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专利名称：一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析系统及方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411354561.1

专利申请（专利权）人：贵州省材料产业技术研究院,贵州国塑开云优惠体育网页版入口管业有限责任公司
权利人地址：贵州省贵阳市白云区白金大道3491号贵州科学城

专利发明（设计）人：武晓,郭宗智,徐辉荣,曾祥补,王冬平,龙文杰,李海

专利摘要：本发明涉及井盖健康状态分析技术领域，且公开了一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析系统及方法，包括井盖数据收集模块、井盖数据分析模块和井盖健康状态评估模块，井盖数据收集模块包括井盖内光照数据采集单元、井盖压力数据采集单元和井道液面高度采集单元，井盖数据分析模块包括光照数据分析单元、井盖压力数据分析单元和井道液面分析单元。该系统通过对井盖的内部受到光照的情况和是否受到超出自身承载的压力情况，来对井盖的初步破损情况进行分析，同时在下雨天和非下雨天对井盖内部的液面高度进行分析计算，来判断井盖内部是否发生堵塞的情况，同时对所有情况进行健康状态的综合分析，并依据健康状态判断是否需要进行检修。

主权利要求：
1.一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析系统，其特征在于：包括井盖数据收集模块、井盖数据分析模块和井盖健康状态评估模块；
所述井盖数据收集模块包括井盖内光照数据采集单元、井盖压力数据采集单元和井道液面高度采集单元，所述井盖内光照数据采集单元用于采集井盖内的标准光照数据和当前井盖内的光照数据，所述井盖压力数据采集单元用于采集井盖的标准承重、当前检测井盖的承重，所述井道液面高度采集单元用于对井盖内井道的液面高度进行采集以及对井盖外的天气数据进行采集，所述井盖数据收集模块将采集到井盖内的标准光照数据、当前井盖内的光照数据、井盖的标准承重、当前检测井盖的承重、井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据发送到井盖数据分析模块中；
所述井盖数据分析模块包括光照数据分析单元、井盖压力数据分析单元和井道液面分析单元，所述光照数据分析单元基于井盖内的标准光照数据和当前井盖内的光照数据对当前井盖的漏光数据进行计算分析，最终得到漏光数据，所述井盖压力数据分析单元基于井盖的标准承重和当前检测井盖的承重对井盖的压力数据进行计算分析，最终得到井盖的压力数据，所述井道液面分析单元基于井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据对井道内的堵塞数据进行计算分析，得到井盖所在井道的堵塞数据，所述井盖数据分析模块将分析得到的漏光数据、井盖的压力数据和井盖所在井道的堵塞数据发送到井盖健康状态评估模块中；
所述井盖健康状态评估模块基于漏光数据、井盖的压力数据、井盖所在井道的堵塞数据对井盖进行综合性评估，若评估结果未达到要求，则发出井盖需要检修的信号；
所述井盖内光照数据采集单元采集井盖内的标准光照数据和当前井盖内的光照数据的表达式如下：；
其中， 表示井盖内光照数据集， 表示第 个井盖内标准光照数据、 、第 个井盖内标准光照数据、 、第 个井盖内标准光照数据， 表示当前光照数据；
所述井盖压力数据采集单元采集井盖的标准承重、当前检测井盖的承重的表达式如下：；
其中， 表示井盖承重数据集， 表示当前检测井盖的第 次井盖承重重量、 、第 次井盖承重重量、 、第 次井盖承重重量， 表示井盖的标准承重；
所述井道液面高度采集单元采集井盖内井道的液面高度的表达式如下：；
其中， 表示井盖内井道的液面高度数据集， 分别表示第 次检测的液面高度、 、第 次检测的液面高度、 、第 次检测的液面高度，所述井道液面高度采集单元采集的井盖外的天气数据包括雨天和非雨天；
所述光照数据分析单元基于井盖内的标准光照数据和当前井盖内的光照数据对当前井盖的漏光数据进行计算分析，最终得到漏光数据的表达式如下：；
其中， 表示漏光数据， 表示第 个井盖内标准光照数据， 表示对个井盖内标准光照数据进行求和， 表示当前光照数据；
所述井盖压力数据分析单元基于井盖的标准承重和当前检测井盖的承重对井盖的压力数据进行计算分析，最终得到井盖的压力数据的具体表达式如下：；
其中， 表示当前检测井盖的第 次井盖承重重
量、 、第 次井盖承重重量、 、第 次井盖承重重量中的最大承重， 表示井盖的标准承重， 表示井盖的压力数据；所述井道液面分析单元计算得到基于井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据对井道内的堵塞数据进行计算分析，得到井盖所在井道的堵塞数据的表达式如下：；
；
其中， 表示液面变化值， 表示井盖所在井道的堵塞数据， 表示且天气为雨天， 表示 ，且天气为非雨天， 表示
；
