智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)及實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)及實現(xiàn)方法，該智慧管網(wǎng)系統(tǒng)包括：感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層，其中，感知識別層為智慧管網(wǎng)的信息生成單元，且感知識別層包括自動信息生成單元和人工信息生成單元；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層為智慧管網(wǎng)的信息傳輸單元，且網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層包括遠(yuǎn)端節(jié)點和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；管理服務(wù)層為智慧管網(wǎng)的信息處理單元，且管理服務(wù)層包括數(shù)據(jù)保護(hù)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)檢索模塊和數(shù)據(jù)組織模塊；綜合應(yīng)用層為智慧管網(wǎng)的信息應(yīng)用單元，綜合應(yīng)用層用于將智慧管網(wǎng)與各種公眾網(wǎng)絡(luò)終端、專業(yè)管線監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)平臺、數(shù)字城市相關(guān)生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)互通互聯(lián)。實施本發(fā)明的技術(shù)方案，方便管網(wǎng)監(jiān)控和管理。
【專利說明】智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)及實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及城市管網(wǎng)生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)及實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，它們擔(dān)負(fù)著傳送信息、能量或輸送介質(zhì)的工作，是城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，被稱為城市的“生命線”。另一方面，國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對信息系統(tǒng)早已提出了更高的要求，互聯(lián)網(wǎng)已漸漸成為人們?nèi)粘Ｉ畹男畔⑤d體和平臺，無線技術(shù)的運用也使移動計算變得日益成熟和普及，并廣泛參與到社會的運行和人們的各種活動中。
[0003]近年來中國各大城市相續(xù)出現(xiàn)了大規(guī)模的城市內(nèi)澇問題，問題主要出現(xiàn)在城市管網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃方面以及管網(wǎng)監(jiān)控管理方面嚴(yán)重滯后。隨著國家提出“智慧城市”發(fā)展戰(zhàn)略，國務(wù)院也提出來“5年解決雨污分流、10年解決城市內(nèi)澇”的要求，同時提出完善應(yīng)急機制、加強管網(wǎng)日常管理、加大科技支撐力度，進(jìn)一步加強城市降雨規(guī)律、排水影響評價、暴雨內(nèi)澇風(fēng)險等方面的研究；全面提升排水防澇數(shù)字化水平，積極應(yīng)用地理信息、全球定位、遙感應(yīng)用等技術(shù)系統(tǒng)。因此，市場呼喚出現(xiàn)一種方便監(jiān)控和管理的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。
[0004]在過往的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)往往是分開進(jìn)行的。一方面人們不斷地建設(shè)和完善城市管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，另一方面，人們也在不遺余力地發(fā)展包含數(shù)據(jù)中心、個人計算機、寬帶網(wǎng)絡(luò)等的信息基礎(chǔ)設(shè)施，但是兩者之間往往互不相干。
[0005]隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，主要依賴桌面型計算的主流網(wǎng)絡(luò)計算模式，被倡導(dǎo)發(fā)展成更廣泛地部署移動智能設(shè)備和微小計算設(shè)備的普適計算模式。從崇尚人圍繞著計算機終端獲取服務(wù)與支持，發(fā)展成計算機網(wǎng)絡(luò)圍繞著人主動提供服務(wù)與支持。
[0006]傳感器是人們對管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行有效感知和探測的手段，把管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中的傳感器組成網(wǎng)絡(luò)，使大量的傳感器等微型化計算設(shè)備自組織地連接在一起，并將普適計算模式從滿足個人需要，進(jìn)一步延伸到可以大規(guī)模推廣的管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施等生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域?？蓪⑿畔⒒A(chǔ)設(shè)施推廣到管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中形成管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)化、信息化，實現(xiàn)管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施與信息基礎(chǔ)設(shè)施的整合統(tǒng)一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述管網(wǎng)監(jiān)控管理不方便的缺陷，提供一種方便監(jiān)控和管理的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)及實現(xiàn)方法。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，該智慧管網(wǎng)系統(tǒng)包括:感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層，其中，
[0009]感知識別層為智慧管網(wǎng)的信息生成單元，且感知識別層包括自動信息生成單元和人工信息生成單元；其中，[0010]自動信息生成単元包括主動感知信息傳感設(shè)備和被動感知信息傳感設(shè)備，自動信息生成單元連接具有通信能力的地面節(jié)點，使管網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點成為能被獨立尋址的網(wǎng)絡(luò)終端;
[0011]人工信息生成単元包括移動智能設(shè)備，用于現(xiàn)場人工生成管網(wǎng)信息，并通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)移動接入；
[0012]網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層為智慧管網(wǎng)的信息傳輸單元，且網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層包括遠(yuǎn)端節(jié)點和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層為網(wǎng)絡(luò)終端提供網(wǎng)絡(luò)接入功能；
[0013]管理服務(wù)層為智慧管網(wǎng)的信息處理單元，且管理服務(wù)層包括數(shù)據(jù)保護(hù)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)檢索模塊和數(shù)據(jù)組織模塊，數(shù)據(jù)保護(hù)模塊包括網(wǎng)關(guān)；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過管理服務(wù)層的數(shù)據(jù)保護(hù)模塊的網(wǎng)關(guān)互通互聯(lián)；
[0014]綜合應(yīng)用層為智慧管網(wǎng)的信息應(yīng)用單元；綜合應(yīng)用層用于將智慧管網(wǎng)與公眾網(wǎng)絡(luò)終端、專業(yè)管線監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)平臺、數(shù)字城市相關(guān)生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)互通互聯(lián)及實現(xiàn)信息集成；
[0015]所述主動感知信息傳感設(shè)備通過設(shè)置在地下管網(wǎng)的管道與地表之間的固定裝置可拆卸固定。
[0016]在本發(fā)明所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，在自動信息生成単元中，
