CN109213749A - 一种城市地下管线三维监测模型建立的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种城市地下管线三维监测模型建立的方法，包括构建初始数据库，建立初始三维模型，三维模型数据备份及数据采集等四个步骤，其中城市地下管线三维监测建模装置包括基于云数据平台的数据服务器、远程通讯网络、远程固定数据采集终端、远程移动数据采集终端。本发明可有效的对城市地质变化及地下管线运行状态进行全面监控，并基于监控数据建立基于三维数据的动态监控模型，从而可有效的实现全面直接的获得当前地下管线监控管理作业的全面性和监控精度，并可直接过的三维动态监控数据，提高监控作业数据采集及读取的便捷性和工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市地下管线三维监测模型建立的方法及装置，属计算机及勘测技术领域。
背景技术
目前随着城市发展的需要，大量的供电线路、燃气供给管线、供排水输送管线等管械设备及轨道交通***均处于地下建设，虽然提高了城市规划及建设的美观性和对管线设备保护的可靠性，但造成了地下管线设备布局复杂，施工及日常监控管理难度大，当前在对地下管线进行规划布局、建设施工及日常维护监管中，往往均是通过基于传统的规划图纸为依据开展相应的工作，但由于管线设备在实际使用中往往会根据实际情况进行相应的调整，或因局部管线布局调整，而未能及时在设计图上进行更新，从而导致地下管线位置与规划位置间存在较大的差异，同时再加之城市地质结构、水文结构变化，如地质沉降等现象，也易导致地下管线设备实际位置与图纸设计位置间存在较大的差异，从而给地下铺设的旧管线的日常管理维护工作及新地下管线设计及施工工作造成了极大的影响，严重时甚至导致施工中造成旧管线与新管线间发生冲突，或导致旧管线被施工挖断等现象，而针对这一问题，当前虽然开发出了一些基于计算机***的电子地下管线监控***，但这些监控***往往均为静态***且监控数据均为二维数据，从而不能根据地下管线实际状态进行全程监控，且监控精度相对较低，因此针对这一现状，迫切需要一种全新城市地下管线监测方法及监控***，以满足煤层气开采工作的需要。
发明内容
本发明目的就在于克服上述不足，提供一种城市地下管线三维监测模型建立的方法及装置。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：
一种城市地下管线三维监测模型建立的方法，包括以下步骤：
S1，构建初始数据库，首先收集城市目标区域范围内最近6—24个月地质构造及水文数据信息，然后收集当前城市目标区域范围内在建、以竣工及未来12—36个月内地表建筑信息和地下管线布局信息，然后收集过去至少5年内城市目标区域范围内地质构造及水文变化参数信息，最后收集城市目标区域范围内地下各管线设计理论使用参数信息，并对收集到的信息存储到建模装置中备用；
S2，建立初始三维模型，完成S1步骤后，首先根据S1步骤的地质构造及水文数据信息构建城市目标区域垂直深度不低于15米的地质结构初始三维模型，然后在地质结构初始三维模型基础上，首先结合S1步骤的地表建筑信息和地下管线布局信息构建出当前城市目标区域范围城市建设初始三维模型，然后根据S1步骤的地质构造及水文变化参数信息生成地质构造及水文数据信息生成自然地质变化参数，并将自然地质变化参数和时间参数一同引入到地质结构初始三维模型中，根据S1步骤的城市目标区域范围内地下各管线设计理论使用参数信息生成地下管线运行参数，并将地下管线运行参数引入到城市目标区域范围城市建设初始三维模型中，使地质结构初始三维模型中相关数据随时间参数按照自然地质变化参数进行动态修正，使城市目标区域范围城市建设初始三维模型根据时间参数和地下管线运行参数进行动态修正，从而获得城市目标区域初始三维模型；
S3，三维模型数据备份，完成S2步骤后，将S2步骤生成的城市目标区域初始三维模型进行备份，并在完成备份后获得一份初始数据模型和至少两份备份数据模型，然后将初始数据模型停止数据运行，并保存在建模装置中，使其中一份备份数据模型按照S2步骤设定的时间参数、自然地质变化参数和地下管线运行参数自主运行，剩余的备份数据模型用以实际仿真作业；
