CN103957259A - 一种管道压力监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道压力监测系统及方法，所述系统包括：感知节点，用于采集管道压力数据，并将所述管道压力数据发送到所述基站节点；基站节点，用于接收感知节点发送的管道压力数据，对所有感知节点发送来的管道压力数据进行第一汇集处理，并将第一汇集处理后的处理结果发送到所述Mesh节点；Mesh节点，用于接收基站节点发送的第一汇集处理后的处理结果，对所述处理结果进行第二汇集处理，并将第二汇集处理后的处理结果发送到所述终端设备；终端设备，用于显示所述Mesh节点发送的第二汇集处理后的处理结果。本发明通过感知节点、基站节点和Mesh节点的配合工作实现了大区域的管道压力监测，以及管道泄漏位置的快速定位。

Description

一种管道压力监测系统及方法

技术领域

本发明属于管道安全监测技术领域，尤其涉及一种管道压力监测系统及方法。

背景技术

随着我国能源结构的转变，压力管道的应用越来越广泛。作为五种物流运输方式之一的管道运输，其安全运行意义重大。目前管道设备主要用于运输油气等，一旦发生泄露事故，不仅会造成严重的环境污染，同时会带来不可估量的经济损失甚至人员伤亡。因此人们迫切的需求实时监测管道的压力状况，从而快速准确的定位管道泄漏点。如何利用无线传感网技术使管道压力的监测实时化、普遍化，使得到的管道压力数据快速汇总、直观显示，以及如何准确的定位管道泄漏的位置信息，是人们迫切关注的重点。优质高效的管道压力监测系统，能够大幅减少泄漏的风险，减少经济损失，提高输油管道的管理水平。

目前的管道压力监测都是点点式的，管道压力监测系统包括监测终端和管理终端，即检测终端将采集到的管道压力数据直接发送到管理终端。现有技术的管道压力监测系统并不能实时监测大区域的管道压力变化情况，这样采集回来的数据也不易处理和分析，定位管道泄漏位置的效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道压力监测系统及方法，以实现大区域的管道压力的实时监测，以及管道泄漏位置的快速定位。

一方面，本发明提供了一种管道压力监测系统，所述系统包括感知节点、基站节点、Mesh节点和终端设备，其中，

所述感知节点用于采集管道压力数据，并将所述管道压力数据发送到所述基站节点；

所述基站节点用于接收感知节点发送的管道压力数据，对所述管道压力数据进行第一汇集处理，并将第一汇集处理后的处理结果发送到所述Mesh节点；

所述Mesh节点用于接收基站节点发送的处理结果，对所述处理结果进行第二汇集处理，并将第二汇集处理后的处理结果发送到所述终端设备；

所述终端设备用于显示所述Mesh节点发送的处理结果。

进一步的，所述感知节点包括：

压力感知模块，用于采集管道压力信息；

感知节点处理模块，用于将所述压力感知模块采集的管道压力信息处理成管道压力数据；

感知节点存储模块，用于存储所述管道压力数据和所述感知节点的信息；

感知节点无线通讯模块，用于将所述管道压力数据发送到所述基站节点；

感知节点显示模块，用于显示所述管道压力数据。

进一步的，所述压力感知模块包括：压力传感器和压力变送器。

进一步的，所述感知节点还包括：感知节点电源模块、升压可控电源模块、感知节点天线模块以及程序烧录模块。

进一步的，所述基站节点包括：

基站节点无线通讯模块，用于接收所有感知节点发送的管道压力数据；

基站节点存储模块，用于存储所有感知节点发送的管道压力数据；

基站节点处理模块，用于对所有感知节点发送来的管道压力数据进行第一汇集处理；

基站节点电源模块，用于为所述基站节点进行供电；

基站节点USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口模块，用于将第一汇集处理后的管道压力数据发送到所述Mesh节点。

