一种排水管网纵断面信息分析校验处理方法与流程

1.本发明涉及排水管网分析技术领域，具体涉及一种排水管网纵断面信息分析校验处理方法。


背景技术：

2.目前随着城市各项现代化建设的迅速推进发展，带动了供水管网快速延伸，同时也使管网结构日趋复杂，导致现有管网结构存在新旧管道并存，管网资料不全，管网资产不明，管网不利点等问题；
3.城市排水管网除了技术管理以外，还包括普查维护管理，很多排水管网敷设时间比较久远，由于基本资料不准确，不完整，更新慢，使管网巡检人员在普查维修时没有准确的管网资料作为依据，导致如纵断面的分析数据不牢靠，同时巡检人员在日常工作发现的管网信息问题也不能即时更新到云端数据库进行更新存储；并且普查数据现场缺少系统性，与排水管网平台联系不够直接，普查采集结束后才能进行后期核对校验，若出现数据不准确，还需往返现场重新普查该排水管线，导致人力成本增加，且效率十分低下；
4.现有对排水管网的管理通常采用基于gis的管理模式，但该管理模式的专业分析功能通常较弱，只实现了基本的地图显示和查询功能以及仅体现了排水管网的地理特征，缺少网络分析，优化分析等专业功能，不能为排水管网安全运行提供科学的决策支持。为此，亟需建立一套可行的针对排水管网的智慧信息处理方法，来科学指导排水管网的正常运行。


技术实现要素：

5.本发明所要解决技术问题，就在于提供一种排水管网纵断面信息分析校验处理方法，能够解决现有市政排水管网和设施存在数量多，分布散，属性信息缺失，更新数据成本高等问题。
6.解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：
7.一种排水管网纵断面信息分析校验处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
8.s1：通过纵断面信息采集设备来采集关键点的排水管纵断面所需数据，并将关键点数据发送给分析平台，其中，所述的关键点为排水管网中的特殊的点；
9.s2：分析平台接收到关键点数据进行数据核实；
10.s3：将确认核实的关键点数据作为最新纵断面数据存储在分析平台；
11.s4：用户选取需查看的管道并将纵断面分析请求发送至分析平台；
12.s5：分析平台接收并解析用户对分析平台的纵断面分析请求；
13.s6：利用关键点数据满足分析指令的需求情况并进行纵断面分析。
14.进一步地，s1中所述的排水管网关键点为排水管网的连接处，管道薄弱环节和/或问题点位。
15.进一步地，s2具体操作为，分析平台接收到纵断面数据通过研究区域的大量相关
数据，分析平台操作员在分析平台上进行参数取值范围的设定，并根据该取值范围对采集的纵断面数据中的不确定性参数进行参数识别来进行校验以确认数据正确性。
16.进一步地，s3具体操作为，分析平台将检验核实无误的数据进行数据持久化存储，并针对旧数据进行软删除，保留历史记录方便数据回溯，最新采集的数据则标记为当前纵断面分析的使用数据。
17.更进一步地，根据水管网关键点的连接关系在数据库中构建水管网连接拓扑结构，并将经过核实的关键点数据基于排水管网连接拓扑结构存储于云端关系型数据库中，使各排水管之间的信息关联起来，方便以大数据的方式进行智慧分析。
18.进一步地，所述分析平台的客户端包括以下功能，
19.1)基础地图查询定位，便于用户直接查询城区、街道等关键点信息，缩小排查定位范围；
20.2)切换图层，由于排水设施种类众多，当需要定位某一种类型的排水设施，可以单独显示该类型的排水设施分布，将帮助用户迅速定位到管道薄弱环节，问题点位；
21.3)自定义区域，当用户对问题点位的具体位置并不清晰，但对大致范围了解，如某城区某街道，那么通过自定义区域可以单独对区域的排水管网数据进行分析处理。
22.进一步地，s4具体的操作流程为，用户使用分析平台客户端的基础地图查询定位功能选取需要查看的关键点数据的区域，客户端将该区域信息的数据包打包并以tcp协议发送至分析平台服务器。