[0017]主動感知信息傳感設(shè)備包括管網(wǎng)無線/有線傳感器、地面節(jié)點和電源；遠(yuǎn)端節(jié)點通過有線或無線方式與地面節(jié)點連接組成管網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)；
[0018]被動感知信息傳感設(shè)備包括信息標(biāo)簽和信息標(biāo)簽讀取設(shè)備。
[0019]在本發(fā)明所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層中，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)包括管網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動通訊網(wǎng)絡(luò)、internet廣域網(wǎng)、專業(yè)管線SCADA/DCS網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)平臺、公眾網(wǎng)絡(luò)終端。
[0020]在本發(fā)明所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，在管理服務(wù)層中，
[0021]數(shù)據(jù)存儲模塊包括多個數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器和GPS時鐘，數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器之間依賴GPS時鐘保持同步；
[0022]數(shù)據(jù)檢索模塊包括基于WEB的WEB服務(wù)器，所述WEB服務(wù)器中裝載有數(shù)據(jù)檢索軟件；
[0023]數(shù)據(jù)組織模塊包括GIS服務(wù)器、應(yīng)用工作站；
[0024]數(shù)據(jù)保護(hù)模塊還包括網(wǎng)關(guān)的防火墻。
[0025]在本發(fā)明所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，綜合應(yīng)用層包括多祥化服務(wù)模塊、規(guī)?；?wù)模塊和行業(yè)化服務(wù)模塊，其中，
[0026]多祥化服務(wù)模塊包括無線智能設(shè)備和固定終端，用于提供多祥化管網(wǎng)信息服務(wù)，無線智能設(shè)備通過移動通信網(wǎng)接入internet獲取服務(wù)和支持；
[0027]規(guī)?；?wù)模塊通過網(wǎng)絡(luò)交換機和網(wǎng)關(guān)接入與管網(wǎng)行業(yè)相關(guān)的管理和控制網(wǎng)絡(luò)；
[0028]行業(yè)化服務(wù)模塊通過網(wǎng)絡(luò)交換機和網(wǎng)關(guān)接入傳統(tǒng)的專業(yè)管線集散控制系統(tǒng)(DCS)、專業(yè)管線生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)(SCADA)相關(guān)系統(tǒng)；行業(yè)化服務(wù)模塊的鏈條化應(yīng)用服務(wù)技術(shù)包括管網(wǎng)系統(tǒng)的策劃、審批、招標(biāo)、采購、生產(chǎn)、施工、管理、維護(hù)等行業(yè)數(shù)據(jù)平臺，可覆蓋管網(wǎng)系統(tǒng)的各個服務(wù)環(huán)節(jié)。[0029]在本發(fā)明所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，所述管網(wǎng)包括排水管網(wǎng)，所述管網(wǎng)無線/有線傳感器包括設(shè)置在排水管網(wǎng)不同水質(zhì)監(jiān)測點的多個水質(zhì)污染物傳感器，且所述水質(zhì)污染物傳感器用于檢測排水管網(wǎng)不同水質(zhì)監(jiān)測點的污染物濃度數(shù)據(jù)；
[0030]所述綜合應(yīng)用層在進(jìn)行管網(wǎng)雨污合流監(jiān)控時，將排水管網(wǎng)不同水質(zhì)監(jiān)測點的污染物濃度數(shù)據(jù)導(dǎo)入所述GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)以得到污染物分布圖，并將排水管網(wǎng)的地理坐標(biāo)導(dǎo)入所述GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)以得到排水管網(wǎng)分布圖，再將所述污染物分布圖疊加顯示于所述排水管網(wǎng)分布圖之上，以建立排水管網(wǎng)的污染統(tǒng)計模型。
[0031]在本發(fā)明所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，所述綜合應(yīng)用層還用于在監(jiān)測到污染物濃度數(shù)據(jù)超出污染物預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時，根據(jù)節(jié)點關(guān)系樹的線性規(guī)則得到上游節(jié)點的最大污染物濃度及最大污染物濃度的出現(xiàn)時間，并根據(jù)上游節(jié)點的最大污染物濃度及最大污染物濃度的出現(xiàn)時間定位排水管網(wǎng)中的污染源。
[0032]在本發(fā)明所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，所述管網(wǎng)包括排水管網(wǎng)及泵站，所述管網(wǎng)無線/有線傳感器包括設(shè)置在排水管網(wǎng)及泵站的不同水壓監(jiān)測點的多個水壓傳感器，所述水壓傳感器用于檢測排水管網(wǎng)及泵站的不同水壓監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)；
[0033]所述綜合應(yīng)用層在進(jìn)行排水調(diào)度監(jiān)控時，將排水管網(wǎng)及泵站的不同水壓監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)導(dǎo)入所述GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)以得到水壓分布圖，并將排水管網(wǎng)及泵站的地理坐標(biāo)導(dǎo)入所述GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)以得到排水管網(wǎng)及泵站分布圖，再將所述水壓分布圖疊加顯示于所述排水管網(wǎng)及泵站分布圖之上，以建立排水管網(wǎng)及泵站的水壓統(tǒng)計模型。
[0034]在本發(fā)明所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，所述綜合應(yīng)用層還用于在監(jiān)測到水壓數(shù)據(jù)超出水壓預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時，根據(jù)節(jié)點關(guān)系樹的線性規(guī)則得到上游節(jié)點的最大水壓及最大水壓的出現(xiàn)時間，并根據(jù)上游節(jié)點的最大水壓及最大水壓的出現(xiàn)時間定位出排水管網(wǎng)或泵站的堵塞點。
[0035]在本發(fā)明所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，所述管網(wǎng)包括多個檢查井，所述管網(wǎng)無線/有線傳感器包括設(shè)置在不同檢查井的井蓋上的多個井蓋定位傳感器，所述井蓋定位傳感器用于檢測不同井蓋的井蓋定位數(shù)據(jù)；
[0036]所述綜合應(yīng)用層在進(jìn)行突發(fā)災(zāi)害預(yù)警時，若根據(jù)井蓋定位數(shù)據(jù)判斷特定檢查井的井蓋發(fā)生移位時，根據(jù)所述GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)確定所述特定檢查井的井蓋的地理位置，并發(fā)布預(yù)警信號。
[0037]在本發(fā)明所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，所述管網(wǎng)無線/有線傳感器包括設(shè)置在管網(wǎng)的不同氣體監(jiān)測點上的多個有害氣體傳感器，所述有害氣體傳感器用于檢測不同氣體監(jiān)測點的有害氣體數(shù)據(jù)；
[0038]所述綜合應(yīng)用層在進(jìn)行突發(fā)災(zāi)害預(yù)警時，若根據(jù)有害氣體數(shù)據(jù)判斷管網(wǎng)的特定監(jiān)測點發(fā)生有害氣體泄露時，根據(jù)所述GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)確定所述特定氣體監(jiān)測點的地理位置，并發(fā)布預(yù)警信號。
[0039]在本發(fā)明所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，所述管網(wǎng)無線/有線傳感器包括設(shè)置在管網(wǎng)的不同壓流監(jiān)測點上的多個水壓傳感器及多個流量傳感器，所述水壓傳感器及流量傳感器分別用于檢測管網(wǎng)的不同壓流監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)；