进一步的，所述Mesh节点包括：

Mesh节点接收模块，用于接收所有基站节点发送的第一汇集处理后的管道压力数据；

Mesh节点存储模块，用于存储所有基站节点发送的第一汇集处理后的管道压力数据；

Mesh节点处理模块，用于对所有第一汇集处理后的管道压力数据进行第二汇集处理；

Mesh节点无线通讯模块，用于将第二汇集处理后的管道压力数据发送到所述终端设备；

Mesh节点电源模块，用于为所述Mesh节点进行供电。

进一步的，所述Mesh节点无线通讯模块包括支持ZigBee和/或WIFI传输方式的无线通讯器。

进一步的，所述Mesh节点电源模块包括蓄电池和光伏太阳能电池板。

进一步的，所述终端设备包括自由终端和终端服务器，所述终端服务器与自由终端连接。

另一方面，本发明还公开了一种管道压力监测方法，所述方法包括：

感知节点采集管道压力数据，并将所述管道压力数据发送到基站节点；

所述基站节点接收感知节点发送的管道压力数据，对所述管道压力数据进行第一汇集处理，并将第一汇集处理后的处理结果发送到Mesh节点；

所述Mesh节点接收基站节点发送的处理结果，对所述处理结果进行第二汇集处理，并将第二汇集处理后的处理结果发送到终端设备；

所述终端设备显示所述Mesh节点发送的处理结果。

本发明实施例提供的管道压力监测系统及方法，通过感知节点采集管道压力数据，采用无线传感器网络，将分布式地部署于各监测点的压力传感器采集的数据通过无线通讯进行自组织形成管道压力监测网络，通过基站节点发送到汇聚节点，最终通过汇聚节点汇聚到终端设备直观地显示，从而实现了大区域的管道压力的实时监测，以及管道泄漏位置的快速定位。

附图说明

图1是本发明实施例提供的管道压力监测系统的构成图；

图2是本发明实施例提供的管道压力监测系统中感知节点的结构图；

图3是本发明实施例提供的管道压力监测系统中基站节点的结构图；

图4是本发明实施例提供的管道压力监测系统中Mesh节点的结构图；

图5是本发明实施例提供的管道压力监测系统的部署示意图；

图6是本发明实施例提供的管道压力监测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1是本发明实施例提供的管道压力监测系统的构成图。如图1所示，本发明实施例提供的系统包括：感知节点101、基站节点102、Mesh节点103和终端设备104，其中：

所述感知节点101用于采集管道压力数据，并将所述管道压力数据发送到所述基站节点102，在实际网络部署中，基站节点101可以为多个，按照区域的不同，可以将多个基站节点101进行分组；所述基站节点102用于接收感知节点发送的管道压力数据，对感知节点发送来的管道压力数据进行第一汇集处理，并将第一汇集处理后的处理结果发送到所述Mesh节点103；所述Mesh节点103用于接收基站节点发送的第一汇集处理后的管道压力数据，对第一汇集处理后的管道压力数据进行第二汇集处理，并将第二汇集处理后的处理结果发送到所述终端设备104；所述终端设备104用于显示所述Mesh节点发送的第二汇集处理后的管道压力数据。

本实施例中，所述感知节点101、基站节点102和终端设备104都可以为多个，所述Mesh节点103为一个，所述Mesh节点103用于连接基站节点102和终端设备104。

本实施例中，所述第一汇集处理是将感知节点发送的管道压力数据进行整理、汇总；所述第二汇集处理是将第一汇集处理后的处理结果进行整理、汇总。所述第一汇集处理可以对部分感知节点发送的管道压力数据进行处理，也可以是对所有感知节点发送的管道压力数据进行处理，所述第二汇集处理可以对所有基站节点发送的处理结果进行处理。

本实施例中，所述感知节点101与所述基站节点102通过无线网络进行连接，所述基站节点102与所述Mesh节点103通过USB串口连接，所述Mesh节点103与所述终端设备104通过有线或无线网络连接。所述感知节点101和所述基站节点102可采用无线传感网，所述Mesh节点103可采用高速骨干网，例如，所述感知节点101和所述基站节点102可采用频率为433MHz的无线传感网，所述Mesh节点103可采用频率为5.8Ghz的高速骨干网。本发明实施例采用无线传感网可以分布式地部署于各监测点的管道压力采集设备，并将采集的管道压力数据通过无线通讯进行自组织形成管道压力监测网络，与现有的管道压力监测系统相比，极大地降低了网络部署的成本。

