一种基于无线传感器技术的地下管网管线位移沉降监测方法及云监测平台与流程

1.本发明属于地下管线检测技术领域，涉及到一种基于无线传感器技术的地下管网管线位移沉降监测方法及云监测平台。


背景技术：

2.随着社会的快速发展，越来越多的城市也提高了对城市基础设施安全的重视，地下管线是城市基础设施的重要组成部分，地下管线的沉降也逐渐成为地下管线主要安全隐患之一，因此，需要对地下管线对应的位移沉降进行监测；
3.现有的地下管网管线位移沉降监测方法主要集中于对地下管线所在区域土壤对应的变形量和地下管线对应的垂直方向的位移量进行监测，这种监测方法只是单一直观的反映了地下管线对应的沉降状态，并没有对地下管线沉降的均匀性和危险性进行分析，因此，现有的地下管网管线位移沉降监测方法还存在一定的弊端，一方面，现有的地下管网管线位移沉降监测方法监测内容具有局限性，无法有效的提高对地下管线沉降监测的可靠性和精准性，一方面，现有的地下管网管线位移沉降监测方法没有对地下管线未沉降区域进行分析，进而无法有效的提高地下管线沉降的预警效率，另一方面，现有的现有的地下管网管线位移沉降监测方法无法有效的提高对地线管线沉降的监测效率和对地线管线危险响应效率。


技术实现要素：

4.鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种基于无线传感器技术的地下管网管线位移沉降监测方法及云监测平台，实现了对地下管网管线位移沉降的实时监测和精准预判；
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.本发明一方面提供了一种基于无线传感器技术的地下管网管线位移沉降监测方法，该方法包括以下步骤：
7.步骤一、地下管线区域划分：将该地下管线按照预设顺序划分各检测段，并将划分的各检测段按照预设顺序进行划分，依次标记为1，2，...i,...n，并获取各检测段管线对应的位置，进而构建各检测段管线位置集合w(w1,w2...wi,...wn)，wi表示该地下管线第i个检测段对应的位置；
8.步骤二、管线沉降量检测：所述管线沉降量检测用于对该地下管线各检测段对应的沉降量进行检测，进而将该地下管线各检测段按照预设顺序布设检测点，进而获取各检测段各检测点对应的沉降量；
9.步骤三、管线沉降状态分析：根据检测的该地下管线各检测段各检测点对应的沉降量，进而对该地下管线各检测段对应的沉降状态进行分析，获取该地下管线各检测段对应的沉降状态；
10.步骤四、地下管线检测段分类：根据各地下管线沉降状态，将该地下管线各检测段分为沉降检测段和未沉降检测段，进而获取各沉降检测段和未沉降检测段对应的数量；
11.步骤五、沉降检测段危险性分析：所述沉降检测段危险性分析用于对各沉降检测段沉降量对应的危险性进行分析，进而获取各沉降检测段对应的综合危险沉降影响系数；
12.步骤六、未沉降检测段环境参数检测：所述未沉降段检测环境参数检测用于对各未沉降段对应的外部环境参数和内部环境参数进行检测；
13.步骤七、未沉降检测段预发沉降分析：所述未沉降段预发沉降分析对各未沉降段对应的环境参数进行分析，进而统计各未沉降检测段环境参数综合预发沉降影响系数；
14.步骤八、分析结果发送：将各沉降检测段危险性对应的分析结果和未沉降检测段预发沉降对应的分析结果发送至地下线缆管理人员。
15.优选地，所述管线沉降量检测还包括若干静力水准仪，其分别安装在地下管线各检测段各检测点位置，其分别用于对该地下管线各检测段各检测点对应的位移值进行检测，进而获取该地下管线各检测段各检测点对应的沉降位移，并构建各检测段各检测点沉降位移集合y
