一种地下管廊状态监测预警方法及系统与流程

1.本发明属于环境数据采集处理技术领域，特别是一种地下管廊状态监测预警方法及系统。


背景技术：

2.地下综合管廊是城市的超级大动脉，它将给城市带来从内到外的活力，而地下管线建设规模不足、管理水平不高等问题亦日益凸显。一些城市相继发生大雨内涝、管线泄漏爆炸、路面塌陷、设施被盗等事件，严重影响了人民群众生命财产安全和城市运行秩序。
3.综合管廊属于地下封闭空间，通风条件差，氧气含量低，人员无法在其中长期值守，而且当甲烷、一氧化碳等危险气体达到一定浓度时，还可引起爆炸。更严重的是，发生灾害时管廊内部环境十分恶劣，抢修难度很大，对抢修人员也将造成人身安全威胁。因此，需要采用信息化手段，将综合管廊的运行状态纳入监管视野，当管廊内部管线出现异常或者有人员入侵恶意破坏时可以第一时间发现，将风险和损失降到最低。
4.现有技术中通过在地下管廊配置相应的传感器及报警器，并通过通信将监测信号从管廊内引出到地面上，并通过无线通讯传输到监控中心，通过配套的综合管理软件对数据进行分析连通过软件对每个测点的地理位置、测量值或工作状态进行连续采集，如出现异常，系统会自动生成报警，通知到相关人员，将可能出现的险情消灭在萌芽状态，避免造成大的经济损失及影响管廊的正常工作，实现费时费力，不能有效解决人员入侵监测的问题。
5.另外，cn113189896a的专利文献公开了一种对地下管廊的运行运营进行集中控制的系统及方法，通过三维可视化展示系统、智能管控系统、物联网感知系统、多源数据采集系统、摄像头监视系统和报警预警系统等的协同配合，分别基于gis和bim技术的三维可视化系统，实现了设备利用率、设备运行状态，各防火分区排水泵的状态、通风装置状态、照明的状态、火灾检测的状态、环境温度/湿度和氧含量和非法入侵等各种报警信号等的可视化，通过代码配置的分析规则，从各种可能提前发现隐患，实现集中控制，稳定高效运营管理，提高了地下管廊的运行运营效率。该现有技术的显著缺点是：实现比较复杂，适应性不强。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种地下管廊状态监测预警方法及系统，简单有效地解决人员入侵与异常状态监测的问题。
7.有鉴于此，本发明提供一种地下管廊状态监测预警方法，其特征在于，包括：
8.确定地下管廊的走道的路线信息，根据所述路线信息按照一定准则在所述走道的表面铺设线圈阵列，同时，在所述走道的上部架设导轨，所述导轨安装有行走的终端巡检，所述导轨的路径与所述走道的路径相同；
9.探测所述线圈阵列的每个线圈的电感值，当有目标对象经过线圈时，获取该线圈
的电感量变化信息进行报警，根据所述电感量变化信息预测所述线圈阵列中的一个或多个相邻线圈的电感值的变化趋势，以检测所述目标对象是否为移动物体，进而确定是否有人员入侵；
10.当确定有人员入侵时，根据报警线圈的位置，激活地下管廊相关路线布设的摄像头，将摄像头调整到关键区域抓拍。
11.进一步地，还包括使用所述终端巡检对地下管廊的异常位置状态信息进行检测的步骤。
12.进一步地，所述使用所述终端巡检对地下管廊的异常位置状态信息进行检测，包括：
13.在所述终端巡检上安装测绘探头，终端巡检工作时，终端巡检沿着导轨向前行走，与此同时，所述测绘探头在驱动电机的电极的作用下沿着轴向高速旋转，结合终端巡检在导轨上的位置信息，绘制出管廊内部的实测三维图形。
14.进一步地，还包括：将所述实测三维图形与地下管廊的标准图形进行对比，获取管线发生坍塌、变形、断裂、泄漏的异常状态信息，确定该管线异常状态的位置区域为危险区域，并且将所述异常状态信息通过无线传输单元上报到无线中继进而上报到监测预警平台。