[0040]所述綜合應(yīng)用層在進(jìn)行管網(wǎng)模擬仿真時，根據(jù)特定歷史時刻下不同壓流監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)建立靜態(tài)瞬態(tài)仿真模型；根據(jù)特定歷史時段內(nèi)不同壓流監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)建立靜態(tài)穩(wěn)態(tài)仿真模型；根據(jù)當(dāng)前時刻下不同壓流監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)建立動態(tài)瞬態(tài)仿真模型。
[0041]在本發(fā)明所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，所述固定裝置包括與管道固定連接的用于管網(wǎng)無線/有線傳感器可拆卸固定的安裝套，所述安裝套由管道向上延伸至地表，所述安裝套的上端設(shè)有用于容置地面節(jié)點和電源的地表連接機構(gòu)；所述安裝套內(nèi)下端部設(shè)有用于管網(wǎng)無線/有線傳感器可拆卸固定的活動快速接頭，所述活動快速接頭連接有用于活動快速接頭連接或拆卸的拉線和柔性安裝拉桿，所述拉線和柔性安裝拉桿向上延伸至地表連接機構(gòu)。
[0042]本發(fā)明還構(gòu)造ー種智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，該智慧管網(wǎng)系統(tǒng)包括:感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層，所述應(yīng)用方法包括:
[0043]感知識別層中的自動信息生成単元和人工信息生成単元生成智慧管網(wǎng)的信息；
[0044]網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層中的遠(yuǎn)端節(jié)點和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)傳輸智慧管網(wǎng)的信息；
[0045]管理服務(wù)層中的數(shù)據(jù)保護(hù)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)檢索模塊和數(shù)據(jù)組織模塊處理智慧管網(wǎng)的信息；
[0046]綜合應(yīng)用層將智慧管網(wǎng)與公眾網(wǎng)絡(luò)終端、專業(yè)管線監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)平臺、數(shù)字城市相關(guān)生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)互通互聯(lián)及實現(xiàn)信息集成。
[0047]實施本發(fā)明的技術(shù)方案，感知識別層實時檢測管網(wǎng)不同監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，生成智慧管網(wǎng)的信息，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層傳輸智慧管網(wǎng)的信息，管理服務(wù)層中的數(shù)據(jù)保護(hù)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)檢索模塊和數(shù)據(jù)組織模塊對智慧管網(wǎng)的信息進(jìn)行處理，綜合應(yīng)用層用于將智慧管網(wǎng)與各種公眾網(wǎng)絡(luò)終端、專業(yè)管線監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)平臺、數(shù)字城市相關(guān)生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)互通互聯(lián)。因此，這種智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)方便監(jiān)控和管理。
[0048]本發(fā)明中，主動感知信息傳感設(shè)備的安裝是采用設(shè)置在地下管網(wǎng)的管道與地表之間的固定裝置可拆卸固定，該固定裝置設(shè)置在管道與地面之間，該固定裝置能將主動感知信息傳感設(shè)備固定在管道上，用于對管道內(nèi)信息進(jìn)行檢測，并且無需挖開土壤直接在地面就可以進(jìn)行主動感知信息傳感設(shè)備的拆卸和維修，實現(xiàn)了一種新的地下設(shè)備維修方法，地上操作十分方便，節(jié)省了維修時間，簡化了施工，減少了人力物力的浪費。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明，附圖中:
[0050]圖1是本發(fā)明智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)實施例一的邏輯結(jié)構(gòu)圖；
[0051]圖2是本發(fā)明智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)實施例ニ的示意圖；
[0052]圖3是本發(fā)明智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的實現(xiàn)方法實施例一的流程圖；
[0053]圖4是本發(fā)明智慧管網(wǎng)的傳感器安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖5是圖4的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0055]圖1是本發(fā)明智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)實施例一的邏輯結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)信息的生成、傳輸、處理和應(yīng)用，該智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)包括有感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層。
[0056]感知識別層為智慧管網(wǎng)的信息生成單元，且其包括自動信息生成單元和人工信息生成單元，其中，自動信息生成單元包括主動感知信息傳感設(shè)備和被動感知信息傳感設(shè)備，自動信息生成單元連接具有通信能力的地面節(jié)點，使管網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點成為能被獨立尋址的網(wǎng)絡(luò)終端。人工信息生成單元包括移動智能設(shè)備，用于現(xiàn)場人工生成管網(wǎng)信息，并通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)移動接入。該感知識別層主要用于檢測管網(wǎng)不同監(jiān)測點的靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，并通過自動信息生成方式和人工信息生成方式發(fā)布管網(wǎng)的檢測信息，其中，管網(wǎng)包括有供水管網(wǎng)、排水管網(wǎng)、燃?xì)夤芫W(wǎng)、泵站、檢查井等。該靜態(tài)數(shù)據(jù)包括地理坐標(biāo)，另外還可進(jìn)一步包括:埋深、材質(zhì)、規(guī)格、壓力、建設(shè)年代、權(quán)屬單位、負(fù)責(zé)人姓名及聯(lián)系方式等。該動態(tài)數(shù)據(jù)包括水壓、流量、水位、有害氣體濃度、水質(zhì)污染物濃度等。
[0057]網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層為智慧管網(wǎng)的信息傳輸單元，且網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層包括遠(yuǎn)端節(jié)點和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層為各種網(wǎng)絡(luò)終端提供網(wǎng)絡(luò)接入功能。該網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層用于對管網(wǎng)的檢測信息進(jìn)行匯集、處理，然后通過3G/4G/WIFI的無線方式或有線方式傳送管網(wǎng)的檢測信息傳送至管理服務(wù)層。
[0058]管理服務(wù)層為智慧管網(wǎng)的信息處理單元，且管理服務(wù)層包括數(shù)據(jù)保護(hù)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)檢索模塊和數(shù)據(jù)組織模塊，數(shù)據(jù)保護(hù)模塊包括網(wǎng)關(guān)；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過管理服務(wù)層的數(shù)據(jù)保護(hù)模塊的網(wǎng)關(guān)互通互聯(lián)。該管理服務(wù)層用于對所接收的管網(wǎng)的檢測信息進(jìn)行保護(hù)、存儲、組織和檢索。
