CN105023411A - 一种基于无线远传技术的燃气表远程监控系统 - Google Patents

Abstract

一种基于无线远传技术的燃气表远程监控系统，包括有若干个抄表仪、GPRS服务器和远程接收器以及客户端，其中各个抄表仪分别与各个工业或公福用户的主燃气管道上的燃气表、压力传感器和温度传感器相连接，抄表仪中设有微处理器、电源管理模块、辅助电路、信号采样模块和GSM/GPRS模块，抄表仪用于将燃气表计量的体积信号、主燃气管道的压力、温度信号经过处理后通过GPRS服务器发送至远程接收器，远程接收器对接收到的数据进行处理后传输至客户端以供操作者查阅相关信息；本发明减轻了燃气公司抄表和巡检表的工作量，实现了对燃气管网的流量、压力和温度信号的远程实时监控，确保了燃气管网的安全运行，具有较高的实用性。

Description

一种基于无线远传技术的燃气表远程监控系统

技术领域

本发明涉及燃气计量技术领域，尤其是一种基于无线远传技术的燃气表远程监控系统。

背景技术

随着天然气市场的快速发展，上游天然气供应总量限制与下游用气需求快速增长的矛盾越来越突出，这给城市燃气管网的安全运行带来很大的压力。与此同时，由于燃气公司的计量设备种类较多、分布区域较广而安装分散且安装环境复杂等特点，给整个燃气管网的运维带来了较大的难度。

天然气用户一般分为三类：工业用户、公福用户和民用户。工业用户指的是纯粹的企业用户；公福用户顾名思义为公共福利用户，如医院、学校的天然气供应，其中在社会生活中某些商业用户如饭店、食堂和洗浴以及用于集中供气的居民小区也规划至公福用户；民用户指的是纯粹的家庭用户。

众所周知，当前由于民用户燃气用量少和用量的灵活多变，民用户主要采用燃气充值卡来计量燃气的使用量。相对而言，工业或公福用户燃气用量大，同时为了满足商业或公共福利的需求，工业或公福用户要确保燃气的持续性安全供应，从而不仅对要准确计量燃气的使用量，而且要实时监控燃气管网的各项性能参数以确保燃气管网的安全运行。

然而，当前大多数燃气公司没有提供相应的监控网络来完成对燃气管网的燃气使用量和燃气管网本身运行指标的实时监控，而是采取人工作业方式来监测燃气管网的运行，并通过人工读表方式直接读取燃气使用量。而在实际工作中发现，采取人工监测燃气管网运行的方式做不到对工业或公福用户的燃气管网的各项性能参数（温度、压力、燃气流速）和燃气使用量的实时监控，并且人工读表方式要上门读取燃气使用量，如此不仅工作量大、效率低，容易出错，而且极大地增加了燃气公司的人力和物力成本。

发明内容

本发明的目的就是要解决当前燃气公司采取人工作业方式工作量大、效率低下、容易出错、人力和物力成本高，并且做不到对工业或公福用户的燃气管网运行时的各项性能参数和燃气使用量的远程实时监控的问题，为此提供一种基于无线远传技术的燃气表远程监控系统。

本发明的具体方案是：一种基于无线远传技术的燃气表远程监控系统，其特征是：包括有以下单元：

若干个抄表仪，分别与各个工业或公福用户的主燃气管道上的燃气表、压力传感器和温度传感器相连接；抄表仪具有密闭式铸铁壳体，在壳体上装有天线，并开设有用于安放信号传输线路的走线孔，在壳体中装有若干个集成在电路板上的控制模块，控制模块包括有微处理器、电源管理模块、辅助电路、信号采样模块和GSM/GPRS模块，在电路板上设有RS232/RS485接口，用于实现各个控制模块的通信配置和与外部设备的通信交互；所述微处理器用于实现各个控制模块的逻辑控制；所述电源管理模块为各个控制模块提供工作电源并实现电源选择功能；所述辅助电路为微处理器提供复位、JATG和精确的时钟计时以及按键测试功能；所述信号采样模块通过信号传输线路分别连接燃气表、压力传感器和温度传感器，并将燃气表计量的体积信号、主燃气管道的压力、温度信号分别传输至微处理器，微处理器通过特定算法将接收到的信号进行处理并转化成用于表征燃气的实时流速、累计流量和异常报警信息与故障信息后传输给GSM/GPRS模块；所述GSM/GPRS模块与天线相连接，用于将接收到的数据通过天线发送至GPRS服务器；