15.进一步地，当检测到管线异常状态信息时，将所述摄像头调整到对准所述危险区域拍摄图像和视频，所述图片和视频包括远距离视图和近距离视图。
16.进一步地，还包括使用所述终端巡检检测地下管廊内部的有毒及易燃易爆气体的步骤。
17.进一步地，通过在所述终端巡检上安装激光气体检测探头进行地下管廊内部的有毒及易燃易爆气体的检测。
18.进一步地，当检测到有毒有害气体时，将所述摄像头调整到对准所述危险区域拍摄图像和视频，图片和视频包括远距离视图和近距离视图。
19.本发明的另一目的在于提供一种地下管廊状态监测预警系统，其特征在于，包括：
20.构建单元，用于确定地下管廊的走道的路线信息，根据所述路线信息按照一定准则在所述走道的表面铺设线圈阵列，同时，在所述走道的上部架设导轨，所述导轨安装有行走的终端巡检，所述导轨的路径与所述走道的路径相同；
21.值警单元，用于探测所述线圈阵列的每个线圈的电感值，当有目标对象经过线圈时，获取该线圈的电感量变化信息进行报警，根据所述电感量变化信息预测所述线圈阵列中的一个或多个相邻线圈的电感值的变化趋势，以检测所述目标对象是否为移动物体，进而确定是否有人员入侵；
22.获取单元，当确定有人员入侵时，根据报警线圈的位置，激活地下管廊相关路线布设的摄像头，将摄像头调整到关键区域抓拍。
23.进一步地，所述终端巡检包括：空间测绘模块、有害气体检测模块、镜头组、无线通信模块、控制模块，所述控制模块与空间测绘模块、有害气体检测模块、镜头组、无线通信模块进行连接。
24.本发明实现了以下显著的有益效果：
25.实现简单，包括：确定地下管廊的走道的路线信息，根据所述路线信息按照一定准
则在所述走道的表面铺设线圈阵列，同时，在所述走道的上部架设导轨，所述导轨安装有行走的终端巡检，所述导轨的路径与所述走道的路径相同；探测所述线圈阵列的每个线圈的电感值，当有目标对象经过线圈时，获取该线圈的电感量变化信息进行报警，根据所述电感量变化信息预测所述线圈阵列中的一个或多个相邻线圈的电感值的变化趋势，以检测所述目标对象是否为移动物体，进而确定是否有人员入侵；当确定有人员入侵时，根据报警线圈的位置，激活地下管廊相关路线布设的摄像头，将摄像头调整到关键区域抓拍。可以实时将管廊的运行状态清晰而全面的呈现在监管者眼前，具有实时、高效、精准、便捷等优点，对保障综合管廊的安全稳定运行具有重要意义。
附图说明
26.图1为本发明的一种地下管廊状态监测预警方法的流程图。
具体实施方式
27.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
28.需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
29.虽然该发明可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述。应当理解的是，发明者的出发点不是将该发明限于所阐述的特定实施例，正相反，发明者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。同样的元模块件号码可能被用于所有附图以代表相同的或类似的部分。
30.请参照图1，本发明的一种地下管廊状态监测预警方法，包括：
31.步骤s101，确定地下管廊的走道的路线信息，根据所述路线信息按照一定准则在所述走道的表面铺设线圈阵列，同时，在所述走道的上部架设导轨，所述导轨安装有行走的终端巡检，所述导轨的路径与所述走道的路径相同；
32.步骤s102，探测所述线圈阵列的每个线圈的电感值，当有目标对象经过线圈时，获取该线圈的电感量变化信息进行报警，根据所述电感量变化信息预测所述线圈阵列中的一个或多个相邻线圈的电感值的变化趋势，以检测所述目标对象是否为移动物体，进而确定是否有人员入侵；