[0059]綜合應(yīng)用層為智慧管網(wǎng)的信息應(yīng)用單元，且綜合應(yīng)用層包括多樣化服務(wù)模塊、規(guī)?；?wù)模塊和行業(yè)化服務(wù)模塊。綜合應(yīng)用層用于將智慧管網(wǎng)與各種公眾網(wǎng)絡(luò)終端、專業(yè)管線監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)平臺、數(shù)字城市相關(guān)生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)互通互聯(lián)。該綜合應(yīng)用層根據(jù)管理服務(wù)層所存儲的管網(wǎng)的檢測信息進(jìn)行管網(wǎng)雨污合流監(jiān)控、排水調(diào)度監(jiān)控、突發(fā)災(zāi)害預(yù)警或管網(wǎng)模擬仿真等，以建設(shè)智能化的上層行業(yè)應(yīng)用，包括規(guī)?；?、行業(yè)化等服務(wù)，行業(yè)化服務(wù)還包括鏈條化服務(wù)。它們形成泛化關(guān)系。應(yīng)當(dāng)說明的是，以上所述的連接，不僅僅限于有線方式的連接，還可為各種無線方式的連接。
[0060]結(jié)合圖2，在感知識別層中，自動信息生成單元的主動感知信息傳感設(shè)備包括管網(wǎng)無線/有線傳感器、地面節(jié)點和電源。遠(yuǎn)端節(jié)點通過有線或無線方式與地面節(jié)點連接組成管網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)。其中，管網(wǎng)無線/有線傳感器用于實時檢測管網(wǎng)的相應(yīng)監(jiān)測點的動態(tài)數(shù)據(jù)，管網(wǎng)無線/有線傳感器例如可包括水壓傳感器、流量傳感器、溫濕度傳感器、震動傳感器、氣壓傳感器、有害氣體傳感器、水質(zhì)污染物傳感器、井蓋定位傳感器和/或攝像頭。其中，攝像頭對監(jiān)控區(qū)域的視頻進(jìn)行捕捉，例如，監(jiān)控區(qū)域下的水流、水質(zhì)、水位等視頻。自動信息生成單元的被動感知信息傳感設(shè)備包括信息標(biāo)簽和信息標(biāo)簽讀取設(shè)備。信息標(biāo)簽可包括設(shè)置在管網(wǎng)的不同監(jiān)測點的多個RFID (Radio Frequency IDentificatio,無線射頻識另O)標(biāo)簽。信息標(biāo)簽讀取設(shè)備可包括多個RFID閱讀器。其中，RFID標(biāo)簽預(yù)先寫入有管網(wǎng)的相應(yīng)監(jiān)測點的靜態(tài)數(shù)據(jù)，這些靜態(tài)數(shù)據(jù)僅在管網(wǎng)建設(shè)時或改造時寫入，平時保持不變。RFID閱讀器用于讀取相應(yīng)RFID標(biāo)簽所寫入的靜態(tài)數(shù)據(jù)，當(dāng)然，管網(wǎng)無線/有線傳感器在檢測到動態(tài)數(shù)據(jù)后也可以將其寫入到相應(yīng)的RFID標(biāo)簽，此時，RFID閱讀器可同時讀取靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)。人工信息生成單元中的移動智能設(shè)備智能終端，用于在人工巡檢時，直接在現(xiàn)場讀出管網(wǎng)無線/有線傳感器的檢查結(jié)果并輸入到智能終端中，以用于動態(tài)數(shù)據(jù)的檢驗和修正。
[0061]結(jié)合圖4、5所示，所述主動感知信息傳感設(shè)備通過設(shè)置在地下管網(wǎng)的管道與地表之間的固定裝置可拆卸固定。
[0062]所述固定裝置包括與管道固定連接的用于管網(wǎng)無線/有線傳感器可拆卸固定的安裝套3，所述安裝套3由管道I向上延伸至地表，所述安裝套3的上端設(shè)有用于容置地面節(jié)點和電源的地表連接機構(gòu)。
[0063]安裝套3為中空結(jié)構(gòu)，安裝套3內(nèi)設(shè)置管網(wǎng)無線/有線的傳感器5，與安裝套3對應(yīng)的管道I上開有檢測孔，所述管網(wǎng)無線/有線傳感器5插入到檢測孔內(nèi)來檢測管道I內(nèi)信息。安裝套3與管道I的固定連接有多種方式，ー種是安裝套3直接固定在管道I上，但是由于安裝套3有一定長度，安裝過程不方便，因此，還可以采用分段連接的方式，即在管道I上對應(yīng)檢測孔設(shè)置有安裝座2，安裝套3通過安裝座2固定在管道I上。安裝座2的結(jié)構(gòu)也有多種，在此不作限定，只需能將安裝套3對應(yīng)檢測孔固定在管道I上即可，本實施例中安裝座2為短套管，安裝座2 —端焊接在管道I外壁上，安裝套3插裝在安裝座2內(nèi)，安裝套3與安裝座2之間緊配合連接或固定連接，緊配合連接可以采用過盈配合方式。固定連接可以采用焊接、螺接等方式。
[0064]所述安裝套3內(nèi)下端部設(shè)有用于管網(wǎng)無線/有線傳感器5可拆卸固定的活動快速接頭6，所述活動快速接頭6包括固定在安裝套3內(nèi)的插座組件，與插座組件密封可拆卸插接的插軸11，所述插軸11端部固定管網(wǎng)無線/有線傳感器5，所述插軸11插接到插座組件內(nèi)鎖定后，所述管網(wǎng)無線/有線傳感器5插入到管道I的檢測孔內(nèi)。
[0065]插座組件的固定可以直接固定在安裝套3內(nèi)壁，也可以固定在管道I外壁上。插座組件包括插座10和卡套12，卡套12套設(shè)在插座10タト，插軸11插接在插座10內(nèi)。在插座10與卡套12之間套裝有卡簧15、彈簧17，在插座10上螺接有螺母18對彈簧17限位。在插座10與插軸11之間設(shè)有鎖緊鋼球16，對應(yīng)的插軸11外壁上開有梯形槽。插座10、插軸11之間通過密封墊13、密封圈14中的至少ー個來密封。
[0066]插軸11為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)置有實現(xiàn)貫通的插軸腔，插軸腔內(nèi)穿裝有管網(wǎng)無線/有線傳感器5的電源線和通訊線。
[0067]所述活動快速接頭6連接有用于活動快速接頭6連接或拆卸的拉線8和柔性安裝拉桿9,所述拉線8和柔性安裝拉桿9向上延伸至地表連接機構(gòu)。
[0068]所述拉線8下端固定在卡套12上，上端限位在地表連接機構(gòu)內(nèi)。拉線8對稱均勻設(shè)置，一般設(shè)置兩個，分別固定在卡套12端面相對的位置。插軸11上帯有導(dǎo)向環(huán)7，導(dǎo)向環(huán)與柔性安裝拉桿9固定連接。導(dǎo)向環(huán)7設(shè)有導(dǎo)向孔，拉線8穿入導(dǎo)向孔內(nèi)，用于對下放的插軸11進(jìn)行導(dǎo)向，使其能安全快速插接到插座10內(nèi)。
[0069]柔性安裝拉桿9為中空的柔性可彎曲結(jié)構(gòu)，下端與插軸11固定連接，上端延伸至地表連接機構(gòu)內(nèi)。所述柔性安裝拉桿9的中空腔體對應(yīng)插軸11的插軸腔，柔性安裝拉桿9可用彈簧鋼絲繞制，柔性安裝拉桿9的中空內(nèi)腔可連接管網(wǎng)無線/有線傳感器5的電源線和通訊線。柔性安裝拉桿9采用柔性結(jié)構(gòu)，方便拉桿通過變形調(diào)整活動快速接頭6的插接。
[0070]地表連接機構(gòu)是用于管網(wǎng)無線/有線傳感器5的供電和通訊，主動感知信息傳感設(shè)備中的地面節(jié)點和電源設(shè)置其中。地表連接機構(gòu)的結(jié)構(gòu)不作限定，只需對其中的主動感知信息傳感設(shè)備起到保護(hù)作用，本實施例的地表連接機構(gòu)采用地表接線盒，地表接線盒內(nèi)設(shè)置的電源和地面節(jié)點，具有根據(jù)實際需要設(shè)置。根據(jù)管道I的埋深，地表接線盒可與遠(yuǎn)端節(jié)點連接，并可安裝獨立的風(fēng)力/太陽能電源、可更換電池或與供電網(wǎng)連接。
[0071]結(jié)合圖4、5所示，在連接管網(wǎng)無線/有線傳感器5時，首先通過拉線8將插座10上的卡套12向上拉至最高處并固定位置，再將插軸11的頭部連帶管網(wǎng)無線/有線傳感器5，通過柔性安裝拉桿9和安裝套3插入到管道I上檢測孔中，當(dāng)插軸11的頭部插到底后即可松開卡套12，卡套12在彈簧17的彈力的作用下恢復(fù)原位，卡套12在恢復(fù)原位過程中推動鎖緊鋼球16進(jìn)入插軸11上的梯形槽內(nèi)，并將鎖緊鋼球16固定在梯形槽內(nèi)，產(chǎn)生自鎖作用，使插軸11被鎖定在插座10內(nèi)不至脫落，從而實現(xiàn)快速連接。同時插軸11頭部有密封墊13或密封圈14實現(xiàn)軸向密封，使地下管道I內(nèi)部的流體不至向外泄露。當(dāng)需要對管網(wǎng)無線/有線傳感器5進(jìn)行檢修或更換時，只需通過拉線8將插座10上的卡套12向上拉至最高處,這時插軸11即可從插座10中退出。
[0072]關(guān)于管網(wǎng)無線/有線傳感器5，還需說明的是，在實際應(yīng)用時，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和監(jiān)控需求對不同的管網(wǎng)無線/有線傳感器5進(jìn)行選型。在對管網(wǎng)無線/有線傳感器5進(jìn)行安裝時，首先，在管道/檢查井的設(shè)計位置開檢測孔，密封連接預(yù)制的固定座。施工時從固定座固定安裝套3至地表，安裝套3上端設(shè)置地表連接機構(gòu)(地表接線盒)，安裝套3具有一定強度，在一定程度上可抵抗土壤沉降造成的變形，比如采用鋼塑復(fù)合管，即使安裝套3彎曲變形也能保持管內(nèi)各向撓曲接近相等，使其形狀能夠長期維持。安裝套3與固定座緊密連接，并與周邊土壤形成密封。然后根據(jù)需要可從地表接線盒通過安裝套3在管壁內(nèi)部安裝或更換管網(wǎng)無線/有線傳感器5。
