[發明專利]一種地下管線的防開挖監測系統及方法

有效

• 申請號: 202011406166.5
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112671833B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 韓一梁;楊昆;王超楠;郭慧杰;楊帆;劉偉;倪娜
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: H04L67/1095
• 分類號: H04L67/1095;H04L67/12;H04L67/52;G01H11/08;G08B21/18;G08C17/02
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

1.一種地下管線的防開挖監測系統，其特征在于：該系統包括埋設于地下管線上方土壤中的振動傳感器、用于實時控制振動傳感器的主控制器以及設有防開挖監測平臺的服務器，主控制器與服務器無線連接，主控制器上連接有GPS模塊、ADC模塊和報警電路模塊，振動傳感器通過信號調理模塊分別與ADC模塊和報警電路模塊；

振動傳感器，用于感應環境振動，將振動信號轉化為電壓信號輸出；

信號調理模塊，對振動傳感器輸出的電壓信號進行放大，提高信號幅值；

ADC模塊，將模擬信號轉化為數字信號傳至主控制器；

報警電路模塊，用于判斷振動信號的幅值，當超過設定閾值時，主控制器給服務器發送報警信號，服務器收到信號后給報警設備發送采集命令；

GPS模塊，負責給主控制器提供時間信息和發送秒脈沖信號，用于主控制器在設定時間點同步開始采集數據；

所述振動傳感器以5臺為一組，每組的5臺振動傳感器在地下管線上方呈十字形排列；

當防開挖監測平臺接收到同一組傳感器中3個及以上的報警電路模塊發送的報警信息時，防開挖監測平臺則將該組所有設備的編號均下發至主控制器，由主控制器向該組傳感器發送某一時刻開始采集的指令；

當到達該時刻時，該組傳感器同時開始采集時間段t1的振動信號，待采集完成后，將采集的信號數據封裝成每秒一個數據包逐一發送給主控制器，主控制器在接收到數據之后，先判斷數據是否完整，再在同一組多臺設備從某一個時刻開始的連續時間段t1的數據都接收完成之后，再調用算法進行計算分析，主控制器根據算法返回的結果綜合判斷開挖類型及定位結果；

再調用算法進行計算分析時，計算出最終結果進行算法調用至少5次，若少于5組結果，會再次下發喚醒指令給同一組傳感器進行新一輪的數據采集上傳，然后調用算法得出結果，直至得到5組結果數據。

2.根據權利要求1所述的地下管線的防開挖監測系統，其特征在于：所述主控制器上還連接有存儲模塊、電源管理模塊、無線通信模塊；

電源管理模塊，負責提供多路穩壓直流電源輸出，滿足各個功能模塊正常工作需要，同時也實現電源高效管理，盡可能的降低系統功耗，延長電池續航時間；

存儲模塊，用于存儲傳感器數據信息、電量信息以及配置信息；

無線通信模塊，負責和服務器進行通信，完成心跳數據發送、報警信息發送、振動數據發送、參數配置。

3.根據權利要求1所述的地下管線的防開挖監測系統，其特征在于：相鄰振動傳感器的間距為5-8m。

4.根據權利要求1所述的地下管線的防開挖監測系統，其特征在于：所述GPS模塊的同步精度為100us。

5.根據權利要求1所述的地下管線的防開挖監測系統，其特征在于：在所述主控制器的型號為STM32F103RC。

6.一種地下管線的防開挖監測方法，其特征在于：該方法包括如下步驟，

振動傳感器監測工作區域內的振動信號，并將振動信號輸送至信號調理模塊；

振動信號經信號調理模塊后，輸送到報警電路模塊；

當報警電路模塊判斷到所監測的振動信號超過設定閾值時，向主控制器發送報警信息，主控制器將報警信息轉發給防開挖監測平臺；

當防開挖監測平臺接收到同一組傳感器中3個及以上的報警電路模塊發送的報警信息時，防開挖監測平臺則將該組所有設備的編號均下發至主控制器，由主控制器向該組傳感器發送某一時刻開始采集的指令；

當到達該時刻時，該組傳感器同時開始采集時間段t1的振動信號，待采集完成后，將采集的信號數據封裝成每秒一個數據包逐一發送給主控制器，主控制器在接收到數據之后，先判斷數據是否完整，再在同一組多臺設備從某一個時刻開始的連續時間段t1的數據都接收完成之后，再調用算法進行計算分析，主控制器根據算法返回的結果綜合判斷開挖類型及定位結果再調用算法進行計算分析時，計算出最終結果進行算法調用至少5次，若少于5組結果，會再次下發喚醒指令給同一組傳感器進行新一輪的數據采集上傳，然后調用算法得出結果，直至得到5組結果數據。