本發(fā)明涉及到市政給水管線智慧供水和智能控制領(lǐng)域，特別是一種智能控制器及使用該智能控制器構(gòu)建的市政給水管線運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展，市政給水管線分布日益錯(cuò)綜復(fù)雜，現(xiàn)有的集中式市政給水管線監(jiān)控系統(tǒng)普遍采用分級(jí)集成的系統(tǒng)架構(gòu)，經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)配置困難、升級(jí)改造困難、且中央依賴(lài)度高，穩(wěn)定性相對(duì)較低；在出現(xiàn)漏損、爆管險(xiǎn)情時(shí)，往往定位不夠準(zhǔn)確及時(shí)，不僅帶來(lái)了較大損失，而且浪費(fèi)了大量寶貴的水資源；這種傳統(tǒng)的控制過(guò)程不僅不能實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)水降耗的目的，而且加大了供水企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，社會(huì)效益低下，不能滿(mǎn)足日益復(fù)雜多變的城市供水需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能節(jié)水降耗的目的，降低供水企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本的智能控制器及使用該智能控制器構(gòu)建的基于自組織分布式網(wǎng)絡(luò)的市政給水管線運(yùn)行監(jiān)控與處置智能化系統(tǒng)。

一種市政給水管線的智能控制器，包括電源輸出單元、通信接口單元、參數(shù)采集單元、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元、微處理器單元、窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信單元、閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元；

電源輸出單元分別與各單元連接，為各單元供電；

所述通信接口單元與微處理器單元連接，同時(shí)與管線系統(tǒng)中相鄰節(jié)點(diǎn)智能控制器中的通信接口單元網(wǎng)絡(luò)互連；所述通信接口單元接收所述相鄰節(jié)點(diǎn)智能控制器管數(shù)據(jù)并傳遞給本地智能控制器，同時(shí)也將本地?cái)?shù)據(jù)傳遞給相鄰節(jié)點(diǎn)智能控制器；

所述參數(shù)采集單元分別與數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元、微處理器單元連接；所述參數(shù)采集單元實(shí)時(shí)采集包括水壓力、水流量、水流速、水質(zhì)管線參數(shù)，并通過(guò)所述數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元將各參數(shù)信號(hào)傳遞給所述微處理器單元；

所述數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元與微處理器單元連接；所述數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元接收所述參數(shù)采集單元傳遞的管線參數(shù)，并將各參數(shù)數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為所述微處理器能夠自主識(shí)別的模式，同時(shí)發(fā)送所述微處理器單元指令至所述參數(shù)采集單元；

所述微處理器單元通過(guò)所述通信接口單元與相鄰智能控制器節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)，同時(shí)對(duì)所述參數(shù)采集單元采集的參數(shù)實(shí)時(shí)分析與處理，并依據(jù)所述參數(shù)建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的增量式給水管線動(dòng)力與漏損分析模型，發(fā)送指令至所述數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元、通信接口單元、窄帶物聯(lián)網(wǎng)單元、閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元；

所述窄帶物聯(lián)網(wǎng)單元接收所述微處理器單元發(fā)送的指令，并通過(guò)數(shù)據(jù)連接實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)數(shù)據(jù)收發(fā)交互；

所述閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元接收所述微處理器單元的指令，按需控制電磁閥的啟閉動(dòng)作。

作為優(yōu)化的方案，所述電源輸出單元包括第一電源輸出模塊、第二電源輸出模塊；所述第一電源輸出模塊分別與所述通信接口單元、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元、微處理器單元、窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信單元連接，并分別對(duì)各單元提供電壓；所述第二電源輸出模塊分別與所述參數(shù)采集單元、閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元連接，并提供v電壓。

作為優(yōu)化的方案，所述智能控制器的通信接口單元包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊、若干個(gè)數(shù)據(jù)接口模塊；所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊分別與所述微處理器的組網(wǎng)感知模塊和各數(shù)據(jù)接口模塊連接，所述各數(shù)據(jù)接口模塊分別與所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊、相鄰智能控制器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)接口模塊連接。

