(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111472047.4 (22)申请日 2021.12.0 6 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113887007 A (43)申请公布日 2022.01.04 (73)专利权人 南京城建隧桥智慧管理有限公司 地址 210000 江苏省南京市中国(江苏)自 由贸易试验区南 京片区研创园行知路 2号创展大厦A座6 04室 (72)发明人 周正康　高媛　周军　孙倩文　 奚嫄　 (74)专利代理 机构 南京明杰知识产权代理事务 所(普通合伙) 32464 代理人 张文杰 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/26(2012.01) G16Y 10/35(2020.01) G16Y 20/10(2020.01) G16Y 40/10(2020.01) G16Y 40/20(2020.01) G16Y 40/60(2020.01) G01F 1/00(2022.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 113/14(2020.01) (56)对比文件 CN 10839 9652 A,2018.08.14 CN 112820073 A,2021.0 5.18 CN 109114430 A,2019.01.01 CN 112330495 A,2021.02.0 5 审查员 朱琳玲 (54)发明名称 一种基于物联网的城市排水监测系统及方 法 (57)摘要 本发明公开了一种基于物联网的城市排水 监测系统及方法， 所述状态数据校准模块根据历 史数据中各时间段内各个排水管道分别对应的 传感器数据， 对状态数据预测模块中各个排水管 道对应的时序数据表单进行校准， 得到各个排水 管道校准后的时序数据表单。 本发明通过GIS技 术实现了3D模型与实际城市排水管道的一一对 应， 同时根据校准后的时序数据表单与时序数据 表单之间的差异， 判断各个排水管道的状态， 该 方式能够准确判定排水管道的通畅情况， 并精准 锁定排水管道异常状态的位置区段， 对城市排水 管道达到的监测效果更好。 权利要求书3页 说明书11页 附图4页 CN 113887007 B 2022.03.04 CN 113887007 B 1.一种基于物联网的城市排水监测系统， 其特 征在于， 包括： 3D建模模块， 所述3D建模 模块运用GIS技 术构建城市内的排水 管道的3D模型； 数据采集模块， 所述数据采集模块获取城市内各个排水管道上的传感器数据， 并分别 进行保存； 状态数据预测模块， 所述状态数据预测模块根据3D模型中各个排水管道 的连接关系、 位置关系及相应的传感器数据， 预测出单位时间后的3D模型中各个排水管道对应的传感器 数据， 并生成各个排水 管道对应的时序数据表单； 状态数据校准模块， 所述状态数据校准模块根据历史数据中各时间段内各个排水管道 分别对应的传感器数据， 对状态数据预测模块中各个排水管道对应的时序数据表单进 行校 准， 得到各个排水 管道校准后的时序数据表单； 预警分析模块， 所述预警分析模块对各个排水管道校准后的时序数据表单进行分析， 判断不同时间段 各个排水 管道对应的状态， 并对异常情况进行 预警； 所述3D建模 模块运用GIS技 术构建城市内的排水 管道的3D模型的方法包括以下步骤： S1.1、 以城市地面的中心点为原点， 以过原点且从东向西的方向为x轴正方向， 以过原 点且从南向北的方向为y轴正方向， 以过原点且从下向上 的方向为z轴正方向， 建构空间直 角坐标系； S1.2、 运用GIS技术构建城市中各个排水管道模型， 将构 建的排水管道模型与实际情况 等比例放置 到对应的位置； S1.3、 获取空间直角坐标系中排水管道模型中各位置对应横截面中点对应的坐标 （x1， y1， z1） ， 并根据 （x1， y1， z1） 获取对应的排水管道位置坐标的模型位置数据， （x1， y1， z1） 对 应的模型位置数据记为 （x1， y1， z1， L1） ， 所述 L1表示 （x1， y1， z1） 对应排水 管道的直径； S1.4、 获取空间直角坐标系中各个排水管道位置坐标的模型位置数据， 得到城市内的 排水管道的3D模型； 所述数据采集模块分别获取同一 时间各个传感器监测到的数据， 并将同一传感器在不 