CN104102190B - 一种基于物联网技术的燃气实时安全监测系统 - Google Patents

一种基于物联网技术的燃气实时安全监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网技术的燃气实时安全监测系统,包括感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层,感知识别层由多个密集型节点传感器和多个分散型节点传感器组成,用以采集燃气管线中的压力数据,网络构建层由无线网关和无线广域网组成,无线网关汇集所述各密集型节点传感器节点中存储的数据,通过无线广域网传输至管理服务层中的云服务器,分散型节点传感器则自主将存储的数据通过无线广域网传输至管理服务层中的云服务器,管理服务层由云服务器及数据库组成,在云计算和海量存储技术的支持下,管理服务层对海量数据进行处理分析,为综合应用层提供智能的支持平台;综合应用层由移动终端和PC终端组成,用以提供实时数据信息。

Description

一种基于物联网技术的燃气实时安全监测系统
技术领域
[0001]本发明属于物联网技术领域,特别涉及一种基于物联网技术的燃气实时安全监测系统。
背景技术
[0002]天然气作为一种清洁能源得到广泛认可和使用的趋势已经越来越明显,与之相应的各种运营技术手段,由于运营时间较短,仍然显得比较缺乏。尤其是当天然气的管网敷设面积越来越广,安全检测也显得越来越重要和紧迫。现有技术中,天然气运营商还没有针对大范围天然气管网管道以及到调压用户终端的广域范围的监测系统。
发明内容
[0003]本发明的目的是提供一种基于物联网技术的燃气实时安全监测系统,以解决现有天然气运营商没有相应技术手段的问题。
[0004]本发明的技术方案是,一种基于物联网技术的燃气实时安全监测系统,所述系统包括感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层,
[0005]感知识别层由多个密集型节点传感器和多个分散型节点传感器组成,用以采集燃气管线中的压力数据,
[0006]网络构建层由无线网关和无线广域网组成,无线网关汇集所述各密集型节点传感器节点中存储的数据,通过无线广域网传输至管理服务层中的云服务器,分散型节点传感器则自主将存储的数据通过无线广域网传输至管理服务层中的云服务器,
[0007]管理服务层由云服务器及数据库组成,在云计算和海量存储技术的支持下,管理服务层对海量数据进行处理分析,为综合应用层提供智能的支持平台;
[0008]综合应用层由移动终端和PC终端组成,用以提供实时数据信息,可根据需要查看任何一个节点的实时数据和历史数据,也可通过历史数据趋势变化图,直观地了解燃气压力变化趋势,并具有预警和报警功能。
[0009]所述的综合应用层包括数据访问层、业务层和Web层,数据访问层通过操作数据库来获取或更新数据,业务层通过调用数据访问层组织成一个业务逻辑单元并带事务,Web层通过调用业务层组织成每一个用户请求的操作。
[0010] 所述的系统采用B/S架构,后端基于Java开发,采用Struts+Spring+Hibernate框架来实现后端逻辑,前端采用Jsp+Jquery,部署在tomcat容器里。
[0011]所述系统中设有2个定时器控件,一个用来定时的从数据库取压力阀的数据,并把报警状态的设备信息放进队列里,另一个从队列取出要发送的信息发送给维修员。
[0012] 包括步骤:
[0013]添加或维护小区,并为小区设置不同状态的压力区间;
[0014]更新设备信息,包括小区、楼道和经玮度;
[0015] 创建查看员和维修员;
[0016]定义查看员和维修员的职责范围;
[0017]打开地图主页面监控,或者以表格的形式监控;
[0018]在表格监控页面中,双击某一个设备来查看历史压力值,并能导出CSV文件到本地。
[0019]本发明充分将物联网技术、现代通信技术,智能分析控制技术、云计算技术和燃气行业技术经验相结合,打造出全行业领先的物联网燃气安全监测系统。为天燃气发展过程中用气安全和供应稳定提供了全新的完整解决方案,丰富企业的管理手段,用物联网技术为天然气发展带来新的变革。
附图说明
[0020]图1是本发明的系统组成原理图。
[0021]图2是本发明的系统网络层次结构图。
具体实施方式
[0022]本发明的基于物联网技术的燃气实时安全监测系统,从技术架构上来看,可分为四层:感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。感知识别层由传感器无线压力节点(P108)、单点GSM网络压力节点(P106)组成,采集燃气管线中的压力数据;网络构建层由网关(BS922)和无线广域网组成,网关采集归纳各节点中存储的数据,通过公网传输至云服务器;管理服务层由云服务器及大容量数据库组成,在高性能的云计算和海量存储技术的支持下,管理服务层对大规模数据进行高效、可靠地处理分析,为上层应用提供智能的支持平台;综合应用层有应用软件和PC终端组成,为用户提供直观、准确、实时的数据信息,用户可根据需要查看任何一个节点的数据(实时数据和历史数据),也可通过历史数据趋势变化图,直观地了解燃气压力变化趋势,为企业管理经营提供技术手段,另外应用软件还有预警、报警等功能。
[0023]感知识别层包含两种无线传输方式,密集型监测节点P108,分散型监测节点P106,两种节点各有优点。对于密集型节点,采用无线压力节点P108,需配合网关使用,适合大范围密集区域使用,传输距离最高可到1000米,其系统功能及优点为:针对中低压管线压力监测,超小体积;安装方便、快捷、简单。自组织形成星型网络拓扑结构,传输距离远,实现分布式测量,超低功耗,内置电池供电可使用2年以上;防盗设计,便于野外使用。高分辨率:±5Pa,精度高:±30PaFS%,本安型防爆,IP66防护;模块化组装,可靠性高,性能稳定。
[0024]对于分散型节点,采用单点GSM网络压力节点P106,无需配合网关使用,不受距离限制,只要有GSM网络的地方都可以实现监测,适用于分散性监测以及郊区野外监测,其系统功能及优点为:针对中低压管线压力监测,超小体积;安装方便、快捷、简单。单点传输,直接上传服务器,无需网关,传输距离远,实现分布式测量。超低功耗,内置电池供电可使用2年以上;防盗设计,便于野外使用。高分辨率:土5Pa,精度高:土30PaFS%,本安型防爆,IP66防护。