d
(y
d
1,y
d
2,...y
d
j,...y
d
m)，y
d
j表示该地下管线地d个检测段第j个监测点对应的沉降位移值，d表示地下管线检测段编号，d＝1，2，...i,...n。
16.优选地，所述管线沉降状态分析用于对各检测段对应的沉降状态进行分析，进而根据各检测段各检测点沉降位移集合，获取各检测段各检测点对应的沉降位移值，若某检测段各检测点未检测到沉降位移，进而将该检测段对沉降状态记为未沉降状态，若某检测段某检测点检测到沉降位移值，进而将该检测段对应的沉降状态记为已沉降状态。
17.优选地，所述沉降检测段危险性分析用于对各沉降检测段对应的沉降量和沉降的均匀性进行分析，进而统计各沉降检测段综合沉降危险影响系数，根据统计的各沉降检测段对应的综合危险沉降影响系数，获取需维修检测段对应的数量和各需维修检测段对应的位置。
18.优选地，所述未沉降检测段环境参数检测包括若干振动传感器，其分别用于对该地下管线各未沉降检测段检测段对应的外部地面对应的振动频率进行检测，进而获取各采集时间段该地下管线各未沉降检测段对应的外部振动频率，将该地下管线各未沉降检测段按照预设进行编号，依次标记1,2,...k,...p，进而构建各采集时间段各未沉降检测段外部振动频率集合p
r
(p
r
1,p
r
2,...p
r
g,...p
r
h)，p
r
g表示该地下管线第g个采集时间段第r个未沉降检测段对应的外部振动频率,r表示该地下管线未沉降检测段编号，r＝1,2,...k,...p。
19.优选地，所述其中未沉降检测段对应的内部环境参数包括土壤对应的密实度和土壤对应的湿度，进而获取该地下管线各未沉降检测段管线顶端所在区域土壤对应的密实度、土壤对应的湿度和管线底端所在区域土壤对应的密实度和湿度，进而分别构建各未沉降检测段管线两端内部环境参数集合h
wp
(h
wp
1,h
wp
2,...h
wp
k,...h
wp
p)，h
wp
k表示该地下管线第k个未沉降检测段管线第p端所在区域第w个内部环境参数对应的数值，p表示未沉降检测段管线方位编号，p＝a1,a2,a1和a2分别表示未沉降检测段管线对应的顶端和底端，w表示未沉降检测段内部环境参数，w＝b1,b2,b1和b2分别表示未沉降检测段内部土壤对应的密实度和湿度。
20.优选地，所述未沉降检测段预发沉降分析用于对各沉降检测段对应的外部环境参数进行分析，获取各采集时间段各未沉降检测段外部振动频率集合，进而获取各采集时间
段各未沉降检测段对应的外部振动频率，根据各采集时间段各未沉降检测段对应的外部振动频率，进而提取各未沉降检测外部对应的最大振动频率，将各未沉降检测外部对应的最大振动频率与地下管线对应的标准承载外部振动频率进行对比，进而统计各未沉降检测段外部振动频率预发沉降影响系数。
21.优选地，所述未沉降检测段预发沉降分析用于对各沉降检测段对应的内部环境参数进行分析，获取各未沉降检测段管线两端内部环境参数集合，进而获取各未沉降检测段地下管线顶端和管线底端所在区域土壤对应的密实度和湿度，将各未沉降检测段地下管线顶端和管线底端所在区域土壤对应的密实度和湿度分别与地下管线顶端和地下管线底端所在区域土壤对应的标准密实度和标准湿度进行对比，进而统计各未沉降检测段管线顶端各内部环境参数预发沉降影响系数和各未沉降检测段管线底端各内部环境参数预发沉降影响系数，进而统计各未沉降检测段内部环境参数预发沉降影响系数。