同时间获取的传感器数据按照时间先后顺序保存在同一个集合中， 并将该集合与该传感器 位置对应的模型位置数据进行绑定， 该集合中的每一个元素包括两部分内容， 每一个集合元素记为A： B， 所述A表示该集合 元素对应的传感器数据被采集的时间， B表示该集合元素对应的传感器数据， 所述传感器数 据为采集时间点之前第一单位时间内通过 该传感器位置的污水流 量； 所述状态数据预测模块预测出单位时间后的3D模型中各个排水管道对应的传感器数 据的方法包括以下步骤： S2.1、 获取3D模型中各个排水 管道的连接关系 、 位置关系及相应的传感器数据； S2.2、 选取任意一个排水管道上的传感器位置Q1， 按照连接的先后顺序逐个获取与该 传感器位置对应的排水管道相连的所有排水管道， 记为W 1， 按照污水流向的先后顺序， 获取 W1中流向Q1的所有排水 管道的集 合， 记为W2； S2.3、 对比数据库， 获取W2中各个最小分支排水管道， 所述最小分支排水管道指污水流 向的每个起始点， 获取每个起始点至Q1的路径， 获取第j条路径中第i个排水管道中污水的 初始流速Vij及该第j条路径中第i个排水 管道的长度L2ij； S2.4、 计算第j条路径中第i个排水管道的长度L2ij与第i个排水管道中污水的初始流速权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113887007 B 2Vij的商， 得到第j条路径中第i个排水 管道中污水流经的时长Tij； S2.5、 获取第j条路径中第一条排水管道的端 点到第一个传感器位置之间的距离L3j， 获 取第j条路径中排水管道的总个数n， 获取Q1距离上一个排水管道的距离L4j， 所述上一排水 管道指与Q 1所处排水管道相连且污水流经Q 1的排水管道， 将Q 1对应的上一个排水管道的长 度记为Lkj， 所述Lkj表示第j条路径中第k个排水 管道； S2.6、 计算第j条路径中污水从第一条排水 管道的端点 流经Q1时的总时长T1， 所述 ； S2.7、 计算第j条路径中过第一个传感器的污水流至Q1时经 过的时间T2， 所述 ， 其中V1j表示第j条路径中第1个排水管道 中污水的初始流速,所述 表示Q1所处的排水 管道中污水的初始流速； S2.8、 将当前时间记为t， 计算t ‑T2时第j条路径中第一传感器对应的传感器数据Rj， 所述 ； S2.9、 分别计算Q1对应的W2中相应的各条路径中第一传感器对应的传感器数据， 并计 算各条路径中第一传感器对应的传感器数据之和， 记为R， R表示预测的单位时间后的3D模型中Q1对应的传感器数据， 即预测的t+t1时3D模型中 Q1对应的传感器数据， 所述 ， 所述j1表示Q1对应的W2中相应路径总个数， 表示Q1对应的W2中相 应的第j条路径中第一传感器在 时对应的传感器数据； S2.10、 预测出单位时间后的3D模型中各个排水管道对应的传感器数据， 分别将预测的 传感器数据与相应的时间进行绑定， 将预测的同一传感器不同时间对应传感器数据生成一 个该传感器对应的时序数据表单， 进 而得到各个排水 管道对应的时序数据表单。 2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的城市排水监测系统， 其特征在于： 所述城市 内的排水管道的3D模型还包括排水管道上各个传感器的位置， 所述3D模型中排水管道上各 个传感器的位置与实际城市内相应排水 管道上对应传感器的位置相同。 3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的城市排水监测系统， 其特征在于： 所述状态 数据校准模块对状态数据预测模块中各个排水管道对应的时序数据表单进行校准的方法 包括以下步骤： S3.1、 分别获取每个排水管道中各个传感器在最近第二单位时间内所有的实际传感器 数据， 并获取每 个排水管道中各个传感器在最近第二单位时间内所有的预测传感器数据； S3.2、 选取任意一个传感器位置记为P， 将P在最近第二单位时间内第j1个实际传感器 数据记为R 1j1， 将P在最近第二单位时间内第j1个预测传感器数据记为R2j1； S3.3、 分别计算j1为 不同值时， R 1j1与R2j1的商， 记为P的第j1个差异系数； S3.4、 计算P对应的在第二单位时间内所有 的差异系数的平均值， 得到P对应的最终差权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113887007 B 3