CN108365978A - 一种用于地下综合管廊监控的前置处理机、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于地下综合管廊监控的前置处理机、系统及方法，所述监控系统，包括：前置处理机，所述前置处理机从若干个区域控制器获取设备数据，对设备数据进行解析处理、设备数据告警处理和设备联动计算处理后，将最终的处理结果上传至监控平台，监控平台对处理结果直接展现，其能够解决地下综合管廊监控系统数据吞吐量受限、数据处理能力不足及扩展能力差的问题。

Description

一种用于地下综合管廊监控的前置处理机、系统及方法

技术领域

本发明涉及地下综合管廊监控领域，特别是涉及一种用于地下综合管廊监控的前置处理机、系统及方法。

背景技术

目前地下综合管廊监控系统主要采用的是监控平台与区域控制器直接进行通信的模式。监控平台主动或者被动接收区域控制器上传的数据，然后按照区域控制器上传数据的协议进行数据解析、处理、告警计算、联动计算等操作。这对于小型的综合管廊监控系统是可行的，但是随着地下综合管廊的发展，管廊规模越来越大，单一地下综合管廊监控系统中所包含的区域控制器数目越来越多，这种模式严重影响了地下综合管廊监控系统的数据吞吐量、数据处理能力以及整个系统的扩展能力。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于地下综合管廊监控的前置处理机、系统及方法，其能够解决地下综合管廊监控系统数据吞吐量受限、数据处理能力不足及扩展能力差的问题；

本发明提供第一种技术方案：

一种用于地下综合管廊监控的前置处理机，包括：

下行通信模块，接收一台或多台区域控制器上传的设备原始数据；

数据解析模块，对区域控制器上传的数据进行解析，将解析的数据上传至告警计算模块及联动计算模块；

告警计算模块，根据解析的数据，生成告警数据；

联动计算模块，根据解析的数据，设置对应联动设备的操作状态，生成设备联动控制指令及设备联动日志；

上行通信模块，将设备原始数据、告警数据或联动日志上传至监控平台，并从监控平台上下载设备基础信息传输到数据解析模块，下载告警阈值传输到告警计算模块，下载联动规则传输到联动计算模块及下载设备远程控制指令传输到下行通信模块。

进一步的，所述下行通信模块根据区域控制器的IP地址将数据信息进行分类存储，对接收到的区域控制器上传数据进行CRC校验，向区域控制器下发设备联动控制指令。

进一步的，所述接收一台或多台区域控制器上传的设备原始数据步骤之前，需要建立与一台或多台区域控制器的连接，具体是指：下行通信模块搭建TCP服务端，每台区域控制器预先设置前置处理机地址，区域控制器通过预先配置的前置处理机地址自动连接到下行通信模块。

进一步的，所述数据解析模块，根据设备的指令集将区域控制器上传的设备原始数据转换成设备实际物理量数据。

进一步的，所述告警数据是指设备数值超限告警，所述设备数据超限告警是根据各类型设备的超限告警阈值计算设备的告警状态；所述离线告警分为设备离线告警和区域控制器离线告警；

设备离线判定条件为：设备连续超过设定的离线周期没有上传有效数据或设备所在区域控制器离线，则判定设备状态为离线；

区域控制器离线判定条件为：连续超过设定的离线周期没有上传数据，则判定区域控制器状态为离线。

进一步的，所述联动设备的操作状态，包括：自动联动、自检联动和远程控制；

自动联动是根据设备数据及联动规则进行计算，若设备数据大于等于联动上限，则启动当前设备关联的控制设备，若设备数据小于联动下限，则复位当前设备关联的控制设备；

自检联动是为防止管廊内部控制设备长期不运行而导致设备故障，从而对风机或水泵设备，每隔固定时长对其启动一次，启动时间达到预置启动时长后，自动对其进行复位操作；

远程控制是对需要远程开启或关闭的设备，生成远程控制请求指令，将远程控制请求指令发送给监控平台，接收到监控平台的远程控制指令后，根据远程控制指令对相应设备进行远程控制。

