1.本发明涉及隧道巡检技术领域，具体涉及一种用于隧道设备的巡检管理系统及方法。
背景技术：
2.公路隧道是专供汽车运输行驶的通道。随着社会经济和生产的发展,高速公路大量出现，对道路的修建技术提出了较高的标准,要求线路顺直、坡度平缓、路面宽敞等。因此在道路穿越山区时,过去盘山绕行的方案多改为隧道方案。隧道的修建在改善公路技术状态、缩短运行距离、提高运输能力、减少事故等方面起到重要的作用。
3.为保障公路隧道的正常运营，保证行车安全，需要对隧道进行巡检，以及时排查安全隐患。特别是对于长隧道、大型隧道而言，其隧道环境更为复杂，在对隧道内的机电设备基础设施进行养护巡检时，由于隧道里程长、机电设备数量及种类过多，会存在基础设施养护难度大，要求高等问题，以致于现有的巡检效果不佳，故障排查准确率不高，巡检效率较低，巡检成本较高。
4.针对于此，现有的一种巡检方案为在隧道中排布监测设备，并联动管理站点的管理人员根据监测设备的监测情况前往巡检，此方法一定程度上提升了巡检效率。但是，此方法在实际运作中，巡检安排完全依赖于监测反馈，调度预案前置化程度较低；巡检考量局限于设备的数据表现，巡检安排并不全面。并且，对于巡检人员而言，监测数据的展现并不直观，相对阻碍了巡检效率的进一步提升。
技术实现要素：
5.本发明意在提供一种用于隧道设备的巡检管理系统及方法，巡检管理较为及时、全面，巡检调度预案前置化程度较高。
6.本发明提供的基础方案为：
7.方案一
8.用于隧道设备的巡检管理系统，包括数据采集模块、数据处理模块、可视化模块、辅助分析模块和巡检规划模块；所述数据采集模块用于采集隧道中感知设备的监测数据；所述数据处理模块用于对监测数据进行预处理，并从中定位异常数据；所述可视化模块用于以二维全景地图形式，可视化展示隧道及隧道中的各类设备布局位置；所述数据处理模块定位到异常数据后，还联动可视化模块，对异常数据对应的设备进行一级突出显示；所述辅助分析模块用于采集隧道周边的事故数据、隧道所在地点的气象数据以及磁场数据；所述巡检规划模块用于基于可视化模块和辅助分析模块的信息，按照预设巡检策略，进行巡检类型、巡检人员、巡检路线及巡检周期的规划；所述巡检类型包括应急巡检、周期性巡检和临时巡检。
9.方案二
10.用于隧道设备的巡检管理方法，采用如方案一所述的用于隧道设备的巡检管理系
统进行巡检管理；
11.包括采用数据采集模块采集隧道中感知设备的监测数据；采用数据处理模块对监测数据进行预处理，并从中定位异常数据；采用可视化模块以二维全景地图形式，可视化展示隧道及隧道中的各类设备布局位置；且数据处理模块定位到异常数据后，还联动可视化模块，对异常数据对应的设备进行一级突出显示；采用辅助分析模块采集隧道周边的事故数据、隧道所在地点的气象数据以及磁场数据；采用巡检规划模块基于可视化模块和辅助分析模块的信息，按照预设巡检策略，进行巡检人员、巡检路线及巡检周期的规划。
12.本发明的工作原理及优点在于：设定了包括应急巡检、周期性巡检和临时巡检在内的多种巡检方式，功能性丰富，巡检规划多样化，巡检管理较为全面。并且，本方案在进行巡检规划时，不仅仅考量了设备自身的数据反馈情况，还综合性的考量了气象、磁场、事故信息等对隧道环境和隧道内设备运行状态存在间接影响的因素，巡检的考量更为全面，且能够实现前置性的巡检，在设备出现问题之前(即设备的监测数据出现异常之前)，利用辅助分析模块的信息，进行及时的巡检规划，对设备隐患进行预先排查，巡检调度预案前置化程度较高。并且，本方案采用可视化模块对隧道内的各类设备进行可视化展示，便于巡检人员直接通过可视化模块进行日常性的在线巡检。
附图说明
13.图1为本发明用于隧道设备的巡检管理系统及方法实施例一的系统结构示意图；
14.图2为本发明用于隧道设备的巡检管理系统及方法实施例一的二维全景地图示意图。