GPRS服务器，用于通过网络接收各个抄表仪中GSM/GPRS模块发送过来的数据，并向远程接收器发送数据；

远程接收器，用于接收GPRS服务器发送过来的数据，并将数据经过处理后传输给客户端；

客户端，采用基于X86平台，运行Windows 2000以上操作系统的电脑，并在电脑中装有远程监控软件，远程监控软件包括有用户管理、控制主界面、曲线显示、报表显示及系统设置这些监控界面，并具备数据库存储功能，用以供操作者查找历史曲线和报表。

本发明中所述抄表仪的壳体选用新黎明科技股份有限公司生产的防爆盒，防爆盒的尺寸为：长200mm，宽120mm，高90mm，防爆等级为ExibⅡBT4；在防爆盒内装有衬板，衬板由3240环氧板加工而成，在衬板上设有四个支脚，其中支脚采用六脚铜柱，在六脚铜柱上安装所述电路板。

本发明中所述抄表仪中的控制模块还包括有对应与RS232/RS485接口相匹配的MAX232芯片和MAX485芯片，微处理器选用型号为MSP430F247的单片机，GSM/GPRS模块选用G600无线模块；所述电源管理模块包括有两级分压电路，并具备外部直流24V供电、内部电池供电和备用电池供电三种供电模式，两级分压电路由LM2596-ADJ稳压芯片构成的一级分压电路分别与LM1117-3.3稳压芯片和另一块LM2596-ADJ稳压芯片构成的二级分压电路串联而成，在二级分压电路中LM1117-3.3稳压芯片与单片机相连接，LM2596-ADJ稳压芯片与G600无线模块相连接；其中内部电池供电模式选用由3节3.6V、20AH的锂电池串联而成的锂电池组，锂电池组安装在衬板与防爆盒的底部之间；备用电池供电模式选用型号为CR2032的纽扣电池，纽扣电池安装在电路板上。

本发明中所述走线孔设有三个，并在每个走线孔中均装有填料函。其中，从信号采样模块连接至燃气表、压力传感器和温度传感器的信号传输线路分别用于传输燃气表计量的体积信号、压力传感器采集到的燃气管道的压力信号和温度传感器采集到的燃气管道的温度信号，这三种信号传输线路分别穿过设置在三个走线孔中的填料函，填料函用于锁紧信号传输线路以防止外界的潮气进入至防爆盒中。

本发明具有以下优点：

(1)本发明实现了将燃气表的本地数据通过GSM/GPRS网络发送至客户端以实现对燃气管网燃气流量的远程监控，明显地减轻了燃气公司抄表和巡检表的工作量。

(2)本发明采用各个抄表仪和GPRS网络、远程接收器以及客户端实现了对燃气管网在运行时燃气的流量、燃气管的温度和压力等信息的全天候、全方位、无死角的监控，因此，相对于人工作业方式来计量燃气的使用量而言，实现了对燃气管网运行时的各种参数的远程实时监控，便于操作者随时掌握燃气管网的第一手信息，并及时处理燃气管网在运行时出现的异常问题，防止危险事故的发生。

(3)本发明中抄表仪具备防尘、防爆的优点，抄表仪的电源管理模块采用多种电源选择模式为电路板上其它控制模块供电，确保了抄表仪的正常运行，同时抄表仪采用GSM/GPRS模块并使用GPRS网络与远程接收器进行信息交互的通讯方式抗干扰能力强、传输距离远、灵敏度高、性能稳定。

(4)本发明方便了操作者通过客户端中安装的远程监控软件实时监控现场抄表仪的工作状态，达到了远程监控和抄表的目的。

附图说明

图1是本发明的控制结构框图；

图2是本发明中集成在电路板上各个控制模块的控制结构框图；

图3是本发明中抄表仪的内部结构示意图。

图中：1—抄表仪，2—燃气表，3—压力传感，4—温度传感器，5—壳体，6—天线，7—走线孔，8—电路板，9—微处理器，10—电源管理模块，11—辅助电路，12—信号采样模块，13—GSM/GPRS模块，14—GPRS服务器，15—远程接收器，16—客户端，17—衬板，18—支脚，19—锂电池组，20—纽扣电池。