作為優(yōu)化的方案，所述參數(shù)采集單元包括壓力采集模塊、流量采集模塊、流速采集模塊、水質(zhì)采集模塊、壓力數(shù)據(jù)傳輸模塊、流量數(shù)據(jù)傳輸模塊、流速數(shù)據(jù)傳輸模塊、水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸模塊；所述壓力采集模塊、流量采集模塊、流速采集模塊、水質(zhì)采集模塊分別采集給水管線中包括水壓力、水流量、水流速、水質(zhì)參數(shù)，并分別通過(guò)所述壓力數(shù)據(jù)傳輸模塊、流量數(shù)據(jù)傳輸模塊、流速數(shù)據(jù)傳輸模塊、水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸模塊將各參數(shù)發(fā)送到數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元。

作為優(yōu)化的方案，所述數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元包括傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊、多協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊；所述傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊與傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊連接，并將由多協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊統(tǒng)一轉(zhuǎn)換的參數(shù)傳遞到傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊。

作為優(yōu)化的方案，所述微處理器單元包括時(shí)鐘模塊、無(wú)線通信傳輸模塊、閥門(mén)控制模塊、主控模塊、數(shù)據(jù)分析與處理模塊、組網(wǎng)感知模塊、傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊,所述主控模塊與微處理器單元的各模塊分別一一連接，所述數(shù)據(jù)分析與處理模塊接收所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊傳遞的參數(shù)，并依據(jù)所述參數(shù)建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的增量式給水管線動(dòng)力與漏損分析模型；所述組網(wǎng)感知模塊與所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊連接，所述組網(wǎng)感知模塊與相關(guān)相鄰節(jié)點(diǎn)智能控制器連接，進(jìn)行自組織智能化組網(wǎng)；所述傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊與數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元連接；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊還與所述傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊連接，所述閥門(mén)控制模塊與閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元連接。

作為優(yōu)化的方案，所述組網(wǎng)感知模塊依據(jù)節(jié)點(diǎn)任務(wù)調(diào)度要求，與相關(guān)相鄰節(jié)點(diǎn)智能控制器連接，運(yùn)行g(shù)ossip算法，進(jìn)行自組織智能化組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)周期更新以及智能化處理。

作為優(yōu)化的方案，所述微處理器單元還包括事件預(yù)警模塊，所述事件預(yù)警模塊根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)響應(yīng)機(jī)制將系統(tǒng)任務(wù)分為周期性和非周期任務(wù)，其中周期性任務(wù)按照預(yù)定調(diào)度時(shí)間表進(jìn)行組網(wǎng)調(diào)度，非周期任務(wù)按優(yōu)先級(jí)搶占系統(tǒng)調(diào)度時(shí)間片，當(dāng)供水管線運(yùn)行發(fā)生突發(fā)狀況時(shí)，事件預(yù)警模塊將根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)高低次序進(jìn)行預(yù)警處理，并發(fā)送故障詳情至主控模塊，同時(shí)將預(yù)警內(nèi)容和時(shí)間記錄至所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。

作為優(yōu)化的方案，所述時(shí)鐘模塊采用含有i²c總線接口的工業(yè)級(jí)時(shí)鐘芯片pcf8563，所述主控模塊采用cortex-a57系列芯片。

作為優(yōu)化的方案，所述閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元包括指令接收模塊、電動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)模塊；所述指令接收模塊與所述微處理器單元、電動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)模塊連接，所述電動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)指令接收模塊發(fā)出的指令內(nèi)容對(duì)電磁閥按不同需求實(shí)施相應(yīng)的操作。

作為優(yōu)化的方案，所述窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信單元包括無(wú)線通信傳輸模塊、與用戶(hù)無(wú)線通信功能模塊，所述窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信單元的無(wú)線通信傳輸模塊分別與所述微處理單元的無(wú)線通信傳輸模塊、用戶(hù)無(wú)線通信功能模塊連接；所述與用戶(hù)無(wú)線通信功能模塊通過(guò)數(shù)據(jù)連接實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)數(shù)據(jù)收發(fā)交互。