[0073]感知識別層實時檢測管網(wǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)并發(fā)布出去，其發(fā)布方式包括信息自動發(fā)布方式和人工信息發(fā)布方式，自動信息生成方式主要依靠主動感知設(shè)備和被動感知設(shè)備，主動感知設(shè)備包括無線通訊方式的傳感器、有線通訊方式的傳感器，傳感器分別由地表接線盒供電，并實時檢測相應(yīng)監(jiān)測點的動態(tài)數(shù)據(jù)，例如，水壓、流量、溫度、濕度、有害氣體、水質(zhì)(有害)及管網(wǎng)的視頻監(jiān)控。被動感知設(shè)備包括RFID閱讀器及附設(shè)在管網(wǎng)上的RFID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽預(yù)先寫入有相應(yīng)監(jiān)測點的靜態(tài)數(shù)據(jù)，例如，坐標(biāo)、埋深、材質(zhì)、規(guī)格、壓力、建設(shè)年代、權(quán)屬單位、負(fù)責(zé)人姓名及聯(lián)系方式等基礎(chǔ)信息，RFID閱讀器可讀取相應(yīng)RFID標(biāo)簽所寫入的靜態(tài)數(shù)據(jù)，并傳送至管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層，以方便進(jìn)行管網(wǎng)監(jiān)控定位，進(jìn)而方便對管網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃、科學(xué)管理、查閱檢索和現(xiàn)場警示，并可通過無線技術(shù)向施工人員的手機等設(shè)備發(fā)出警示，避免挖斷供水、供電、燃?xì)獾裙芫€的事件發(fā)生。人工信息發(fā)布的方式主要依靠智能終端，例如，智能手機、平板電腦等，在人工巡檢時，巡檢人員將現(xiàn)場查看到的檢查結(jié)果輸入到智能終端，并通過智能終端發(fā)布出去。
[0074]網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層的主要作用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層的主要作用是把感知識別層數(shù)據(jù)接入到管理服務(wù)層，供智慧管網(wǎng)的上層服務(wù)使用。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層利用包括互聯(lián)網(wǎng)、無線寬帶網(wǎng)、無線低速網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)，或利用各種異構(gòu)設(shè)備本身的無線通信模塊和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議自組成的“物聯(lián)網(wǎng)”。這些異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過“網(wǎng)關(guān)”、“異構(gòu)網(wǎng)融合”以及云計算通訊模組進(jìn)行互通互聯(lián)。“泛在網(wǎng)絡(luò)”是實現(xiàn)“智慧管網(wǎng)”的基礎(chǔ)設(shè)施，為管網(wǎng)信息的互聯(lián)互通提供高性能網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。采集器、傳感器獲取的信息通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、無線寬帶傳輸?shù)皆贫?，在云端完成計算、分析、存儲和分發(fā)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)包括管網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動通訊網(wǎng)絡(luò)、internet廣域網(wǎng)、專業(yè)管線SCADA/DCS網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)平臺、公眾網(wǎng)絡(luò)終端、及其他與管網(wǎng)行業(yè)相關(guān)管理和控制網(wǎng)絡(luò)，如行業(yè)門戶網(wǎng)站、市政管理、數(shù)字城市網(wǎng)絡(luò)等通過網(wǎng)絡(luò)交換機接入管理服務(wù)層。傳感器、攝像頭、RFID閱讀器等獲取的信息通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、無線寬帶傳輸?shù)皆贫?，在云端完成計算、分析、存儲和分發(fā)。在該實施例中，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層包括遠(yuǎn)端節(jié)點設(shè)備(中繼器)、移動通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)交換機。遠(yuǎn)端節(jié)點設(shè)備可通過有線或無線的方式將傳感器、RFID閱讀器等所檢測的環(huán)境數(shù)據(jù)實時或異步的上傳到該節(jié)點，該遠(yuǎn)端節(jié)點設(shè)備起到匯集環(huán)境數(shù)據(jù)的作用。移動通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要在人工進(jìn)行管網(wǎng)巡檢時接收通過智能終端上傳的環(huán)境數(shù)據(jù)，同樣起到數(shù)據(jù)匯集的作用，同吋，該移動通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也通過WIF1、GRPS、3G、4G等移動通訊技術(shù)為綜合應(yīng)用層提供無線數(shù)據(jù)通路服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)交換機主要實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的打包、分割、組合等處理及建立路由路徑，將環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)。另外，管網(wǎng)SCADA/DCS (distributed control systems,分散控制系統(tǒng))服務(wù)器主要為綜合應(yīng)用層提供經(jīng)過智能分析和處理之后的管網(wǎng)綜合環(huán)境數(shù)據(jù)。
[0075]管理服務(wù)層的主要作用是在高性能計算和海量存儲技術(shù)的支持下，將大規(guī)模數(shù)據(jù)高效可靠地組織起來，為上層行業(yè)應(yīng)用提供智能的支撐平臺，例如，解決如何存儲(數(shù)據(jù)庫與海量存儲技木)、如何檢索(搜索引擎)、如何使用(數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí))、如何不被濫用(數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù))等問題。在該實施例中，管理服務(wù)層包括數(shù)據(jù)檢索模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)組織模塊以及數(shù)據(jù)保護(hù)模塊。其中，數(shù)據(jù)存儲模塊包括多個數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器和GPS時鐘，數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器之間依賴GPS時鐘保持同歩。數(shù)據(jù)檢索模塊包括基于WEB的WEB服務(wù)器，WEB服務(wù)器中裝載有數(shù)據(jù)檢索軟件。數(shù)據(jù)組織模塊包括GIS服務(wù)器和應(yīng)用工作站。數(shù)據(jù)保護(hù)模塊包括網(wǎng)關(guān)及其防火墻。而且，用于數(shù)據(jù)保護(hù)的網(wǎng)關(guān)置于WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器的前端，采用獨立的硬件設(shè)備結(jié)合加密解密軟件系統(tǒng)的形式安裝到被保護(hù)的服務(wù)器的前側(cè)，其主要作用是:(1)起到網(wǎng)絡(luò)防火墻的作用，實現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)的隔離和保護(hù)；(2)對傳入的各種加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解密或從被保護(hù)的數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行各類加密。
[0076]WEB服務(wù)器主要功能是提供對涉及結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行混合檢索、字/詞/句/片段檢索、自動分庫檢索、多庫并行檢索，從而提供全方位檢索手段和查尋方法，包括各種邏輯組合檢索、位置檢索、二次檢索、漸進(jìn)檢索、歷史檢索、詞根檢索、大小寫敏感檢索、概念檢索、對檢索結(jié)果按與檢索表達(dá)式的相關(guān)性和重要性程度排序等。另外，WEB服務(wù)器可使用高效的索引壓縮技術(shù)、索引跳躍式掃描技術(shù)、多庫并行檢索技術(shù)、完善的多級Query-CACHE技術(shù)、基于詞以及詞頻的b1-gram算法等進(jìn)行檢索。數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器主要功能是對管網(wǎng)的所有環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，例如，利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)包括數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)、數(shù)據(jù)庫實時備份技術(shù)、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)安全技術(shù)等實現(xiàn)海量管網(wǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)的安全存儲和高效存儲。數(shù)據(jù)管理應(yīng)用工作站則主要提供GIS服務(wù)以及各類數(shù)據(jù)分析應(yīng)用工作站，如專家系統(tǒng)工作站等。