[0025]两种压力节点均使用内部电池供电,免除现场布线,安装简单、方便、快捷,互换性较强,超低功耗设计,保证节点在2年以内无需更换电池。
[0026]在网络构建层中,BS922是一款技术先进功能稳定的工业网络网关。它能长时间的工作在野外无人区,借助GPRS、⑶MA、3G网络运营商及各种局域网等,现有的无线网络将传感器采集的数据入网并传回指定的数据中心,在有GPRS、CDMA、3G网的地方就能用使用该产品O
[0027] BS922标准产品采用220V交流供电、太阳能供电、更换电源模块后,也可支持380V交流供电。该网关主要是由BS922主控制器、电源模块、专用射频模块、电参测量模块等部分组成。特点及功能有,工业CPU具有强大的处理能力,使用LINUX操作系统;直接支持工业无线传感器网络接入;丰富完善的工业监控输入输出接口;支持缓存方式的服务器模式,降低网络的流量负担,保证数据可靠性,完整性。支持数据透明传输,支持断线自动重连,支持最大SG的数据缓存,支持数据中心动态域名或IP地址访问,支持永远在线工作模式,防水等级IP66,适合在野外工作,工业级可靠设计。工作温度范围-40 °C〜85 °C,低功耗设计。
[0028]对于管理服务层,采用云计算服务器,用来实现大规模数据存储、处理、分析等功能。因为,
[0029] 1、超大规模“云”具有相当的规模,“云”能赋予用户前所未有的计算能力。
[0030] 2、虚拟化,云计算支持用户在任意位置使用各种终端获取服务。所请求的资源来自“云”,而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行,但实际上用户无需了解应用运行的具体位置,只需要一台笔记本或一个PDA,就可以通过网络服务来获取各种能力超强的服务。
[0031] 3、高可靠性,“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性,使用云计算比使用本地计算机更加可靠。
[0032] 4、通用性,云计算不针对特定的应用,在“云”的支撑下可以构造出于变万化的应用,同一片“云”可以同时支撑不同的应用运行。
[0033] 5、高可伸缩性,“云”的规模可以动态伸缩,满足应用和用户规模增长的需要。
[0034] 6、极其廉价,“云”的特殊容错措施使得可以采用极其廉价的节点来构成云;“云”的自动化管理使数据中心管理成本大幅降低;“云”的公用性和通用性使资源的利用率大幅提升;“云”设施可以建在电力资源丰富的地区,从而大幅降低能源成本。
[0035]云计算环境下,软件技术、架构将发生显著变化。首先,所开发的软件必须与云相适应,能够与虚拟化为核心的云平台有机结合,适应运算能力、存储能力的动态变化;二是要能够满足大量用户的使用,包括数据存储结构、处理能力;三是要互联网化,基于互联网提供软件的应用;四是安全性要求更高,可以抗攻击,并能保护私有信息;五是可工作于移动终端、手机、网络计算机等各种环境。
[0036]云计算环境下,软件开发的环境、工作模式也将发生变化。虽然,传统的软件工程理论不会发生根本性的变革,但基于云平台的开发工具、开发环境、开发平台将为敏捷开发、项目组内协同、异地开发等带来便利。软件开发项目组内可以利用云平台,实现在线开发,并通过云实现知识积累、软件复用。
[0037]对于综合应用层,系统的软件开发基于JAVA语言,与硬件传感器相对应,其主要功能模块包括:数据采集模块、数据存储与显示模块、报警模块以及具体地图位置显示模块。软件设计中充分利用了 JAVA语言十分方便的控制功能特性,实现了系统被测压力的实时监控。为了提高系统的可靠性与稳定性,提出了各种软件以及硬件抗干扰措施,以保证系统安全、稳定、可靠的运行。对天然气管道压力的安全输配、组织管理都具有较为重要的意义。
[0038]该系统是一个燃气压力阀的实时监控系统,压力阀通过传感器实时采集数据,然后通过GPRS发送到我方的数据库里,本系统会定时的把该数据推送到浏览器端。用户可以通过百度地图观察到压力阀的数据和健康状态(不用刷新页面)。
[0039]系统设定被监测管道天然气压力稳定在2200—2800pa之间,从而使天然气能通过燃气管道稳定的供给给用户使用。当压力值小于下限值或者大于上限值时,系统能立即发出声信号报警及时反馈给值班人员。
[0040]该网络层的系统架构,是基于BS架构的,所以用户不用安装任何程序,只要有浏览器就可以使用。后端是基于Java开发的,采用Struts+Spring+Hibernate框架来实现后端逻辑。前端采用Jsp+Jquery,部署在tomcat容器里即可。
[0041]该网络层从实现上分为三层,数据访问层,业务层(事务),Web层。数据访问层通过操作数据库来获取或更新数据,业务层通过调用数据访问层组织成一个业务逻辑单元并带事务,Web层通过调用业务层组织成每一个用户请求的操作。该系统中有2个Timer,(DevicePressureTask)—个用来定时的从数据库取压力阀的数据,并把报警状态的设备信息放进队列里。(SendSMSTask)另一个从队列取出要发送的信息给维修员。
[0042]其中的操作流程是,
[0043] 1、添加或维护小区,并为小区设置不同状态的压力区间;
[0044] 2、更新设备信息(小区,楼道,经玮度);
[0045] 3、创建查看员和维修员;
[0046] 4、定义查看员和维修员的职责范围(管理小区的数量);
[0047] 5、打开百度地图主页面监控...或者以表格的形式监控...;
[0048] 6、用户在表格监控页面中,可以双击某一个设备来查看历史压力值,并能导出CSV文件到本地。
[0049 ] 例如,可以是以下的业务流程处理方法,
[0050] 1、管道压力节点------>2G网关。
[0051 ] 2、2G网关-----通过GPRS----->我方数据库服务器(SQL server2008)。
[0052] 3、该系统中的定时器(DevicePressureTask)------->DWR------->当前的设备信息 >浏览器
[0053] 4、该系统中的定时器(DevicePressureTask)--->报警的设备信息---> Queue
[0054] 5、该系统中的定时器(SendSMSTask)----->Queue中的信息--->维修员(手机)。

