一种管廊的预警方法、装置、系统及存储介质与流程

本发明涉及监测技术领域，更具体地涉及管廊的预警技术。

背景技术：

管廊是各种管道集中敷设的场所，它一般可以包括由钢结构或钢筋混凝土结构的立柱、横梁以及桁架，按类型可分为单层或多层，可通行的或不可通行的等。例如城市管廊是指将电力、通信、燃气、给排水、热力等市政公用管线集中敷设在同一地下建造的隧道空间内，进行综合开发利用以节约城市建设用地，便于统一管理规划的场所。而管廊自身功能使用的动力、照明、排水等设备繁多，无论管道出现故障，还是于管道相关的附属设备出现故障，都将造成沿线城市功能的瘫痪甚至发生灾害性事故。

目前大部分的城市管廊基本接入了各种监控监测设备，当这些设备的监测数据异常且达到某个阈值时触发报警，然后通过人为进行处理。这种传统的报警方式只能靠实时的监测数值进行报警，属于事后补救，而不能避免异常情况的发生。

因此，现有技术中的管廊监测中存在只能事后报警，无法及时、有效且准确地对管廊中设备的数据进行预测的问题。

技术实现要素：

考虑到上述问题而提出了本发明。本发明提供了管廊的监测方法、装置、系统及计算机存储介质，以解决管廊监测中存在只能事后报警，无法及时、有效且准确地对管廊中设备的数据进行预测的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种管廊的预警方法，所述管廊中包括监测设备和关联设备，所述关联设备与所述监测设备相关联，所述方法包括：

获取所述监测设备的历史监测数据；

基于所述历史监测数据和时间序列模型计算所述监测设备在未来一预设时间的预测数据；

比较所述预测数据与相应的数据阈值，并当所述预测数据大于或等于所述数据阈值时发出预警信号；

根据所述预警信号控制所述关联设备动作，以使所述监测设备在所述预设时间的实际数据小于所述相应的数据阈值。

根据本发明的第二方面，提供了一种管廊的预警装置，所述管廊中包括监测设备和关联设备，所述关联设备与所述监测设备相关联，所述装置包括：

获取模块，用于获取所述监测设备的历史监测数据；

预测模块，用于基于所述历史监测数据和时间序列模型计算所述监测设备在未来一预设时间的预测数据；

判断模块，用于比较所述预测数据与相应的数据阈值，并当所述预测数据大于或等于所述数据阈值时发出预警信号；

执行模块，用于根据所述预警信号控制所述关联设备动作，以使所述监测设备在所述预设时间的实际数据小于所述相应的数据阈值。

根据本发明的第三方面，提供了一种管廊的预警系统，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上且在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述方法的步骤。

根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机执行时实现如第一方面所述方法的步骤。

根据本发明实施例的一种管廊的预警方法、装置、系统及计算机存储介质，基于管廊的历史监测数据和时间序列算法对管廊环境进行实时预测，提前预警管廊可能存在的安全隐患，减少或避免事故发生，降低了人力成本和人员的安全威胁，节约了时间，提高了管廊监测的效率和安全性。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是根据本发明实施例的管廊的监测方法的示意性流程图；

图2是根据本发明实施例的管廊的监测系统的示例；

图3时根据本发明实施例的管廊的监测装置的示意性框图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

目前大部分的城市管廊基本接入了各种监控监测设备，其中环境监测主要有气体传感器和温湿度传感器等。气体传感器主要有氧气、甲烷、硫化氢，温湿度传感器包括温度传感器和湿度传感器。目前针对这些传感器数据缺乏比较好的预警系统，基本都是当传感器达到某个阈值的时候，触发报警，然后通过人为去控制其他设备进行处理，比如当甲烷浓度超过告警阈值的时候，将告警信息传达到上位平台软件，运维人员根据告警信息，手动开启风机进行通风，降低甲烷浓度值。通过这种方式进行环境监测存在两个缺点：第一，基本都是靠传感器的实时数值进行报警，无法知道传感器历史数值，没办法进行预测，从而预警；第二，当报警的时候需要人为去配合启动控制系统，无法实现自动联动控制，万一运维人员不在现场，可能引发各种灾难后果。