本發(fā)明還提供了一種采用上述任一方案所述的市政給水管線的智能控制器構(gòu)建的市政給水管線運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)由若干個(gè)智能控制器節(jié)點(diǎn)組建,每個(gè)節(jié)點(diǎn)的智能控制器均采用所述智能控制器的結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連，在整個(gè)區(qū)域系統(tǒng)中，當(dāng)某個(gè)智能控制器節(jié)點(diǎn)發(fā)起調(diào)整任務(wù)時(shí)，自網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)智能控制器接收到任務(wù)指令后，都會(huì)調(diào)取本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中屬于該任務(wù)的數(shù)據(jù)表，并將本地?cái)?shù)據(jù)與相鄰智能控制器傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)求和后再傳遞給下一個(gè)相鄰智能控制器，如此計(jì)算、傳遞，最終發(fā)起任務(wù)的智能控制器將得到整個(gè)管線系統(tǒng)的相關(guān)信息，同時(shí)依據(jù)數(shù)據(jù)詳情建立給水管線動(dòng)力與漏損分析模型，動(dòng)態(tài)分析給水管線系統(tǒng)中各構(gòu)成部分的運(yùn)行功能，實(shí)現(xiàn)管線漏損分析、水質(zhì)安全分析、運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警，對(duì)管線常規(guī)與突發(fā)事故實(shí)現(xiàn)處理和控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的基于自組織分布式網(wǎng)絡(luò)的市政給水管線運(yùn)行監(jiān)控與處置智能化系統(tǒng)對(duì)市政給水管線進(jìn)行自組織分布式網(wǎng)絡(luò)控制，具備易操作、易改造、易擴(kuò)展的能力；特別是系統(tǒng)中的智能控制器節(jié)點(diǎn)；在整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)智能控制器都具有等同的計(jì)算能力和計(jì)算地位，同時(shí)操作系統(tǒng)分布在每一個(gè)智能控制器上，任何一個(gè)智能控制器都可以發(fā)起任務(wù)并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送到用戶(hù)終端。系統(tǒng)中智能控制器之間沒(méi)有主從或功能分工；同時(shí)智能控制器能夠?qū)崿F(xiàn)即插即用，可以簡(jiǎn)便靈活的加入或退出網(wǎng)絡(luò)，提高了系統(tǒng)的控制效率和魯棒性，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)任務(wù)自主調(diào)節(jié)。所述智能控制器連接形成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)集中式系統(tǒng)中的中央上位機(jī)，重點(diǎn)解決管線系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備相互連接、協(xié)調(diào)的問(wèn)題，而系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)局部或本地管線控制問(wèn)題，仍由本地智能控制器完成；在整個(gè)管線系統(tǒng)中，當(dāng)遇到終端發(fā)起或智能控制器自檢故障發(fā)起調(diào)整任務(wù)，自組織分布式網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)智能控制器接收到任務(wù)指令后，都會(huì)調(diào)取本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中屬于該任務(wù)的數(shù)據(jù)表，并將本地?cái)?shù)據(jù)與相鄰智能控制器傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)求和后再傳遞給下一個(gè)相鄰智能控制器，如此計(jì)算、傳遞，最終發(fā)起任務(wù)的智能控制器將得到與之相關(guān)的管線信息，同時(shí)依據(jù)數(shù)據(jù)詳情建立基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的增量式給水管線動(dòng)力與漏損分析模型，動(dòng)態(tài)分析給水管線系統(tǒng)中各構(gòu)成部分的運(yùn)行功能，實(shí)現(xiàn)管線漏損分析、水質(zhì)安全分析、運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警，對(duì)管線常規(guī)與突發(fā)事故實(shí)現(xiàn)處理和控制；所述智能控制器可實(shí)現(xiàn)即插即用，控制性能穩(wěn)定，具有可擴(kuò)展，控制效率高的特點(diǎn)。

與傳統(tǒng)傳感器-數(shù)據(jù)庫(kù)-人機(jī)界面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，基于自組織分布式網(wǎng)絡(luò)的市政給水管線運(yùn)行監(jiān)控與處置智能化系統(tǒng)采用的是并行網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的基本模式，這種模式支持管線系統(tǒng)運(yùn)行中的各類(lèi)監(jiān)測(cè)、控制、分析和管理問(wèn)題，能穩(wěn)定、高效的求解這些問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)信息共享；避免了傳統(tǒng)的集中式架構(gòu)下系統(tǒng)的組網(wǎng)困難，組織協(xié)調(diào)能力低下，和缺少靈活等問(wèn)題。

