基于物联网的管网远程监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于物联网的管网远程监测系统，其中所述前端感知子系统由多个设于管网的状态监测设备组成，用于采集管网的运行数据和周围环境参数，并通过所述数据传输子系统传输至所述分析应用子系统；所述分析应用子系统由数据库及综合分析平台、综合应用及展示平台组成，所述数据库及综合分析平台接受并存储所述数据传输子系统传输来的运行数据和周围环境参数并输入值数据分析模型，通过所述数据分析模型输出数据分析结果，并通过综合应用及展示平台对数据分析结果和监测的数据变化趋势进行展示，并发布预警信息与设备运行维护管理信息。本发明保证了数据传输的安全、稳定和实时传输性，具有组网迅速灵活，建设周期短、成本低等优点。
【专利说明】
基于物联网的管网远程监测系统
技术领域
[0001]本发明属于管网监测技术领域，特别是一种基于物联网的管网远程监测系统。
【背景技术】
[0002]市政管网是现代都市的血脉，在人们日常生活和城市的发展中占据着不可替代的地位。随着我国城市化进程的加快，市政管网规模随着城市的发展不断扩大。然而，近年来，市政管网安全问题日益突出。市政管线作为城市的生命线，存在(I)管线种类繁多，包括供水、排水、燃气等管线；(2)管线隐蔽性强，大都埋于地下；(3)安全风险突出，一旦出现问题，直接威胁城市居民生命和财产安全;等特点。而且一些市政管线存在年久失修、超负荷运行、管理维护混乱等现象，造成近年来市政管网安全事故频发，带来了较大的经济损失和较差的社会影响。如何构建一套适用于市政管网的安全监管系统，成为当前迫切需要解决的问题。
[0003]要实现管网的安全运行监管，首先应实现管网运行数据和状态信息的实时在线获取，对监测到的突发状况进行快速处置，同时通过对日常监测数据的整合分析，分析评估管网健康状况，及时进行运行维护管理。如前所述，市政管网存在管线种类繁杂、隐蔽性强等特点，加之管网分布广泛，难于对其进行系统、全面的在线安全监管。现代物联网技术、传感技术、计算机等技术的发展为构建市政管网的安全监管系统带来了契机。上述多种技术的集成与融合将为管网安全监管系统提供有效的解决方案。
[0004]本专利将构建一套市政管网的安全监管系统，通过集成管网前端感知系统、数据传输系统、分析应用系统，实时准确获取管网运行数据和状态信息，基于管网监测数据可对管网运行安全状况进行分析研判，及时处置突发状况，并对管网运行安全风险进行预测预警，有效预防管网安全事故的发生。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于物联网的管网远程监测系统，其包括前端感知子系统、数据传输子系统以及分析应用子系统，
[0006]其中所述前端感知子系统由多个设于管网的状态监测设备组成，用于采集管网的运行数据和周围环境参数，并通过所述数据传输子系统传输至所述分析应用子系统；
[0007]所述分析应用子系统由数据库及综合分析平台、综合应用及展示平台组成，所述数据库及综合分析平台接受并存储所述数据传输子系统传输来的运行数据和周围环境参数，并将所述运行数据和周围环境参数输入值数据分析模型，通过所述数据分析模型输出数据分析结果，并通过所述综合应用及展示平台对数据分析结果和监测的数据变化趋势进行展示，并发布预警信息与设备运行维护管理信息。
[0008]较佳地，所述前端感知子系统包括设于供水管道上的压力计、流量计、高频压力计、腐蚀探针、应变计、位移计。
[0009]较佳地，所述数据传输子系统包括与所述压力计、流量计和高频压力计通信连接的无线RTU设备，与所述腐蚀探针、应变计、位移计分连接的数据采集仪，与所述数据采集仪连接的DTU设备，以及通过GPRS或3G无线通信网络通信连接的监测中心物联网网关。
[0010]较佳地，所述压力计、流量计和高频压力计输出信号为4?20mA，采用无线RTU设备对监测数据进行采集和传输。
[0011]较佳地，所述腐蚀探针、应变计、位移计分别接入对应数据采集仪，所述数据采集仪通过RS485或RS232通讯接口连接DTU设备。
[0012]较佳地，数据库及综合分析平台通过采用统一的数据库结构，存储基础数据、监测数据、预案信息、事件信息、和备份数据，并建立相应的管网模型，进行模拟运算和分析校验。
[0013]较佳地，所述数据分析模型为通过对管网中流量和压力变化监测，判断诊断管网故障位置与故障种类。
[0014]本发明具有以下有益效果:
[0015]本发明提供的基于物联网的管网远程监测系统综合考虑了管网运行参数和周围环境参数的多种关键信息监测，通过实时监测数据和多源数据分析可全面知悉管网运行安全状况;考虑到市政管网测点分散、分布范围广的特点，前端设备供电采用市电、蓄电池、太阳能供电中的一种或多种供电方式，灵活多变，适用性强;根据前端传感设备输出信号类型，模拟量信号采用具备无线数据传输功能的多通道RTU设备进行数据采集和传输，数字信号采用DTU设备进行无线通信，该方式不仅考虑了设备输出的数据量、数据类型以及现场网络环境、设备维护管理和维护的便捷性等因素，而且保证了数据传输的安全、稳定和实时传输性，具有组网迅速灵活，建设周期短、成本低等优点；数据库和应用系统采用统一规范的数据结构、存储相关模型、预案信息等内容，为数据分析和应用、数据互通互联提供便利，提高分析利用效率。