23.进一步地，s5具体的操作为，分析平台只接收用户指定的区域的排水管信息，并对排水管信息中每一个关键点和云端数据库的拓扑信息进行核对，并打包相关关键点信息，一同向分析平台发送关键点分析请求。
24.进一步地，s6具体操作为，获取用户指定区域的排水管信息中每一个关键点的强关联网络结构，基于所述强关联网络结构在所述连接拓扑结构中查找相似局部连接结构，并基于所述局部连接结构中的关键点数据进行纵断面分析算法获取该局部区域的某一段排水管的纵断面图和分析数据。
25.本发明还提供了一种用于s1中采集关键点的排水管纵断面所需数据的纵断面信息采集设备，其包括底盘、纵断面信息采集组件、信号收发装置、处理器和用于为所有用电部件供电的电池，所述信号收发装置、处理器和电池均安装在所述底盘的内部，所述纵断面信息采集组件安装在所述底盘上，所述信号收发装置经导线与所述处理器电性连接，在所述处理器内设置有纵断面分析模块，所述纵断面信息采集组件经导线与所述纵断面分析模块电性连接，将采集到的排水管的地理位置及高程信息输入所述纵断面分析模块内进行纵断面初步分析；在所述信号收发装置内设置有无线通信模块，所述无线通信模块与外部无线网络连接；在所述底盘的底部安装有转动式移动结构，由所述转动式移动结构带动设备移动。
26.进一步地，所述纵断面信息采集组件包括探地雷达、gps-rtk定位单元和纵断面分析控制单元，所述探地雷达和所述纵断面分析控制单元安装于所述底盘的内部，所述gps-rtk定位单元通过gps-rtk支撑单元安装于所述底盘上表面，所述探地雷达和gps-rtk定位单元与所述纵断面分析控制单元之间通过导线电性连接，所述纵断面分析控制单元经导线与所述处理器电性连接，在所述处理器内设置有纵断面分析模块，所述探地雷达和所述
gps-rtk定位单元经导线与所述纵断面分析模块电性连接。
27.进一步地，所述转动式移动结构包括两对车轮、电动机和传动轴，两对所述车轮分别设置于所述底盘的两侧，相对的两个车轮之间通过所述传动轴连接，所述电动机安装于所述底盘内部并经导线与所述处理器电性连接，所述电动机的输出端与位于所述底盘其中一侧的传动轴传动连接。
28.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
29.(1)采用本发明排水管网纵断面信息分析校验处理方法可以现场对历史数据进行校正和检验现场采集获取的数据的准确性，提升了采集工作的效率，降低了人力成本。同时平台人员可通过分析平台客户端访问分析平台服务器，即可实时获取管线的最新纵断面信息，可有效解决排水管网关于纵断面信息采集不全，更新缓慢，纵断面分析价值低的问题。
30.(2)本发明的排水管网纵断面信息分析校验处理方法，在操作上大量沿用c/s端的业内操作习惯，避免了新系统的使用难度，并基于b/s架构的优势，将数据存储至云端，方便进行数据共享给其他系统，甚至其他城市需要，将水务管理在大数据和人工智能的未来发展奠定数据基础。
31.(3)本发明还提供了一种用于采集排水管网纵断面信息的设备，该设备能够获取实时的排水管网纵断面信息，并可以将纵断面信息通过无线网络上传到分析平台，达到现场对历史数据进行校正和检验现场获取数据的准确性的目的，有效提高纵断面信息采集和分析工作的效率。
附图说明
32.图1为本发明排水管网纵断面信息分析校验处理方法整体流程图；
33.图2为排水管网纵断面信息采集设备的正面示意图；
34.图3为排水管网纵断面信息采集设备的底盘内部各零部件的连接示意图；
35.图4为排水管网纵断面信息采集设备的侧面示意图。
36.图中：1-底盘，2-传动轴，3-车轮，4-工作台，5-gps-rtk支撑单元，6-摄像头，7-处理器，8-里程表，9-电池，10-信号收发装置，11-电动机，12-转向控制器，13-转向杆，14-触摸屏，15-推车扶手，16-gps-rtk定位单元，17-探地雷达，18-纵断面分析控制单元，19-喇叭。
