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基于5G无线传感网络的智慧管廊综合监控系统设计

更新时间：2019-12-07 23:39:33 大小：4M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：5g无线传感网络 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

地下综合管廊是城市地下管线之家,保障其安全运营对城市的发展具有重要意义.基于第五代移动通信(5G)无线传感网络技术,设计了智慧管廊综合监控系统.该系统运用无线传感网络实现对地下管廊的全面实时监控,有效的降低了管廊的安全隐患.同时,建立了统一信息管理平台,将传感设备数字化与视频监控系统相结合,实现管廊运营数据精确化显示以及协同报警的可视化操作.此外,通过管廊信息产生的大数据与城市管理的有效融合,实现了产业价值链的延伸,助推智慧化城市管理水平.

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电
子
测
量
技
术
第
卷 第  
期
ꢀꢀ  
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
40  
4
˝¤—¯……˚ı  
年
月
ꢀꢀELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY  
2017  
4
ꢀ
基于  
无线传感网络的智慧管廊综合监控系统设计∗  
5G  
罗家木1 陈雍君2 陈渝江3  
邱
实4  
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
(
1.  
(
)
;
;
ꢀ100044  
中铁 贵州 市政工程有限公司 贵阳  
北京建筑大学经济与管理工程学院 北京  
ꢀ
ꢀ5500032.  
ꢀ
;
ꢀ400023  
中国中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司路基处 重庆  
3.  
ꢀ
))  
ꢀ100124  
北京工业大学 北京市城市交通运行保障工程技术研究中心 北京  
4.  
ꢀ
ꢀ
: , 。  
地下综合管廊是城市地下管线之家 保障其安全运营对城市的发展具有 重 要 意 义 基 于 第 五 代 移 动 通 信  
摘
要
ꢀ
(
)
,
。
无线传感网络技术 设计了智慧管廊综合监控系统 该系统运用无线传感网络实现对地下管廊的全面实时监  
5G  
,
。
,
,
,
控 有效的降低了管廊的安全隐患 同时 建立了统一信息管理平台 将传感设备数字化与视频监控系统相结合 实现  
。
,
,
管廊运营数据精确化显示以及协同报警的可视化操作 此外 通过管廊信息产生的大数据与城市管理的有效融合 实  
,
。
现了产业价值链的延伸 助推智慧化城市管理水平  
:
;
;
;
关键词 综合管廊  
无线传感网 监控系统  
5G  
+
:
:
Aꢀꢀ  
:
国家标准学科分类代码  
510.40  
中图分类号  
文献标识码  
TN925 .4ꢀꢀ  
Desinofmonitorin sstemforintellient ie aller  
g y pp g y  
g
g
basedon5Gwirelesssensornetwork  
1
2
4
LuoJiamu ꢀChenYon un ꢀChenYuian 3ꢀQiuShi  
gj  
j
g
(
(
)
,
,
,
;
1.ChinaRailwa Guizhou MunicialEnineerin Co. LTD Guian 550003 China 2.SchoolofEconomicsand  
y g  
y
p
g
g
,
,
,
;
ManaementEnineerin Beiin Universit ofCivilEnineerin andArchitecture Beiin 100044 China  
j g j g  
g
g
g
y
g
g
,
,
,
;
3.SubradeDeartmentofChinaRailwa EruanEnineerin Grou Co. Ltd. Chon Qin 400023 China4.Beiin  
j g  
g
p
y
y
g
g
p
g
g
,
,
,
))  
Enineerin ResearchCenterofUrbanTransortO erationGuarantee Beiin Universit ofTechnolo  
j g gy  
Beiin 100124 China  
g
g
p
p
y
j g  
:
,
Abstract Underroundcom rehensive ie aller isthehomeofurbanunderround ieline toensureitssafe  
pp g pp  
g
p
y
g
oerationforthedevelo mentofcit isof reatsinificance.Basedonthefifth eneration wirelesscommunication  
p
p
y
g
g
g
(
)
,
5G wirelesssensornetworktechnolo themonitorin sstemforintellient ie aller isdesined.Thesstem  
gy g y pp g  
g
y
g
y
,
realizesthereal-timemonitorin oftheunderround ie aller b usin thewirelesssensornetwork andeffectivel  
pp g y y y  
g
g
g
,
reducesthe otentialsecurit risksofthe ie aller .Meanwhile aunifiedinformation manaement latformis  
pp g  
p
y
y
g
p
,
roosed whichcombinesthediitalizationofsensin euimentwiththevideo monitorin sstem torealizethe  
p p g q p g y  
g
,
accurateoerationofthedataandthevisualizationofthecollaborativealarm.Additionall itcaninteratethebi data  
p
y
g
g
,
eneratedb the ie allerandtheurban manaement toachieveanextensionoftheindustrialvaluechainand  
pp g  
g
y
y
g
boostthewisdomofthecit manaementlevel.  