當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例提供的基于自組織分布式網(wǎng)絡(luò)的市政給水管線運(yùn)行監(jiān)控與處置智能化系統(tǒng)智能控制器節(jié)點(diǎn)組成示意圖。

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例提供的基于自組織分布式網(wǎng)絡(luò)的市政給水管線運(yùn)行監(jiān)控與處置智能化系統(tǒng)區(qū)域節(jié)點(diǎn)組成示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于自組織分布式網(wǎng)絡(luò)的市政給水管線運(yùn)行監(jiān)控與處置智能化系統(tǒng)，其用于市政給水管線系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控與智能處置，如圖1所示，所述智能控制器包括電源輸出單元1、通信接口單元2、參數(shù)采集單元、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元4、微處理器單元5、窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信單元6、閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元7；

電源輸出單元1分別與通信接口單元2、參數(shù)采集單元3、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元4、微處理器單元5、窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信單元6、閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元7連接，并為各模塊供電；

所述通信接口單元2分別與所述電源輸出單元1、微處理器單元5連接，同時(shí)與管線系統(tǒng)中相鄰節(jié)點(diǎn)智能控制器中的通信接口單元網(wǎng)絡(luò)互連，并運(yùn)行g(shù)ossip算法，形成gossip自組織分布式通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)本地和相鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的同步更新，所述通信接口單元2接收所述相鄰節(jié)點(diǎn)智能控制器管數(shù)據(jù)并傳遞給本地智能控制器，同時(shí)也將本地?cái)?shù)據(jù)傳遞給相鄰節(jié)點(diǎn)智能控制器；

所述參數(shù)采集單元3分別與所述電源輸出單元1、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元4、微處理器單元5連接；所述參數(shù)采集單元3實(shí)時(shí)采集包括水壓力、水流量、水流速、水質(zhì)等管線參數(shù)，并通過(guò)所述數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元4將各參數(shù)信號(hào)傳遞給所述微處理器單元5；

所述數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元4分別與所述電源輸出單元1、微處理器單元5連接；所述數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元4接收所述參數(shù)采集單元3傳遞的管線參數(shù)，并將各參數(shù)數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為所述微處理器5能夠自主識(shí)別的模式，同時(shí)發(fā)送所述微處理器單元5指令至所述參數(shù)采集單元3；

所述微處理器單元5分別與所述電源輸出單元1、通信接口單元2、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元4、窄帶物聯(lián)網(wǎng)單元6、閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元7連接；所述微處理器單元5通過(guò)所述通信接口2與相鄰智能控制器節(jié)點(diǎn)感知組網(wǎng)，同時(shí)可以對(duì)所述參數(shù)采集單元3采集的參數(shù)實(shí)時(shí)分析與處理，并依據(jù)所述參數(shù)建立給水管線動(dòng)力與漏損分析模型，對(duì)突發(fā)事故進(jìn)行預(yù)警處理，發(fā)送指令至所述數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元4、通信接口單元、窄帶物聯(lián)網(wǎng)單元6、閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元7；

所述窄帶物聯(lián)網(wǎng)單元6分別與所述電源輸出單元1、微處理器單元5連接；所述窄帶物聯(lián)網(wǎng)單元6可以接收所述微處理器單元5發(fā)送的指令，并通過(guò)蜂窩數(shù)據(jù)連接實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)數(shù)據(jù)收發(fā)交互；

所述閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元7分別與所述電源輸出單元1、微處理器單元5連接；所述閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元7接收所述微處理器單元5的指令，按需控制電磁閥的啟閉動(dòng)作。

具體的，本實(shí)施例中，所述智能控制器的電源輸出單元1包括第一電源輸出模塊11、第二電源輸出模塊12；所述第一電源輸出模塊11分別與所述通信接口單元2、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元4、微處理器單元5、窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信單元6連接，并分別對(duì)各單元提供5v電壓；所述第二電源輸出模塊12分別與所述參數(shù)采集單元3、閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元7連接，并提供24v電壓；

