CN108488631A - 一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统，热力管网远程监测系统包括:通讯卫星装置；北斗卫星装置；若干监测节点，这些监测节点分别设置在热力管网上；若干个网络通讯箱，每个网络通讯箱分别与一个监测节点、北斗卫星装置和通讯卫星装置通信连接；地面接收系统，所述地面接收系统分别与北斗卫星装置和通讯卫星装置通信连接。本发明采用北斗卫星定位，可精确到位置信息在10m范围内，用户与用户、用户与监控中心系统间均可实现双向简短报文通信及Internet数据传送，通过基于传感数据进行理论计算，对热力管网健康状态实时监测，可对泄露事件报警、运输效率预测。

Description

一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统

技术领域

本发明涉及一种监测系统，具体涉及一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统。

背景技术

得益于电力技术、信息技术、控制技术和储能技术的快速发展，我国将有越来越多的分布式能源项目走向设计及实现。大量可再生能源发电和小型燃气轮机技术的成熟使得分布式能源成本下降，制约分布式能源发展的政策障碍也逐步消失。同时，分布式能源发展将会有更多中远距离能源输送系统，这部分系统的发展，可以结合先进的通信技术。信息和通信技术在电网中的应用极大地提高了对能源实时数据访问的能力，物联网作为通信基础设施的发展推动分布式能源系统从单纯的机械设备向智能化、数字化演进。在技术创新的引领下，分布式能源系统相比于传统集中式“发电—输电—用电”模式的诸多优势得到了强化：更高的综合能源利用效率、更少的污染物和温室气体排放、强化的系统稳定性和供能安全，以及更低的用能成本。

物联网分布式能源领域涉及的技术主要包括无线、有线网络技术，传感器技术和智能终端技术。采用传感器获取油气管道相关数据，利用现场智能终端通过卫星系统及互联网系统与管道监控中心服务器互传数据，即组建卫星物联网系统实现油气管道监控。该方法涉及的卫星系统具体是指北斗卫星系统和中国通信卫星系统。北斗卫星系统是我国自主研发的卫星系统，利用地球同步卫星为用户提供全天候、区域性卫星定位及短报文通信应用服务。该系统一般不受通信信号和空间距离的影响，有利于偏远地区、海洋作业的数据传输。目前有两大运营商为入网用户提供多种类型的北斗卫星接入机，各用户使用接入机和民用版本通信协议。

现有的管网监测系统大部分只能实现定位，对于能量输送的状态信息传输较弱，而实际项目中，管网的能量损失影响整个系统效率。

发明内容

本发明为了解决上述问题，从而提供一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统，热力管网远程监测系统包括:

通讯卫星装置；

北斗卫星装置；

若干监测节点，这些监测节点分别设置在热力管网上；

若干个网络通讯箱，每个网络通讯箱分别与一个监测节点、北斗卫星装置和通讯卫星装置通信连接；

地面接收系统，所述地面接收系统分别与北斗卫星装置和通讯卫星装置通信连接。

在本发明的一个优选实施例中，监测节点包括温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器分别与网络通讯箱通讯连接，并向远程监控系统传输数据，监控管网热力状态。

在本发明的一个优选实施例中，热力管网远程监测系统基于传感数据进行计算，计算各个监测节点温度损失率、压力损失率作为参数，评价管路传输状态与末端参数预测，同时，异常的压力损失与温度损失，做管网泄露报警，

管网系统的单个节点温度损失、压力损失为：

管网综合节点温度损失、压力损失为：

通过对历史记录的数据计算，即可评价不同环境下、不同季节等条件下的管网能量传输效率的预测。

在本发明的一个优选实施例中，网络通讯箱包括一壳体，所述壳体内设有直流电源、断路器、485/无线中继、网络通讯网关和定位装置，温度传感器和压力传感器可通过485/无线中继将检测到的传感信息参数发送给网络通讯网关，所述网络通讯网关将传感信息参数再发送给定位装置，定位装置再将传感信息参数发送给通讯卫星装置和北斗卫星装置。

