CN106814671A - 地下工程运行管理综合监控装置 - Google Patents

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钟海泉
彭健
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Abstract

本发明涉及工程建设领域，特别是地下工程的运行管理，具体是一种地下工程运行管理综合监控装置，其包括传输平台、监控***、控制***和通讯***，传输平台包括至少一个核心交换机和多个综合通信分站，每个核心交换机连接至少一个综合通信分站，每个综合通信分站包括传输模块、数据模块、控制模块、通信模块和多个功能模块，通信模块包括模拟信号接口模块、数字信号接口模块、自动化控制模块、电话网关模块和WIFI通讯模块。本发明能够为各种软件服务进行分析工作提供标准化数据，保证传输的完整性和可靠性，大大提高数据存储、分析和传输效率；提高了可靠性、维护性和可管理性等性能，以及降低了建设成本、维护成本等成本。

Description

地下工程运行管理综合监控装置
技术领域：
本发明涉及工程建设领域，特别是地下工程的运行管理，具体是一种地下工程运行管理综合监控装置。
背景技术：
随着城市建设的飞速发展，越来越多的地下工程被开工建设或投入使用，例如地下房屋、地下构筑物、地下铁道、公路隧道、水下隧道、地下共同沟、过街地下通道以及城市综合管廊等，为了更好地对这些地下工程运行管理综合监控，需要进行及时、准确地反映真实情况的监控。近年来，每逢雨季，大部分城市都会出现“看海”现象，体现了城市综合管廊的管理和监控还存在一定差距，由于城市综合管廊或者地下工程均是深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的，监控上主要停留在人工监控为主，与工程实际要求存在一定差距，主要问题是监控结果滞后、数据可靠度和利用率低、真实性差以及保存和经验积累效果差，严重制约了监控工作的发展。
随着互联网和物联网的飞速发展，采用各种传感器搜集信息数据从而实现远程监控，例如通风管理***、供电管理***、排水管理***、消防管理***、通信***和预警与报警***等，例如专利CN103616011A公开了一种地下工程变形远程监控***，其采用各种地下工程测量相关探测传感器；还有专利CN202731995U公开了一种地下工程有害气体远程数字智能监控预警***，其采用多个气体传感器；这些地下工程监控***彼此分立，各自只能进行单一监控，彼此之间不同架构、不同数据格式、不同管理模式的分立形式已经不能满足综合监控的要求。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的地下工程监控***存在彼此分立、不同架构、不同数据格式、不同管理模式等不能满足综合监控要求的缺点，提供一种地下工程运行管理综合监控装置。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：地下工程运行管理综合监控装置，其特征在于：包括传输平台、监控***、控制***和通讯***，监测***负责环境参数的在线监测、设备的工作状态监测以及与其他专业监控***连通，控制***通过参数输入及控制信号输出负责对设备进行控制，通讯***负责语音调度、视频通讯和通话对讲；所述传输平台包括至少一个核心交换机和多个具有数据交换功能的综合通信分站，每个核心交换机连接至少一个综合通信分站，每个综合通信分站包括传输模块、数据模块、控制模块、通信模块和多个功能模块，所述通信模块包括模拟信号接口模块、数字信号接口模块、自动化控制模块、电话网关模块和WIFI通讯模块，监测***通过模拟信号接口模块或数字信号接口模块与对应的综合通信分站相连接，控制***通过自动化控制模块与对应的综合通信分站相连接，通讯***通过电话网关模块或WIFI通讯模块与对应的综合通信分站相连接。
进一步地，每个综合通信分站中的传输模块、数据模块、控制模块、通信模块和多个功能模块分别采用独立核心CPU。
进一步地，核心交换机和综合通信分站形成拓扑网络。
优选地，拓扑网络设置为环形结构、星型结构或树形结构。
进一步地，所述通信模块还包括多个千/百兆光/电网络接口模块。
进一步地，所述环境参数为温度、湿度、水位、氧气、硫化氢、甲烷和地表沉降中的至少一种，所述设备为通风设备、排水泵或电气设备，所述专业监控***为火灾自动报警***、通风管理***、供电管理***或安防监控***。
进一步地，模拟信号接口模块为4-20mA接口和200-1000Hz接口，数字信号接口模块为RS485接口。
进一步地，控制***对设备进行控制包括就地手动、就地自动和远程控制。
进一步地，电话网关模块包括FXS接口。