[0077]在綜合應(yīng)用層中，通過網(wǎng)絡(luò)交換機和網(wǎng)關(guān)接入傳統(tǒng)的管網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)(SCADA)、管網(wǎng)集散控制系統(tǒng)(DCS)，且主要作用是建設(shè)智能化的上層行業(yè)應(yīng)用，包括規(guī)模化、行業(yè)化等服務(wù)，行業(yè)化服務(wù)還包括鏈條化服務(wù)。它們形成泛化關(guān)系。綜合應(yīng)用層包括多祥化服務(wù)模塊、規(guī)?；?wù)模塊和行業(yè)化服務(wù)模塊，其中，多祥化服務(wù)模塊包括無線智能設(shè)備和固定終端等公眾網(wǎng)絡(luò)終端，并提供多祥化管網(wǎng)信息服務(wù)，例如，設(shè)備可根據(jù)管網(wǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行管網(wǎng)雨污合流監(jiān)控、排水調(diào)度監(jiān)控、突發(fā)災(zāi)害預(yù)警或管網(wǎng)模擬仿真等。無線智能設(shè)備通過移動通信網(wǎng)接入internet獲取服務(wù)和支持；規(guī)模化服務(wù)模塊主要通過網(wǎng)絡(luò)交換機和網(wǎng)關(guān)接入與管網(wǎng)行業(yè)相關(guān)管理和控制網(wǎng)絡(luò)如行業(yè)門戶網(wǎng)站、市政管理、數(shù)字城市網(wǎng)絡(luò)等；行業(yè)化服務(wù)模塊通過網(wǎng)絡(luò)交換機和網(wǎng)關(guān)接入傳統(tǒng)的專業(yè)管線集散控制系統(tǒng)(DCS)、專業(yè)管線生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)(SCADA)等相關(guān)系統(tǒng)，行業(yè)化服務(wù)模塊的鏈條化應(yīng)用服務(wù)技術(shù)，包括管網(wǎng)系統(tǒng)的策劃、審批、招標(biāo)、采購、生產(chǎn)、施工、管理、維護(hù)等行業(yè)數(shù)據(jù)平臺，可覆蓋管網(wǎng)系統(tǒng)的各個服務(wù)環(huán)節(jié)。
[0078]綜合應(yīng)用層在進(jìn)行管網(wǎng)雨污合流監(jiān)控時，首先，排水管網(wǎng)不同水質(zhì)監(jiān)測點的多個水質(zhì)污染物傳感器將所檢測的污染物濃度數(shù)據(jù)傳送到管理服務(wù)層，綜合應(yīng)用層從管理服務(wù)層調(diào)出排水管網(wǎng)不同水質(zhì)監(jiān)測點的污染物濃度數(shù)據(jù)。然后，將排水管網(wǎng)不同水質(zhì)監(jiān)測點的污染物濃度數(shù)據(jù)導(dǎo)入GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)以得到污染物分布圖，并將排水管網(wǎng)的地理坐標(biāo)導(dǎo)入GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)以得到排水管網(wǎng)分布圖，再將污染物分布圖疊加顯示于排水管網(wǎng)分布圖之上，通過整合分析建立排水管網(wǎng)的污染統(tǒng)計模型。而且，可根據(jù)管理服務(wù)層中所存儲的歷史數(shù)據(jù)建立不同條件下的排水管網(wǎng)的污染統(tǒng)計模型，從而監(jiān)測對應(yīng)排水區(qū)域的長期雨污分流情況。另外，在突發(fā)情況下，當(dāng)綜合應(yīng)用層在監(jiān)測到污染物濃度數(shù)據(jù)超出污染物預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時，根據(jù)節(jié)點關(guān)系樹的線性規(guī)則得到上游節(jié)點的最大污染物濃度及最大污染物濃度的出現(xiàn)時間，并根據(jù)上游節(jié)點的最大污染物濃度及最大污染物濃度的出現(xiàn)時間預(yù)測污染物注入節(jié)點，從而迅速準(zhǔn)確地定位出排水管網(wǎng)中的污染源。
[0079]綜合應(yīng)用層在進(jìn)行排水調(diào)度監(jiān)控時，首先，排水管網(wǎng)及泵站的不同水壓監(jiān)測點的多個水壓傳感器將所檢測的水壓數(shù)據(jù)傳送到管理服務(wù)層，綜合應(yīng)用層從管理服務(wù)層調(diào)出排水管網(wǎng)及泵站的不同水壓監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)。然后，將排水管網(wǎng)及泵站的不同水壓監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)導(dǎo)入GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)以得到水壓分布圖，并將排水管網(wǎng)及泵站的地理坐標(biāo)導(dǎo)入GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)以得到排水管網(wǎng)及泵站分布圖，再將水壓分布圖疊加顯示于排水管網(wǎng)及泵站分布圖之上，以建立排水管網(wǎng)及泵站的水壓統(tǒng)計模型。而且，可根據(jù)管理服務(wù)層中所存儲的歷史數(shù)據(jù)建立不同條件下的排水管網(wǎng)及泵站的水壓統(tǒng)計模型，從而監(jiān)測對應(yīng)排水區(qū)域的長期排水情況。另外，當(dāng)綜合應(yīng)用層在監(jiān)測到水壓數(shù)據(jù)超出水壓預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時，根據(jù)節(jié)點關(guān)系樹的線性規(guī)則得到上游節(jié)點的最大水壓及最大水壓的出現(xiàn)時間，并根據(jù)上游節(jié)點的最大水壓及最大水壓的出現(xiàn)時間定位出排水管網(wǎng)或泵站的堵塞點。
[0080]進(jìn)一步地，基于排水管網(wǎng)及泵站的不同水壓監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)，進(jìn)行區(qū)域規(guī)模指標(biāo)聚類，對城市洪水區(qū)域進(jìn)行合理的分區(qū)，并控制區(qū)塊規(guī)模使之符合系統(tǒng)運算要求。同時，根據(jù)不同條件下的排水管網(wǎng)及泵站的水壓統(tǒng)計模型確定模型集類型、辨識模型結(jié)構(gòu)和模型參數(shù)，最后對模型參數(shù)進(jìn)行在線動態(tài)修正，從而監(jiān)測對應(yīng)排水區(qū)域的長期泄洪情況，以及基于計算機圖形與虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行城市積澇預(yù)警和排洪規(guī)劃。突發(fā)情況下可利用排水管網(wǎng)的水壓統(tǒng)計預(yù)測模型快速計算出管道水深，通過信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換器接口與排水泵站的DCS系統(tǒng)通訊，合理控制排水系統(tǒng)的自動操作，充分利用系統(tǒng)所有蓄水設(shè)備，避免在一個特定的區(qū)域發(fā)生洪水溢出而剩余的蓄水系統(tǒng)閑置，最終達(dá)到區(qū)域洪水溢出最小化。
[0081]綜合應(yīng)用層在進(jìn)行突發(fā)災(zāi)害預(yù)警時，例如井蓋移位預(yù)警，首先，不同檢查井的井蓋上的井蓋定位傳感器將所檢測的井蓋定位數(shù)據(jù)傳送到管理服務(wù)層，綜合應(yīng)用層從管理服務(wù)層調(diào)出不同井蓋的井蓋定位數(shù)據(jù)，若根據(jù)井蓋定位數(shù)據(jù)判斷特定檢查井的井蓋發(fā)生移位時，根據(jù)GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)確定特定檢查井的井蓋的地理位置，并發(fā)布預(yù)警信號。再例如有害氣體泄漏預(yù)警，首先，不同氣體監(jiān)測點上的多個有害氣體傳感器將所檢測的有害氣體數(shù)據(jù)傳送到管理服務(wù)層，綜合應(yīng)用層從管理服務(wù)層調(diào)出不同氣體監(jiān)測點的有害氣體數(shù)據(jù)，若根據(jù)有害氣體數(shù)據(jù)判斷管網(wǎng)的特定監(jiān)測點發(fā)生有害氣體泄露時，根據(jù)GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)確定特定氣體監(jiān)測點的地理位置，并發(fā)布預(yù)警信號。