基于上述考虑，提供了一种管廊的预警方法。下面，将参照图1描述根据本发明实施例的管廊的预警方法1。如图1所示，一种管廊的预警方法1，包括：

步骤s1-1，获取所述监测设备的历史监测数据；

步骤s1-2，基于所述历史监测数据和时间序列模型计算所述监测设备在未来一预设时间的预测数据；

步骤s1-3，比较所述预测数据与相应的数据阈值，并当所述预测数据大于或等于所述数据阈值时发出预警信号；

步骤s1-4，根据所述预警信号控制所述关联设备动作，以使所述监测设备在所述预设时间的实际数据小于所述相应的数据阈值。

根据本发明实施例，通过至少一个监测设备的历史监测数据，采用时间序列模型对管廊内的所述监测设备的数据进行预测，由于监测设备是对管廊的环境和设备本身进行监测，所以该预测可以对管廊内部进行提前预警，在事故未发生之前即发出警报，将事故防患于未然，减少了管廊中事故的发生，从而也减少了人工处理事故的次数，节省了大量的人力物力，也提高了管廊监测系统的可靠性。同时，当发生预警时，可以使与发生预警的设备相关联的其他监测设备进行联动，从而及时对发生预警的设备进行处理，避免异常情况的发生，保证其处于正常的运行状态，进一步提高了监测设备以及监测系统的可靠性。根据本发明实施例的管廊的预警方法，工作人员可以对管廊的工作情况进行预测，能够在管廊的事故发生之前，及时处理存在的安全隐患，实现维护绿色化和资源利用集约化管理，大大节省人力运维成本。适合广泛应用于封闭式场景的监控和预警的情况。

可选地，所述管廊中的监测设备可以是一个也可以是多个。进一步地，当管廊包括多个监测设备时，可以是包括同种类型的监测设备，或不同类型的监测设备。具体来说，多个监测设备可以是设置于不同位置的同一类型的监测设备，也可以是设置于相同位置的不同类型的监测设备，还可以是设置于不同位置的同一类型的监测设备。

可选地，所述管廊中的关联设备也可以是一个或多个。

在一些实施例中，可以获取管廊中的一个监测设备的历史监测数据并计算该一个监测设备在未来一预设时间的预测数据，且当该预测数据大于或等于预设阈值时，发出预警信号；同时，控制与该一个监测设备相关联的一个或多个关联设备进行相应的动作，以使所述监测设备在所述预设时间的实际数据小于所述相应的数据阈值。

在一些实施例中，可以获取管廊中的多个监测设备的历史监测数据并计算该一个监测设备在未来一预设时间的预测数据，且当该预测数据大于或等于预设阈值时，发出预警信号；同时，控制与该一个监测设备相关联的一个或多个关联设备进行相应的动作，以使所述监测设备在所述预设时间的实际数据小于所述相应的数据阈值。

在一些实施例中，可以获取管廊中的多个不同类型的监测设备的历史监测数据，并至少部分地基于这些历史监测数据计算管廊的环境预测数据；当该环境预测数据大于或等于预设阈值时，发出预警信号；同时，控制与多个不同类型的监测设备相关联的一个或多个关联设备进行相应的动作，以使所述管廊的环境数据在所述预设时间的实际数据小于所述相应的数据阈值，从而保证管廊处于安全的环境。

其中，所述监测设备或关联设备可以包括排风机、排水泵、水泵、红外对射报警装置、温度湿度检验设备、气体检测设备、配电柜等用于检测管道的工作数据的设备。还可以包括，用于管廊场景中的其他工作设备。例如。所述监测设备还可以是：多参数(o2、ch4、h2s、co、温度、湿度传感元件按需要自由组合)智能组合检测仪、设备开停传感器、水位传感器、风速传感器、烟雾传感器、本质安全型综合网络分站(内置光纤网络交换机、自带液晶显示屏和声光报警功能、能接入十六路模拟量/开关量/数字型传感器、可接十六路读卡器、具有八路控制输出)、本质安全型控制器、隔爆兼本安型不间断电源、地面监控主机及环境与设备监控系统软件等。

根据本发明实施例，步骤s1-1中，获取所述监测设备的历史监测数据。

在一些实施例中，所述步骤s1-1中，获取所述监测设备的历史监测数据，还可以包括：

采集所述监测设备的监测数据，并将所述监测设备的信息与所述监测设备相对应的监测数据关联地存储到数据库中；

基于所述监测设备的信息从所述数据库中获取所述监测设备所对应的监测数据作为所述监测设备的历史监测数据。

在一些实施例中，所述监测设备的信息可以包括以下至少一种：所述监测设备的编号(或id号)、所述监测设备的类型，所述监测设备的位置信息。

在一些实施例中，可以根据所述监测设备的编号(或id号)从数据库中获取该监测设备的历史监测数据。在一些实施例中，还可以根据所述监测设备的类型，从数据库中获取该类型的所有监测设备的历史监测数据。在一些实施例中，还可以根据监测设备的位置信息，获取某一区域内的所有监测设备的历史监测数据。应了解，上述根据监测设备的信息获取历史监测数据的实施例，可以单独执行，也可以以任何组合的方式执行。