具体实施方式

参见图1-3，本发明包括有以下单元：

若干个抄表仪1，各个抄表仪1与各个工业或公福用户的主燃气管道上的燃气表2、压力传感器3和温度传感器4相连接（抄表仪依次标号为抄表仪器1、抄表仪2、······抄表仪n,燃气表依次标号为燃气表1、燃气表2、·····燃气表n，压力传感器依次标号为压力传感器1、压力传感器2、······压力传感器n，温度传感器依次标号为温度传感器1、温度传感器2、······温度传感器n）。抄表仪1具有密闭式铸铁壳体5，在壳体5上装有天线6，并开设有用于安放信号传输线路的走线孔7，在壳体5中装有若干个集成在电路板8上的控制模块，控制模块包括有微处理器9、电源管理模块10、辅助电路11、信号采样模块12和GSM/GPRS模块13，在电路板8上设有RS232/RS485接口，用于实现各个控制模块的通信配置和与外部设备的通信交互；所述微处理器9用于实现各个控制模块的逻辑控制；所述电源管理模块10为各个控制模块提供工作电源并实现电源选择功能；所述辅助电路11为微处理器提供复位、JATG和精确的时钟计时以及按键测试功能；所述信号采样模块12通过信号传输线路分别连接燃气表2、压力传感器3和温度传感器4，并将燃气表2计量的体积信号、主燃气管道的压力、温度信号分别传输至微处理器9，微处理器9通过特定算法将接收到的信号进行处理并转化成用于表征燃气的实时流速、累计流量和异常报警信息与故障信息后传输给GSM/GPRS模块13；所述GSM/GPRS模块13与天线6相连接，用于将接收到的数据通过天线6发送至GPRS服务器14；

GPRS服务器14，用于通过网络接收各个抄表仪中GSM/GPRS模块13发送过来的数据，并向远程接收器15发送数据；

远程接收器15，用于接收GPRS服务器14发送过来的数据，并将数据经过处理后传输给客户端16，其中远程接收器15具有与抄表仪1相同的硬件结构，远程接收器15采用同样的GSM/GPRS模块接收从GPRS服务器14发送过来的数据信息，并将数据信息传输至内置的微处理器，微处理器对信息进行处理后通过RS232接口传输至客户端16；

客户端16，采用基于X86平台，运行Windows 2000以上操作系统的电脑，并在电脑中装有远程监控软件，远程监控软件包括有用户管理、控制主界面、曲线显示、报表显示及系统设置这些监控界面，并具备数据库存储功能，用以供操作者查找历史曲线和报表。

本实施例中所述抄表仪的壳体5选用新黎明科技股份有限公司生产的防爆盒，防爆盒的尺寸为：长200mm，宽120mm，高90mm，防爆等级为ExibⅡBT4；在防爆盒内装有衬板17，衬板17由3240环氧板加工而成，在衬板17上设有四个支脚18，其中支脚18采用六脚铜柱，在六脚铜柱上安装所述电路板8。

本实施例中所述抄表仪1中的控制模块还包括有对应与RS232/RS485接口相匹配的MAX232芯片和MAX485芯片，微处理器9选用型号为MSP430F247的单片机，GSM/GPRS模块13选用G600无线模块，其中MAX232芯片和MAX485芯片分别与单片机相连接；所述电源管理模块10包括有两级分压电路，并具备外部直流24V供电、内部电池供电和备用电池供电三种供电模式，两级分压电路由LM2596-ADJ稳压芯片构成的一级分压电路分别与LM1117-3.3稳压芯片和另一块LM2596-ADJ稳压芯片构成的二级分压电路串联而成，在二级分压电路中LM1117-3.3稳压芯片与单片机相连接，LM2596-ADJ稳压芯片与G600无线模块相连接；其中内部电池供电模式选用由3节3.6V、20AH的锂电池串联而成的锂电池组19，锂电池组19安装在衬板17与防爆盒的底部之间；备用电池供电模式选用型号为CR2032的纽扣电池20，纽扣电池20安装在电路板8上。抄表仪1通常使用时主要采用外部直流24V供电，而由上可知采用内部电池供电模式所使用的锂电池组19的工作电压为10.8V，通过两级分压电路恰好满足单片机和G600无线模块（G600无线模块的工作电压为4.0V，峰值电流为2A）的供电需求，锂电池组19可满足抄表仪1连续3年以上的供电需求；备用电池供电模式在外接电源或内部锂电池组19断电的情况下自动接入以维持单片机正常的脉冲或通信，其中纽扣电池20可满足维持3天的供电需求。