Claims (4)

1.一种基于物联网技术的燃气实时安全监测系统,所述系统包括感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层,其特征在于, 感知识别层由多个密集型节点传感器和多个分散型节点传感器组成,用以采集燃气管线中的压力数据, 网络构建层由无线网关和无线广域网组成,无线网关汇集所述各密集型节点传感器节点中存储的数据,通过无线广域网传输至管理服务层中的云服务器,分散型节点传感器则自主将存储的数据通过无线广域网传输至管理服务层中的云服务器, 管理服务层由云服务器及数据库组成,在云计算和海量存储技术的支持下,管理服务层对海量数据进行处理分析,为综合应用层提供智能的支持平台; 综合应用层由移动终端和PC终端组成,用以提供实时数据信息,可根据需要查看任何一个节点的实时数据和历史数据,也可通过历史数据趋势变化图,直观地了解燃气压力变化趋势,并具有预警和报警功能。
2.如权利要求1所述的基于物联网技术的燃气实时安全监测系统,其特征在于,所述的综合应用层包括数据访问层、业务层和Web层,数据访问层通过操作数据库来获取或更新数据,业务层通过调用数据访问层组织成一个业务逻辑单元并带事务,Web层通过调用业务层组织成每一个用户请求的操作。
3.如权利要求2所述的基于物联网技术的燃气实时安全监测系统,其特征在于,所述的系统采用B/S架构,后端基于Java开发,采用Struts+Spring+Hibernate框架来实现后端逻辑,前端采用Jsp+Jquery,部署在tomcat容器里。
4.如权利要求3所述的基于物联网技术的燃气实时安全监测系统,其特征在于,所述系统中设有2个定时器控件,一个用来定时的从数据库取压力阀的数据,并把报警状态的设备信息放进队列里,另一个从队列取出要发送的信息发送给维修员。
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