具体实施方式
37.下面将结合附图和实施例，详细说明本发明的技术方案，以便本领域普通技术人员更好地理解和实施本发明的技术方案。
38.参见图1，为本发明的排水管网纵断面信息分析校验处理方法整体流程，包括以下步骤：
39.s1：通过纵断面信息采集设备来采集关键点的排水管纵断面所需数据，并将关键点数据发送给分析平台；其中，关键点为排水管网中的特殊的点，例如：两段排水管之间的连接处、管道薄弱环节和问题多发点位等，或者为了进行排水管纵断面数据的采集及现场校验准确性，需要采集发生管道编号、地面高程、坐标、排水管类型等排水管网的关键数据；上述的关键点数据为通过纵断面采集设备进行自动采集或人工采集。
40.s2：分析平台接收到关键点数据进行数据核实；具体的，分析平台接收到关键点数据并获取关键点排水管类型，然后根据数据库中由分析平台操作员结合经验所设定的参数取值范围来判断关键点数据是否在合理范围，例如基于数据库存储的设计高程判断关键点数据的高程是否在合理范围内，如果否，则进一步由分析平台发出重新要求发送关键点数据的请求，并不执行覆盖更新现存数据的功能；如果是，则进入s3；
41.进一步的，重新要求发送关键点数据的具体操作为，分析平台向纵断面信息采集设备发送重新发送关键点数据的请求，在确定不存在通信错误的情况下进行关键点数据的重新采集或对纵断面信息采集设备进行更换；当分析平台对现场纵断面采集设备发出请求，并且请求发送次数超过10次，而纵断面采集设备没有作出响应时，可能是现场人员正在用纵断面采集设备进行作业，并不能自动进行分析平台的命令，需要后期的人根据派单的任务异常来重新作业，对此，分析平台将会停止继续发送请求并将此次异常情况记录到工作日志，以免造成平台资源浪费和发送请求过多造成采集设备接收信号混乱。
42.s3：将确认核实的关键点数据作为最新纵断面数据存储在分析平台；具体的，基于关键点参数查询分析平台的云端数据库以获取关键点历史数据，并判断分析平台接收到的关键点数据是否和从数据库中所获取的关键点历史数据一致，如果是，分析平台将进一步对接收到的关键点数据进行判断核实，然后再将经过核实的关键点数据存储于云端数据库中；如果否，云端数据库将会对历史数据进行软删除，并将最新采集到的关键点数据录入更新，标记为当前纵断面分析的使用数据，并作为关键点新的历史数据；
43.上述判断分析平台接收到的关键点数据是否和从数据库中所获取的关键点历史数据一致，具体的流程为：判断关键点数据的数据值是否与历史数据中对应的关键点数据的数据值之间的差值在偏离范围内，和/或判断关键点数据是否符合历史数据的数据变化趋势、和/或历史数据中有超过预设数量的类似关键值出现；
44.进一步的，在s3的基础上，根据水管网关键点的连接关系在数据库中构建水管网连接拓扑结构，并将经过核实的关键点数据基于排水管网连接拓扑结构存储于云端关系型数据库中，该拓扑结构是网状结构，由此能够尽可能多地保存排水管关联信息，使各排水管之间的信息关联起来，方便以大数据的方式进行智慧分析。
45.s4：用户选取需查看的管道并将纵断面分析请求发送至分析平台；为了方便用户在分析平台上查看管道信息，本发明中分析平台的客户端中包括以下功能，1)基础地图查询定位功能，便于用户直接查询城区、街道等关键点信息，缩小排查定位范围，本实施例中的基础地图查询定位功能采用gis地图技术实现；2)切换图层功能，由于排水设施种类众多，当需要定位某一种类型的排水设施，可以单独显示该类型的排水设施分布，将帮助用户迅速定位到管道薄弱环节，问题点位；3)自定义区域功能，当用户对问题点位的具体位置并不清晰，但对大致范围了解，如某城区某街道，那么通过自定义区域可以单独对区域的排水管网数据进行分析处理；
46.基于上述分析平台客户端，s4具体的操作流程为，用户使用分析平台客户端的基础地图查询定位功能选取需要查看的关键点数据的区域，客户端将该区域信息的数据包打包并以tcp协议发送至分析平台服务器。