S4，数据采集，完成S3步骤后，在S1步骤中指定的城市目标区域范围内，一方面定期通过建模装置对城市目标区域范围内的实际地质变化、水文变化及地表建筑变换数据进行检测，另一方面连续对城市目标区域范围内各管线施工布局及运行状态信息进行采集，将采集到的数据直接反馈到S3步骤中的用以实际仿真作业的备份数据模型中，并对用以实际仿真作业的备份数据模型参数进行修正，从而活动城市目标区域范围内和地下各管线实际的动态监控三维模型。
进一步的，所述的S1步骤中地下管线布局信息包括管线自身结构类型数据、管线用途数据、管线使用寿命和老化率数据、管线相关连接设备及地表建筑数据、管线所在低下深度、湿度和温度数据、管线所在地层pH值数据及管线所在地层导电率数据。
进一步的，所述的S2步骤中，所述的的时间参数同时包括小时、月及年时间单位，在进行城市目标区域初始三维模型动态修正作业时，同一城市目标区域初始三维模型仅以小时、月及年时间单位中的任意一个为基础。
进一步的，所述的S3步骤中，备份后的各自主运行数据模型和用以实际仿真作业的备份数据模型运行的时间参数保持一致。
进一步的，所述S4步骤中，对城市目标区域范围内的实际地质变化、水文变化及地表建筑变换数据进行检测作业的之间周期为7—60天。
城市地下管线三维监测建模装置，包括基于云数据平台的数据服务器、远程通讯网络、远程固定数据采集终端、远程移动数据采集终端，其中所述的远程固定数据采集终端、远程移动数据采集终端均若干，并分别通过远程通讯网络与数据服务器相互连接，所述的远程固定数据采集终端、远程移动数据采集终端间均相互并联。
进一步的，所述的远程固定数据采集终端包括位于城市电力、自来水、供热及燃气供给***的计量设备、位于地下管线上设置的流量传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等监控***。
进一步的，所述的远程移动数据采集终端为基于移动车辆、飞机为基础的地质检测装置、地下管线检测装置中的任意一种或两种共用。
进一步的，所述的远程通讯网络包括无线互联网数据通讯网络、无线物联网通讯挽留过、GPRS无线数据通讯网络、3G/4G无线数据通讯网络、卫星通讯网络中的任意一种或几种共用。
本发明操作方法简单，监控数据精度高且全面，可有效的对城市地质变化及地下管线运行状态进行全面监控，并基于监控数据建立基于三维数据的动态监控模型，从而可有效的实现全面直接的获得当前地下管线监控管理作业的全面性和监控精度，并可直接过的三维动态监控数据，提高监控作业数据采集及读取的便捷性和工作效率，同时还可有助于的对地下管线运行状态进行预判，便于及时获得地下管线设备位置变化及故障信息，从而极大的提高城市地下管线监管作业的可靠性、准确性和便捷性。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图；
图2为城市地下管线三维监测模型建模装置结构图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，一种城市地下管线三维监测模型建立的方法，包括以下步骤：
S1，构建初始数据库，首先收集城市目标区域范围内最近6个月地质构造及水文数据信息，然后收集当前城市目标区域范围内在建、以竣工及未来12个月内地表建筑信息和地下管线布局信息，然后收集过去5年内城市目标区域范围内地质构造及水文变化参数信息，最后收集城市目标区域范围内地下各管线设计理论使用参数信息，并对收集到的信息存储到建模装置中备用；
S2，建立初始三维模型，完成S1步骤后，首先根据S1步骤的地质构造及水文数据信息构建城市目标区域垂直深度15米的地质结构初始三维模型，然后在地质结构初始三维模型基础上，首先结合S1步骤的地表建筑信息和地下管线布局信息构建出当前城市目标区域范围城市建设初始三维模型，然后根据S1步骤的地质构造及水文变化参数信息生成地质构造及水文数据信息生成自然地质变化参数，并将自然地质变化参数和时间参数一同引入到地质结构初始三维模型中，根据S1步骤的城市目标区域范围内地下各管线设计理论使用参数信息生成地下管线运行参数，并将地下管线运行参数引入到城市目标区域范围城市建设初始三维模型中，使地质结构初始三维模型中相关数据随时间参数按照自然地质变化参数进行动态修正，使城市目标区域范围城市建设初始三维模型根据时间参数和地下管线运行参数进行动态修正，从而获得城市目标区域初始三维模型；