所述智能控制器的通信接口單元2包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊21、數(shù)據(jù)接口模塊22、數(shù)據(jù)接口模塊23、數(shù)據(jù)接口模塊24、數(shù)據(jù)接口模塊25；所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊21分別與所述微處理器5的組網(wǎng)感知模塊56和各數(shù)據(jù)接口模塊22、23、24、25連接，并用于實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)感知模塊56與各數(shù)據(jù)接口模塊22、23、24、25進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，所述各數(shù)據(jù)接口模塊22、23、24、25分別與所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊21、相鄰智能控制器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)接口模塊連接，用于本地智能控制器與相鄰智能控制器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能組網(wǎng)；

所述智能控制器的參數(shù)采集單元3包括壓力采集模塊31、流量采集模塊32、流速采集模塊33、水質(zhì)采集模塊34、壓力數(shù)據(jù)傳輸模塊35、流量數(shù)據(jù)傳輸模塊36、流速數(shù)據(jù)傳輸模塊37、水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸模塊38；所述壓力采集模塊31、流量采集模塊32、流速采集模塊33、水質(zhì)采集模塊34分別采集給水管線中包括水壓力、水流量、水流速、水質(zhì)等參數(shù)，并分別通過(guò)所述壓力數(shù)據(jù)傳輸模塊35、流量數(shù)據(jù)傳輸模塊36、流速數(shù)據(jù)傳輸模塊37、水質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸模塊38將各參數(shù)發(fā)送到數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元4；

所述智能控制器的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元4包括傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊41、多協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊42；所述傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊41與傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊57連接，并將由多協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊42統(tǒng)一轉(zhuǎn)換的參數(shù)傳遞到傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊57；

所述智能控制器的微處理器單元5包括時(shí)鐘模塊51、無(wú)線通信傳輸模塊52、事件預(yù)警模塊53、主控模塊54、數(shù)據(jù)分析與處理模塊55、組網(wǎng)感知模塊56、傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊57、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊58；所述時(shí)鐘模塊51與所述主控模塊54連接，采用含有i2c總線接口的工業(yè)級(jí)時(shí)鐘芯片pcf8563,為系統(tǒng)提供定時(shí)和授時(shí)服務(wù)；所述無(wú)線通信傳輸模塊52分別與主控模塊54和窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信單元6連接，用于實(shí)現(xiàn)主控模塊54與窄帶物聯(lián)網(wǎng)單元6之間的信息傳遞；所述事件預(yù)警模塊53與所述主控模塊54連接，當(dāng)供水管線運(yùn)行發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)，事件預(yù)警模塊53對(duì)突發(fā)事故進(jìn)行預(yù)警處理，發(fā)送故障詳情至主控模塊54，同時(shí)將預(yù)警內(nèi)容和時(shí)間記錄至所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊58；所述主控模塊54與微處理器單元5的各模塊分別一一連接，所述主控模塊54采用cortex-a57系列芯片，具有全面的信息處理、和運(yùn)行計(jì)算的能力，并能獨(dú)立計(jì)算完成管線系統(tǒng)中各種控制任務(wù)；所述數(shù)據(jù)分析與處理模塊55分別與主控模塊54、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊58連接，所述數(shù)據(jù)分析與處理模塊55接收所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊58傳遞的參數(shù)，并依據(jù)所述參數(shù)建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的增量式給水管線動(dòng)力與漏損分析模型；所述組網(wǎng)感知模塊56分別與所述主控模塊54、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊21連接，所述組網(wǎng)感知模塊56依據(jù)節(jié)點(diǎn)任務(wù)調(diào)度要求，與相關(guān)相鄰節(jié)點(diǎn)智能控制器連接，運(yùn)行g(shù)ossip算法，進(jìn)行自組織智能化組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)周期更新以及智能化處理；所述傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊57分別與所述主控模塊54、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換單元4連接；所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊58分別與所述主控模塊54、數(shù)據(jù)分析與處理模塊55、傳感數(shù)據(jù)傳輸模塊57連接，所述閥門(mén)控制模塊59分別與主控模塊54、指令接收模塊71連接；