所述井盖健康状态评估模块进行综合性评估的具体过程如下：A1、通过判断函数来判断漏光数据和井盖的压力数据的判断值；
A2、将判断函数两次的判断值与井盖所在井道的堵塞数据进行相加，得到评估结果，若评估结果小于或等于0，则不需要进行维修，若评估结果大于0，则发出井盖需要检修的信号；
所述判断函数的表达式如下：
；
其中， or 表示将漏光数据或井盖的压力数据作为判断函数的自变量，表示判断函数。
2.一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析方法，基于权利要求1所述的一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析系统，其特征在于：包括以下步骤：S1、基于传感器对井盖内的标准光照数据、当前井盖内的光照数据、井盖的标准承重、当前检测井盖的承重、井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据进行采集；
S2、对井盖内的标准光照数据、当前井盖内的光照数据、井盖的标准承重、当前检测井盖的承重、井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据进行分析，得到漏光数据、井盖的压力数据和井盖所在井道的堵塞数据；
S3、基于漏光数据、井盖的压力数据和井盖所在井道的堵塞数据对井盖进行综合性评估，若评估结果小于或等于0，则不需要进行维修，若评估结果大于0，则发出井盖需要检修的信号。 说明书 : 一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析系统及方法技术领域[0001] 本发明涉及井盖健康状态分析技术领域，具体为一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析系统及方法。背景技术[0002] 井盖是城市道路上常见的附属设施,设置在竖井上，直接承受车轮荷载的反复冲击作用，而且长期暴露在大自然中,所处的环境比较恶劣，井盖容易发生盖面破损或因沉降与路面产生高差，影响行车的舒适性，而车轮碾压过有高差的井盖，会产生冲击荷载，让高差处产生应力集中，容易让井盖周围出现破损甚至是明显的缺损，影响行车安全；[0003] 目前问题井盖的检测，基本依赖于年度的专项检测，由人工徒步观测，执行效率低，且无法及时发现问题井盖，巡查机动车道井盖时，巡查人员容易受到周围车辆的影响，安全性较低，同时现有的技术中，在一般的日常巡查中，巡查方式主要依靠人工观测，巡查人员乘坐巡查车辆对道路井盖进行一一排查，巡查时车速较快，巡查人员无法观测清楚井盖状态，也不方便确认井盖权属，因此，测量速度慢，效率低，为了保障测量人员的安全，测量作业时可能需要封闭或半封闭交通，影响道路通行，且徒步测量的频次低，无法及时发现问题井盖。此外，由于徒步测量依赖较多的人工，测量的成本较高，无法实现大范围、高频次的检测。在偏远地区以及很多低等级道路，道路井盖的检测常常被忽略，在环境及冲击荷载的作用下，井盖容易产生损坏。发明内容[0004] 解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析方法及系统，具备对井盖的健康状态进行分析，并及时进行检修等优点，解决了上述技术问题。[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析系统，包括井盖数据收集模块、井盖数据分析模块和井盖健康状态评估模块；[0006] 所述井盖数据收集模块包括井盖内光照数据采集单元、井盖压力数据采集单元和井道液面高度采集单元，所述井盖内光照数据采集单元用于采集井盖内的标准光照数据和当前井盖内的光照数据，所述井盖压力数据采集单元用于采集井盖的标准承重、当前检测井盖的承重，所述井道液面高度采集单元用于对井盖内井道的液面高度进行采集以及对井盖外的天气数据进行采集，所述井盖数据收集模块将采集到井盖内的标准光照数据、当前井盖内的光照数据、井盖的标准承重、当前检测井盖的承重、井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据发送到井盖数据分析模块中；[0007] 所述井盖数据分析模块包括光照数据分析单元、井盖压力数据分析单元和井道液面分析单元，所述光照数据分析单元基于井盖内的标准光照数据和当前井盖内的光照数据对当前井盖的漏光数据进行计算分析，最终得到漏光数据，所述井盖压力数据分析单元基于井盖的标准承重和当前检测井盖的承重对井盖的压力数据进行计算分析，最终得到井盖的压力数据，所述井道液面分析单元基于井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据对井道内的堵塞数据进行计算分析，得到井盖所在井道的堵塞数据，所述井盖数据分析模块将分析得到的漏光数据、井盖的压力数据和井盖所在井道的堵塞数据发送到井盖健康状态评估模块中；[0008] 所述井盖健康状态评估模块基于漏光数据、井盖的压力数据、井盖所在井道的堵塞数据对井盖进行综合性评估，若评估结果未达到要求，则发出井盖需要检修的信号。