具体实施方式
15.下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
16.实施例一
17.实施例基本如附图1所示：用于隧道设备的巡检管理系统，包括数据采集模块、数据处理模块、可视化模块、辅助分析模块和巡检规划模块。
18.所述数据采集模块用于采集隧道中感知设备的监测数据。本实施例中，所针对采集的隧道为特长隧道，隧道单洞长约10460米，且设有双向六车道，设计时速为100km/h。隧道中的感知设备包括信息采集设备、视频监测设备、状态反馈信息设备、交通信号控制设备、照明/通风控制等感知设备。
19.所述数据处理模块用于对监测数据进行预处理，并从中定位异常数据。具体地，所述预处理步骤包括缺失值填补步骤(此处采用插补法对数据进行插补)、数据整合、数据归约等步骤。经过预处理后的监测数据，数据有效度更高，数据更为精简，便于定位异常数据。
20.所述可视化模块用于以二维全景地图形式，可视化展示隧道及隧道中的各类设备布局位置，如附图2所示。具体地，可视化模块在展示隧道中各类设备布局位置时，为各类设备分别分配一个显示图层，例如为视频监测设备分配显示图层a、为交通信号控制设备分配显示图层b等；并为各类设备中的各设备均建立信息标签；所述信息标签中包括设备编号、设备离地高度、设备位置距隧道口的距离、设备运营年数、设备位置的能见度、设备位置对应的车辆通行方向。在需要检查某类设备的运行状态时，选择显示其对应的显示图层，即可
直观地观察到此设备的各类信息，便于巡检人员直接通过可视化模块进行日常性的在线巡检。
21.所述数据处理模块定位到异常数据后，还联动可视化模块，对异常数据对应的设备进行一级突出显示。数据处理模块在定位异常数据时，根据数据处理模块中预设的各设备的数据异常阈值表进行定位；本实施例中，数据异常阈值表由巡检人员根据各类各型号设备的实际管控需求预先制定。数据处理模块还基于数据异常阈值表，对临近异常阈值的数据进行定位；所述可视化模块还联动可视化模块，对临近异常阈值的数据对应的设备进行二级突出显示。本实施例中，对临近异常阈值的判断标准为，数据与异常阈值的差值小于(5％
×
异常阈值)。
22.所述一级突出显示包括将设备图标进行标红及抖动显示，并在显示图层上生成警示确认框；具体地，本实施例中，警示显示框的显示不受显示图层类型限制，即在显示图层a中存在一级突出显示的设备时，即使巡检人员目前所处的显示图层为显示图层b，但仍然能够接收到警示显示框，保证警示有效。所述二级突出显示包括将对设备图表进行标黄显示。
23.所述辅助分析模块用于采集隧道周边的事故数据、隧道所在地点的气象数据以及磁场数据。具体地，所述辅助分析模块采集的气象数据包括隧道两端及隧道沿路的即时气象数据和未来两周内的预测气象数据；所述辅助分析模块还同步采集各类设备的电流变化情况和电压变化情况。其中，气象数据包括气温、湿度、降雨量、能见度、气压、风速、风向、紫外线指数、日出日落时间及节气数据；所述事故数据包括交通事故数据和自然灾害数据(例如，地震、泥石流、洪水、暴雨等)。
24.所述巡检规划模块用于基于可视化模块和辅助分析模块的信息，按照预设巡检策略，进行巡检类型、巡检人员、巡检路线及巡检周期的规划；所述巡检类型包括应急巡检、周期性巡检和临时巡检。
25.所述预设巡检策略包括，基于可视化模块一级突出显示的设备信息或基于辅助分析模块的事故数据，安排应急巡检；所述应急巡检包括根据设备所在位置，以总路线最短原则设定针对设备的巡检路线并即时巡检，并在配备巡检人员时，智能选取负责一级突出显示的设备类型的巡检人员；并根据设备的信息标签，进行巡检设备携带提示，例如当设备信息标签中显示设备位置的能见度低时，携带提示内容为携带照明工具；当设备信息标签中显示设备离地高度高于2m时，携带提示内容为携带增高工具等。并在设备所处位置分别处于隧道的前1/3段和后1/3段时，增设巡检队伍，从隧道两端同步进行即时巡检。