其中，所述事件預(yù)警模塊53根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)響應(yīng)機(jī)制將系統(tǒng)任務(wù)分為周期性(如常規(guī)系統(tǒng)任務(wù)查詢(xún)、節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)請(qǐng)求等)和非周期任務(wù)(如系統(tǒng)險(xiǎn)情報(bào)警等)，其中周期性任務(wù)按照預(yù)定調(diào)度時(shí)間表進(jìn)行組網(wǎng)調(diào)度，非周期任務(wù)按優(yōu)先級(jí)搶占系統(tǒng)調(diào)度時(shí)間片，確保緊急任務(wù)得到及時(shí)處理，保證實(shí)時(shí)性，當(dāng)供水管線運(yùn)行發(fā)生突發(fā)狀況時(shí)，事件預(yù)警模塊53將根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)高低次序進(jìn)行預(yù)警處理，并發(fā)送故障詳情至主控模塊54，同時(shí)將預(yù)警內(nèi)容和時(shí)間記錄至所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊58。所述智能控制器的窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信單元6包括無(wú)線通信傳輸模塊61、與用戶(hù)無(wú)線通信功能模塊62，所述無(wú)線通信傳輸模塊61分別與所述無(wú)線通信傳輸模塊52、用戶(hù)無(wú)線通信功能模塊62連接；所述與用戶(hù)無(wú)線通信功能模塊62通過(guò)蜂窩數(shù)據(jù)連接實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)數(shù)據(jù)收發(fā)交互；

所述智能控制器的閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行單元7包括指令接收模塊71、電動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)模塊72；所述指令接收模塊71分別與所述閥門(mén)控制模塊59、電動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)模塊72連接，所述電動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)模塊72根據(jù)指令接收模塊71發(fā)出的指令內(nèi)容對(duì)電磁閥按不同需求實(shí)施相應(yīng)的操作。

如圖2所示，所述基于自組織分布式網(wǎng)絡(luò)的市政給水管線運(yùn)行監(jiān)控與處置智能化系統(tǒng)區(qū)域節(jié)點(diǎn)組成示意圖分別由20個(gè)智能控制器節(jié)點(diǎn)組建(s1-s20),每個(gè)節(jié)點(diǎn)的智能控制器均采用上述智能控制器的結(jié)構(gòu)組成，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器均能運(yùn)行g(shù)ossip算法，在整個(gè)區(qū)域系統(tǒng)中，當(dāng)某個(gè)智能控制器節(jié)點(diǎn)發(fā)起調(diào)整任務(wù)時(shí)，自組織分布式網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)智能控制器接收到任務(wù)指令后，都會(huì)調(diào)取本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中屬于該任務(wù)的數(shù)據(jù)表，并將本地?cái)?shù)據(jù)與相鄰智能控制器傳遞來(lái)的數(shù)據(jù)求和后再傳遞給下一個(gè)相鄰智能控制器，如此計(jì)算、傳遞，最終發(fā)起任務(wù)的智能控制器將得到整個(gè)管線系統(tǒng)的相關(guān)信息，同時(shí)依據(jù)數(shù)據(jù)詳情建立基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的增量式給水管線動(dòng)力與漏損分析模型，動(dòng)態(tài)分析給水管線系統(tǒng)中各構(gòu)成部分的運(yùn)行功能，實(shí)現(xiàn)管線漏損分析、水質(zhì)安全分析、運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警，對(duì)管線常規(guī)與突發(fā)事故實(shí)現(xiàn)處理和控制。

例如，當(dāng)sn發(fā)起管線系統(tǒng)漏損報(bào)警任務(wù)時(shí)，sn節(jié)點(diǎn)將依據(jù)非周期任務(wù)調(diào)度規(guī)則，優(yōu)先獲取調(diào)度時(shí)間片，運(yùn)行g(shù)ossip算法選擇與其連接的相鄰節(jié)點(diǎn)sm通信，共同對(duì)漏損節(jié)點(diǎn)管段進(jìn)行定位與實(shí)時(shí)處置。同時(shí)將本地查詢(xún)數(shù)據(jù)依據(jù)周期任務(wù)調(diào)度的預(yù)定調(diào)度時(shí)間表推送給sw節(jié)點(diǎn)控制器，sw節(jié)點(diǎn)更新sm比自己新的數(shù)據(jù)；如此下去，通過(guò)形成的gossip通信網(wǎng)分別與相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，快速完成數(shù)據(jù)查詢(xún)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)任務(wù)收斂。

以上公開(kāi)的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書(shū)選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書(shū)及其全部范圍和等效物的限制。