另外，多个感知节点101之间可以互相通信，以形成将管道压力数据发送至基站节点102的最佳的传输路径。当监测区域较大时，比如各感知节点的最大距离超过十几公里，管道压力监测系统内的多个相近的感知节点101将采集的管道压力数据发送至临近一基站节点102，该基站节点102对所有感知节点发送来的管道压力数据进行第一汇集处理，并将第一汇集处理后的处理结果发送到所述Mesh节点103，该Mesh节点103对所有第一汇集处理后的处理结果进行第二汇集处理，并将第二汇集处理后的处理结果发送到所述终端设备104，终端设备104将Mesh节点103发送的第二汇集处理后的处理结果进行呈现。由多个感知节点101和汇集该多个感知节点101所采集的管道压力数据的基站节点102组成了一个数据子网，Mesh节点103实现了子网之间数据的有效传输。

本发明实施例提供的管道压力监测系统通过感知节点采集管道压力数据，采用无线传感器网络，可将分布式地部署于各监测点的压力传感器采集的数据通过无线通讯进行自组织形成管道压力监测网络，通过基站节点发送到汇聚节点，最终通过汇聚节点汇聚到终端设备直观地显示，从而实现了大区域的管道压力的实时监测，以及管道泄漏位置的快速定位。

图2是本发明实施例提供的管道压力监测系统中感知节点的结构图。如图2所示，本发明实施例提供的感知节点包括：压力感知模块201、感知节点处理模块202、感知节点存储模块203、感知节点无线通讯模块204、感知节点显示模块205、感知节点电源模块206、升压可控电源模块207、感知节点天线模块208以及程序烧录模块209。

其中，所述压力感知模块201，用于采集管道压力信息；所示感知节点处理模块202，用于将所述压力感知模块201采集的管道压力信息处理成管道压力数据；所述感知节点存储模块203，用于存储所述管道压力数据和所述感知节点的信息；所述感知节点无线通讯模块204，用于将所述管道压力数据发送到所述基站节点；所述感知节点显示模块205，用于显示所述管道压力数据；所述感知节点电源模块206，用于为所述感知节点进行供电；所述升压可控电源模块207，用于将所述感知节点电源模块206输出的电压升压至12V；所述感知节点天线模块208，用于接收无线通讯信号并将所述无线通讯信号发送至所述感知节点无线通讯模块204；所述程序烧录模块209，用于将程序烧录至所述感知节点存储模块203。

其中，所述压力感知模块201、所述感知节点存储模块203、所述感知节点无线通讯模块204、所述感知节点显示模块205分别与感知节点处理模块202连接，所述感知节点天线模块208与感知节点无线通讯模块204连接，所述程序烧录模块209与所述感知节点存储模块203连接，所述感知节点处理模块202分别于升压可控电源模块207以及感知节点电源模块206连接，所述升压可控电源模块207与所述感知节点电源模块206连接。

可选的，所述压力感知模块可以包括：压力传感器2011和压力变送器2012，所述压力传感器2011用于采集管道压力信息，所述压力变送器2012，用于输出4-20mA模拟信号，其中，所述压力变送器2012包括用于传输压力传感器2011采集到的管道压力数据的传感器扩展接口，所述压力传感器2011通过传感器扩展接口与所述感知节点处理模块202相连。所述感知节点处理模块202能够将所述压力传感器2011采集到的管道压力信息处理成如模拟信号形式的管道压力数据。所述感知节点处理模块202还可以控制升压可控电源模块207将感知节点电源模块206的输出电压升至12V，为压力传感器2011进行供电，感知节点处理模块202在空闲时期还可以控制升压可控电源模块207断开，从而满足低功耗的需求。

图3是本发明实施例提供的管道压力监测系统中基站节点的结构图。如图3所示，本发明实施例提供的基站节点包括：基站节点无线通讯模块301、基站节点存储模块302、基站节点处理模块303、基站节点电源模块304以及基站节点USB接口模块305，其中：