根据本发明实施例，步骤s1-2中，基于所述历史监测数据和时间序列模型计算所述监测设备在未来一预设时间的预测数据，可以包括：

根据所述历史监测数据的第一部分数据训练所述时间序列模型，得到训练好的时间序列模型；

将所述历史监测数据的第二部分数据输入所述训练好的时间序列模型，得到所述监测设备中在未来一预设时间的预测数据，所述第一部分数据与所述第二部分数据不同。

在一些实施例中，所述时间序列模型可以采用移动平均法或者指数平滑法。所述时间序列模型将具有线性趋势、季节变动和随机变动的时间序列进行分解，并与指数平滑法相结合，分别对长期趋势、趋势的增量和季节变动做出估计，建立预测模型即时间序列模型以对未来的数据进行预测。例如，管廊内部环境受到周期性影响，白天的温度一般比晚上的温度高，所以可以采用三次指数平滑法来预测数据。

可选地，根据所述历史监测数据的第一部分数据训练所述时间序列模型，得到训练好的时间序列模型，包括：

将所述第一部分数据中的至少一部分作为训练数据分别输入具有不同超参数的初始时间序列模型进行拟合，得到具有不同超参数的时间序列模型；

基于各个不同超参数的时间序列模型对所述第一部分数据中的剩余部分所对应的时间进行预测，得到各个不同超参数的时间序列模型的训练预测数据；

将所述第一部分数据中的剩余部分作为测试数据，计算所述测试数据与对应的所述训练预测数据之间的拟合度；

将与所述剩余部分的拟合度最高的训练预测数据所对应的超参数作为所述训练好的时间序列模型的超参数。

在一些实施例中，所述不同的超参数包括：相邻的所述超参数之间具有相同的预设差值。

在一些实施例中，计算所述测试数据与对应的所述训练预测数据之间的拟合度，包括：

计算测所述测试数据与对应的所述训练预测数据之间方差作为所述拟合度。

可选地，所述时间序列模型包括：

其中，α、β、γ分别为水平平滑系数、趋势平滑系数、季节平滑系数，且0≤α≤1，0≤β≤1，0≤γ≤1；k为所述预设时间；p为周期长度。

在一些实施例中，以气体传感器为监测设备为例，可以通过不断收集管廊内部气体传感器的数值并存储为历史监测数据，并根据指示部分历史监测数据拟合出最适合管廊实际环境的预测数据。例如，当前有历史监测数据包括由a个周期的数据值，可以将其前a1期作为训练数据，后a2期作为测试数据，分别将三个参数α、β、γ从0分别递增到1，比如每次增加b，那么三个参数α、β、γ将有多种组合，对每一种参数组合，利用前a1个周期的数据进行拟合，预测后a2个周期的预测数据，然后与a2个周期的实际数据进行比较，可以采用方差判断算法的拟合度，最后选取拟合度最高的超参数作为模型的超参数。当模型训练好之后，就可以部署到上位平台系统当中。此时，可以根据最新的历史数据，预测出未来几个周期监测设备可能的数据。其中，a，a1，a2，b均为正整数。