进一步的，所述设备基本信息，包括：区域控制器信息、传感设备信息、控制设备信息；所述传感设备，包括：温度传感器、湿度传感器、气体探测传感器、液位传感器；所述控制设备，包括：风机、水泵、智能井盖、防火门、门禁、照明设备；所述告警阈值数据，包括：温度阈值、湿度阈值、氧气浓度阈值、甲烷浓度阈值、液位高度阈值；所述联动规则，包括：联动源设备、联动目标设备、联动启动阈值、联动复位阈值。

所述区域控制器，包括：中央处理器CPU，所述中央处理器CPU分别与数字输入模块、数字输出模块、存储模块、RS485总线、网络通信模块和Web服务器连接。

进一步的，所述Web服务器，用于提供Web管理服务功能，向用户提供管理界面以及各种配置接口，接收远程配置信息。

进一步的，所述存储模块，用于存储Web管理应用程序、中央处理器CPU配置信息、中央处理器CPU运行过程的中间数据。

进一步的，所述网络通信模块，包括：RJ45通信模块、4G无线通信模块和/或RS458通信模块。

进一步的，所述RJ45通信模块运行TCP/IP协议，所述RJ45通信模块通过有线网络与前置处理机通信。

进一步的，所述4G无线通信模块是使用无线网络与前置处理机进行通信。

进一步的，所述RS485通信模块实现地下综合管廊区域控制器与其他地下综合管廊区域控制器之间连接。所述RS485总线采用MODBUS通信协议。

进一步的，所述RS485总线与传感器连接，所述传感器包括：温度传感器、湿度传感器、CH4传感器、O2传感器或H2S传感器。

进一步的，所述地下综合管廊区域控制器，布设在地下综合管廊区域内。

本发明提供第二种技术方案：

一种地下综合管廊监控系统，包括：

至少一台前置处理机，所述前置处理机从若干个区域控制器获取设备数据，对设备数据进行解析处理、设备数据告警处理和设备联动计算处理后，将最终的处理结果上传至监控平台，监控平台对处理结果直接展现。

本发明提供第三种技术方案：

一种地下综合管廊监控方法，包括：

前置处理机从若干个区域控制器中获取设备数据，

所述前置处理机对设备数据进行解析处理、设备数据告警处理和设备联动计算处理；

所述前置处理机将最终的处理结果上传至监控平台。

进一步的，所述前置处理机从若干个区域控制器中获取设备数据步骤之前，还包括：前置处理机与若干个区域控制器均建立通信连接。

进一步的，所述前置处理机与若干个区域控制器均建立通信连接，步骤如下：

前置处理机建立TCP Server；

前置处理机等待区域控制器的接入，对接入的区域控制器进行身份验证，只有区域控制器的IP地址与前置处理机内预先存储的IP地址匹配成功才允许区域控制器的接入。

进一步的，所述前置处理机从若干个区域控制器中获取设备数据，步骤如下：

前置处理机从若干个区域控制器中获取设备原始数据，对设备原始数据进行CRC校验，校验通过的设备原始数据进入解析处理步骤。

进一步的，所述前置处理机对设备数据进行解析处理的步骤为：

接收设备原始数据；

遍历每个区域控制器下的全部设备信息，根据每个设备的地址码从所接收的原始数据中取出对应设备的原始数据，根据设备的数据转换规则对当前设备的原始数据进行数据转换，转换成设备的真实物理量数据；

进一步的，所述设备数据告警处理，包括：超限告警或离线告警；

所述超限告警的步骤为：

S301：在设备告警阈值缓存中查找当前设备的告警阈值，若存在，进入S302；否则进入S304；

S302：判断设备数据是否超出告警阈值，若超出进入S303，否则进入S304；

S303：将设备的状态置为告警，生成设备的告警信息，将告警状态的设备数据及告警信息输出；

S304：将设备的状态置为正常，将正常状态的设备数据输出。

所述离线告警的步骤为：

S311：计算设备最新数据的采集时间与当前系统时间差，若超过设定的离线周期，则判定设备状态为离线，将设备的状态置为离线并生成设备的离线告警信息，将离线状态的设备数据及告警信息输出；