33.步骤s103，当确定有人员入侵时，根据报警线圈的位置，激活地下管廊相关路线布设的摄像头，将摄像头调整到关键区域抓拍。
34.在本技术的一种实施例中，具体地，还包括使用所述终端巡检对地下管廊的异常位置状态信息进行检测的步骤。
35.在本技术的一种实施例中，具体地，所述使用所述终端巡检对地下管廊的异常位置状态信息进行检测，包括：
36.在所述终端巡检上安装测绘探头，终端巡检工作时，终端巡检沿着导轨向前行走，与此同时，所述测绘探头在驱动电机的电极的作用下沿着轴向高速旋转，结合终端巡检在导轨上的位置信息，绘制出管廊内部的实测三维图形。
37.在本技术的一种实施例中，具体地，还包括：将所述实测三维图形与地下管廊的标准图形进行对比，获取管线发生坍塌、变形、断裂、泄漏的异常状态信息，确定该管线异常状态的位置区域为危险区域，并且将所述异常状态信息通过无线传输单元上报到无线中继进而上报到监测预警平台。
38.在本技术的一种实施例中，具体地，当检测到管线异常状态信息时，将所述摄像头调整到对准所述危险区域拍摄图像和视频，所述图片和视频包括远距离视图和近距离视图。
39.在本技术的一种实施例中，具体地，还包括使用所述终端巡检检测地下管廊内部的有毒及易燃易爆气体的步骤。
40.在本技术的一种实施例中，具体地，通过在所述终端巡检上安装激光气体检测探头进行地下管廊内部的有毒及易燃易爆气体的检测。
41.在本技术的一种实施例中，具体地，当检测到有毒有害气体时，将所述摄像头调整到对准所述危险区域拍摄图像和视频，图片和视频包括远距离视图和近距离视图。
42.作为具体的实施例，本发明的一种地下管廊状态监测预警系统，包括：
43.构建单元，用于确定地下管廊的走道的路线信息，根据所述路线信息按照一定准则在所述走道的表面铺设线圈阵列，同时，在所述走道的上部架设导轨，所述导轨安装有行走的终端巡检，所述导轨的路径与所述走道的路径相同；
44.值警单元，用于探测所述线圈阵列的每个线圈的电感值，当有目标对象经过线圈时，获取该线圈的电感量变化信息进行报警，根据所述电感量变化信息预测所述线圈阵列中的一个或多个相邻线圈的电感值的变化趋势，以检测所述目标对象是否为移动物体，进而确定是否有人员入侵；
45.获取单元，当确定有人员入侵时，根据报警线圈的位置，激活地下管廊相关路线布设的摄像头，将摄像头调整到关键区域抓拍。
46.作为具体的实施例，所述终端巡检包括：空间测绘模块、有害气体检测模块、镜头组、无线通信模块、控制模块，所述控制模块与空间测绘模块、有害气体检测模块、镜头组、无线通信模块进行连接。
47.作为具体的实施例，非法人员入侵检测、告警。通过在管廊走道上铺设线圈阵列，然后使用高精度电桥测量每个线圈的电感值，当有人员经过线圈时电感量发生变化，通过线圈阵列的变化趋势确定是否为移动物体，进而确实是否有人员入侵；当确定有人员入侵时，激活摄像头，并根据报警线圈的位置，将摄像头调整到关键区域抓拍。该方法与传统的红外对射或者微波检测方式相比，具有隐蔽性强、覆盖范围广、准确度高、功耗低等优点；摄像头也无需一直工作，仅需要在关键时候启动并且抓取有用信息，工作效率更高，而且在使用电池供电的场合优势非常突出。
48.作为具体的实施例，该系统设计了一个管廊终端巡检，负责日常的管廊巡检与异常上报工作。该管廊终端巡检具有激光测绘探头，该探头基于激光测距原理，具有测量精度高，响应速度快等优点。终端巡检工作时，终端巡检沿着导轨向前行走，与此同时测绘探头