S3，三维模型数据备份，完成S2步骤后，将S2步骤生成的城市目标区域初始三维模型进行备份，并在完成备份后获得一份初始数据模型和两份备份数据模型，然后将初始数据模型停止数据运行，并保存在建模装置中，使其中一份备份数据模型按照S2步骤设定的时间参数、自然地质变化参数和地下管线运行参数自主运行，剩余的备份数据模型用以实际仿真作业；
S4，数据采集，完成S3步骤后，在S1步骤中指定的城市目标区域范围内，一方面每7天通过建模装置对城市目标区域范围内的实际地质变化、水文变化及地表建筑变换数据进行检测，另一方面连续对城市目标区域范围内各管线施工布局及运行状态信息进行采集，将采集到的数据直接反馈到S3步骤中的用以实际仿真作业的备份数据模型中，并对用以实际仿真作业的备份数据模型参数进行修正，从而活动城市目标区域范围内和地下各管线实际的动态监控三维模型。
其中，所述的S1步骤中地下管线布局信息包括管线自身结构类型数据、管线用途数据、管线使用寿命和老化率数据、管线相关连接设备及地表建筑数据、管线所在低下深度、湿度和温度数据、管线所在地层pH值数据及管线所在地层导电率数据。
同时，所述的S2步骤中，所述的的时间参数同时包括小时、月及年时间单位，在进行城市目标区域初始三维模型动态修正作业时，同一城市目标区域初始三维模型仅以小时为单位，且所述的S3步骤中，备份后的各自主运行数据模型和用以实际仿真作业的备份数据模型运行的时间参数保持一致。
实施例2
如图1所示，一种城市地下管线三维监测模型建立的方法，包括以下步骤：
S1，构建初始数据库，首先收集城市目标区域范围内最近24个月地质构造及水文数据信息，然后收集当前城市目标区域范围内在建、以竣工及未来36个月内地表建筑信息和地下管线布局信息，然后收集过去20年内城市目标区域范围内地质构造及水文变化参数信息，最后收集城市目标区域范围内地下各管线设计理论使用参数信息，并对收集到的信息存储到建模装置中备用；
S2，建立初始三维模型，完成S1步骤后，首先根据S1步骤的地质构造及水文数据信息构建城市目标区域垂直深度30米的地质结构初始三维模型，然后在地质结构初始三维模型基础上，首先结合S1步骤的地表建筑信息和地下管线布局信息构建出当前城市目标区域范围城市建设初始三维模型，然后根据S1步骤的地质构造及水文变化参数信息生成地质构造及水文数据信息生成自然地质变化参数，并将自然地质变化参数和时间参数一同引入到地质结构初始三维模型中，根据S1步骤的城市目标区域范围内地下各管线设计理论使用参数信息生成地下管线运行参数，并将地下管线运行参数引入到城市目标区域范围城市建设初始三维模型中，使地质结构初始三维模型中相关数据随时间参数按照自然地质变化参数进行动态修正，使城市目标区域范围城市建设初始三维模型根据时间参数和地下管线运行参数进行动态修正，从而获得城市目标区域初始三维模型；
S3，三维模型数据备份，完成S2步骤后，将S2步骤生成的城市目标区域初始三维模型进行备份，并在完成备份后获得一份初始数据模型和三份备份数据模型，然后将初始数据模型停止数据运行，并保存在建模装置中，使其中一份备份数据模型按照S2步骤设定的时间参数、自然地质变化参数和地下管线运行参数自主运行，剩余的备份数据模型用以实际仿真作业；
S4，数据采集，完成S3步骤后，在S1步骤中指定的城市目标区域范围内，一方面每60天通过建模装置对城市目标区域范围内的实际地质变化、水文变化及地表建筑变换数据进行检测，另一方面连续对城市目标区域范围内各管线施工布局及运行状态信息进行采集，将采集到的数据直接反馈到S3步骤中的用以实际仿真作业的备份数据模型中，并对用以实际仿真作业的备份数据模型参数进行修正，从而活动城市目标区域范围内和地下各管线实际的动态监控三维模型。
此外，所述的S1步骤中地下管线布局信息包括管线自身结构类型数据、管线用途数据、管线使用寿命和老化率数据、管线相关连接设备及地表建筑数据、管线所在低下深度、湿度和温度数据、管线所在地层pH值数据及管线所在地层导电率数据。
同时，所述的S2步骤中，所述的的时间参数同时包括小时、月及年时间单位，在进行城市目标区域初始三维模型动态修正作业时，同一城市目标区域初始三维模型仅以为单位，且所述的S3步骤中，备份后的各自主运行数据模型和用以实际仿真作业的备份数据模型运行的时间参数保持一致。
实施例3
一种城市地下管线三维监测模型建立的方法，包括以下步骤：
S1，构建初始数据库，首先收集城市目标区域范围内最近12个月地质构造及水文数据信息，然后收集当前城市目标区域范围内在建、以竣工及未来20个月内地表建筑信息和地下管线布局信息，然后收集过去15年内城市目标区域范围内地质构造及水文变化参数信息，最后收集城市目标区域范围内地下各管线设计理论使用参数信息，并对收集到的信息存储到建模装置中备用；
