基于互联网的管廊信号采集与执行控制系统

发布时间：2020-08-24 11:59

【摘要】：市政设施信息化建设是国家的大势所趋,城市综合管廊作为基础市政设施,其信息化管理可降低巡检人员的劳动强度,及时发现异常,以便管理人员处理和检修。现有的管廊信息系统虽能实现远程监控和自动控制,但其自动化程度较低且系统数据格式各异,接口多样,导致设备之间互访性差,限制了管廊信息化建设的发展。另外,目前管廊信息系统平台多以业主服务管理程序为主,第三方如厂家、上级管理部门和用户获取管廊信息有限,难以实现管廊数据共享。针对管廊信息化建设过程中存在的问题,本文提出了基于互联网的管廊信号采集与执行控制系统,主要工作包括系统网络拓扑、接口规范化、数据交换协议的统一、智能管理和远程控制,具体内容如下:(1)通讯接口规范化,标准化。在该系统中,硬件接口均为国际通用接口,通过开放式统一数据交换协议,使得不同厂家不同批次的设备只要符合该数据交换协议都可接入系统,实现设备之间互联互通互换互认,推动管廊信息化建设的发展。(2)提出了一种管廊采集与执行断面子网系统,制定管廊断面管理机制。断面主机通过扫描多种采集器获取数据并分析处理,如有异常,则发送操作命令给相应的执行器,并上传报警信息,以达到对断面子网的智能管理。(3)提出了一种管廊后台服务管理方案,可支持第三方接入系统。系统利用服务器对信息进行梳理和分类,并按需推送至相关管廊客户端。同时,经系统授权的客户端可对系统设备发送执行操作命令,实现数据共享和远程控制。(4)搭建实际管廊系统模型,以煤气和水管泄露为例进行测试,实现了管廊本地的智能管理、系统自动报警和远程控制,达到了预期的效果,验证了系统的可行性。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP393.09;TU990.3
【图文】：

影像,新区

（１）邋（２）逡逑图１－１青岛高新区管廊监控系统逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ邋ａｎｄ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋ｏｆ邋Ｑｉｎｇｄａｏ邋Ｈｉｇｈ邋Ｔｅｃｈ邋Ｚｏｎｅ邋Ｕｒｂａｎ邋Ｕｔｉｌｉｔｙ邋Ｔｕｎｎｅｌ逡逑当前，国内的管廊监控技术主要体现在如下几个方面：逡逑（１）国内监测监控系统的控制器多采用ＰＬＣ，影像多采用ＩＰ邋Ｃａｍｅｒａ基于逡逑Ｉｎｔｅｒｎｅｔ协议进行视频数据传输。ＰＬＣ现场应用，可以实现信号的稳定输入输出，逡逑可靠性高，且方便快捷。但其体积大，成本高，扩展性能较差，可选择型号较少，逡逑且在数据采集和数据处理方面性能偏低［１８］。逡逑（２）网络通信方面，监测系统底层采集与控制网络为有线方式或者无线网络逡逑通讯技术。采用现场串行工业总线，无线通讯技术采用ＺｉｇＢｅｅ传输。网络传输层逡逑采用令牌环网将数据发送至业主服务器。ＺｉｇＢｅｅ局域网络虽然解决了现场布线困逡逑难的问题，但抗干扰性能差且传输速率慢，而管廊地下干扰信号较多且采集信号逡逑复杂，需要传输系统具有较强的抗干扰能力［１９］。环形网络拓扑结构可以保证系统逡逑的实时性且网络是非竞争型，可以很好的保证网络拥塞现象，但价格昂贵且维护逡逑

网络拓扑图,子网,网络拓扑图,断面

执行器包括声光报警器、阀门、风机、断路器等驱动设备，节点控制器作为断面逡逑子网的主机，管理断面网络设备，采集器与执行器作为子网从机设备，接收节点逡逑控制器的命令，完成相应的采集或执行操作。断面子网网络拓扑结构如图２－２所示。逡逑９逡逑

示意图,节点控制器,硬件结构,示意图

逦阀门逦报警器逡逑图２－２断面子网网络拓扑图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｔｏｐｏｌｏｇｙ邋Ｍａｐ邋ｏｆ邋Ｃｒｏｓｓ邋Ｓｅｃｔｉｏｎ邋Ｓｕｂｎｅｔ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑在子网正常工作的过程中，采集器一直处于采样状态和监听网络状态，并将逡逑采样的数据存放于数据缓冲区，节点控制器可根据采集器的数据量大小定制轮询逡逑机制扫描采集器，并对数据分析和处理，当有一定比例的数据超出阈值，节点控逡逑制器则向子网发送更改执行器状态的命令，并将报警信息发送至互联网。当故障逡逑解除，节点控制器则发送恢复执行器状态的命令，并将反馈信息发送至互联网以逡逑解除报警。如若故障仍未解除，节点控制器则将报警信息发送至其前级节点控制逡逑器，以调整前级执行器的状态，阻止灾害的发生。管廊断面子网通过执行器的自逡逑动控制和特定的管理机制使得城市综合管廊具有防御灾害的能力

【参考文献】