22.优选地，所述未沉降检测段预发沉降分析用于对各未沉降检测段对应的外部环境参数和内部环境参数进行综合分析，进而根据统计的各未沉降检测段外部振动频率预发沉降影响系数和各未沉降检测段内部环境参数预发沉降影响系数，进而统计各未沉降检测段环境参数综合预发沉降影响系数，将统计的各未沉降检测段综合环境参数预发沉降影响系数按照从大到小的顺序进行排序，提取综合环境参数预发沉降影响系数排名第一位的未沉降检测段，将该未沉降检测段记为目标检测段，进而获取该目标检测段对应的位置。
23.本发明另一方面提供了一种云监测平台，所述云监测平台包括处理器、机器可读存储介质和网络接口，所述机器可读存储介质、所述网络接口以及所述处理器之间通过总线系统相连，所述网络接口用于与至少一个管线位移沉降监测终端通信连接，所述机器可读存储介质用于存储程序、指令或代码，所述处理器用于执行所述机器可读存储介质中的程序、指令或代码，以执行本发明基于无线传感器技术的地下管网管线位移沉降监测方法。
24.本发明的有益效果：
25.(1)本发明提供的一种基于无线传感器技术的地下管网管线位移沉降监测方法，通过对该地下管线沉降检测段危险性进行细致的分析，解决了现有的地下管网管线位移沉降监测方法监测内容具有局限性，进而无法有效的提高对地下管线沉降监测的可靠性和精准性的问题，有效的提高了地下管线沉降的预警效率，同时也大大的提高了地下管线沉降的监测效率和沉降危险响应效率。
26.(2)本发明通过对该地下管线检测段进行分类，大大的提高了对地下管线各检测段对应的管理效率，同时也大大的提高了对该地下管线需维修检测段对应的排查效率，进而有效的避免了因对地下管线危险响应不及时而造成的经济损失和危险隐患。
27.(3)本发明通过该地下管线未沉降检测段预发沉降进行分析，大大的提高了对该地下管线未沉降检测段预发沉降分析结果的参考性和合理性，同时也大大的提高了对未沉降检测段对应的预发沉降的控制效率。
28.(4)本发明通过将各沉降检测段危险性对应的分析结果和未沉降检测段预发沉降对应的分析结果发送至地下线缆管理人员，进而大大降低了未沉降检测段沉降的发生概率，同时也大大的提高了对需维修检测段对应的维修效率，有效的降低了地下管线沉降导致的管线故障的发生概率。
附图说明
29.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。
30.图1为本发明方法实施步骤图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
32.请参阅图1所示，一种基于无线传感器技术的地下管网管线位移沉降监测方法，该方法包括以下步骤：
33.步骤一、地下管线区域划分：将该地下管线按照预设顺序划分各检测段，并将划分的各检测段按照预设顺序进行划分，依次标记为1，2，...i,...n，并获取各检测段管线对应的位置，进而构建各检测段管线位置集合w(w1,w2...wi,...wn)，wi表示该地下管线第i个检测段对应的位置；
34.步骤二、管线沉降量检测：所述管线沉降量检测用于对该地下管线各检测段对应的沉降量进行检测，进而将该地下管线各检测段按照预设顺序布设检测点，进而获取各检测段各检测点对应的沉降量；
35.具体地，所述管线沉降量检测还包括若干静力水准仪，其分别安装在地下管线各检测段各检测点位置，其分别用于对该地下管线各检测段各检测点对应的位移值进行检测，进而获取该地下管线各检测段各检测点对应的沉降位移，并构建各检测段各检测点沉降位移集合y
d
(y
d
1,y
d
2,...y
d
j,...y
d
m)，y
d
j表示该地下管线地d个检测段第j个监测点对应的沉降位移值，d表示地下管线检测段编号，d＝1，2，...i,...n。
36.本发明通过对该地下管线各检测段进行检测点布设，进而大大的提高了对该地下管线各检测段沉降位移检测结果的真实性和准确性。