S312：计算区域控制器最新上传数据时间与当前系统时间差，若超过设定的离线周期，则判定区域控制器状态为离线，将区域控制器下全部设备的状态置为离线并生成设备的离线告警信息，将离线状态的设备数据及告警信息输出。

进一步的，所述设备联动计算处理，包括：自动联动、自检联动及远程控制；

所述自动联动的步骤为：

S401：接收数据解析得到的设备原始数据；

S402：在设备联动规则缓存中查找当前设备的联动规则，若存在，同时进入S403和S405，否则返回S401；

S403：判断设备原始数据是否满足联动规则的联动启动条件，若满足，进入S404，否则返回S401；

S404：判断联动目标设备的状态，若为启动状态，进入S401；若为复位状态，则设置联动目标设备的启动指令，将启动指令输出至区域控制器；同时生成联动操作日志，将联动操作日志输出至监控平台；

S405：判断设备数据是否满足联动规则的联动复位条件，若满足，进入S406，否则返回S401；

S406：判断联动目标设备的状态，若为复位状态，进入S401；若为启动状态，则设置联动目标设备的复位指令，将复位指令输出至区域控制器；组织生成联动操作日志，将联动操作日志输出至监控平台。

所述自检联动的步骤为：

S411：遍历控制设备信息，根据自检联动周期及上一次联动时间判断是否到自动联动时间，若满足则生成设备启动指令输出至区域控制器，生成联动日志输出至监控平台；

S412：遍历已自检联动的设备信息，判断是否满足联动时长，若满足则生成设备复位指令输出至区域控制器，生成联动日志输出至监控平台；

所述远程控制的步骤为：

S421：遍历远程控制信息，对控制设备生成控制指令及联动日志；

S422：将控制指令下发到设备所在区域控制器，将联动日志输出至监控平台；

进一步的，所述前置处理机将最终的处理结果上传至监控平台的步骤为：

S501：建立前置处理机与监控平台的HTTP连接，从监控平台下载区域控制器信息、设备基础信息、设备告警阈值、设备联动规则、设备远控信息，并将数据进行缓存；

S502：建立与监控平台的消息队列MQ连接；

S503：接收输入的设备数据、告警信息和联动日志；

S504：通过消息队列MQ连接，将S503的数据上传至消息队列MQ连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

地下综合管廊监控系统中的前置处理机是区域控制器与监控平台之间进行通信、数据处理的中间设备或系统，它能够提高地下综合管廊监控系统的数据吞吐量、数据处理能力及扩展能力。

前置处理机，作为区域控制器和监控平台的中间设备或系统，实现与区域控制器通信、设备数据解析、设备告警计算、设备联动计算功能，将最终的处理结果上传至监控平台，监控平台接收到的是设备最终数据，可用来直接展现，大大减轻了监控平台的数据处理压力；该前置处理机支持横向扩展，在大规模管廊监控系统中，可以横向部署多台前置处理机，每台前置处理机负责一定数目的区域控制器，这大大提高了整个监控系统的扩展能力。因此可以解决地下综合管廊监控系统数据吞吐量受限、数据处理能力不足及扩展能力差的现状。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明提供的一种地下综合管廊监控系统；

图2为本发明提供的一种地下综合管廊监控系统中的前置处理机的功能框图；

图3为本发明提供的一种地下综合管廊监控系统中的前置处理机的下行通信模块流程图；

图4为本发明提供的一种地下综合管廊监控系统中的前置处理机的数据解析模块流程图；

图5为本发明提供的一种地下综合管廊监控系统中的前置处理机的告警计算模块流程图；

图6为本发明提供的一种地下综合管廊监控系统中的前置处理机的联动计算模块(自动联动)流程图；

图7(a)和图7(b)为本发明提供的一种地下综合管廊监控系统中的前置处理机的联动计算模块(自检联动、远程控制)流程图；

图8为本发明提供的一种地下综合管廊监控系统中的前置处理机的上行通信模块流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明提供的第一种实施例，如图1所示，一种地下综合管廊监控系统，包括：

