本發(fā)明涉及沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測，尤其涉及沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，熱力管道作為城市生命管線的重要組成部分，其安全穩(wěn)定運(yùn)行對于城市的發(fā)展至關(guān)重要。然而，由于熱力管道的工作環(huán)境復(fù)雜，經(jīng)常受到外部因素的影響，如土壤變形、溫度變化等，這些因素可能導(dǎo)致熱力管道的損壞和故障。

2、因此，需要一種能夠全面監(jiān)測熱力管道及其配套工程結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)中的問題提供一種沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其綜合運(yùn)用了多參量監(jiān)測技術(shù)、信號(hào)解調(diào)分析技術(shù)、5g傳輸技術(shù)、智慧井蓋傳感器以及溫濕度和氣體監(jiān)測等多種技術(shù)手段，為熱力管道及沉井的安全運(yùn)行提供了全方位的技術(shù)保障。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

3、沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，包含傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集及處理模塊、控制器模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、報(bào)警模塊、顯示模塊和電源模塊；所述傳感器模塊包含位移傳感器、振動(dòng)傳感器、液位傳感器、空間位移傳感器、結(jié)構(gòu)變形傳感器、環(huán)境監(jiān)測傳感器、視頻圖像傳感器、溫度傳感器；所述位移傳感器、振動(dòng)傳感器、液位傳感器、空間位移傳感器、結(jié)構(gòu)變形傳感器、環(huán)境監(jiān)測傳感器、視頻圖像傳感器、溫度傳感器分別與通過數(shù)據(jù)采集與處理模塊連接控制器模塊，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊、報(bào)警模塊、顯示模塊和電源模塊分別與控制器模塊連接；

4、其中，位移傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測沉井的變形和沉降情況，進(jìn)而提供高精度的位移數(shù)據(jù)；

5、振動(dòng)傳感器，安裝在熱力管道外部，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測管道的振動(dòng)情況，進(jìn)而判斷管道的運(yùn)行狀態(tài)；

6、液位傳感器，用于監(jiān)測沉井內(nèi)液位；

7、空間位移傳感器，用于監(jiān)測熱力管道的空間位移；

8、結(jié)構(gòu)變形傳感器，用于監(jiān)測頂管結(jié)構(gòu)的變形；

9、環(huán)境監(jiān)測傳感器，用于監(jiān)測沉井環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度參數(shù)；

10、視頻圖像傳感器，用于提供實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控；

11、溫度傳感器，用于監(jiān)測管道全線溫度；

12、數(shù)據(jù)采集及處理模塊，用于從各類傳感器中收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，對采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，進(jìn)而上傳至控制器模塊；

13、數(shù)據(jù)傳輸模塊，通過5g傳輸技術(shù)，將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)傳輸至后端軟件平臺(tái)，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和可靠性；

14、電源模塊：用于提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)；

15、報(bào)警模塊，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，提醒管理者及時(shí)處理潛在的安全隱患；

16、顯示模塊，用于提供用戶界面，展示實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)、報(bào)警信息以及系統(tǒng)狀態(tài)，管理者進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作。

17、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)采集及處理模塊包含傳感器信號(hào)調(diào)理電路、電流信號(hào)調(diào)理電路、電壓信號(hào)調(diào)理電路、模擬開關(guān)單元、分壓跟隨濾波單元、a/d轉(zhuǎn)換單元，所述位移傳感器、振動(dòng)傳感器、液位傳感器、空間位移傳感器、結(jié)構(gòu)變形傳感器、環(huán)境監(jiān)測傳感器、視頻圖像傳感器、溫度傳感器依次經(jīng)過傳感器信號(hào)調(diào)理電路、電流信號(hào)調(diào)理電路、電壓信號(hào)調(diào)理電路、模擬開關(guān)單元、分壓跟隨濾波單元、a/d轉(zhuǎn)換單元連接控制器模塊。

18、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述傳感器信號(hào)調(diào)理電路包含模擬信號(hào)輸入端、電阻r1、電阻r2、電容c1、運(yùn)算放大器u1，模擬信號(hào)收入端分別連接電阻r1的一端、電阻r2的一端，電阻r2的另一端連接電容c1的一端，電容c1的另一端分別連接電阻r1的另一端和運(yùn)算放大器u1的正輸入端，運(yùn)算放大器u1的負(fù)輸入端連接運(yùn)算放大器u1的輸出端。

19、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電流信號(hào)調(diào)理電路采用allegro公司的acs714芯片，該芯片是一種電流隔離式的、具有共模抑制場效應(yīng)的電流傳感器，由高精度低偏置線性霍爾傳感器組成。

20、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電壓信號(hào)調(diào)理電路包含電壓信號(hào)輸入端、電阻r3、電阻r4、電阻r5、電容c2、運(yùn)算放大器u2，電壓信號(hào)輸入端連接電阻r3的一端，電阻r3的另一端分別連接電阻r4的一端和電阻r5的一端，電阻r5的另一端連接電容c2的一端，電容c2的另一端分別連接電阻r4的另一端和運(yùn)算放大器u1的正輸入端，運(yùn)算放大器u2的負(fù)輸入端連接運(yùn)算放大器u2的輸出端。