S2，建立初始三维模型，完成S1步骤后，首先根据S1步骤的地质构造及水文数据信息构建城市目标区域垂直深度20米的地质结构初始三维模型，然后在地质结构初始三维模型基础上，首先结合S1步骤的地表建筑信息和地下管线布局信息构建出当前城市目标区域范围城市建设初始三维模型，然后根据S1步骤的地质构造及水文变化参数信息生成地质构造及水文数据信息生成自然地质变化参数，并将自然地质变化参数和时间参数一同引入到地质结构初始三维模型中，根据S1步骤的城市目标区域范围内地下各管线设计理论使用参数信息生成地下管线运行参数，并将地下管线运行参数引入到城市目标区域范围城市建设初始三维模型中，使地质结构初始三维模型中相关数据随时间参数按照自然地质变化参数进行动态修正，使城市目标区域范围城市建设初始三维模型根据时间参数和地下管线运行参数进行动态修正，从而获得城市目标区域初始三维模型；
S3，三维模型数据备份，完成S2步骤后，将S2步骤生成的城市目标区域初始三维模型进行备份，并在完成备份后获得一份初始数据模型和四份备份数据模型，然后将初始数据模型停止数据运行，并保存在建模装置中，使其中一份备份数据模型按照S2步骤设定的时间参数、自然地质变化参数和地下管线运行参数自主运行，剩余的备份数据模型用以实际仿真作业；
S4，数据采集，完成S3步骤后，在S1步骤中指定的城市目标区域范围内，一方面每30通过建模装置对城市目标区域范围内的实际地质变化、水文变化及地表建筑变换数据进行检测，另一方面连续对城市目标区域范围内各管线施工布局及运行状态信息进行采集，将采集到的数据直接反馈到S3步骤中的用以实际仿真作业的备份数据模型中，并对用以实际仿真作业的备份数据模型参数进行修正，从而活动城市目标区域范围内和地下各管线实际的动态监控三维模型。
其中，所述的S1步骤中地下管线布局信息包括管线自身结构类型数据、管线用途数据、管线使用寿命和老化率数据、管线相关连接设备及地表建筑数据、管线所在低下深度、湿度和温度数据、管线所在地层pH值数据及管线所在地层导电率数据。
进一步优选的，所述的S2步骤中，所述的的时间参数同时包括小时、月及年时间单位，在进行城市目标区域初始三维模型动态修正作业时，同一城市目标区域初始三维模型仅以月为单位。且所述的S3步骤中，备份后的各自主运行数据模型和用以实际仿真作业的备份数据模型运行的时间参数保持一致。
此外，城市地下管线三维监测建模装置包括基于云数据平台的数据服务器1、远程通讯网络2、远程固定数据采集终端3、远程移动数据采集终端4，其中所述的远程固定数据采集终端3、远程移动数据采集终端4均若干，并分别通过远程通讯网络2与数据服务器1相互连接，所述的远程固定数据采集终端3、远程移动数据采集终端4间均相互并联。
其中，所述的远程固定数据采集终端3包括位于城市电力、自来水、供热及燃气供给***的计量设备、位于地下管线上设置的流量传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等监控***。
同时，所述的远程移动数据采集终端4为基于移动车辆、飞机为基础的地质检测装置、地下管线检测装置中的任意一种或两种共用。
进一步优选，所述的远程通讯网络2包括无线互联网数据通讯网络、无线物联网通讯挽留过、GPRS无线数据通讯网络、3G/4G无线数据通讯网络、卫星通讯网络中的任意一种或几种共用。
本发明操作方法简单，监控数据精度高且全面，可有效的对城市地质变化及地下管线运行状态进行全面监控，并基于监控数据建立基于三维数据的动态监控模型，从而可有效的实现全面直接的获得当前地下管线监控管理作业的全面性和监控精度，并可直接过的三维动态监控数据，提高监控作业数据采集及读取的便捷性和工作效率，同时还可有助于的对地下管线运行状态进行预判，便于及时获得地下管线设备位置变化及故障信息，从而极大的提高城市地下管线监管作业的可靠性、准确性和便捷性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种城市地下管线三维监测模型建立的方法，其特征在于：所述的城市地下管线三维监测模型建立的方法包括以下步骤：