26.所述应急巡检还包括根据事故数据，对隧道周边环境进行即时巡检。例如，当隧道周边出现地震时，根据震级和震源深度确定地震影响范围，当地震影响范围与隧道存在重合或地震影响范围边线与隧道的距离小于500m时，对地震影响边线至相关的隧道区域进行巡检，且巡检路线自相关的隧道区域出发。
27.所述预设巡检策略包括，基于辅助分析模块的信息，安排周期性巡检；所述周期性巡检包括根据节气数据，在各节气时间为节点，安排周期性巡检。具体地，在不同节气时，气候条件的变化较为明显，隧道两端更易于出现极端气候差，在这种气候条件下，隧道自身的结构易于受到影响，例如在寒冷条件下，寒区内隧道内气温及围岩温度变化较大，易于出现冻害、反复冻融、反复冻胀等现象，这均会对隧道结构造成破坏，以致于出现衬砌漏水、隧底冒水、隧道内壁开裂、洞门墙开裂等；不仅隧道结构本身存在较大安全隐患，并且，对于隧道
中搭载的众多设备而言，也会受到影响，导致设备损坏或影响设备正常运作。本方案则以节气时间为节点，安排周期性的例行巡检，相较于常规的在月中、月初、月末安排周期性巡检的常规巡检方案，本方案的巡检更具针对性，巡检动作更为有效；有助于减少气候变化对隧道结构本身及隧道设备的影响。
28.所述预设巡检策略包括，基于可视化模块和辅助分析模块的信息，安排临时巡检；所述临时巡检包括在二级突出显示的设备数量超过第一预设阈值时，以路线中涵盖设备数量最多原则设定针对设备的巡检路线并即时巡检。本实施例中，第一预设阈值设定为(20％
×
隧道中的设备总量)。
29.所述临时巡检还包括根据磁场数据，以及各类设备的电流变化情况和电压变化情况；在磁场大小超过第二预设阈值，或，某设备的电流/电压变化幅度超过第三预设阈值时，针对磁场大小超过阈值的地点，或，电流/电压变化幅度超过阈值的设备，以总路线最短原则设定巡检路线，并对该地点或该设备的周边环境进行排查，筛除磁场影响源。具体地，本实施例中，第二预设阈值设定为(1.15
×
隧道所在地的正常磁场)；第三预设阈值设定为较大的dv/dt或di/dt，实际应用中，该阈值设定基于各设备的工作电流/电压进行设定。
30.此处，在电流/电压变化幅度超过阈值时，会产生电磁干扰，对周边设备的运行造成影响，造成数据传输错误、噪声、死机等；特别是当受到影响的设备为交通信号指示牌等交通信号控制设备时，会对隧道内的交通造成严重的风险隐患。本方案中则对隧道所在地的磁场信息、隧道中设备的电磁干扰信息进行监测分析，并针对磁场干扰情况安排临时巡检，并对磁场影响源进行排查，能够及时消除磁场可能带来的安全隐患，巡检调度预案前置化程度较高，能够预先通过巡检消除隐患。
31.所述临时巡检还包括根据气象数据，在气象数据中出现特殊数值表现时，例如，在气温表现为连续5天高温(超过39℃)、连续5天大寒(低于-10℃)、连续5天降雨量大于50毫米等时，首先采用可视化模块对隧道内的各类设备进行在线巡检；并对隧道两端的各类设备进行重点在线巡检，若其中存在二级突出显示的设备，且个数超过(5％
×
隧道中的设备总量)，则以总路线最短原则设定巡检路线，安排实地临时巡检。
32.本实施例还提供一种用于隧道设备的巡检管理方法，采用如上述的用于隧道设备的巡检管理系统进行巡检管理；
33.包括采用数据采集模块采集隧道中感知设备的监测数据；采用数据处理模块对监测数据进行预处理，并从中定位异常数据；采用可视化模块以二维全景地图形式，可视化展示隧道及隧道中的各类设备布局位置；且数据处理模块定位到异常数据后，还联动可视化模块，对异常数据对应的设备进行一级突出显示；采用辅助分析模块采集隧道周边的事故数据、隧道所在地点的气象数据以及磁场数据；采用巡检规划模块基于可视化模块和辅助分析模块的信息，按照预设巡检策略，进行巡检人员、巡检路线及巡检周期的规划。