21、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述模擬開關(guān)單元采用adg706芯片。

22、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述分壓跟隨濾波單元包含運(yùn)算放大器u3、電阻r11、電阻r12、運(yùn)算放大器u4、電阻r13、電容c7，運(yùn)算放大器u3的輸出端連接電阻r12的一端，電阻r12的另一端分別連接電阻r11的一端、運(yùn)算放大器u4的正輸入端，運(yùn)算放大器u4的輸出端連接電阻r13的一端，電阻r13的另一端分別連接電容c7的一端和a/d轉(zhuǎn)換單元，電容c7的另一端接地，電阻r11的另一端連接電流信號(hào)調(diào)理電路。

23、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述控制器模塊包含ad采集控制單元、數(shù)據(jù)處理及ram讀寫模單元、端口控制單元、同步時(shí)鐘控制單元、命令解幀單元、fifo數(shù)據(jù)緩存單元、數(shù)據(jù)判讀單元，以及供電電路、復(fù)位電路、晶振電路、下載電路和配置spi?flash電路，所述ad采集控制單元、端口控制單元、同步時(shí)鐘控制單元、命令解幀單元、fifo數(shù)據(jù)緩存單元、數(shù)據(jù)判讀單元，以及供電電路、復(fù)位電路、晶振電路、下載電路和配置spi?flash電路分別與數(shù)據(jù)處理及ram讀寫模單元連接。

24、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電源模塊包含供電電路和供電轉(zhuǎn)換電路，所述供電轉(zhuǎn)換電路包含dc12v電壓輸入端、第一二極管、第一電容、第二電容、lm2576s-5.0電源芯片、第二二極管、第一電感、第三電容、第一電壓輸出端、第一電壓輸入端、第四電容、tps7a7001電源芯片、第一電阻、第二電阻、第五電容和第二電壓輸出端；所述dc12v電壓輸入端分別連接第一二極管的負(fù)極、第一電容的一端、第二電容的一端和lm2576s-5.0電源芯片的vin端，第一二極管的另一端分別與第一電容的另一端、第二電容的另一端、lm2576s-5.0電源芯片的en端、lm2576s-5.0電源芯片的gnd端、第二二極管的正極、第三電容的一端連接并接地；所述第二二極管的負(fù)極分別連接lm2576s-5.0電源芯片的vout端和第一電感的一端，第一電感的另一端分別與第三電容的另一端、lm2576s-5.0電源芯片的fb端、5v輸出端連接；所述5v輸入端分別與第四電容的一端、tps7a7001電源芯片的en端和tps7a7001電源芯片的in端，第四電容的另一端接地，tps7a7001電源芯片的gnd端與第一電阻的一端連接，第一電阻的另一端分別與第二電阻的一端和tps7a7001電源芯片的fb端，第二電阻的另一端分別與第五電容的一端、tps7a7001電源芯片的out端、3.3v輸出端，所述第五電容的另一端接地。

25、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述位移傳感器陣列采用光纖光柵應(yīng)變計(jì)；所述位移傳感器采用激光位移計(jì)；所述環(huán)境監(jiān)測傳感器采用d9065氣體和溫濕度傳感器；所述視頻圖像傳感器采用攝像機(jī)；所述溫度傳感器采用感溫光纜。

26、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

27、1、全面監(jiān)測：該系統(tǒng)通過安裝多種傳感器，可以全方位地實(shí)施在線監(jiān)測，包括熱力管道的振動(dòng)、管道空間位移、頂管結(jié)構(gòu)變形、頂管振動(dòng)、沉井變形、沉井沉降、沉井環(huán)境、井蓋入侵、視頻圖像、管道全線溫度等參量；為管理部門提供了豐富、全面的數(shù)據(jù)支持，有助于更好地了解熱力管道及相關(guān)配套工程的工作狀態(tài)；

28、2、實(shí)時(shí)反饋：通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)，使管理人員能夠及時(shí)了解熱力管道及相關(guān)配套工程的工作狀態(tài)，為后續(xù)的養(yǎng)護(hù)維修策略提供數(shù)據(jù)支持；

29、3、預(yù)防突發(fā)事件：通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以預(yù)測可能發(fā)生的突發(fā)事件，如管道泄漏、沉井變形等，從而提前采取預(yù)防措施，避免或減少突發(fā)事件對熱力管道及其配套工程造成的影響和破壞；

30、4、提升運(yùn)營效率：系統(tǒng)能夠自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，為管理人員提供決策支持，減少人工干預(yù)和判斷的需要，提高運(yùn)營效率；

31、5、促進(jìn)智慧管網(wǎng)建設(shè)：該系統(tǒng)為智慧管網(wǎng)建設(shè)提供了前端感知和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有助于推動(dòng)城市管網(wǎng)的智能化、信息化發(fā)展；

32、沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統(tǒng)專利的有益效果體現(xiàn)在全面監(jiān)測、實(shí)時(shí)反饋、預(yù)防突發(fā)事件、提升運(yùn)營效率和促進(jìn)智慧管網(wǎng)建設(shè)等多個(gè)方面，為城市管網(wǎng)的安全、高效運(yùn)行提供了有力保障。