CN109210383B - 基于nb-iot的城市燃气管线监测方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于NB‑IOT的城市燃气管线监测方法与系统，该方法利用联接管理平台建立终端监测设备和管线管理应用终端进行无缝连接，使得管线管理应用终端一方面可以依据待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，实现待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息的展示，另一方面还可以通过联接管理平台查询终端监测设备上报的待监测的燃气管线的运行状态信息并进行展示；从而实现对城市燃气管线数据、终端监测设备数据，以及燃气管线运行状态信息可视化，实现对埋设在道路地下、城市级海量地下燃气管线的监测。

Description

基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法与系统

技术领域

本发明涉及基于物联网的城市燃气管线检测技术领域，具体涉及一种基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法与系统。

背景技术

地下管线与城市居民生活息息相关，不仅是满足城市运行和市民生产生活的重要基础，也是城市安全与繁荣的根基，安全是城市管理的一个永恒主题，城市燃气管道(尤其是次高压以上燃气管线)已被很多城市列为的重大危险源，燃气管线的泄漏和爆炸事故会影响到城市居民的生命和财产安全，因此，对城市地下燃气管线的安全隐患进行监测、评估、预警和监管很有必要。

通过城市地下管线普查、修测、竣工验收或专项调查，可以获取燃气管线的空间位置信息(如管线段的起/终点X/Y坐标、起/终点埋深、起/终标高等)和基本属性信息(如管线类别、管径/断面尺寸、材质、特征、附属物等)，但并不能获取燃气管线的实时运行状态信息(如燃气管线的温度、压力、流速以及是否泄漏等)，导致近年来燃气管线爆炸事故屡见不鲜，给人民群众的生产生活甚至生命带来巨大威胁。

目前，获取城市燃气管线的运行状态信息，并对城市燃气管线进行监测与预警，主要包括传统的人工巡检，基于GPRS的远程监控、基于ZigBee、Zig-Wave等协议的监控，SCADA系统监控等方式。而SCADA(监控和数据采集)系统监控方式中由于SCADA系统相对封闭，与企业的管理系统(OA)、地理信息系统(GIS)等第三方应用难以集成；其次，SCADA系统一般只是针对物理位置固定的设施或设备进行数据采集和监控，SCADA系统缺少高效的控制能力和系统自我诊断能力。

发明内容

基于此，本发明提供了一种基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法与系统，能够实现对城市燃气管线数据、终端监测设备数据，以及燃气管线运行状态信息可视化，从而实现对埋设在道路地下、城市级海量地下燃气管线的监测。

一种基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法，包括：

终端监测设备监测待监测的燃气管线的运行状态信息并上报到联接管理平台；其中，所述终端监测设备通过NB-IOT网络接入所述联接管理平台；所述联接管理平台为OceanConnect联接管理平台；

管线管理应用终端管理待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，以得到待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息，其中，所述管线管理应用终端接入所述联接管理平台；

所述管线管理应用终端通过所述联接管理平台查询所述终端监测设备上报的待监测的燃气管的运行状态信息，并对待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息以及待监测的燃气管的运行状态信息进行可视化展示；

其中，所述终端监测设备通过NB-IOT网络接入联接管理平台的步骤包括：

所述联接管理平台开放IOT云网关CIG；

对所述终端监测设备进行编码，其中，一个所述终端监测设备对应一个编码；

将编码后的所述终端监测设备接入NB-IOT网络；

编码后的所述终端监测设备向所述联接管理平台发送第一注册请求；

所述联接管理平台根据所述第一注册请求对编码后的所述终端监测设备进行注册，以使得注册成功后的所述终端监测设备接入所述联接管理平台；

所述联接管理平台还用于根据预先设置的设备描述文件对请求注册的终端监测设备进行注册；其中，所述设备描述文件登记了待注册的终端监测设备的设备型号识别属性和服务列表；

所述联接管理平台还用于调用所述终端监测设备的编解码插件，将所述终端监测设备上报的燃气管的运行状态信息转换成json格式。

优选地，所述终端监测设备包括设置于待监测的燃气管线处的温度传感器、压力传感器、流速传感器以及气体泄漏传感器；所述燃气管的运行状态信息包括所述温度传感器检测到的燃气管线的温度数据、所述压力传感器检测到的燃气管线的压力数据、所述流速传感器检测到的燃气管线的流速数据以及所述气体泄漏传感检测到的燃气管线的气体泄漏数据。

优选地，所述管线管理应用终端包括：燃气管线二维管理终端、燃气管线三维管理终端以及燃气管线移动应用终端；

其中，所述燃气管线二维管理终端根据预先采集的待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，采用GIS技术生成待监测的燃气管线的二维可视化信息，并展示查询所得的燃气管运行状态信息以及所述燃气管线的二维可视化信息；

所述燃气管线三维管理终端根据预先采集的待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，采用GIS技术生成待监测的燃气管线的三维可视化信息，并展示查询所得的燃气管运行状态信息以及所述燃气管线的三维可视化信息；

其中，燃气管线的基本属性信息包括：管线类别、管径/断面尺寸、材质、特征、附属物；燃气管线的空间位置信息包括：管线段起(终)点X/Y坐标、起(终)点埋深、起(终)标高；

所述燃气管线移动应用终端获取所述燃气管线的二维可视化信息、所述燃气管线的三维可视化信息，并展示查询所得的燃气管的运行状态信息、所述燃气管线的二维可视化信息或所述燃气管线的三维可视化信息。