34.本实施例提供的一种用于隧道设备的巡检管理系统及方法，功能性丰富，设定了包括应急巡检、周期性巡检和临时巡检在内的多种巡检方式，巡检规划多样化，巡检管理较为全面。并且，各类巡检方式对应的触发条件不一，不仅仅考量了设备自身的数据反馈情况，还综合性的考量了节气、磁场等对隧道环境和隧道内设备运行状态存在间接影响的因素，周期性巡检的安排更为合理，且能够实现前置性的巡检，在设备出现问题之前，即可通过临时巡检和特定节点的周期性巡检，对设备隐患进行预先排查，巡检调度预案前置化程
度较高。并且，本方案采用可视化模块对隧道内的各类设备进行可视化展示，便于巡检人员直接通过可视化模块进行日常性的在线巡检。
35.此外，本方案中特别考量了节气、磁场对隧道及隧道内设备的影响，相较于常规的局限于且依赖于设备监控数据、视频监测画面、设备运行年限等较为显性的数据来进行巡检的方案，此类常规方案的及时度往往不足，导致巡检计划往往落后于故障发生的时间点；再相较于常规设置的月度拆分式的周期性巡检方案。此类方案的巡检针对性不强，没有进一步考量隧道外部随时间推移而产生的环境变化，每次的巡检时间点实际并不是最需巡查的时间点。本方案则进一步分析了节气、磁场此类对隧道周边环境，或设备与设备之间的信号传输环境存在影响的隐性影响因素，并基于此安排了对应的巡检计划，进而能够在隐性影响转化为显性之间(即转化为故障之前)，预先通过巡检排查隐患，巡检有效。
36.实施例二
37.用于隧道设备的巡检管理系统，在实施例一的基础上，还包括标记模块。
38.在隧道内部选取目标节点，并在目标节点处的设备排布周边安装电磁干扰检测模块；所述标记模块与各电磁干扰检测模块建立信号连接。在选取目标节点时，调用辅助分析模块中历史采集得到的磁场数据，以及各类设备的电流变化情况和电压变化情况数据；并从中提取磁场大小超过第二预设阈值，以及，某设备的电流/电压变化幅度超过第三预设阈值时，对应的隧道地点位置及设备位置；并选取所有位置中出现频次排名前50％的位置作为目标节点。
39.所述标记模块用于监测各电磁干扰检测模块的监测情况，并根据监测情况，在监测到存在电磁干扰现象时，对电磁干扰检测模块周边的设备附加干扰标记；当干扰标记数目大于3个时，联动可视化模块对该设备进行二级突出显示；当干扰标记数据大于5个时，联动可视化模块对该设备进行一级突出显示。
40.本实施例提供的一种用于隧道设备的巡检管理系统及方法，对受到电磁干扰的设备进行额外标记和突出显示，对于设备的监管更为细致，能够进一步提升巡检调度预案前置化程度，实现对设备风险的预先排查。
41.实施例三
42.用于隧道设备的巡检管理系统，在实施例一的基础上，还包括巡检备案模块和养护备案模块。
43.所述巡检备案模块与巡检规划模块联动，在巡检规划模块生成巡检规划后，巡检备案模块自动对巡检规划进行记录和存储，记录内容包括巡检类型(应急巡检、周期性巡检和临时巡检)、巡检人员、巡检路线、巡检周期(包括当次巡检时间，以及与上一次巡检的间隔时间等)。
44.所述养护备案模块中预存有隧道中各类设备的基础信息台账(包括设备类型、运营年限，设备技术参数、对应备品数量等)；所述养护备案模块用于记录巡检人员在巡检中进行设备养护、维修内容。
45.本实施例提供的一种用于隧道设备的巡检管理系统及方法，相较于实施例一，还额外具备记录备案功能，能够实现巡检全流程的记录备案，巡检管理更为全面。
46.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的
普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。