[0082]綜合應(yīng)用層在進(jìn)行管網(wǎng)模擬仿真時，首先，管網(wǎng)的不同壓流監(jiān)測點上的水壓傳感器及流量傳感器將所檢測的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)傳送到管理服務(wù)層，綜合應(yīng)用層從管理服務(wù)層調(diào)出不同壓流監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)。然后，綜合應(yīng)用層可根據(jù)這些數(shù)據(jù)建立仿真模型，其目的在于了解真實系統(tǒng)在不同條件下的運行情況以及在増加或刪去ー些條件后判斷系統(tǒng)可能發(fā)生的變化。根據(jù)仿真模型所采用的數(shù)據(jù)的不同，可分為以下三種:(1)靜態(tài)瞬態(tài)仿真模型，其是根據(jù)特定歷史時刻下不同壓流監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)所建立的，該類模型一般用于管網(wǎng)規(guī)劃及工程設(shè)計部門進(jìn)行管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計，以及管網(wǎng)調(diào)度運行部門對壓力級制較低、規(guī)模龐大且沒有實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的系統(tǒng)進(jìn)行分析。(2)靜態(tài)穩(wěn)態(tài)仿真模型，其是根據(jù)特定歷史時段內(nèi)不同壓流監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)所建立的，該類模型可用于管網(wǎng)調(diào)度運行及管網(wǎng)規(guī)劃部門進(jìn)行某段時間的特定任務(wù)的離線分析，模擬各種操作的實際狀態(tài)及相對合理的非正常狀態(tài)。同時，在培訓(xùn)中通過模擬系統(tǒng)的運行、事故狀態(tài)等條件，可提高出現(xiàn)風(fēng)險時的反應(yīng)處理能力，并可在短期內(nèi)提供過去需要長期經(jīng)驗積累才能獲得的知識。(3)動態(tài)瞬態(tài)在線仿真模型，其是根據(jù)當(dāng)前時刻下不同壓流監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)所建立的，該類模型可用于進(jìn)行在線實時管網(wǎng)的エ況分析，并可提供調(diào)度運行最需要的又是監(jiān)控系統(tǒng)所缺乏的管網(wǎng)運行前景預(yù)測，增強管網(wǎng)調(diào)度的安全性與高效性。
[0083]圖3是本發(fā)明智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用方法實施例一的流程圖，該智慧管網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用方法包括:
[0084]感知識別層中的自動信息生成単元和人工信息生成単元生成智慧管網(wǎng)的信息；
[0085]網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層中的遠(yuǎn)端節(jié)點和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)傳輸智慧管網(wǎng)的信息；
[0086]管理服務(wù)層中的數(shù)據(jù)保護(hù)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)檢索模塊和數(shù)據(jù)組織模塊處理智慧管網(wǎng)的信息；
[0087]綜合應(yīng)用層將智慧管網(wǎng)與公眾網(wǎng)絡(luò)終端、專業(yè)管線監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)平臺、數(shù)字城市相關(guān)生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)互通互聯(lián)及實現(xiàn)信息集成。
[0088]最后需說明的是，智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中所適用的優(yōu)選方案同樣適用于智慧管網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用方法，在此不做贅述。
[0089]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.ー種智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，該智慧管網(wǎng)系統(tǒng)包括:感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層，其中， 感知識別層為智慧管網(wǎng)的信息生成単元，且感知識別層包括自動信息生成単元和人工信息生成単元；其中， 自動信息生成単元包括主動感知信息傳感設(shè)備和被動感知信息傳感設(shè)備，自動信息生成單元連接具有通信能力的地面節(jié)點，使管網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點成為能被獨立尋址的網(wǎng)絡(luò)終端；人工信息生成単元包括移動智能設(shè)備，用于現(xiàn)場人工生成管網(wǎng)信息，并通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)移動接入； 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層為智慧管網(wǎng)的信息傳輸單元，且網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層包括遠(yuǎn)端節(jié)點和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層為網(wǎng)絡(luò)終端提供網(wǎng)絡(luò)接入功能； 管理服務(wù)層為智慧管網(wǎng)的信息處理單元，且管理服務(wù)層包括數(shù)據(jù)保護(hù)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)檢索模塊和數(shù)據(jù)組織模塊，數(shù)據(jù)保護(hù)模塊包括網(wǎng)關(guān)；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過數(shù)據(jù)保護(hù)模塊的網(wǎng)關(guān)互通互聯(lián)； 綜合應(yīng)用層為智慧管網(wǎng)的信息應(yīng)用單元；綜合應(yīng)用層用于將智慧管網(wǎng)與公眾網(wǎng)絡(luò)終端、專業(yè)管線監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)平臺、數(shù)字城市相關(guān)生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)互通互聯(lián)及實現(xiàn)イM息集成; 所述主動感知信息傳感設(shè)備通過設(shè)置在地下管網(wǎng)的管道與地表之間的固定裝置可拆卸固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，在自動信息生成単元中， 主動感知信息傳感設(shè)備包括管網(wǎng)無線/有線傳感器、地面節(jié)點和電源；遠(yuǎn)端節(jié)點通過有線或無線方式與地面節(jié)點連接組成管網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)； 被動感知信息傳感設(shè)備包括信息標(biāo)簽和信息標(biāo)簽讀取設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層中，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)包括管網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動通訊網(wǎng)絡(luò)、internet廣域網(wǎng)、專業(yè)管線SCADA/DCS網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)平臺、公眾網(wǎng)絡(luò)終端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，在管理服務(wù)層中， 數(shù)據(jù)存儲模塊包括多個數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器和GPS時鐘，數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器之間依賴GPS時鐘保持同步； 數(shù)據(jù)檢索模塊包括基于WEB的WEB服務(wù)器，所述WEB服務(wù)器中裝載有數(shù)據(jù)檢索軟件； 數(shù)據(jù)組織模塊包括GIS服務(wù)器、應(yīng)用工作站； 數(shù)據(jù)保護(hù)模塊還包括網(wǎng)關(guān)的防火墻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，綜合應(yīng)用層包括多祥化服務(wù)模塊、規(guī)?；?wù)模塊和行業(yè)化服務(wù)模塊，其中， 多祥化服務(wù)模塊包括無線智能設(shè)備和固定終端，用于提供多祥化管網(wǎng)信息服務(wù)，無線智能設(shè)備通過移動通信網(wǎng)接入internet獲取服務(wù)和支持； 規(guī)?