供管网振动监测装置200的定位信息，处理器210可将该定位信息发出以便于工作人员确定振动源所在位置，便于管理。定位模块230可以采用各类定位芯片，如北斗、GPS等。

通信模块240与处理器210电性连接，用于发送处理器210生成的预警信息或常规状态信息以及位置信息至服务器130。在本实施例中，通信模块240可以采用有线通信模块，也可以采用无线通信模块。

第二实施例

请参阅图4，本实施例提供了一种管网振动监测系统300，管网振动监测系统300包括监控中心100以及多个管网振动监测装置200，多个管网振动预警装置0分别与监控中心100连接。

管网振动监测装置200用于监测地下管网管线225的振动，采集振动特征信息，生成分析结果并发送至监控中心100，管网振动监测装置200在第一实施例中已经做了详细说明，在此不再介绍。

监控中心100包括服务器130、人机交互装置140、通信装置120以及报警装置110，人机交互装置140、通信装置120以及报警装置110均与服务器130连接。

服务器130用于接收多个管网振动监测装置200发送的分析结果以及其他的信息如位置信息等，所述分析结果即是管网振动监测装置200发出的预警信息或常规状态信息，对各管网振动监测装置200发送的数据进行存储、处理等工作，并对数据进行可视化处理，通过人机交互装置140显示。在接收到预警信息时，控制报警装置110发出警报，将发出预警信息的管网振动监测装置200所在位置标示在地图界面，并将其位置信息通过通信装置120发送给工作人员。

人机交互装置140包括显示设备(图未示)及输入设备(图未示)，在监控中心100与工作人员之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示数据给工作人员参考。在本实施例中，所述显示设备可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作传递给服务器130。输入设备用于提供给工作人员输入数据实现工作人员与监控中心100的交互。输入设备可以是但不限于鼠标和键盘等，所述键盘可以是虚拟键盘。

报警装置110与服务器130电性连接，用于在服务器130控制下发出声光警报。

通信装置120与服务器130电性连接，用于向工作人员的手机发出警告信息，警告信息包括发出预警信息的管网振动监测装置200的位置信息。在本实施例中，通信装置120可以是GPRS无线通信装置。

第三实施例

请参阅图5，图5示出了本实施例所提供的管网振动监测方法的流程图，包括步骤S101-S103。

步骤S101：处理器210通过振动光缆220获取地下管网管线225的振动特征信息，并生成分析结果。

步骤S102：处理器210获取定位模块230获取的管网振动监测装置200的位置信息。

步骤S103：处理器210通过通信模块240将分析结果发送至服务器130。

请参阅图6，步骤S101分为2个子步骤S1011-S1012。

步骤S1011：处理器根据获取的振动特征信息生成初步结果。

步骤S1012：根据预先存储的振动特征信息将与预先存储的振动特征信息匹配的数据删除，以获得滤除后的初步结果，将所述滤除后的初步结果作为分析结果。

在步骤S1012中，预先存储的振动信息是指常规振动特征信息，包括火车或其他轨道交通工具通行、汽车通行等非破坏振动事件所造成振动的振动特征信息，所述分析结果包括预警信息及常规状态信息。

综上所述，本发明提供了一种管网振动监测装置200，应用于管网振动监测系统300，所述系统包括服务器130，所述装置包括振动光缆220，处理器210、定位模块230以及通信模块240，振动光缆220采集地下管网管线225的振动特征信息并将其传送至处理器210，处理器210根据该振动特征信息生成分析结果，并依据分析结果生成常规状态信息或预警信息，通过通信模块240将常规状态信息或预警信息以及定位模块230获取的位置信息发送至服务器130。管网振动监测装置200可以准确的检测到监测范围内的常规振动及异常振动，并将其发送至服务器130，做到防患于未然，避免地下管网管线225遭到破坏。

管网振动监测系统300包括监控中心100以及多个管网振动监测装置200，监控中心100包括服务器130、人机交互装置140、报警装置110以及GPRS无线通信装置120，管网振动监测系统300可将发出预警信息的管网振动监测装置200标识在人机交互装置140，通过报警装置110发出警报并通过GPRS无线通信装置120像工作人员发出警告信息，能够在地下管网管线225遭到破坏前通知工作人员赶往现场，防止地下管网管线225遭到破坏。

管网振动监测方法可根据预设的振动信息以及通过振动光缆220采集到的振动特征信息判断地下管网管线225是否有被破坏的威胁，并将相关信息发送至服务器130，有助于预防地下管网管线225遭到破坏，避免造成经济损失。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。