根据本发明实施例，在步骤s1-3中，所述数据阈值可以根据需要进行设置，在此不做限制。

根据本发明实施例，在步骤s1-4中，根据所述预警信号控制所述关联设备动作，以使所述监测设备在所述预设时间的实际数据小于所述相应的数据阈值，包括：

计算所述预测数据与所述预设阈值之间的差值；

根据所述差值和所述关联设备的工作参数，计算所述关联设备的输出参数；

基于所述关联设备的输出参数，控制所述关联设备动作。

根据本发明实施例，参见图2，图2示出了根据本发明实施例的管廊的预警系统的示例。如图2所示，所示管廊的预警系统包括：

感知层，被配置为包括监测设备和关联设备，所述关联设备与所述监测设备相关联；

数据采集层，与所述感知层中的所述监测设备通信，被配置为存储所述监测设备的历史监测数据；

业务逻辑处理层，包括时间序列模型，被配置为：

获取所述监测设备的历史监测数据；

基于所述历史监测数据和时间序列模型计算所述监测设备在未来一预设时间的预测数据；

比较所述预测数据与相应的数据阈值，并当所述预测数据大于或等于所述数据阈值时发出预警信号；

控制所述关联设备动作，以使所述监测设备在所述预设时间的实际数据小于所述相应的数据阈值。

在一个实施例中，以图2所示的系统为例，对本发明实施例的管廊的预警方法进行说明。管廊的预警系统包含三层：感知层、数据采集层、业务逻辑处理层。

感知层包括各种管廊内部的气体传感器和温适度传感器，这些传感器接入各种plc设备。plc通过各种工业通信协议与上位平台进行数据交互，比如opc协议等等。例如，气体传感器主要有氧气、甲烷、硫化氢，温湿度传感器包括温度传感器和湿度传感器。

数据采集层可以将管廊内部气体传感器和温湿度传感器实时数据存储到数据库当中，供上位平台进行业务逻辑处理。

业务逻辑处理层，可以利用历史的内部气体传感器数值通过时间序列算法进行预测以及预警，当预测值超过告警阈值的时候，可以利用opc协议对下位平台的设备进行控制，比如启动风机进行通风，从而降低环境中有害气体的浓度。

图3示出了根据本发明实施例的管廊的预警装置3的示意性框图。如图3所示，所述管廊中包括监测设备和关联设备，所述关联设备与所述监测设备相关联，根据本发明实施例的管廊的预警装置3包括：

获取模块3-1，用于获取所述监测设备的历史监测数据；

预测模块3-2，用于基于所述历史监测数据和时间序列模型计算所述监测设备在未来一预设时间的预测数据；

判断模块3-3，用于比较所述预测数据与相应的数据阈值，并当所述预测数据大于或等于所述数据阈值时发出预警信号；

执行模块3-4，用于根据所述预警信号控制所述关联设备动作，以使所述监测设备在所述预设时间的实际数据小于所述相应的数据阈值。

在此仅对预警装置3的主要功能模块进行说明，根据本发明实施例的管廊的预警装置3用于实现上述根据本发明实施例的管廊的预警方法，重复的部分在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及模型步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

根据本发明实施例，还提供了一种管廊的预警系统，包括存储装置以及处理器。

所述存储装置存储用于实现根据本发明实施例的管廊的预警方法中的相应步骤的程序代码。

所述处理器用于运行所述存储装置中存储的程序代码，以执行根据本发明实施例的管廊的预警方法的相应步骤，并且用于实现根据本发明实施例的管廊的预警装置中的各个模块。

此外，根据本发明实施例，还提供了一种存储介质，在所述存储介质上存储了程序指令，在所述程序指令被计算机或处理器运行时用于执行本发明实施例的管廊的预警方法的相应步骤，并且用于实现根据本发明实施例的管廊的预警装置中的相应模块。所述存储介质例如可以包括智能电话的存储卡、平板电脑的存储部件、个人计算机的硬盘、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、便携式紧致盘只读存储器(cd-rom)、usb存储器、或者上述存储介质的任意组合。所述计算机可读存储介质可以是一个或多个计算机可读存储介质的任意组合，例如一个计算机可读存储介质包含用于随机地生成动作指令序列的计算机可读的程序代码，另一个计算机可读存储介质包含用于进行数据处理的计算机可读的程序代码。

在一个实施例中，所述计算机程序指令在被计算机运行时可以实现根据本发明实施例的管廊的预警装置的各个功能模块，并且/或者可以执行根据本发明实施例的管廊的预警方法。

根据本发明实施例的管廊的预警系统中的各模块可以通过根据本发明实施例的管廊预警的电子设备的处理器运行在存储器中存储的计算机程序指令来实现，或者可以在根据本发明实施例的计算机程序产品的计算机可读存储介质中存储的计算机指令被计算机运行时实现。

根据本发明实施例的一种管廊的预警方法、装置、系统及计算机存储介质，基于管廊的历史监测数据和时间序列算法对管廊环境进行实时预测，提前预警管廊可能存在的安全隐患，减少或避免事故发生，降低了人力成本和人员的安全威胁，节约了时间，提高了管廊监测的效率和安全性。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的数据模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的物品分析设备中的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，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。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。