47.s5：分析平台接收并解析用户对分析平台的纵断面分析请求；具体的，分析平台只接收用户指定的区域的排水管信息，并对排水管信息中每一个关键点和云端数据库的拓扑
信息进行核对，然后对相关的关键点信息进行打包，一同向分析平台发送关键点分析请求。
48.s6：利用关键点数据满足分析指令的需求情况并进行纵断面分析，分析平台获取用户提交的关键点或关键点区域的数据及分析类型，并进行纵断分析统计，该分析用于查看多个连通管道的管道上下游标高和管道坡度等信息，通常将地图与纵断图在一个窗口集中展示；具体为，获取用户指定区域的排水管信息中每一个关键点的强关联网络结构，基于强关联网络结构在所述连接拓扑结构中查找相似局部连接结构，然后基于局部连接结构中的关键点数据进行纵断面分析算法获取该局部区域的某一段排水管的纵断面图和分析数据；
49.其中获取关键点的强关联网络结构的具体方法为，基于排水管网连接拓扑结构，以关键点为起点，获取与关键点连接段数为预设排水管段数范围内网络结构作为关键点的强关联网络结构。
50.s6中，拓扑查询“纵断分析统计”分析方法如下：用户在分析平台客户端查询栏中输入“下管底标高”，分析平台输出数据取自数据库中“排水管”表的“起点下管底高”(或“终点下管底高”)；用户在分析平台客户端查询栏中查询输入“上管底标高”，分析平台输出数据取自数据库中“排水管”表的“起点管上底高-断面数据1”(或“终点上管底高+1”)。注意：“起点管底高”和终点管底高”均表示的是排水管的管底深度(距离地面深度)。
51.本发明中还提供了如图2-4所示的一种用于s1中采集关键点的排水管纵断面所需数据的排水管网纵断面信息分析校验处理方法的设备，该设备主要用于采集排水管网纵断面信息，其包括底盘1、纵断面信息采集组件、信号收发装置10、处理器7和用于为所有用电部件供电的电池9，信号收发装置10、处理器7和电池9均安装在底盘1的内部；
52.纵断面信息采集组件包括探地雷达17、gps-rtk定位单元16和纵断面分析控制单元18，探地雷达17和纵断面分析控制单元18安装于底盘1的内部，底盘1的上表面固定连接有一块工作台4，工作台4的顶部安装有gps-rtk支撑单元5，gps-rtk定位单元16固定安装在gps-rtk支撑单元5上；
53.信号收发装置10、探地雷达17、gps-rtk定位单元16和纵断面分析控制单元18分别经导线与处理器7电性连接；探地雷达17和gps-rtk定位单元16与纵断面分析控制单元18之间通过导线电性连接，在信号收发装置10内设置有无线通信模块，无线通信模块通过外部无线网络接入纵断面分析平台，与纵断面分析平台相互通信，操作人员可从纵断面分析平台发出纵断面信息采集指令，信号收发装置10接收到采集指令之后向处理器7发出反馈信号，由处理器7向纵断面分析控制单元18发出控制指令，再由纵断面分析控制单元18控制探地雷达17和gps-rtk定位单元16进行排水管的地理位置及高程信息采集，在处理器7内设置有纵断面分析模块，探地雷达17和gps-rtk定位单元16通过导线与纵断面分析模块电性连接，将采集到的排水管的地理位置及高程信息通过电信号方式将信息输入到纵断面分析模块进行纵断面初步分析，随后处理器7再将经过纵断面分析模块初步分析后的数据整理成数据包，传输到信号收发装置10发送至纵断面分析平台；
54.优选的，gps-rtk定位单元16可使用国产北斗卫星定位系统，实现精准测量、国家信息保密的目的。
55.在工作台4上位于设备前进的一侧安装有摄像头6，摄像头6经导线与处理器7电性连接，本实施例中，摄像头6为现有的可360
°
旋转的全景摄像头，摄像头6用于平台远程查看
现场作业情况，更能结合平台的人工智能、图像识别等技术进行现场技术分析，对纵断面的采集数据及分析结果进行现场技术指导和核实数据；摄像头6除了探测自动导航前进路径上是否存在障碍物以外，还可以用于探测自动导航前进路径上是否存在障碍物，该功能同样采用人工智能、图像识别等技术对障碍物进行识别，并由处理器7作出合理的判断，达到自动避障的目的。