在本发明的一个优选实施例中，所述定位装置还与北斗卫星装置直接通信定位。

在本发明的一个优选实施例中，监测节点还包括环境监测设备，环境监测设备通过485/无线中继将检测到的传感信息参数发送给网络通讯网关。

在本发明的一个优选实施例中，所述地面接收系统包括卫星通信装置和信号收发服务器，所述卫星通信装置分别与通讯卫星装置和北斗卫星装置连接，所述信号收发服务器与卫星通信装置连接,所述系统按照预定的逻辑模块控制，实现参数设置模块、卫星校准模块、情景载入模块、数据传输模块、数据分析模块协同工作。

本发明的有益效果是：

本发明采用北斗卫星定位，可精确到位置信息在10m范围内，用户与用户、用户与监控中心系统间均可实现双向简短报文通信及Internet数据传送，通过基于传感数据进行理论计算，对热力管网健康状态实时监测，可对泄露事件报警、运输效率预测。

管网系统的单个节点温度损失、压力损失为：

管网综合节点温度损失、压力损失为：

系统通过对历史记录的整理计算，即可评价不同环境下、不同季节等条件下的管网能量传输效率的预测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为监测节点与网络通讯箱的结构示意图；

图3为网络通讯箱的内部结构示意图。

图4为本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1至图3，本发明提供的基于北斗卫星的热力管网远程监测系统，其包括通讯卫星装置100、北斗卫星装置200、若干监测节点300、若干个网络通讯箱400和地面接收系统500。

若干监测节点300，这些监测节点300分别安装在热力管网600的各个位置，这些监测节点300可分别检测热力管网600的各个位置的参数。

每个监测节点300都包括温度传感器310和压力传感器320，温度传感器310可检测热力管网600对应节点的温度，压力传感器320可检测热力管网600对应节点的压力，并向远程监控系统传输数据，监控管网热力状态。

另外，当本系统应用环境于山体、沼泽等特殊环境条件下，每个监测节点300还包括环境监测设备，环境监测设备用于对环境参数的监控，可检测环境参数，环境参数具体为环境温度、湿度。

另外，在温度传感器310、压力传感器320和环境监测设备上设有报警模块，通过在温度传感器310、压力传感器320和环境监测设备上分别设置上下限值，当温度传感器310、压力传感器320和环境监测设备检测到的传感参数超过上下限值时，可分别通过报警模块向对应设备发送报警信号。

热力管网远程监测系统具体是基于传感数据进行计算，计算各个监测节点300的温度损失率、压力损失率作为参数，评价管路传输状态与末端参数预测，同时，异常的压力损失与温度损失，做管网泄露报警，

管网系统的单个节点温度损失、压力损失为：

管网综合节点温度损失、压力损失为：

通过对历史记录的数据计算，即可评价不同环境下、不同季节等条件下的管网能量传输效率的预测。

每个监测节点300连接一个网络通讯箱400，网络通讯箱400分别与通讯卫星装置100和北斗卫星装置200通信连接，网络通讯箱400是用于接受监测节点300检测到的传感参数和报警信号，并将传感参数和报警信号分别发送给通讯卫星装置100、北斗卫星装置200。

网络通讯箱400一壳体410，在壳体410内设有直流电源420、断路器430、485/无线中继440、网络通讯网关450和定位装置460。

直流电源420为24V直流电源，其是用于为各个用电设备提供电源。

断路器430是用于执行电路通断，提高安全性。

485/无线中继440可实现RS485有线通讯或无线通讯，485/无线中继440分别与温度传感器310、压力传感器320和环境监测设备连接，一般情况下，温度传感器310、压力传感器320和环境监测设备检测到的传感参数和报警信号通过485/无线中继440的无线通讯方式发送给485/无线中继440，而当在通讯易受干扰地段，可通过485/无线中继440的有线通讯方式发送给485/无线中继440。

