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。

背景技術：

1、隨著城市基礎設施的快速發(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)定運行對于城市的發(fā)展至關重要。然而，由于熱力管道的工作環(huán)境復雜，經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構的系統，及時發(fā)現并處理潛在的安全隱患。

技術實現思路

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

2、本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

3、沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統，包含傳感器模塊、數據采集及處理模塊、控制器模塊、數據傳輸模塊、報警模塊、顯示模塊和電源模塊；所述傳感器模塊包含位移傳感器、振動傳感器、液位傳感器、空間位移傳感器、結構變形傳感器、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、振動傳感器、液位傳感器、空間位移傳感器、結構變形傳感器、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據采集與處理模塊連接控制器模塊，所述數據傳輸模塊、報警模塊、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，用于實時監(jiān)測沉井的變形和沉降情況，進而提供高精度的位移數據；

5、振動傳感器，安裝在熱力管道外部，用于實時監(jiān)測管道的振動情況，進而判斷管道的運行狀態(tài)；

6、液位傳感器，用于監(jiān)測沉井內液位；

7、空間位移傳感器，用于監(jiān)測熱力管道的空間位移；

8、結構變形傳感器，用于監(jiān)測頂管結構的變形；

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

10、視頻圖像傳感器，用于提供實時的視頻監(jiān)控；

11、溫度傳感器，用于監(jiān)測管道全線溫度；

12、數據采集及處理模塊，用于從各類傳感器中收集實時數據，確保數據的準確性和完整性，對采集到的原始數據進行初步處理，進而上傳至控制器模塊；

13、數據傳輸模塊，通過5g傳輸技術，將預處理后的數據傳輸至后端軟件平臺，確保數據的實時性和可靠性；

14、電源模塊：用于提供穩(wěn)定的電源供應；

15、報警模塊，當監(jiān)測數據超過預設閾值時，自動觸發(fā)報警機制，提醒管理者及時處理潛在的安全隱患；

16、顯示模塊，用于提供用戶界面，展示實時監(jiān)測數據、報警信息以及系統狀態(tài)，管理者進行遠程監(jiān)控和操作。

17、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統的進一步優(yōu)選方案，所述數據采集及處理模塊包含傳感器信號調理電路、電流信號調理電路、電壓信號調理電路、模擬開關單元、分壓跟隨濾波單元、a/d轉換單元，所述位移傳感器、振動傳感器、液位傳感器、空間位移傳感器、結構變形傳感器、環(huán)境監(jiān)測傳感器、視頻圖像傳感器、溫度傳感器依次經過傳感器信號調理電路、電流信號調理電路、電壓信號調理電路、模擬開關單元、分壓跟隨濾波單元、a/d轉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)測系統的進一步優(yōu)選方案，所述傳感器信號調理電路包含模擬信號輸入端、電阻r1、電阻r2、電容c1、運算放大器u1，模擬信號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的另一端和運算放大器u1的正輸入端，運算放大器u1的負輸入端連接運算放大器u1的輸出端。

19、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統的進一步優(yōu)選方案，所述電流信號調理電路采用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)測系統的進一步優(yōu)選方案，所述電壓信號調理電路包含電壓信號輸入端、電阻r3、電阻r4、電阻r5、電容c2、運算放大器u2，電壓信號輸入端連接電阻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的另一端和運算放大器u1的正輸入端，運算放大器u2的負輸入端連接運算放大器u2的輸出端。

21、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統的進一步優(yōu)選方案，所述模擬開關單元采用adg706芯片。

22、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統的進一步優(yōu)選方案，所述分壓跟隨濾波單元包含運算放大器u3、電阻r11、電阻r12、運算放大器u4、電阻r13、電容c7，運算放大器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、運算放大器u4的正輸入端，運算放大器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調理電路。

23、作為本發(fā)明沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統的進一步優(yōu)選方案，所述控制器模塊包含ad采集控制單元、數據處理及ram讀寫模單元、端口控制單元、同步時鐘控制單元、命令解幀單元、fifo數據緩存單元、數據判讀單元，以及供電電路、復位電路、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、同步時鐘控制單元、命令解幀單元、fifo數據緩存單元、數據判讀單元，以及供電電路、復位電路、晶振電路、下載電路和配置spi?flash電路分別與數據處理及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)測系統的進一步優(yōu)選方案，所述電源模塊包含供電電路和供電轉換電路，所述供電轉換電路包含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)測系統的進一步優(yōu)選方案，所述位移傳感器陣列采用光纖光柵應變計；所述位移傳感器采用激光位移計；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；所述溫度傳感器采用感溫光纜。

26、本發(fā)明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

27、1、全面監(jiān)測：該系統通過安裝多種傳感器，可以全方位地實施在線監(jiān)測，包括熱力管道的振動、管道空間位移、頂管結構變形、頂管振動、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、全面的數據支持，有助于更好地了解熱力管道及相關配套工程的工作狀態(tài)；

28、2、實時反饋：通過實時數據傳輸技術，系統可以實時反饋監(jiān)測數據，使管理人員能夠及時了解熱力管道及相關配套工程的工作狀態(tài)，為后續(xù)的養(yǎng)護維修策略提供數據支持；

29、3、預防突發(fā)事件：通過實時監(jiān)測和分析數據，系統可以預測可能發(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、提升運營效率：系統能夠自動進行數據分析和處理，為管理人員提供決策支持，減少人工干預和判斷的需要，提高運營效率；

31、5、促進智慧管網建設：該系統為智慧管網建設提供了前端感知和數據基礎，有助于推動城市管網的智能化、信息化發(fā)展；

32、沉井及熱力管線的綜合監(jiān)測系統專利的有益效果體現在全面監(jiān)測、實時反饋、預防突發(fā)事件、提升運營效率和促進智慧管網建設等多個方面，為城市管網的安全、高效運行提供了有力保障。