[0016]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
[0018]图1为本发明实施例提供的基于物联网的管网远程监测系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]本发明提供了一种基于物联网的管网远程监测系统，其包括前端感知子系统、数据传输子系统以及分析应用子系统，
[0021]其中所述前端感知子系统由多个设于管网的状态监测设备组成，用于采集管网的运行数据和周围环境参数，并通过所述数据传输子系统传输至所述分析应用子系统；
[0022]所述分析应用子系统由数据库及综合分析平台、综合应用及展示平台组成，所述数据库及综合分析平台接受并存储所述数据传输子系统传输来的运行数据和周围环境参数，并将所述运行数据和周围环境参数输入值数据分析模型，通过所述数据分析模型输出数据分析结果，并通过所述综合应用及展示平台对数据分析结果和监测的数据变化趋势进行展示，并发布预警信息与设备运行维护管理信息。
[0023]本实施例中所述前端感知子系统包括设于供水管道上的压力计、流量计、高频压力计、腐蚀探针、应变计、位移计。
[0024]所述数据传输子系统包括与所述所述压力计、流量计和高频压力计通信连接的无线RTU设备，与所述腐蚀探针、应变计、位移计分连接的数据采集仪，与所述数据采集仪连接的DTU设备，以及通过GPRS或3G无线通信网络通信连接的监测中心物联网网关。
[0025]所述压力计、流量计和高频压力计输出信号为4?20mA，采用无线RTU设备对监测数据进行采集和传输。
[0026]所述腐蚀探针、应变计、位移计分别接入对应数据采集仪，所述数据采集仪通过RS485或RS232通讯接口连接DTU设备。
[0027]数据库及综合分析平台通过采用统一的数据库结构，主要存储基础数据、监测数据、预案信息、事件信息、和备份数据等，并建立相应的管网模型，进行模拟运算和分析校验。主要存储基础数据、监测数据、预案信息、事件信息、和备份数据等，并建立相应的管网模型，进行模拟运算和分析校验，管网模型是管网运行的数学模型，通过对管网中流量和压力变化监测，利用这些数据建立起数学模型可以快速有效地对诊断管网故障位置。以供水管网为例，以流体力学理论、水力瞬变流理论为基础，通过管道中流量和压力的监测数据，建立给水管网系统的基本状态方程式和扰动状态下水压和流量状态变化的基本关系式，根据实时监测数据与建立的模型计算数据对比分析校验，定位泄漏位置和分析漏量大小。综合应用和展示平台主要用于系统和数据的管理、设备运维管理、风险预警、信息分布、可视化展不等。
[0028]所述数据分析模型为通过对管网中流量和压力变化监测，判断诊断管网故障位置与故障种类。
[0029]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【主权项】
1.一种基于物联网的管网远程监测系统，其特征在于，包括前端感知子系统、数据传输子系统以及分析应用子系统， 其中所述前端感知子系统由多个设于管网的状态监测设备组成，用于采集管网的运行数据和周围环境参数，并通过所述数据传输子系统传输至所述分析应用子系统； 所述分析应用子系统由数据库及综合分析平台、综合应用及展示平台组成，所述数据库及综合分析平台接受并存储所述数据传输子系统传输来的运行数据和周围环境参数，并将所述运行数据和周围环境参数输入值数据分析模型，通过所述数据分析模型输出数据分析结果，并通过所述综合应用及展示平台对数据分析结果和监测的数据变化趋势进行展示，并发布预警信息与设备运行维护管理信息。2.如权利要求1所述的基于物联网的管网远程监测系统，其特征在于，所述前端感知子系统包括设于供水管道上的压力计、流量计、高频压力计、腐蚀探针、应变计、位移计。3.如权利要求2所述的基于物联网的管网远程监测系统，其特征在于，所述数据传输子系统包括与所述压力计、流量计和高频压力计通信连接的无线RTU设备，与所述腐蚀探针、应变计、位移计分连接的数据采集仪，与所述数据采集仪连接的DTU设备，以及通过GPRS或3G无线通信网络通信连接的监测中心物联网网关。4.如权利要求3所述的基于物联网的管网远程监测系统，其特征在于，所述压力计、流量计和高频压力计输出信号为4?20mA，采用无线RTU设备对监测数据进行采集和传输。5.如权利要求3所述的基于物联网的管网远程监测系统，其特征在于，所述腐蚀探针、应变计、位移计分别接入对应数据采集仪，所述数据采集仪通过RS485或RS232通讯接口连接DTU设备。6.如权利要求1所述的基于物联网的管网远程监测系统，其特征在于，所述数据库及综合分析平台通过采用统一的数据库结构，存储基础数据、监测数据、预案信息、事件信息、和备份数据，并建立相应的管网模型，进行模拟运算和分析校验。7.如权利要求1所述的基于物联网的管网远程监测系统，其特征在于，所述数据分析模型为通过对管网中流量和压力变化监测，判断诊断管网故障位置与故障种类。
【文档编号】F17D5/02GK106090623SQ201610487860
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】王道亮, 许令顺, 付明, 钱益武, 李祥东, 隋文杰, 王伟, 吴征威
【申请人】清华大学合肥公共安全研究院, 合肥泽众城市智能科技有限公司