进一步地，所述地下工程运行管理综合监控装置中还设置有防火墙，所述防火墙与核心交换机之间采用百兆以太网连接。
本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：
本发明所述的地下工程运行管理综合监控装置，能够将各种传感器搜集的各种物理量、设备控制信息和通讯信息通过统一的传输平台以统一的数据格式进行传输，为各种软件服务进行分析工作提供标准化数据，保证传输的完整性和可靠性，大大提高数据存储、分析和传输效率；并且提高了可靠性、维护性和可管理性等性能，以及降低了建设成本、维护成本等成本，还能够适配所有物联网传感器的小型且模块化的综合接入设备。
附图说明：
图1为本发明所述的地下工程运行管理综合监控装置的整体结构示意图；
图2为本发明所述的传输平台的结构示意图；
图3为本发明所述的综合通信分站的结构示意图；
图4为本发明所述的具体实施例的示意图。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。
如图1、图2和图3所示，本发明所述的地下工程运行管理综合监控装置，能够将各种传感器搜集的各种物理量、设备控制信息和通讯信息通过统一的传输平台以统一的数据格式传输给数据中心，数据中心对接收到的数据进行存储、分析并提供给应用平台，为应用平台上的各种软件服务进行分析工作提供标准化数据，保证传输的完整性和可靠性，大大提高数据存储、分析和传输效率，应用平台上的各种软件服务可以包括门户网站、地理信息管理、排水管理、通风管理、供电管理、供水管理、环境监测、安全防范、预警与报警服务等业务应用；其特征在于：包括传输平台、监控***、控制***和通讯***，所述传输平台包括至少一个核心交换机和多个具有数据交换功能的综合通信分站，每个核心交换机连接至少一个综合通信分站，每个综合通信分站包括传输模块、数据模块、控制模块、通信模块和多个功能模块，所述通信模块包括模拟信号接口模块、数字信号接口模块、自动化控制模块、电话网关模块和WIFI通讯模块，监测***通过模拟信号接口模块或数字信号接口模块与对应的综合通信分站相连接，控制***通过自动化控制模块与对应的综合通信分站相连接，通讯***通过电话网关模块或WIFI通讯模块与对应的综合通信分站相连接。
其中，优选设置每个综合通信分站中的传输模块、数据模块、控制模块、通信模块和多个功能模块分别采用独立核心CPU，这样能够实现到模块、到端口的智能管理，即***能实现全网络、全业务模块、全功能端口的智能化管理，并具有可视化。
其中，本发明所述的核心交换机和综合通信分站可以根据需要形成拓扑网络，进一步根据具体情况，例如城市管廊结构特点和设备分布情况，拓扑网络可以设置为环形结构、星型结构或树形结构。优选地，所述通信模块还包括多个千/百兆光/电网络接口模块，即可以作为一台具有多业务功能的二层交换机，这样任意数量的核心交换机和综合通信分站的组合以及其任意连接方式、任意位置分布都在逻辑上等同于一台交换机，从而使得在***网络设计和网络管理方面，就极其简单和方便。同时，在所述拓扑网络设计过程中，本发明采用简单网络管理协议(SNMP)管理机制，使整个网络具有快速拓扑构建、节点检索、故障定位和故障诊断等功能。本发明所述的包括核心交换机和综合通信分站的传输平台，能够提供带宽为千兆的工业以太网络，支持虚拟局域网(VLAN)和简单网络管理协议(SNMP)，提高了基于大数据量的视频、及时响应的控制数据、低延迟的语音数据等QoS网络服务质量，保证各类型应用***的传输技术指标需求；并且，该传输平台提供标准制式的模拟、数字、网络、无线射频等多类型终端接入，并统一转化成以太网数据包，利用一根光缆即可实现传输，保证了较高的兼容性、易拓展性，方便后期***维护和管理；还提供了提供标准接口协议，可解析大多数厂家标准数据接口的传感器和可驱动大多数厂家标准数据接口的执行单元，以及提供了硬件接口标准，可供合作厂家开发多个功能模块。
其中，监测***负责环境参数的在线监测、设备的工作状态监测以及与其他专业监控***连通。所述环境参数可以为温度、湿度、水位、氧气、硫化氢、甲烷和地表沉降中的至少一种，所述设备可以为通风设备、排水泵或电气设备等，所述专业监控***可以为火灾自动报警***、通风管理***、供电管理***或安防监控***等。所述监测***通过模拟信号接口模块或数字信号接口模块与对应的综合通信分站相连接，模拟信号接口模块可以具体为4-20mA接口和200-1000Hz接口，数字信号接口模块具体为RS485接口，这些接口模块主要用于实现信号的接入并将其转化为IP/以太网报文，再经由传输平台交互数据至数据中心从而实现应用平台中的监测类应用。