前置处理机，所述前置处理机从若干个区域控制器获取设备数据，对设备数据进行解析处理、设备数据告警处理和设备联动计算处理后，将最终的处理结果上传至监控平台，监控平台对处理结果直接展现。

所述前置处理机，包括一台或多台；所述前置处理机支持横向扩展。

如图2所示，所述前置处理机，包括：

下行通信模块，建立及保持与一台或多台区域控制器的连接，接收区域控制器上传的设备原始数据；

数据解析模块，根据配置信息，对区域控制器上传的数据进行解析，将解析的数据赋值给区域控制器挂接的传感器及控制器设备，并上传至告警计算模块及联动计算模块；

告警计算模块，用于计算告警状态，生成告警信息，告警状态分为设备数值超限告警及离线告警；

联动计算模块，用于根据设备的联动规则计算其对应联动设备的操作状态，生成设备联动控制指令及设备联动日志；

上行通信模块，用于根据预先配置的监控平台地址，与对应的监控平台建立通信连接，将设备数据、告警数据或联动日志上传至监控平台，并从监控平台上下载设备基础信息、告警阈值、联动规则及设备远程控制指令。

本发明提供的第二种实施例，一种地下综合管廊监控方法，包括：

S10:前置处理机与若干个区域控制器均建立通信连接；所述前置处理从若干个区域控制器中获取设备数据；

S20:所述前置处理对设备数据进行解析处理；

S30:所述前置处理对解析数据进行设备数据告警处理；

S40:所述前置处理对解析数据进行设备联动计算处理；

S50:所述前置处理将最终的处理结果上传至监控平台。

如图3所示，S10:前置处理机与若干个区域控制器均建立通信连接的实施步骤：

S101：建立TCP Server；

S102：等待区域控制器的接入，区域控制器接入时验证区域控制器IP地址是否在系统区域控制器集合内，只有在系统区域控制器集合内的区域控制器才允许接入；

S103：接收区域控制器上传的原始数据，进行CRC校验，校验通过的数据输出至数据解析模块，原始数据须是基于标准MODBUS协议的数据，包含了该区域控制器下所连接的全部设备的数据；

S104：接收输入的设备控制指令，查询联动设备所在的区域控制器，对区域控制器下发控制指令；

如图4所示，S20:所述前置处理对设备数据进行解析处理的实施步骤：

S201：接收下行通信模块输入的设备原始数据；

S202：在设备基础信息缓存中查找该组原始数据对应区域控制器下的全部设备信息；

S203：遍历设备信息，根据每个设备的地址码从原始数据对应位置中取出该设备的变比，根据设备的变比对该设备原始数据进行数据转换，转换成设备的真实物理量数据；

S204：将解析得到的设备数据输出至告警计算模块、联动计算模块。

如图5所示，S30:所述前置处理对解析数据进行设备数据告警处理：

超限告警

S301：接收数据解析模块输入的设备数据；

S302：在设备告警阈值缓存中查找该设备的告警阈值，若存在，进入S303；否则进入S305；

S303：判断设备数据是否满足告警阈值，若满足进入S304，否则进入S305；

S304：将设备的状态置为告警并组织生成设备的告警信息，将带状态的设备数据及告警信息输出至上行通信模块；

S305：将设备的状态置为正常，将带状态的设备数据输出至上行通信模块；

离线告警

S311：计算设备最新数据的采集时间与当前系统时间差，若超过设定的离线周期，则判定设备状态为离线，将设备的状态置为离线并组织生成设备的离线告警信息，将带状态的设备数据及告警信息输出至上行通信模块；

S312：计算区域控制器最新上传数据时间与当前系统时间差，若超过设定的离线周期，则判定区域控制器状态为离线，将该区域控制器下全部设备的状态置为离线并组织生成设备的离线告警信息，将带状态的设备数据及告警信息输出至上行通信模块；