；?wù)模塊通過網(wǎng)絡(luò)交換機和網(wǎng)關(guān)接入與管網(wǎng)行業(yè)相關(guān)的管理和控制網(wǎng)絡(luò)； 行業(yè)化服務(wù)模塊通過網(wǎng)絡(luò)交換機和網(wǎng)關(guān)接入傳統(tǒng)的專業(yè)管線集散控制系統(tǒng)、專業(yè)管線生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)相關(guān)系統(tǒng)；行業(yè)化服務(wù)模塊的鏈條化應(yīng)用服務(wù)技術(shù)包括管網(wǎng)系統(tǒng)的策劃、審批、招標(biāo)、采購、生產(chǎn)、施工、管理、維護(hù)等行業(yè)數(shù)據(jù)平臺，可覆蓋管網(wǎng)系統(tǒng)的各個服務(wù)環(huán)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述管網(wǎng)包括排水管網(wǎng)，所述管網(wǎng)無線/有線傳感器包括設(shè)置在排水管網(wǎng)不同水質(zhì)監(jiān)測點的多個水質(zhì)污染物傳感器，且所述水質(zhì)污染物傳感器用于檢測排水管網(wǎng)不同水質(zhì)監(jiān)測點的污染物濃度數(shù)據(jù)； 所述綜合應(yīng)用層在進(jìn)行管網(wǎng)雨污合流監(jiān)控時，將排水管網(wǎng)不同水質(zhì)監(jiān)測點的污染物濃度數(shù)據(jù)導(dǎo)入所述GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)以得到污染物分布圖，并將排水管網(wǎng)的地理坐標(biāo)導(dǎo)入所述GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)以得到排水管網(wǎng)分布圖，再將所述污染物分布圖疊加顯示于所述排水管網(wǎng)分布圖之上，以建立排水管網(wǎng)的污染統(tǒng)計模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述綜合應(yīng)用層還用于在監(jiān)測到污染物濃度數(shù)據(jù)超出污染物預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時，根據(jù)節(jié)點關(guān)系樹的線性規(guī)則得到上游節(jié)點的最大污染物濃度及最大污染物濃度的出現(xiàn)時間，并根據(jù)上游節(jié)點的最大污染物濃度及最大污染物濃度的出現(xiàn)時間定位排水管網(wǎng)中的污染源。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述管網(wǎng)包括排水管網(wǎng)及泵站，所述管網(wǎng)無線/有線傳感器包括設(shè)置在排水管網(wǎng)及泵站的不同水壓監(jiān)測點的多個水壓傳感器，所述水壓傳感器用于檢測排水管網(wǎng)及泵站的不同水壓監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)； 所述綜合應(yīng)用層在進(jìn)行排水調(diào)度監(jiān)控時，將排水管網(wǎng)及泵站的不同水壓監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)導(dǎo)入所述GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)以得到水壓分布圖，并將排水管網(wǎng)及泵站的地理坐標(biāo)導(dǎo)入所述GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)以得到排水管網(wǎng)及泵站分布圖，再將所述水壓分布圖疊加顯示于所述排水管網(wǎng)及泵站分布圖之上，以建立排水管網(wǎng)及泵站的水壓統(tǒng)計模型。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述綜合應(yīng)用層還用于在監(jiān)測到水壓數(shù)據(jù)超出水壓預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時，根據(jù)節(jié)點關(guān)系樹的線性規(guī)則得到上游節(jié)點的最大水壓及最大水壓的出現(xiàn)時間，并根據(jù)上游節(jié)點的最大水壓及最大水壓的出現(xiàn)時間定位出排水管網(wǎng)或泵站的堵塞點。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述管網(wǎng)包括多個檢查井，所述管網(wǎng)無線/有線傳感器包括設(shè)置在不同檢查井的井蓋上的多個井蓋定位傳感器，所述井蓋定位傳感器用于檢測不同井蓋的井蓋定位數(shù)據(jù)； 所述綜合應(yīng)用層在進(jìn)行突發(fā)災(zāi)害預(yù)警時，若根據(jù)井蓋定位數(shù)據(jù)判斷特定檢查井的井蓋發(fā)生移位時，根據(jù)所述GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)確定所述特定檢查井的井蓋的地理位置，并發(fā)布預(yù)警信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述管網(wǎng)無線/有線傳感器包括設(shè)置在管網(wǎng)的不同氣體監(jiān)測點上的多個有害氣體傳感器，所述有害氣體傳感器用于檢測不同氣體監(jiān)測點的有害氣體數(shù)據(jù)； 所述綜合應(yīng)用層在進(jìn)行突發(fā)災(zāi)害預(yù)警時，若根據(jù)有害氣體數(shù)據(jù)判斷管網(wǎng)的特定監(jiān)測點發(fā)生有害氣體泄露時，根據(jù)所述GIS服務(wù)器的地理信息系統(tǒng)確定所述特定氣體監(jiān)測點的地理位置，并發(fā)布預(yù)警信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述管網(wǎng)無線/有線傳感器包括設(shè)置在管網(wǎng)的不同壓流監(jiān)測點上的多個水壓傳感器及多個流量傳感器，所述水壓傳感器及流量傳感器分別用于檢測管網(wǎng)的不同壓流監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)； 所述綜合應(yīng)用層在進(jìn)行管網(wǎng)模擬仿真時，根據(jù)特定歷史時刻下不同壓流監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)建立靜態(tài)瞬態(tài)仿真模型；根據(jù)特定歷史時段內(nèi)不同壓流監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)建立靜態(tài)穩(wěn)態(tài)仿真模型；根據(jù)當(dāng)前時刻下不同壓流監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)建立動態(tài)瞬態(tài)仿真模型。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于，所述固定裝置包括與管道固定連接的用于管網(wǎng)無線/有線傳感器可拆卸固定的安裝套，所述安裝套由管道向上延伸至地表，所述安裝套的上端設(shè)有用于容置地面節(jié)點和電源的地表連接機構(gòu)；所述安裝套內(nèi)下端部設(shè)有用于管網(wǎng)無線/有線傳感器可拆卸固定的活動快速接頭，所述活動快速接頭連接有用于活動快速接頭連接或拆卸的拉線和柔性安裝拉桿，所述拉線和柔性安裝拉桿向上延伸至地表連接機構(gòu)。
14.ー種智慧管網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，其特征在于，該智慧管網(wǎng)系統(tǒng)包括:感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層，所述應(yīng)用方法包括: 感知識別層中的自動信息生成単元和人工信息生成単元生成智慧管網(wǎng)的信息； 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層中的遠(yuǎn)端節(jié)點和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)傳輸智慧管網(wǎng)的信息； 管理服務(wù)層中的數(shù)據(jù)保護(hù)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)檢索模塊和數(shù)據(jù)組織模塊處理智慧管網(wǎng)的信息； 綜合應(yīng)用層將智慧管網(wǎng)與公眾網(wǎng)絡(luò)終端、專業(yè)管線監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)平臺、數(shù)字城市相關(guān)生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)互通互聯(lián)及實現(xiàn)信息集成。
【文檔編號】H04L12/24GK103595813SQ201310598341
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】唐菊娣, 楊春江, 劉軍 申請人:錦瀚智慧管網(wǎng)技術(shù)有限公司