所述基站节点无线通讯模块301，用于接收所有感知节点发送的管道压力数据；所述基站节点存储模块302，用于存储所有感知节点发送的管道压力数据；所述基站节点处理模块303，用于对所有感知节点发送来的管道压力数据进行第一汇集处理；所述基站节点电源模块304，用于为所述基站节点进行供电；所述基站节点USB接口模块305，用于将第一汇集处理后的管道压力数据发送到所述Mesh节点。

其中，所述基站节点无线通讯模块301、所述基站节点存储模块302、所述基站节点电源模块304、所述基站节点USB接口模块305分别与所述基站节点处理模块303连接。

图4是本发明实施例提供的管道压力监测系统中Mesh节点的结构图。如图4所示，本发明实施例提供的Mesh节点包括：Mesh节点接收模块401、Mesh节点存储模块402、Mesh节点处理模块403、Mesh节点无线通讯模块404以及Mesh节点电源模块405，其中：

所述Mesh节点接收模块401，用于接收所有基站节点发送的第一汇集处理后的管道压力数据；所述Mesh节点存储模块402，用于存储所有基站节点发送的第一汇集处理后的管道压力数据；所述Mesh节点处理模块403，用于对所有第一汇集处理后的管道压力数据进行第二汇集处理；所述Mesh节点无线通讯模块404，用于将第二汇集处理后的管道压力数据发送到所述终端设备；所述Mesh节点电源模块405，用于为所述Mesh节点进行供电。

其中，所述Mesh节点接收模块401、所述Mesh节点存储模块402、所述Mesh节点无线通讯模块404、所述Mesh节点电源模块405分别与所述Mesh节点处理模块403连接。

在本发明实施例中，可选的，所述Mesh节点无线通讯模块可以包括支持ZigBee和/或WIFI传输方式的无线通讯器。

可选的，所述Mesh节点电源模块可以包括蓄电池和光伏太阳能电池板。

可选的，所述终端设备可以包括自由终端和终端服务器，所述终端服务器与自由终端连接。其中，自由终端可以为手机、个人电脑或个人数字助理。

图5为本发明实施例提供的管道压力监测系统的部署示意图。如图5所示，终端设备104可以包括自由终端和终端服务器，终端服务器与自由终端连接，自由终端可以为手机、个人电脑或个人数字助理。在本发明实施例中，自由终端运行相关数据处理软件，可以以图形化界面的方式直接了解每一个节点所在区域的管道压力的变化情况，并以曲线方式直观地、实时地显示出来。监测网络部署时，用户根据所处环境的需要视情况灵活放置感知节点，放置完成后，感知节点将组成无线自组织网络，分布式的采集管道中的压力信息通过基站节点的汇集传输最终传输至Mesh节点，其中，多个相近的感知节点和一个基站节点可形成一个管道压力数据采集子网，多个相近的管道压力数据采集子网和一个Mesh节点可形成一个管道压力数据采集内网；Mesh节点通过无线网络或有线网络连接到终端服务器；终端服务器通过无线或有线的网络为自由终端提供管道压力实时监测，其中，终端服务器和自由终端可形成终端设备网络。也可通过大量部署自组成网，直接传输到基站节点，基站节点通过基站节点的USB接口模块连接到终端设备。

本发明实施例提供的系统中，感知节点、基站节点和Mesh节点之间采用自组网络多跳技术进行数据传输，当网络中任意感知节点或基站节点的增加或删除并不会影响整个网络的正常工作。因此，本发明实施例提供的系统具有良好的健壮性和扩展性。

本发明实施例提供的管道压力监测系统，通过感知节点采集管道压力数据，采用无线传感网络，可将分布式地部署于各监测点的压力传感器采集的数据通过无线通讯进行自组织形成管道压力监测网络，通过基站节点发送到Mesh节点，最终通过Mesh节点汇聚到终端设备直观地显示，从而实现大区域的管道压力监测，快速准确的定位管道泄漏位置。