如图6所示，S40:所述前置处理对解析数据进行设备联动计算处理的实施步骤：

自动联动

S401：接收数据解析模块输入的设备数据；

S402：在设备联动规则缓存中查找该设备的联动规则，若存在，进入S403、S405，否则进入S401；

S403：判断设备数据是否满足联动规则的联动启动条件，若满足，进入S404，否则进入S401；

S404：判断联动目标设备的状态，若为启动状态，进入S401；若为复位状态，组织联动目标设备的启动指令，将启动指令输出至下行通信模块；组织生成联动操作日志，将联动操作日志输出至上行通信模块；

S405：判断设备数据是否满足联动规则的联动复位条件，若满足，进入S406，否则进入S401；

S406：判断联动目标设备的状态，若为复位状态，进入S401；若为启动状态，组织联动目标设备的复位指令，将复位指令输出至下行通信模块；组织生成联动操作日志，将联动操作日志输出至上行通信模块；

如图7(a)和图7(b)所示，自检联动

S411：遍历控制设备信息，根据自检联动周期及上一次联动时间判断是否到自动联动时间，若满足则生成设备启动指令输出至下行通信模块，生成联动日志输出至上行通信模块；

S412：遍历已自检联动的设备信息，判断是否满足联动时长，若满足则生成设备复位指令输出至下行通信模块，生成联动日志输出至上行通信模块；

远程控制

S421：遍历远程控制信息，对控制设备生成控制指令及联动日志；

S422：将控制指令下发到设备所在区域控制器，将联动日志输出至上行通信模块；

如图8所示，S50:所述前置处理将最终的处理结果上传至监控平台的实施步骤：

S501：建立与监控平台HTTP的连接，从监控平台下载区域控制器信息、设备基础信息、设备告警阈值、设备联动规则、设备远控信息等基础数据，并将这些数据进行缓存，供下行通信模块、数据解析模块、告警计算模块、联动计算模块使用；

S502：建立与监控平台MQ(消息队列)的连接；

S503：接收告警计算模块输入的设备数据、告警信息，联动计算模块输入的联动日志；

S504：通过MQ连接，将S503的数据上传至MQ；

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于地下综合管廊监控的前置处理机，其特征是，包括：

下行通信模块，接收一台或多台区域控制器上传的设备原始数据；

数据解析模块，对区域控制器上传的数据进行解析，将解析的数据上传至告警计算模块及联动计算模块；

告警计算模块，根据解析的数据，生成告警数据；

联动计算模块，根据解析的数据，设置对应联动设备的操作状态，生成设备联动控制指令及设备联动日志；

上行通信模块，将设备原始数据、告警数据或联动日志上传至监控平台，并从监控平台上下载设备基础信息传输到数据解析模块，下载告警阈值传输到告警计算模块，下载联动规则传输到联动计算模块及下载设备远程控制指令传输到下行通信模块。

2.如权利要求1所述的一种用于地下综合管廊监控的前置处理机，其特征是，

所述告警数据是指设备数值超限告警，所述设备数据超限告警是根据各类型设备的超限告警阈值计算设备的告警状态；所述离线告警分为设备离线告警和区域控制器离线告警；

设备离线判定条件为：设备连续超过设定的离线周期没有上传有效数据或设备所在区域控制器离线，则判定设备状态为离线；

区域控制器离线判定条件为：连续超过设定的离线周期没有上传数据，则判定区域控制器状态为离线。

3.如权利要求1所述的一种用于地下综合管廊监控的前置处理机，其特征是，

所述联动设备的操作状态，包括：自动联动、自检联动和远程控制；

自动联动是根据设备数据及联动规则进行计算，若设备数据大于等于联动上限，则启动当前设备关联的控制设备，若设备数据小于联动下限，则复位当前设备关联的控制设备；

自检联动是为防止管廊内部控制设备长期不运行而导致设备故障，从而对风机或水泵设备，每隔固定时长对其启动一次，启动时间达到预置启动时长后，自动对其进行复位操作；

远程控制是对需要远程开启或关闭的设备，生成远程控制请求指令，将远程控制请求指令发送给监控平台，接收到监控平台的远程控制指令后，根据远程控制指令对相应设备进行远程控制。