网络通讯网关450，其与485/无线中继440连接，其是用于接受485/无线中继440发送来的传感参数，并将接受到的传感参数发送给定位装置460。

定位装置460分别与通讯卫星装置100和北斗卫星装置200通信连接，定位装置460可将传感参数分别发送给通讯卫星装置100和北斗卫星装置200，可分别通过普通的通信卫星和北斗卫星两种通信方式进行信号发送。

另外，定位装置460还直接与北斗卫星装置200通信定位，在某些需要多点监测或无市电、农电供给的危险区域以及卫星信道受阻区域，可采用多个无线终端构成监测阵列，采集的传感参数可通过无线通信网传输给管道完整性监控终端后，再通过北斗卫星装置200传送数据。

地面接收系统500，其分别与通讯卫星装置100和北斗卫星装置200通信连接，其可分别接受通讯卫星装置100和北斗卫星装置200发送来的传感参数和报警信号，并可与管道监控中心连接，实现数据互联。

地面接收系统500包括卫星通信装置510和信号收发服务器520，卫星通信装置510分别与通讯卫星装置100和北斗卫星装置200连接，可分别接受通讯卫星装置100和北斗卫星装置200发送来的传感参数和报警信号。

信号收发服务器520与卫星通信装置510连接，其可接受传感参数，并将各个监测节点300的传感参数进行标识号和按照标识号进行对应保存，并向互联网提供加密访问端口，管道监控中心的应用服务器可通过互联网访问该加密端口，实现与信号收发服务器520的连接，从而获取各现场智能终端的实时数据，完成与各现场终端的互联互通，并可通过PC端软件内的监控信息查看、查询、管理、报警处理，大大提高安全性。

参见图4，本发明具体通过后台运行初始参数设置模块设置卫星、智能网关等设备的初始参数；运行卫星校准模块来调试校准卫星；情景载入模块载入系统集成的热力管道所在场景参数；运行数据传输模块来协调通讯设备传输数据；运行数据分析模块分析热力传输的传输效率、能量损失，并通过上述预测方法预测要求时段内的传输效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统，其特征在于，热力管网远程监测系统包括:

通讯卫星装置；

北斗卫星装置；

若干监测节点，这些监测节点分别设置在热力管网上；

若干个网络通讯箱，每个网络通讯箱分别与一个监测节点、北斗卫星装置和通讯卫星装置通信连接；

地面接收系统，所述地面接收系统分别与北斗卫星装置和通讯卫星装置通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统，其特征在于，监测节点包括温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器分别与网络通讯箱通讯连接，并向远程监控系统传输数据，监控管网热力状态。

3.根据权利要求2所述的一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统，其特征在于，热力管网远程监测系统基于传感数据进行计算，计算各个监测节点温度损失率、压力损失率作为参数，评价管路传输状态与末端参数预测，同时，异常的压力损失与温度损失，做管网泄露报警，

管网系统的单个节点温度损失、压力损失为：

管网综合节点温度损失、压力损失为：

通过对历史记录的数据计算，即可评价不同环境下、不同季节等条件下的管网能量传输效率的预测。

4.根据权利要求3所述的一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统，其特征在于，网络通讯箱包括一壳体，所述壳体内设有直流电源、断路器、485/无线中继、网络通讯网关和定位装置，温度传感器和压力传感器可通过485/无线中继将检测到的传感信息参数发送给网络通讯网关，所述网络通讯网关将传感信息参数再发送给定位装置，定位装置再将传感信息参数发送给通讯卫星装置和北斗卫星装置。

5.根据权利要求4所述的一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统，其特征在于，所述定位装置还与北斗卫星装置直接通信定位。

6.根据权利要求4所述的一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统，其特征在于，监测节点还包括环境监测设备，环境监测设备通过485/无线中继将检测到的传感信息参数发送给网络通讯网关。

7.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的热力管网远程监测系统，其特征在于，所述地面接收系统包括卫星通信装置和信号收发服务器，所述卫星通信装置分别与通讯卫星装置和北斗卫星装置连接，所述信号收发服务器与卫星通信装置连接,所述系统按照预定的逻辑模块控制，实现参数设置模块、卫星校准模块、情景载入模块、数据传输模块、数据分析模块协同工作。