37.步骤三、管线沉降状态分析：根据检测的该地下管线各检测段各检测点对应的沉降量，进而对该地下管线各检测段对应的沉降状态进行分析，获取该地下管线各检测段对应的沉降状态；
38.具体地，所述管线沉降状态分析用于对各检测段对应的沉降状态进行分析，进而根据各检测段各检测点沉降位移集合，获取各检测段各检测点对应的沉降位移值，若某检测段各检测点未检测到沉降位移，进而将该检测段对沉降状态记为未沉降状态，若某检测段某检测点检测到沉降位移值，进而将该检测段对应的沉降状态记为已沉降状态。
39.步骤四、地下管线检测段分类：根据各地下管线沉降状态，将该地下管线各检测段分为沉降检测段和未沉降检测段，进而获取各沉降检测段和未沉降检测段对应的数量；
40.本发明实施例通过对该地下管线检测段进行分类，大大的提高了对地下管线各检测段对应的管理效率，同时也大大的提高了对该地下管线需维修检测段对应的排查效率，
进而有效的避免了因对地下管线危险响应不及时而造成的经济损失和危险隐患。
41.步骤五、沉降检测段危险性分析：所述沉降检测段危险性分析用于对各沉降检测段沉降量对应的危险性进行分析，进而获取各沉降检测段对应的综合危险沉降影响系数；
42.具体地，所述沉降检测段危险性分析用于对各沉降检测段对应的沉降量和沉降的均匀性进行分析，进而统计各沉降检测段综合沉降危险影响系数，根据统计的各沉降检测段对应的综合危险沉降影响系数，获取需维修检测段对应的数量和各需维修检测段对应的位置。
43.其中，所述沉降检测段危险性分析对应的具体分析过程包括以下步骤：
44.a1、根据各检测段各检测点沉降位移集合，进而获取该地下管线各检测段各检测点对应沉降位移，进而获取各沉降检测段各检测点对应的沉降位移；
45.a2、将该地下管线对应的沉降检测段按照预设顺序进行编号，依次标记为1,2,...x,...y，根据各沉降检测段各检测点对应的沉降位移，进而获取各沉降检测段对应的平均沉降位移，并将各沉降检测段对应的平均沉降位移与预设的地下管线对应的预警沉降位移进行对比，进而统计各沉降检测段沉降量危险影响系数；
46.其种，各沉降检测段沉降量危险影响系数计算公式为α
r
表示该地下管线第r个沉降检测段沉降量对应的危险影响系数，表示该地下管线第r个沉降检测段对应的平均沉降位移，y
′
表示预设的地下管线对应的预警沉降位移，r表示地下管线沉降检测段编号，r＝1,2,...x,...y。
47.a3、将各沉降检测段各检测点对应的沉降位移进行相互对比，进而筛选出该地下管线各沉降检测段对应的最大沉降位移和最小沉降位移，进而获取该地下管线各沉降检测段最大沉降位移与最小沉降位移之间的差值，并将该差值记为沉降差值，将该地下管线各沉降检测段对应的沉降差值与地下管线对应的标标准沉降差值进行对比，进而统计各沉降检测段沉降均匀性危险影响系数；
48.其中，各沉降检测段沉降均匀性危险影响系数计算公式为β
r
表示该地下管线第r个沉降检测段沉降均匀性对应的危险影响系数，y
rmax
‑
y
rmin
表示该地下管线第r个沉降检测段最大沉降位移与最小沉降位移之间的差值，δy
标准
表示地下管线对应的标标准沉降差值；
49.a4、根据统计的各沉降检测段对应的危险影响系数和各沉降检测段沉降均匀性危险影响系数，进而统计各沉降检测段综合沉降危险影响系数，进而将各沉降检测段综合沉降危险影响系数与预设的预警沉降危险影响系数进行对比，若某沉降检测段对应的综合沉降危险影响系数大于预设的预警沉降危险影响系数，则将该沉降检测段记为需维修检测段，进而统计需维修检测段对应的数量和各需维修检测段对应的位置。
