[发明专利]基于云边端协同的城市地下空间电阻率感知系统和数据采集方法

权利要求书

1.一种基于云边端协同的城市地下空间电阻率感知系统，其特征在于，该系统采用云边端架构设计，包括中心云计算平台、与所述中心云计算平台分布式网络连接的多个边缘服务器以及与每个边缘服务器分布式网络连接的多个电阻率感知节点；

所述中心云计算平台用于管理整个电阻率感知系统，包括：设置与配置分布式边缘服务器，并通过边缘服务器管理所有的电阻率感知节点；进行全域数据处理和模型反演，包括对实时数据和历史数据的对比、挖掘，并将模型结果发送给边缘服务器，指导初步数据分析；对超出阈值的数据异常报警和上报；

所述边缘服务器为边缘节点，用于分片控制域内的多个电阻率感知节点协同工作，包括：协同和控制域内供电和电位测量电极对的选择和采集过程；将数据采集获得的域内数据进行筛选、整理并按设计的格式存储，同时将数据上传至中心云计算平台备份；数据采集完成后，对实时数据与历史数据以及由中心云计算平台根据历史数据反馈回边缘节点的该区域模型计算结果进行对比分析，判断有无异常；当存在异常变化，则将异常信息报送给中心云计算平台；

所述电阻率感知节点为端节点，多个电阻率感知节点沿城市道路水平布置和/或在竖直井孔布置；每个电阻率感知节点是一个独立的电阻率传感器单元，其包括采集站、与采集站连接的多通道电极转换开关、多芯高密度电法电缆，以及连接在多芯高密度电法电缆上的接地电极；所述电阻率感知节点根据其所属的边缘节点的指令要求，分别执行供电或电位测量任务，并将测量数据上传给对应的边缘节点。

2.根据权利要求1所述的基于云边端协同的城市地下空间电阻率感知系统，其特征在于，当电阻率感知节点沿城市道路水平布置时，所述电阻率感知节点中的电缆为多芯分段级联式高密度电法电缆，分段级联式电缆通过级联式电极转换开关串联连接成一整条电缆，采集站连接于一整条电缆的端部；

当电阻率感知节点沿竖直井孔布置时，所述电阻率感知节点中的电缆为单条集中式高密度电法井中电缆，该电缆等距设置多个电极结，每个电极结作为一个接地电极，电缆的顶部通过集中式电极开关与采集站连接；

当电阻率感知节点沿城市道路水平布置和井孔联合布置时，井孔中布置的单条集中式高密度电法电缆先通过集中式电极转换开关与地面的多芯分段级联式高密度电法电缆的一端连接，采集站连接于分段级联式高密度电法电缆的另一端；且集中式高密度电法电缆上等间距设置多个电极结，每个电极结作为一个接地电极。

3.根据权利要求1所述的基于云边端协同的井地联合电阻率感知系统，其特征在于，所述采集站包括控制模块、供电模块、电位测量模块、通信模块和GPS模块；

所述控制模块在所属的边缘节点的指挥下，控制本采集站其它几个模块实现采集站自身系统的运行管理、自检、与边缘节点的通信以及在采集指令控制下的供电/电位测量的功能互换、通道选择、采集过程执行以及数据保存和上传测量数据；

所述供电模块接收到供电指令后通过所述控制模块选择相应的电极通道并通过其连接的电缆通道和电极向地下供电，同时测量供电电流大小，供电完成后上传本节点及其供电通道编号、测量开始时间以及供电电流数值；

所述电位测量模块在收到电位测量指令后通过控制模块选择相应的电极通道并通过其连接的电缆通道和电极进行电位测量，同时测量电位差大小；测量完成后上传本节点及其电位测量通道编号、测量开始时间以及电位差数值；

所述GPS模块用于各节点的精确授时和协同。

4.根据权利要求1所述的基于云边端协同的井地联合电阻率感知系统，其特征在于，所述边缘节点与端节点通过移动通信网络进行远程数据传输，所述边缘节点与所述中心云计算平台通过有线网络进行远程数据传输。