本发明实施例还提供了一种管道压力监测方法。图6是本发明实施例提供管道压力监测方法的流程图。如图6所示，本发明实施例提供的方法包括：

步骤601、感知节点采集管道压力数据，并将所述管道压力数据发送到基站节点。

步骤602、所述基站节点接收感知节点发送的管道压力数据，对所述管道压力数据进行第一汇集处理，并将第一汇集处理后的处理结果发送到Mesh节点。

步骤603、所述Mesh节点接收基站节点发送的处理结果，对所述处理结果进行第二汇集处理，并将第二汇集处理后的处理结果发送到终端设备。

步骤604、所述终端设备显示所述Mesh节点发送的处理结果。

本发明实施例提供的管道压力监测方法有上述实施例提供的管道压力检测系统来执行，具有与上述实施例中的管道压力监测系统类似的技术效果，在此不再赘述。

注意，上述内容仅为本发明的较佳实施例。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其它等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种管道压力监测系统，其特征在于，所述系统包括感知节点、基站节点、Mesh节点和终端设备，其中，

所述感知节点用于采集管道压力数据，并将所述管道压力数据发送到所述基站节点；

所述基站节点用于接收感知节点发送的管道压力数据，对所述管道压力数据进行第一汇集处理，并将第一汇集处理后的处理结果发送到所述Mesh节点；

所述Mesh节点用于接收基站节点发送的处理结果，对所述处理结果进行第二汇集处理，并将第二汇集处理后的处理结果发送到所述终端设备；

所述终端设备用于显示所述Mesh节点发送的处理结果。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述感知节点包括：

压力感知模块，用于采集管道压力信息；

感知节点处理模块，用于将所述压力感知模块采集的管道压力信息处理成管道压力数据；

感知节点存储模块，用于存储所述管道压力数据和所述感知节点的信息；

感知节点无线通讯模块，用于将所述管道压力数据发送到所述基站节点；

感知节点显示模块，用于显示所述管道压力数据。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述压力感知模块包括：

压力传感器，用于采集管道压力信息；

压力变送器，用于输出4-20mA模拟信号。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述感知节点还包括：

感知节点电源模块，用于为所述感知节点进行供电；

升压可控电源模块，用于将所述感知节点电源模块输出的电压升压至12V；

感知节点天线模块，用于接收无线通讯信号并将所述无线通讯信号发送至所述感知节点无线通讯模块；

程序烧录模块，用于将程序烧录至所述感知节点存储模块。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基站节点包括：

基站节点无线通讯模块，用于接收所有感知节点发送的管道压力数据；

基站节点存储模块，用于存储所有感知节点发送的管道压力数据；

基站节点处理模块，用于对所有感知节点发送来的管道压力数据进行第一汇集处理；

基站节点电源模块，用于为所述基站节点进行供电；

基站节点USB接口模块，用于将第一汇集处理后的管道压力数据发送到所述Mesh节点。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述Mesh节点包括：

Mesh节点接收模块，用于接收所有基站节点发送的第一汇集处理后的管道压力数据；

Mesh节点存储模块，用于存储所有基站节点发送的第一汇集处理后的管道压力数据；

Mesh节点处理模块，用于对所有第一汇集处理后的管道压力数据进行第二汇集处理；

Mesh节点无线通讯模块，用于将第二汇集处理后的管道压力数据发送到所述终端设备；

Mesh节点电源模块，用于为所述Mesh节点进行供电。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述Mesh节点无线通讯模块包括支持ZigBee和/或WIFI传输方式的无线通讯器。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述Mesh节点电源模块包括蓄电池和光伏太阳能电池板。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述终端设备包括自由终端和终端服务器，所述终端服务器与自由终端连接。

10.一种管道压力监测方法，其特征在于，所述方法包括：

感知节点采集管道压力数据，并将所述管道压力数据发送到基站节点；

所述基站节点接收感知节点发送的管道压力数据，对所述管道压力数据进行第一汇集处理，并将第一汇集处理后的处理结果发送到Mesh节点；

所述Mesh节点接收基站节点发送的处理结果，对所述处理结果进行第二汇集处理，并将第二汇集处理后的处理结果发送到终端设备；

所述终端设备显示所述Mesh节点发送的处理结果。