在驱动电机的电极的作用下沿着轴向高速旋转，结合终端在导轨上的位置信息，终端很容易绘制出管廊内部的三维图形，并且将该图形与标准图形对比，一旦管线发生坍塌、变形、断裂、泄漏，很容易被发现，并且将异常状态(位置信息、照片以及视频的形式)通过无线传输单元上报到无线中继进而上报到监测预警平台，进而在隐患发生初期被及时发现并组织抢修。
49.作为具体的实施例，该管廊终端巡检还可以用于新建管廊以及其他不规则空间的精确三维测量，并将测量结果作为原始标准数据存储或者上报远程平台。
50.作为具体的实施例，该管廊终端巡检还包含激光气体检测探头，该探头基于光谱吸收原理，采用激光波长调谐技术，可以同时实现甲烷、一氧化碳、硫化氢等多种有毒及易燃易爆气体精确检测，同时采用自校准技术，可以精确计算出被测气体的浓度。
51.作为具体的实施例，当检测到管线空间异常或者检测有毒有害气体时，将摄像头调整到危险区域，拍摄图像和视频，图片和视频包括远距离视图和近距离视图，并且通过内部的图像处理算法，将危险区域在远距离视图片中的位置用红线圈出再将处理后的图片和视频上报到后台服务器，便于维修人员快速到达故障点开展抢修。
52.作为具体的实施例，该管廊终端巡检具有智能无线充电功能，当检测到电池电量偏低时，终端自动行驶到充电点进行充电，同时无线充电方式减少连接线缆和接头，具有很好的卷圆密封性能。此外，该管廊终端巡检搭载低功耗iot模组，管理人员可以通过远程服务器控制终端工作和采集数据，交互实时性非常好。
53.作为具体的实施例，该系统更具需要还可以扩展温度测量、湿度测量、水位测量、应急照明等功能。
54.作为具体的实施例，对入侵对象进行位置和运动测量，具有用来提供交流电流河分析所述电流变化的传感器以及带有至少一个线圈的电感式传感器，每个线圈用一螺旋形地设置在一个平面内的导线制成，并且所述导线两个平的表面中的一个构成一个测量平面，所述测量平面根据入侵对象平行于测量表面的运动而不同程度地被所述入侵对象接触。
55.作为具体的实施例，入侵对象对称地位于两个传感器之间，并且每个传感器的各两个扁平线圈构成桥式电路的每个半桥的电感和电阻。
56.作为具体的实施例，测量表面具有一带有螺旋形设置的导线的三角形或正方形或矩形或圆形或椭圆形基面。
57.作为具体的实施例，传感器采用一个谐振电桥结构，上电感，下电感和电容构成电桥的四个桥臂。
58.作为具体的实施例，线圈阵列包括多个线圈，被布置于多个层中，所述线圈阵列包括多个开关，所述多个开关可操作用于选择性地将所述多个线圈连接到一个或多个驱动器电路，一边在所述多个线圈中产生磁场，所述多个线圈中的每个线圈与单独的串联谐振电容器电连接，位置检测电路，用于获得与线圈有关的位置信息，控制器，用于根据所述位置信息操作所述线圈阵列，以相对于入侵对象在所述走廊位置对所述磁场定位。
59.从以上描述中，可以看出，本技术上述的实施例实现了如下的技术效果：
60.实现简单，包括：确定地下管廊的走道的路线信息，根据所述路线信息按照一定准则在所述走道的表面铺设线圈阵列，同时，在所述走道的上部架设导轨，所述导轨安装有行
走的终端巡检，所述导轨的路径与所述走道的路径相同；探测所述线圈阵列的每个线圈的电感值，当有目标对象经过线圈时，获取该线圈的电感量变化信息进行报警，根据所述电感量变化信息预测所述线圈阵列中的一个或多个相邻线圈的电感值的变化趋势，以检测所述目标对象是否为移动物体，进而确定是否有人员入侵；当确定有人员入侵时，根据报警线圈的位置，激活地下管廊相关路线布设的摄像头，将摄像头调整到关键区域抓拍。可以实时将管廊的运行状态清晰而全面的呈现在监管者眼前，具有实时、高效、精准、便捷等优点，对保障综合管廊的安全稳定运行具有重要意义。
61.根据本发明技术方案和构思，还可以有其他任何合适的改动。对于本领域普通技术人员来说，所有这些替换、调整和改进都应属于本发明所附权利要求的保护范围。