[0009] 作为本发明的优选技术方案，所述井盖内光照数据采集单元采集井盖内的标准光照数据和当前井盖内的光照数据的表达式如下：；[0010] 其中， 表示井盖内光照数据集， 表示第 个井盖内标准光照数据、 、第 个井盖内标准光照数据、 、第 个井盖内标准光照数据，表示当前光照数据。[0011] 作为本发明的优选技术方案，所述井盖压力数据采集单元采集井盖的标准承重、当前检测井盖的承重的表达式如下： ；[0012] 其中， 表示井盖承重数据集， 表示当前检测井盖的第 次井盖承重重量、 、第 次井盖承重重量、 、第 次井盖承重重量， 表示井盖的标准承重。[0013] 作为本发明的优选技术方案，所述井道液面高度采集单元采集井盖内井道的液面高度的表达式如下： ；[0014] 其中， 表示井盖内井道的液面高度数据集， 分别表示第 次检测的液面高度、 、第 次检测的液面高度、 、第 次检测的液面高度，所述井道液面高度采集单元采集的井盖外的天气数据包括雨天和非雨天。[0015] 作为本发明的优选技术方案，所述光照数据分析单元基于井盖内的标准光照数据和当前井盖内的光照数据对当前井盖的漏光数据进行计算分析，最终得到漏光数据的表达式如下： ；[0016] 其中， 表示漏光数据， 表示第 个井盖内标准光照数据， 表示对 个井盖内标准光照数据进行求和， 表示当前光照数据。[0017] 作为本发明的优选技术方案，所述井盖压力数据分析单元基于井盖的标准承重和当前检测井盖的承重对井盖的压力数据进行计算分析，最终得到井盖的压力数据的具体表达式如下： ；[0018] 其中， 表示当前检测井盖的第 次井盖承重重量、 、第 次井盖承重重量、 、第 次井盖承重重量中的最大承重， 表示井盖的标准承重， 表示井盖的压力数据。[0019] 作为本发明的优选技术方案，所述井道液面分析单元计算得到基于井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据对井道内的堵塞数据进行计算分析得到井盖所在井道的堵塞数据的表达式如下： ；[0020] ；[0021] 其中， 表示液面变化值， 表示井盖所在井道的堵塞数据， 表示且天气为雨天， 表示 ，且天气为非雨天， 表示。[0022] 作为本发明的优选技术方案，所述井盖健康状态评估模块进行综合性评估的具体过程如下：[0023] A1、通过判断函数来判断漏光数据和井盖的压力数据的判断值；[0024] A2、将判断函数两次的判断值与井盖所在井道的堵塞数据进行相加，得到评估结果，若评估结果小于或等于0，则不需要进行维修，若评估结果大于0，则发出井盖需要检修的信号。[0025] 作为本发明的优选技术方案，所述判断函数的表达式如下： ；[0026] 其中， or 表示将漏光数据或井盖的压力数据作为判断函数的自变量，表示判断函数。[0027] 本发明还提供一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析方法，基于上述的一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析系统，包括以下步骤：[0028] S1、基于传感器对井盖内的标准光照数据、当前井盖内的光照数据、井盖的标准承重、当前检测井盖的承重、井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据进行采集；[0029] S2、对井盖内的标准光照数据、当前井盖内的光照数据、井盖的标准承重、当前检测井盖的承重、井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据进行分析，得到漏光数据、井盖的压力数据和井盖所在井道的堵塞数据；[0030] S3、基于漏光数据、井盖的压力数据和井盖所在井道的堵塞数据对井盖进行综合性评估，若评估结果小于或等于0，则不需要进行维修，若评估结果大于0，则发出井盖需要检修的信号。[0031] 与现有技术相比，本发明提供了一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析系统及方法，具备以下有益效果：[0032] 本发明通过对井盖的内部受到光照的情况和是否受到超出自身承载的压力情况，来对井盖的初步破损情况进行分析，同时在下雨天和非下雨天对井盖内部的液面高度进行分析计算，来判断井盖内部是否发生堵塞的情况，同时对所有情况进行健康状态的综合分析，并依据健康状态判断是否需要进行检修。附图说明[0033] 图1为本发明系统框架示意图；[0034] 图2为本发明流程示意图。具体实施方式[0035] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0036] 请参阅图1－图2，一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析系统，包括井盖数据收集模块、井盖数据分析模块和井盖健康状态评估模块。