56.本实施例中，在工作台4上位于摄像头6的下方设置有一个喇叭19，喇叭19通过导线与处理器7连接，喇叭19用于指挥中心的人员与现场操作纵断面分析信息设备的操作员的沟通，该功能一般结合纵断面分析平台远程查看现场情况的摄像头6，通过实时画面和语音喇叭19即时与现场操作员沟通，便于调整设备位置和纵断面分析数据的校对工作。
57.在工作台4的顶部还安装有用于显示所采集到的地理及高程信息的触摸屏14，触摸屏14通过导线与处理器7电连接，处理器7在把采集数据传输到信号收发装置10发送至纵断面分析平台的同时还会将数据传输至触摸屏14中，并在触摸屏14中实时显示出相关纵断面相关数据，方便现场的操作人员及时了解到纵断面的相关实时数据。
58.为了提高设备的便携性，方便设备的移动，在底盘1的底部设置有转动式的移动结构，该移动结构包括两对车轮3和两条转动轴，两对车轮3分别设置于底盘1的前后两侧，每对车轮3之间通过一条传动轴2连接，其中，位于底盘1前侧的传动轴2上连接有一条门形的转向杆13，门形转向杆13的两端弯曲部分分别通过轴承与传动轴2的两端连接，在转向杆13的中部连接有一台用于控制转向杆13在水平方向上摆动的转向控制器12，该转向控制器12安装于底盘1内部并经导线与处理器7电连接；位于底盘1后侧的传动轴2则通过支架安装在底盘1的后侧；
59.为了进一步节省人力，纵断面分析平台可以根据摄像头6实时传输的视频画面来操控纵断面分析信息设备。本实施例中，在底盘1内部安装有电动机11，以位于底盘1前侧的车轮3作为驱动车轮，电动机11的输出端与位于底盘1前侧的传动轴2连接，驱动前侧的两个车轮3转动，后侧的两个车轮3则作为从动车轮，在前侧的车轮3带动下发生转动，电动机11经导线与处理器7电连接，可通过纵断面分析平台向信号收发装置10发出操作移动命令，信号收发装置10接收操作命令后向处理器7发出反馈信号，由处理器7控制电动机11运行工作；在控制电动机11工作的同时，还可以通过纵断面分析平台调控转向控制器12来控制前侧车轮3转换前进方向，实现设备在自动导航过程中的急停转向移动。
60.在底盘1前侧的传动轴2上安装有用于记录采集设备行进距离的里程表8，里程表8经导线与处理器7电连接，里程表8除具有行进距离测量功能以外，当处理器7接收到里程表8记录的行进距离达到额定数值时，此额定数值对应电池9剩余电量不足以使纵断面分析信息设备运行返航，处理器7就会向触摸屏14和纵断面平台同时发送一个剩余电量不足的报警推送，通过触摸屏14和纵断面分析平台告知相关人员，以便维护人员第一时间知悉并作出相对应的措施。
61.优选的，在工作台4上可设一个可拆卸或可折叠的推车扶手15，能够方便在不使用电动机11驱动设备移动的情况下通过人力的方式拖动设备移动。
62.本发明提供的纵断面信息采集设备通过无线通信模块使设备接入无线网络，纵断面分析平台也接入无线网络以实现纵断面分析平台与设备的通信；工作人员在纵断面分析平台上选择欲采集地理及高程信息的排水管、检查井或输入地点名称，设备沿着规划路线
可自动移动至指定地点，到位后设备采集排水管、检查井地理高程信息，信息采集成功后，设备会按照规划路线返回到初始位置或者前往下一处排水管、检查井采集地点。在纵断面分析平台上使用者可以设置地点名称、坐标、行走速度、规划路线等。
63.在纵断面分析平台上使用者可以采用手动与自动录入结合的方式完善纵断面相关信息，并保存入库，相关信息包括：排水管标识码、排水系统编码、坐标x、坐标y、所在道路名称、排水管、检查井类型、地面高程以及数据获取日期，其中坐标x、坐标y、地面高程及数据获取日期通过gps-rtk定位单元16自动采集录入。
64.上述实施例仅是本发明较优实施例，但并不能作为对发明的限制，任何基于本发明构思基础上作出的变型和改进，均应落入到本发明保护范围之内，具体保护范围以权利要求书记载为准。