y
g
:
;
y
;
;
Kewords com rehensive ie aller 5G wirelesssensornetwork monitorin sstem  
pp g g y  
p
y
“
”
,
。
无
运营是建设 智慧城市 的基础 其安全问题至关重要  
引
言
1ꢀ ꢀꢀ  
线传感网络是由多个部署在检测区域的微型传感器节点组  
,
、
成 传感器节点以协作方式实时监测 感知和采集监测对象  
地下管廊是在城市沿道路或管线走廊带建造的一个地  
,
、
,
的信息 并通过无线通信技术形成一个多跳 自组织系统  
,
、
、
、
下连续隧道空间 该隧道空间集中了给水 雨水 污水 供  
[
]
3
-
将所感知的信息传送到用户终端 2  
下管廊多种安全隐患提供了完美的解决方案 4  
,
为应对未来网络设备数量以及数据流量的指数式增长  
无线传感网络为地  
。
、
、
、
、
,
热 电力 通信 燃气 工业等各种管线 并设置专门的投料  
[]  
[]  
。
1
、
、
。
口 通风口 检修口和检测系统  
作为城市市政地下管线  
”,  
,
“
综合体 地下管廊是城市地下 神经网络 其智慧化管理和  
:
收稿日期  
ꢀ
2016-12  
:
(
)、 ( )、  
国 家 自 然 科 学 基 金 北 京 市 优 秀 人 才 培 养 资 助  
51608019  
基金项目 地 下 综 合 管 廊 施 工 技 术 与 智 慧 化 管 理 系 统 研 究  
∗
(
00362016168  
)、  
“
”
(
()  
)
资助项目  
2017-X 1-16  
北京工业大学 日新人才 培养计划  
2015000020124G035  
万方数据  
·
·
127  
第
卷
电
子
测
量
技
术
ꢀ
ꢀ
40  
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
(
)
。
5G  
,
为保障综合管廊的正常运行 消除管廊存在的安全隐  
第
代移动通信  
应运而生  
是面向  
年以后移  
5
5G  
2020  
[]  
动通信需求而发展的新一代移动通信技术 5 在频谱效率  
, “ 、 、  
患 智慧管廊信息化建设要遵循 统一规划 统一设计 统一  
,
、
。
[]  
7
”
, ,  
将底层与顶层区分开来 实现底层的统一规  
、
建设 原则  
传输速率 系统性能等方面较  
通信技术有了质的飞跃  
4G  
,
。
、
划设计 顶层分别管理的目标 底层包含环境与设备监控  
将基于  
技术无线传感网络应用于地下管廊综合监控系  
5G  
[]  
6
、
、
,
、
安全防范 预警与报警 地理信息四大系统 并将电力 燃  
,
、
、
毫米  
统 综合运用诸如大规模天线技术 自适应侦测技术  
、
、
气 给排水 热力等无线传感设备统一纳入智慧管廊监控系  
,
,
波等技术 能够有效的提高监控系统的可靠性 降低系统内  
[]  
9
,
、
。
,
然后 通过统  
统中 实现底层信号的控制 采集与传输  
,
。
传输节点的时延 实现管廊安全隐患最小化 同时结合云计  
,
一信息管理平台来实现底层各个子系统的串联 同时统一  