[0037] 所述井盖数据收集模块包括井盖内光照数据采集单元、井盖压力数据采集单元和井道液面高度采集单元，所述井盖内光照数据采集单元用于采集井盖内的标准光照数据和当前井盖内的光照数据 ，所述井盖压力数据采集单元用于采集井盖的标准承重、当前检测井盖的承重，所述井道液面高度采集单元用于对井盖内井道的液面高度进行采集 以及对井盖外的天气数据进行采集包括雨天和非雨天，所述井盖数据收集模块将采集到井盖内的标准光照数据、当前井盖内的光照数据、井盖的标准承重、当前检测井盖的承重、井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据发送到井盖数据分析模块中。[0038] 其中， 表示井盖内井道的液面高度数据集， 分别表示第 次检测的液面高度、 、第 次检测的液面高度、 、第 次检测的液面高度，表示井盖承重数据集， 表示当前检测井盖的第 次井盖承重重量、 、第 次井盖承重重量、 、第 次井盖承重重量， 表示井盖的标准承重，表示井盖内光照数据集， 表示第 个井盖内标准光照数据、 、第 个井盖内标准光照数据、 、第 个井盖内标准光照数据， 表示当前光照数据。[0039] 所述井盖数据分析模块包括光照数据分析单元、井盖压力数据分析单元和井道液面分析单元，所述光照数据分析单元基于井盖内的标准光照数据和当前井盖内的光照数据对当前井盖的漏光数据进行计算分析，最终得到漏光数据，所述井盖压力数据分析单元基于井盖的标准承重和当前检测井盖的承重对井盖的压力数据进行计算分析 ，最终得到井盖的压力数据，所述井道液面分析单元基于井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据对井道内的堵塞数据进行计算分析 ，得到井盖所在井道的堵塞数据 ，所述井盖数据分析模块将分析得到的漏光数据、井盖的压力数据和井盖所在井道的堵塞数据发送到井盖健康状态评估模块中。[0040] 其中， 表示液面变化值， 表示井盖所在井道的堵塞数据， 表示且天气为雨天， 表示 ，且天气为非雨天， 表示， 表示当前检测井盖的第 次井盖承重重量、 、第 次井盖承重重量、 、第 次井盖承重重量中的最大承重， 表示井盖的标准承重， 表示井盖的压力数据， 表示漏光数据， 表示第 个井盖内标准光照数据， 表示对 个井盖内标准光照数据进行求和， 表示当前光照数据。[0041] 所述井盖健康状态评估模块基于漏光数据、井盖的压力数据、井盖所在井道的堵塞数据对井盖进行综合性评估，若评估结果未达到要求，则发出井盖需要检修的信号，井盖健康状态评估模块进行综合性评估的具体过程如下：[0042] 1、通过判断函数 来判断漏光数据和井盖的压力数据的判断值；[0043] 其中， or 表示将漏光数据或井盖的压力数据作为判断函数的自变量，表示判断函数；[0044] 2、将判断函数两次的判断值与井盖所在井道的堵塞数据进行相加，得到评估结果，若评估结果小于或等于0，则不需要进行维修，若评估结果大于0，则发出井盖需要检修的信号。[0045] 实施例一：[0046] 采集井盖内的标准光照数据 ，当前光照数据 ，此时 ，，此时 ，此时， ，,， ，此时 ，此时井盖所在井道的堵塞数据 ，综合性评估=1+1+2=4，此时说明当前井盖存在较高的健康风险，包括表面出现透光裂纹，受到较重物体的碾压（可能出现变形）以及堵塞的情况，需要及时进行维修。[0047] 实施例二：[0048] 采集井盖内的标准光照数据 ，当前光照数据 ，此时 ，，此时 ，此 时 ， ，,， ，此时 ，此时井盖所在井道的堵塞数据 ，综合性评估=0+0+1=1，此时说明当前井盖存在较低的健康风险，包括可能出现堵塞的情况，需要进行维修。[0049] 本发明还提供一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析方法，基于上述的一种基于分布式传感器的井盖健康状态分析系统，包括以下步骤：[0050] S1、基于传感器对井盖内的标准光照数据、当前井盖内的光照数据、井盖的标准承重、当前检测井盖的承重、井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据进行采集；[0051] S2、对井盖内的标准光照数据、当前井盖内的光照数据、井盖的标准承重、当前检测井盖的承重、井盖内井道的液面高度以及井盖外的天气数据进行分析，得到漏光数据、井盖的压力数据和井盖所在井道的堵塞数据；[0052] S3、基于漏光数据、井盖的压力数据和井盖所在井道的堵塞数据对井盖进行综合性评估，若评估结果小于或等于0，则不需要进行维修，若评估结果大于0，则发出井盖需要检修的信号。[0053] 具体地，通过对井盖的内部受到光照的情况和是否受到超出自身承载的压力情况，来对井盖的初步破损情况进行分析，同时在下雨天和非下雨天对井盖内部的液面高度进行分析计算，来判断井盖内部是否发生堵塞的情况，同时对所有情况进行健康状态的综合分析，并依据健康状态判断是否需要进行检修。[0054] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

专利地区：贵州

专利申请日期：2024-09-27

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118882747B