其中，控制***通过参数输入及控制信号输出负责对通风设备、排水泵和电气设备等进行控制，包括就地手动、就地自动和远程控制。在本发明中，所述控制***通过自动化控制模块与对应的综合通信分站相连接，提供继电器型控制输出方式，能够实现风机启停、风机变频和水泵自动化等控制功能。
其中，通讯***负责语音调度、视频通讯和通话对讲等功能应用，通过电话网关模块或WIFI通讯模块与对应的综合通信分站相连接。对于地下工程中设置的固定式通信***和无线对讲***，本发明所述的通讯***采用基于IP-PBX电话交换***的语音通讯技术，其中的固定式通信***，例如固定电话、消防电话，采用电话网关模块的FXS接口接入并转化成IP/以太网报文，从而实现语音调度、视频通讯等功能应用，其中的无线对讲***采用WiFi通讯模块提供WiFi无线接入，配合WiFi终端或类微信对讲的APP软件。
如图4所示，本发明以200m防火分区的城市管廊运行管理综合监控为例，以监控中心的客户端01、客户端02、客户端03等应用客户端为应用平台，在数据中心的处理器01、处理器02和处理器03等进行存储、分析和传输供应用客户端需要，数据中心与核心交换机之间采用百兆以太网连接，核心交换机与综合通信分站之间采用千兆以太网连接。优选所述地下工程运行管理综合监控装置中还设置有防火墙，所述防火墙与核心交换机之间采用百兆以太网连接，用于保护核心交换机的数据和传输安全，所述防火墙还可以与云端连接，实现数据库实时更新。
综合通信分站通过百兆以太网与安防监控连接，通过百兆以太网和控制线控制设备监控、入侵监控和出入门禁管理等***，通过百兆以太网和监测线与环境监测***连接，通过百兆以太网和消防电话线与通讯***连通，通过百兆以太网和WIFI接口与智能巡检***连接，通过百兆以太网和CAN总线与火灾报警***连接，通过标准通信接口与其他专业监控***连接。
本发明采用“一体化综合”思路，对于各个不同的应用***/分***，采用统一的传输平台、数据中心和应用平台，提高了可靠性、维护性和可管理性等性能，以及降低了建设成本、维护成本等成本，还能够适配所有物联网传感器的小型且模块化的综合接入设备，具有统一的数据格式、基于云计算和移动设备的服务器***和用户界面等等。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.地下工程运行管理综合监控装置，其特征在于：包括传输平台、监控***、控制***和通讯***，监测***负责环境参数的在线监测、设备的工作状态监测以及与其他专业监控***连通，控制***通过参数输入及控制信号输出负责对设备进行控制，通讯***负责语音调度、视频通讯和通话对讲；所述传输平台包括至少一个核心交换机和多个具有数据交换功能的综合通信分站，每个核心交换机连接至少一个综合通信分站，每个综合通信分站包括传输模块、数据模块、控制模块、通信模块和多个功能模块，所述通信模块包括模拟信号接口模块、数字信号接口模块、自动化控制模块、电话网关模块和WIFI通讯模块，监测***通过模拟信号接口模块或数字信号接口模块与对应的综合通信分站相连接，控制***通过自动化控制模块与对应的综合通信分站相连接，通讯***通过电话网关模块或WIFI通讯模块与对应的综合通信分站相连接。
2.根据权利要求1所述的地下工程运行管理综合监控装置，其特征在于：每个综合通信分站中的传输模块、数据模块、控制模块、通信模块和多个功能模块分别采用独立核心CPU。
3.根据权利要求1所述的地下工程运行管理综合监控装置，其特征在于：核心交换机和综合通信分站形成拓扑网络。
4.根据权利要求3所述的地下工程运行管理综合监控装置，其特征在于：拓扑网络设置为环形结构、星型结构或树形结构。
5.根据权利要求1所述的地下工程运行管理综合监控装置，其特征在于：所述通信模块还包括多个千/百兆光/电网络接口模块。
6.根据权利要求1所述的地下工程运行管理综合监控装置，其特征在于：所述环境参数为温度、湿度、水位、氧气、硫化氢、甲烷和地表沉降中的至少一种，所述设备为通风设备、排水泵或电气设备，所述专业监控***为火灾自动报警***、通风管理***、供电管理***或安防监控***。
7.根据权利要求1所述的地下工程运行管理综合监控装置，其特征在于：模拟信号接口模块为4-20mA接口和200-1000Hz接口，数字信号接口模块为RS485接口。
8.根据权利要求1所述的地下工程运行管理综合监控装置，其特征在于：控制***对设备进行控制包括就地手动、就地自动和远程控制。
9.根据权利要求1所述的地下工程运行管理综合监控装置，其特征在于：电话网关模块包括FXS接口。
10.根据权利要求1所述的地下工程运行管理综合监控装置，其特征在于：所述地下工程运行管理综合监控装置中还设置有防火墙，所述防火墙与核心交换机之间采用百兆以太网连接。
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