S1，构建初始数据库，首先收集城市目标区域范围内最近6—24个月地质构造及水文数据信息，然后收集当前城市目标区域范围内在建、以竣工及未来12—36个月内地表建筑信息和地下管线布局信息，然后收集过去至少5年内城市目标区域范围内地质构造及水文变化参数信息，最后收集城市目标区域范围内地下各管线设计理论使用参数信息，并对收集到的信息存储到建模装置中备用；
S2，建立初始三维模型，完成S1步骤后，首先根据S1步骤的地质构造及水文数据信息构建城市目标区域垂直深度不低于15米的地质结构初始三维模型，然后在地质结构初始三维模型基础上，首先结合S1步骤的地表建筑信息和地下管线布局信息构建出当前城市目标区域范围城市建设初始三维模型，然后根据S1步骤的地质构造及水文变化参数信息生成地质构造及水文数据信息生成自然地质变化参数，并将自然地质变化参数和时间参数一同引入到地质结构初始三维模型中，根据S1步骤的城市目标区域范围内地下各管线设计理论使用参数信息生成地下管线运行参数，并将地下管线运行参数引入到城市目标区域范围城市建设初始三维模型中，使地质结构初始三维模型中相关数据随时间参数按照自然地质变化参数进行动态修正，使城市目标区域范围城市建设初始三维模型根据时间参数和地下管线运行参数进行动态修正，从而获得城市目标区域初始三维模型；
S3，三维模型数据备份，完成S2步骤后，将S2步骤生成的城市目标区域初始三维模型进行备份，并在完成备份后获得一份初始数据模型和至少两份备份数据模型，然后将初始数据模型停止数据运行，并保存在建模装置中，使其中一份备份数据模型按照S2步骤设定的时间参数、自然地质变化参数和地下管线运行参数自主运行，剩余的备份数据模型用以实际仿真作业；
S4，数据采集，完成S3步骤后，在S1步骤中指定的城市目标区域范围内，一方面定期通过建模装置对城市目标区域范围内的实际地质变化、水文变化及地表建筑变换数据进行检测，另一方面连续对城市目标区域范围内各管线施工布局及运行状态信息进行采集，将采集到的数据直接反馈到S3步骤中的用以实际仿真作业的备份数据模型中，并对用以实际仿真作业的备份数据模型参数进行修正，从而活动城市目标区域范围内和地下各管线实际的动态监控三维模型。
2.根据权利要求1所述的一种城市地下管线三维监测模型建立的方法，其特征在于：所述的S1步骤中地下管线布局信息包括管线自身结构类型数据、管线用途数据、管线使用寿命和老化率数据、管线相关连接设备及地表建筑数据、管线所在低下深度、湿度和温度数据、管线所在地层pH值数据及管线所在地层导电率数据。
3.根据权利要求1所述的一种城市地下管线三维监测模型建立的方法，其特征在于：所述的S2步骤中，所述的的时间参数同时包括小时、月及年时间单位，在进行城市目标区域初始三维模型动态修正作业时，同一城市目标区域初始三维模型仅以小时、月及年时间单位中的任意一个为基础。
4.根据权利要求1所述的一种城市地下管线三维监测模型建立的方法，其特征在于：所述的S3步骤中，备份后的各自主运行数据模型和用以实际仿真作业的备份数据模型运行的时间参数保持一致。
5.根据权利要求1所述的一种城市地下管线三维监测模型建立的方法，其特征在于：所述S4步骤中，对城市目标区域范围内的实际地质变化、水文变化及地表建筑变换数据进行检测作业的之间周期为7—60天。
6.一种根据权利要求1所述的城市地下管线三维监测模型建立的方法的建模装置，其特征在于：所述建模装置包括基于云数据平台的数据服务器、远程通讯网络、远程固定数据采集终端、远程移动数据采集终端，其中所述的远程固定数据采集终端、远程移动数据采集终端均若干，并分别通过远程通讯网络与数据服务器相互连接，所述的远程固定数据采集终端、远程移动数据采集终端间均相互并联。
7.根据权利要求6所述建模装置，其特征在于：所述的远程固定数据采集终端包括位于城市电力、自来水、供热及燃气供给***的计量设备、位于地下管线上设置的流量传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等监控***。
8.根据权利要求6所述的一种建模装置，其特征在于：所述的远程移动数据采集终端为基于移动车辆、飞机为基础的地质检测装置、地下管线检测装置中的任意一种或两种共用。
9.据权利要求6所述的一种煤建模装置，其特征在于：所述的远程通讯网络包括无线互联网数据通讯网络、无线物联网通讯挽留过、GPRS无线数据通讯网络、3G/4G无线数据通讯网络、卫星通讯网络中的任意一种或几种共用。
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