物联网在市政管网监测应用中设计目标优化的研究.pdf

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1、第25卷第3期机电产品开簋与剀辫V01．25，No．31111垒!旦!!：!!竺!竺：!!!!!竺：!!兰!兰!!!!兰：!苎!!!!尘!!!坚竺竺坚型：!!!!!文章编号：1002--6673(2012)03一110-03物联网在市政管网监测应用中设计目标优化的研究田宝庆(机械科学研究总院，北京100044)摘要：介绍了物联网在市政管网监测中的发展和应用。阐述了常见的管网无线监测架构。围绕管网监测节点设计中“易用性”、“可靠性”和“节能性”目标优化进行分析研究。关键词：物联网；管网监测；无线传感网络；节能中国分类号：TP23文献标识码：Adoi：

2、10．39691j．issn．1002-6673．2012．03．045Design0bjectivesOptimizationforlOTMonitoringinUrbanPipelinesTIANBao—qing(ChinaAcademyofMjcbAnetySci＆Tec，]3eij鹕100044，china>Abstract：Thispaperintroducesthedevelopmentanduscc∞￡sofIOTflmemetofThing)usinginurbanpipelinesmonitoringsystem．Discusst

3、hebalancebetweenusability，reliabilityandpowereflficiencyinlOTmonitoringdesign．Keywords：IOT(ImernetofThing)；urbanpipelinesmonitoring；wirelessSeIISOrnetwork；powerefficiency。引言城市市政管网是重要的城市基础设施，包括给水、I燃气、排水、热力等，为城市的生存和发展提供着基础：保障。构成了城市的“生命线”ij】。市政管网的安全和稳{定是国家公共安全体系的重要组成部分，关系到国民经l济的可

4、持续发展。改革开放以来我国城市化进程的速度达到世界平均速度的两倍，市政管网建设发展迅速，仅J城市水网在“十一五“期间铺设量就达2万公里／年。i但国内市政管网运行与监测水平与发达国家相比还有较大差距，难以及时发现或预测事故的发生。由于管网系统分布范嗣广。事故随机性大，现有的管网监测单元技术能够反映的监测范嗣有限、灵敏度不够，往往只能l针对单个节点、单段管线进行监测；并且监测周期很l长，定位复杂，确定泄漏到泄漏定位通常需要几个批次的监测周期；增加监测节点需要架设新数据传输线路，受工程成本约束．难以广泛地署监测节点。传统的管网监测技术难以满足大范同管网监

5、测的要求。伴随着信息化、网络化、智能化技术的发展，集传I感器、数据采集、通信与智能决策为一体的物联网技术——基金项目：国家科技支撑计划课题(2012BAJlll303)作者简介：田宝废(1984-)。男，工程拜。主要从事监1科系统l榘构、设计等领域研究工作。110逐浙成为管网监测监控发展的新方向。应用物联网技术可以提高对市政管网运行事故的获知能力，实现突发事故的快速精确定位．提高人们对事故的反应速度，有利于保障市政管网运行安全性和可靠性，减小事故造成的人民生命财产损失。1物联网监测技术的发展物联网(IntemelofThing)的概念兴起于上世纪9

6、0年代末啊。它最早指：通过设定唯一的资源描述符．对物体进行虚拟化描述．使得与物体对应的虚拟实体可以存在于因特网或类似的网络结构中。借助射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等物联网实现技术，现实世界中的物体可以无缝的融入到信息系统中，软件或网络服务可以与网络中这些“智篚的物体”进行交互。实时获取或更改物体的状态，实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。近年来，针对物联网的研究不断升温．研究范围不断扩大，这赋予了物联网更多的内涵。做为底层数据感知实现技术的无线传感网络WSN(WirelessSensorNetwork)解决

7、了物联网中数据感知获取问题，逐渐被认为是物联网技术发展的一个重要分支。无线传感网络综合了传感器技术、嵌入式技术、微机电技术、无线通信技术等．是一种全新的信息获取平台，它由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成。单个节点上集成有传感日丑丑器、处理单元和通信模块。通过内置不同的传感器，节点可以采集周围环境中的温度、湿度、噪声、光强度、压力等信息：内置处理单元对散据进行处理．协调搭建通信网络：通信模块构成了节点间通信基础，多采用无线通信方式形成的一个多跳的自组织(Ad—hoe)网络系统。借助这个网络将采集到的数据发送给监测基站节点。基站节点与上层平

8、台相连．完成了将。物(节点)”连通到“网(平台)”的过程，从而真正实现物联网“无处不在的计算”理念。2物联网在管网监测中的