50.其中，各沉降检测段综合沉降危险影响系数计算公式为δ
r
表示该地下管线第r个沉降检测段对应的综合沉降影响系数。
51.本发明实施例通过对该地下管线沉降检测段危险性进行细致的分析，解决了现有
的地下管网管线位移沉降监测方法监测内容具有局限性，进而无法有效的提高对地下管线沉降监测的可靠性和精准性的问题，有效的提高了地下管线沉降的预警效率，同时也大大的提高了地下管线沉降的监测效率和沉降危险响应效率。
52.步骤六、未沉降检测段环境参数检测：所述未沉降段检测环境参数检测用于对各未沉降段对应的外部环境参数和内部环境参数进行检测；
53.具体地所述未沉降检测段环境参数检测包括若干振动传感器，其分别用于对该地下管线各未沉降检测段检测段对应的外部地面对应的振动频率进行检测，进而获取各采集时间段该地下管线各未沉降检测段对应的外部振动频率，将该地下管线各未沉降检测段按照预设进行编号，依次标记1,2,...k,...p，进而构建各采集时间段各未沉降检测段外部振动频率集合p
r
(p
r
1,p
r
2,...p
r
g,...p
r
h)，p
r
g表示该地下管线第g个采集时间段第r个未沉降检测段对应的外部振动频率,r表示该地下管线未沉降检测段编号，r＝1,2,...k,...p。
54.具体地，所述其中未沉降检测段对应的内部环境参数包括土壤对应的密实度和土壤对应的湿度，进而获取该地下管线各未沉降检测段管线顶端所在区域土壤对应的密实度、土壤对应的湿度和管线底端所在区域土壤对应的密实度和湿度，进而分别构建各未沉降检测段管线两端内部环境参数集合h
wp
(h
wp
1,h
wp
2,...h
wp
k,...h
wp
p)，h
wp
k表示该地下管线第k个未沉降检测段管线第p端所在区域第w个内部环境参数对应的数值，p表示未沉降检测段管线方位编号，p＝a1,a2,a1和a2分别表示未沉降检测段管线对应的顶端和底端，w表示未沉降检测段内部环境参数，w＝b1,b2,b1和b2分别表示未沉降检测段内部土壤对应的密实度和湿度。
55.其中，所述未沉降检测段环境参数检测包括若干内部环境检测单元，其分别用于对该地下管线各未沉降检测段对应的内部环境参数进行检测，其中，内部环境检测单元包括土壤紧实度检测仪和土壤湿度传感器，其中，土壤紧实度检测仪用于对该地下管线各未沉降检测段顶端土壤和底端土壤对应的密实度进行检测，土壤湿度传感器用于对该地下管线各未沉降检测段顶端土壤和底端土壤对应的湿度进行检测。
56.本发明实施例通过对各未沉降检测段对应的内部环境和外部环境进行分析，进而为后续对各未沉降检测段预发沉降的分析提供了有力的数据基础。
57.步骤七、未沉降检测段预发沉降分析：所述未沉降段预发沉降分析对各未沉降段对应的环境参数进行分析，进而统计各未沉降检测段环境参数综合预发沉降影响系数；
58.具体地，所述未沉降检测段预发沉降分析用于对各沉降检测段对应的外部环境参数进行分析，获取各采集时间段各未沉降检测段外部振动频率集合，进而获取各采集时间段各未沉降检测段对应的外部振动频率，根据各采集时间段各未沉降检测段对应的外部振动频率，进而提取各未沉降检测外部对应的最大振动频率，将各未沉降检测外部对应的最大振动频率与地下管线对应的标准承载外部振动频率进行对比，进而统计各未沉降检测段外部振动频率预发沉降影响系数。
59.其中，各未沉降检测段外部振动频率预发沉降影响系数计算公式为φ
r
表示该地下管线第r个未沉降检测段外部振动频率对应的预发沉降影响系数，p
rmax
表示该地下管线第r个未沉降检测段外部对应的最大振动频率，p
标准
表示地下管线对应的标准承载外部振动频率。