、
、
、
,
算 大数据 在线仿真 人工智能控制等技术 建立可视化统  
、
、
信息管理平台将向顶层的电力生产管理 智慧管廊监控 城  
,
、
、
、
,
一管理信息平台 并整合管廊通风 消防 排水 电气等系统  
镇燃气管理以及给排水管理等相关管理系统提供数据服  
、
、
构建以大数据互联互通为基础的高度灵活 信息化 集约化  
[]  
7
,
。
务 以实现底层与顶层的联通  
,
“
”
。
的管廊智慧运营管理系统 最终实现 智慧管廊 的目标  
基于 的无线传感器网络是整个智慧管廊监控系统  
5G  
”,  
在智慧城市大规模建设内生需求和国内急需打造经济  
“
,
关键技术 实现高速可靠的管廊底  
的 血管 它将整合  
5G  
,
发展新动力外在要求的推动下 有关部门在北京中关村西  
。
层系统与顶层管理系统之间的通信功能 智慧管廊监控系  
、
、
区地下综合管廊 中新广州知识城综合管沟 横琴城市综合  
。
统组成如图 所示  
2
,
管沟等项目中对智慧管廊进行了有益的探索 使智慧管廊  
。
建设进入全面发展的新阶段  
通过管廊智慧化运营管理系统获取 收集管廊内环境  
)、  
、
(
、
、
、
类参数 温湿度 氧含量 有毒气体 可燃气体浓度等 介质  
(
、
、
、
、
、
类参数 水流量 用气量 用电量 水压 气压 电缆接头温  
、
)
,
,
度 积水坑液位等 等基础监测信息 加以智能化分析预控  
、
(
)、  
实现对管廊 廊内附属设施 元件 入廊管线高效精确的信  
、
、
、
,
息化管理 监控 监测 应急处置和防灾减灾功能 从而实现  
、
。
管廊资产的高效管理 入廊管线运营安全管理  
、
、
本文将重点从环境与设备监控系统 安全防范系统 预  
、
警与报警系统 地理信息系统以及统一管理信息平台来阐  
。
,
。
释智慧管廊综合监控系统设计 最后 进行总结并展望  
基于  
的无线传感器网络管廊监控体系  
5G  
2ꢀ  
图
智慧管廊监控系统组成  
2ꢀ  
,
在城市中建设地下管线综合管廊的概念 起源于  
世
19  
无线传感器网络部署在一个半封闭的狭长地下管廊空  
。
,
纪的欧洲 我国综合管廊的建设起步较晚 相比国外  
100  
,
,
间 传感器的监控范围一般在几百米到几十千米 在管廊出  
,
、
、
、
多年的历程 我国无论是在投资规模 建设技术 资金筹措  
,
。
口处有汇聚节点 其计算能力强且不受能量限制 但管廊  
。
[]  
。
,
管理模式等方面还有很大的差距 近年来 综合管廊建设  
在全国范围内全面铺开规划建设 8 典型支线综合管廊断  
,
,
内的传感器节点通信能力有限 传输半径较小 这需要在管  
,
廊内部配置大量的中继节点 以便实现监测数据的实时有  
。
面形式如图 所示  
1
。
。
效传输 地下管廊的无线传感器网络模型如图 所示  
3
图
地下管廊的无线传感器网络模型  
3ꢀ  
[
在无线传感器网络中 传感器节点以及中继节点 ]的  
1
0
图
典型支线综合管廊断面形式  
1ꢀ  
,
万方数据  
·
·
128  

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