本实施例中所述走线孔7设有三个，并在每个走线孔7中均装有填料函，填料函用于锁紧信号采样模块12连接至燃气表2、压力传感器3和温度传感器4的信号传输线路，并防止外界的潮气进入至防爆盒中。

Claims (4)

1.一种基于无线远传技术的燃气表远程监控系统，其特征是：包括有以下单元：若干个抄表仪，分别与各个工业或公福用户的主燃气管道上的燃气表、压力传感器和温度传感器相连接；抄表仪具有密闭式铸铁壳体，在壳体上装有天线，并开设有用于安放信号传输线路的走线孔，在壳体中装有若干个集成在电路板上的控制模块，控制模块包括有微处理器、电源管理模块、辅助电路、信号采样模块和GSM/GPRS模块，在电路板上设有RS232/RS485接口，用于实现各个控制模块的通信配置和与外部设备的通信交互；所述微处理器用于实现各个控制模块的逻辑控制；所述电源管理模块为各个控制模块提供工作电源并实现电源选择功能；所述辅助电路为微处理器提供复位、JATG和精确的时钟计时以及按键测试功能；所述信号采样模块通过信号传输线路分别连接燃气表、压力传感器和温度传感器，并将燃气表计量的体积信号、主燃气管道的压力、温度信号分别传输至微处理器，微处理器通过特定算法将接收到的信号进行处理并转化成用于表征燃气的实时流速、累计流量和异常报警信息与故障信息后传输给GSM/GPRS模块；所述GSM/GPRS模块与天线相连接，用于将接收到的数据通过天线发送至GPRS服务器；

GPRS服务器，用于通过网络接收各个抄表仪中GSM/GPRS模块发送过来的数据，并向远程接收器发送数据；

远程接收器，用于接收GPRS服务器发送过来的数据，并将数据经过处理后传输给客户端；

客户端，采用基于X86平台，运行Windows 2000以上操作系统的电脑，并在电脑中装有远程监控软件，远程监控软件包括有用户管理、控制主界面、曲线显示、报表显示及系统设置这些监控界面，并具备数据库存储功能，用以供操作者查找历史曲线和报表。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线远传技术的燃气表远程监控系统，其特征是：所述抄表仪的壳体选用新黎明科技股份有限公司生产的防爆盒，防爆盒的尺寸为：长200mm，宽120mm，高90mm，防爆等级为ExibⅡBT4；在防爆盒内装有衬板，衬板由3240环氧板加工而成，在衬板上设有四个支脚，其中支脚采用六脚铜柱，在六脚铜柱上安装所述电路板。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于无线远传技术的燃气表远程监控系统，其特征是：所述抄表仪中的控制模块还包括有对应与RS232/RS485接口相匹配的MAX232芯片和MAX485芯片，微处理器选用型号为MSP430F247的单片机，GSM/GPRS模块选用G600无线模块；所述电源管理模块包括有两级分压电路，并具备外部直流24V供电、内部电池供电和备用电池供电三种供电模式，两级分压电路由LM2596-ADJ稳压芯片构成的一级分压电路分别与LM1117-3.3稳压芯片和另一块LM2596-ADJ稳压芯片构成的二级分压电路串联而成，在二级分压电路中LM1117-3.3稳压芯片与单片机相连接，LM2596-ADJ稳压芯片与G600无线模块相连接；其中内部电池供电模式选用由3节3.6V、20AH的锂电池串联而成的锂电池组，锂电池组安装在衬板与防爆盒的底部之间；备用电池供电模式选用型号为CR2032的纽扣电池，纽扣电池安装在电路板上。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线远传技术的燃气表远程监控系统，其特征是：所述走线孔设有三个，并在每个走线孔中均装有填料函。