60.具体地，所述未沉降检测段预发沉降分析用于对各沉降检测段对应的内部环境参数进行分析，获取各未沉降检测段管线两端内部环境参数集合，进而获取各未沉降检测段地下管线顶端和管线底端所在区域土壤对应的密实度和湿度，将各未沉降检测段地下管线顶端和管线底端所在区域土壤对应的密实度和湿度分别与地下管线顶端和地下管线底端所在区域土壤对应的标准密实度和标准湿度进行对比，进而统计各未沉降检测段管线顶端各内部环境参数预发沉降影响系数和各未沉降检测段管线底端各内部环境参数预发沉降影响系数，进而统计各未沉降检测段内部环境参数预发沉降影响系数。
61.其中，所述各未沉降检测段管线顶端各内部环境参数预发沉降影响系数计算公式为,η
wr
表示该地下管线第r个未沉降检测段管线顶端所在区域第w个内部环境参数对应的预发沉降影响系数，t
b1r
,t
b2r
分别表示该地下管线第r个未沉降检测段管线顶端所在区域土壤对应的密实度、土壤对应的湿度，h
b1标准
,h
b2标准
表示地下管线顶端所在区域土壤对应的标准密实度和标准湿度,进而按照各未沉降检测段管线顶端各内部环境参数预发沉降影响系数计算方法获取各未沉降检测段管线底端各内部环境参数预发沉降影响系数，并记为μ。
62.其中，各未沉降检测段内部环境参数预发沉降影响系数计算公式为λ
r
表示该地下管线第r个未沉降检测段内部环境参数对应的预发沉降影响系数，μ
wr
表示该地下管线第r个未沉降检测段管线底端所在区域第w个内部环境参数对应的预发沉降影响系数。
63.具体地，所述未沉降检测段预发沉降分析用于对各未沉降检测段对应的外部环境参数和内部环境参数进行综合分析，进而根据统计的各未沉降检测段外部振动频率预发沉降影响系数和各未沉降检测段内部环境参数预发沉降影响系数，进而统计各未沉降检测段环境参数综合预发沉降影响系数，将统计的各未沉降检测段综合环境参数预发沉降影响系数按照从大到小的顺序进行排序，提取综合环境参数预发沉降影响系数排名第一位的未沉降检测段，将该未沉降检测段记为目标检测段，进而获取该目标检测段对应的位置。
64.其中，各未沉降检测段环境参数综合预发沉降影响系数计算公式为γ
r
表示该地下管线第r个未沉降检测段综合环境参数对应的预发沉降影响系数。
65.本发明实施例通过该地下管线未沉降检测段预发沉降进行分析，大大的提高了对该地下管线未沉降检测段预发沉降分析结果的参考性和合理性，同时也大大的提高了对未沉降检测段对应的预发沉降的控制效率。
66.步骤八、分析结果发送：将各沉降检测段危险性对应的分析结果和未沉降检测段预发沉降对应的分析结果发送至地下线缆管理人员。
67.具体地，所述分析结果发送用于将该地下管线各需维修检测段对应的位置和目标
检测段对应的位置发送至地下线缆管理人员。
68.本发明实施例过将各沉降检测段危险性对应的分析结果和未沉降检测段预发沉降对应的分析结果发送至地下线缆管理人员，进而大大降低了未沉降检测段沉降的发生概率，同时也大大的提高了对需维修检测段对应的维修效率，有效的降低了地下管线沉降导致的管线故障的发生概率。
69.本发明另一方面提供了一种云监测平台，所述云监测平台包括处理器、机器可读存储介质和网络接口，所述机器可读存储介质、所述网络接口以及所述处理器之间通过总线系统相连，所述网络接口用于与至少一个管线位移沉降监测终端通信连接，所述机器可读存储介质用于存储程序、指令或代码，所述处理器用于执行所述机器可读存储介质中的程序、指令或代码，以执行本发明基于无线传感器技术的地下管网管线位移沉降监测方法。
70.以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。