4.一种地下综合管廊监控系统，其特征是，包括：

至少一台前置处理机，所述前置处理机从若干个区域控制器获取设备数据，对设备数据进行解析处理、设备数据告警处理和设备联动计算处理后，将最终的处理结果上传至监控平台，监控平台对处理结果直接展现。

5.一种地下综合管廊监控方法，其特征是，包括：

前置处理机从若干个区域控制器中获取设备数据，

所述前置处理机对设备数据进行解析处理、设备数据告警处理和设备联动计算处理；

所述前置处理机将最终的处理结果上传至监控平台。

6.如权利要求5所述的一种地下综合管廊监控方法，其特征是，所述设备数据告警处理，包括：超限告警或离线告警；

所述超限告警的步骤为：

S301：在设备告警阈值缓存中查找当前设备的告警阈值，若存在，进入S302；否则进入S304；

S302：判断设备数据是否超出告警阈值，若超出进入S303，否则进入S304；

S303：将设备的状态置为告警，生成设备的告警信息，将告警状态的设备数据及告警信息输出；

S304：将设备的状态置为正常，将正常状态的设备数据输出。

7.如权利要求6所述的一种地下综合管廊监控方法，其特征是，所述离线告警的步骤为：

S311：计算设备最新数据的采集时间与当前系统时间差，若超过设定的离线周期，则判定设备状态为离线，将设备的状态置为离线并生成设备的离线告警信息，将离线状态的设备数据及告警信息输出；

S312：计算区域控制器最新上传数据时间与当前系统时间差，若超过设定的离线周期，则判定区域控制器状态为离线，将区域控制器下全部设备的状态置为离线并生成设备的离线告警信息，将离线状态的设备数据及告警信息输出。

8.如权利要求5所述的一种地下综合管廊监控方法，其特征是，所述设备联动计算处理，包括：自动联动、自检联动及远程控制；

所述自动联动的步骤为：

S401：接收数据解析得到的设备原始数据；

S402：在设备联动规则缓存中查找当前设备的联动规则，若存在，同时进入S403和S405，否则返回S401；

S403：判断设备原始数据是否满足联动规则的联动启动条件，若满足，进入S404，否则返回S401；

S404：判断联动目标设备的状态，若为启动状态，进入S401；若为复位状态，则设置联动目标设备的启动指令，将启动指令输出至区域控制器；同时生成联动操作日志，将联动操作日志输出至监控平台；

S405：判断设备数据是否满足联动规则的联动复位条件，若满足，进入S406，否则返回S401；

S406：判断联动目标设备的状态，若为复位状态，进入S401；若为启动状态，则设置联动目标设备的复位指令，将复位指令输出至区域控制器；组织生成联动操作日志，将联动操作日志输出至监控平台。

9.如权利要求8所述的一种地下综合管廊监控方法，其特征是，所述自检联动的步骤为：

S411：遍历控制设备信息，根据自检联动周期及上一次联动时间判断是否到自动联动时间，若满足则生成设备启动指令输出至区域控制器，生成联动日志输出至监控平台；

S412：遍历已自检联动的设备信息，判断是否满足联动时长，若满足则生成设备复位指令输出至区域控制器，生成联动日志输出至监控平台；

所述远程控制的步骤为：

S421：遍历远程控制信息，对控制设备生成控制指令及联动日志；

S422：将控制指令下发到设备所在区域控制器，将联动日志输出至监控平台。

10.如权利要求5所述的一种地下综合管廊监控方法，其特征是，所述前置处理机将最终的处理结果上传至监控平台的步骤为：

S501：建立前置处理机与监控平台的HTTP连接，从监控平台下载区域控制器信息、设备基础信息、设备告警阈值、设备联动规则、设备远控信息，并将数据进行缓存；

S502：建立与监控平台的消息队列MQ连接；

S503：接收输入的设备数据、告警信息和联动日志；

S504：通过消息队列MQ连接，将S503的数据上传至消息队列MQ连接。