优选地，所述管线管理应用终端接入所述联接管理平台的步骤包括：

所述管线管理应用终端向所述联接管理平台发送第二注册请求；

所述联接管理平台根据所述第二注册请求对所述管线管理应用终端进行注册鉴权，以使得注册鉴权成功后的所述联接管理平台接入所述联接管理平台。

优选地，所述方法还包括：

所述管线管理应用终端将查询所得的燃气管的运行状态信息与设定阈值比较，并在查询所得的燃气管运行状态信息达到所述设定阈值时生成警报信息，以进行自动报警。

本发明实施还提供了一种基于NB-IOT的城市燃气管线监测系统，包括：

用于监测燃气管线的运行状态信息的终端监测设备、用于管理燃气管线的基本属性信息和空间位置信息的管线管理应用终端以及联接管理平台；所述联接管理平台为OceanConnect联接管理平台；

用于监测燃气管线的运行状态信息的终端监测设备、用于管理燃气管线的基本属性信息和空间位置信息的管线管理应用终端以及联接管理平台；

所述终端监测设备，用于监测待监测的燃气管线的运行状态信息并上报到联接管理平台；其中，所述终端监测设备通过NB-IOT网络接入所述联接管理平台；

所述管线管理应用终端，用于管理待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，以得到待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息，其中，所述管线管理应用终端接入所述联接管理平台；

所述管线管理应用终端，用于通过所述联接管理平台查询所述终端监测设备上报的待监测的燃气管的运行状态信息，并对待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息以及待监测的燃气管的运行状态信息进行可视化展示；

其中，所述终端监测设备通过NB-IOT网络接入联接管理平台的步骤包括：

所述联接管理平台开放IOT云网关CIG；

对所述终端监测设备进行编码，其中，一个所述终端监测设备对应一个编码；

将编码后的所述终端监测设备接入NB-IOT网络；

编码后的所述终端监测设备向所述联接管理平台发送第一注册请求；

所述联接管理平台根据所述第一注册请求对编码后的所述终端监测设备进行注册，以使得注册成功后的所述终端监测设备接入所述联接管理平台；

所述联接管理平台还用于根据预先设置的设备描述文件对请求注册的终端监测设备进行注册；其中，所述设备描述文件登记了待注册的终端监测设备的设备型号识别属性和服务列表；

所述联接管理平台还用于调用所述终端监测设备的编解码插件，将所述终端监测设备上报的燃气管的运行状态信息转换成json格式。

相对于现有技术，本发明实施例提供的一种基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法的有益效果在于：利用联接管理平台建立终端监测设备和管线管理应用终端进行无缝连接，使得管线管理应用终端一方面可以依据待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，实现待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息的展示，另一方面还可以查询终端监测设备上报的待监测的燃气管线的运行状态信息并进行展示；从而实现对城市燃气管线数据、终端监测设备数据，以及燃气管线运行状态信息可视化，实现对埋设在道路地下、城市级海量地下燃气管线的监测。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法的流程图；

图2是图1所述的基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法的整体流程图；

图3是燃气管线二维管理终端中的燃气管线及监测设备示意图；

图4是燃气管线三维管理终端中的燃气管线及监测设备示意图；

图5是燃气管线移动应用终端中的燃气管线及监测设备示意图；

图6是燃气监测NBIot消息处理流程示意图；

图7是燃气管线二维管理终端燃气管线的实时监测示意图；

图8是燃气管线三维管理终端燃气管线的实时监测示意图；

图9是燃气管线移动应用终端燃气管线的实时监测示意图；

图10是本发明实施例提供的一种基于NB-IOT的城市燃气管线监测系统的示意框图；

图11是图10所述的基于NB-IOT的城市燃气管线监测系统的总体框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法，包括：

S100：终端监测设备监测待监测的燃气管线的运行状态信息并上报到联接管理平台；其中，所述终端监测设备通过NB-IOT网络接入所述联接管理平台；

NB-IoT(窄带物联网)构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级，且具有超低功耗、超大连接、超强覆盖、超低成本等特点，适合埋设在城市道路地下、海量地下燃气管线的监测与预警。

S200：管线管理应用终端管理待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，以得到待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息，其中，所述管线管理应用终端接入所述联接管理平台；

S300：所述管线管理应用终端通过所述联接管理平台查询所述终端监测设备上报的待监测的燃气管的运行状态信息，并对待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息以及待监测的燃气管的运行状态信息进行可视化展示。

本发明以所述联接管理平台为桥梁和纽带，通过设备层开放能力，对下可接入燃气管线的温度、压力、流速、泄漏监测传感器，通过应用层开放能力，对上可接入城市燃气管线二维、三维或移动端应用终端。本发明利用联接管理平台建立终端监测设备和管线管理应用终端进行无缝连接，使得管线管理应用终端一方面可以依据待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，实现待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息的展示，另一方面还可以查询和浏览终端监测设备上报的待监测的燃气管线的运行状态信息并进行展示，从而实现对城市燃气管线数据、终端监测设备数据以及燃气管线运行状态信息可视化；进而可以实现燃气管线运行信息的统计与分析、监测与预警功能，从而实现对埋设在道路地下、城市级海量地下燃气管线的监测与预警。本发明将NB-IoT(窄带物联网)设备、网络及相关技术融合，由于NB-IoT具有超低功耗、超大连接、超强覆盖、超低成本等优势，这些优势较好地解决了埋设在道路地下、城市级海量地下燃气管线的监测与预警。

在一种可选的实施例中，所述终端监测设备包括设置于待监测的燃气管线处的温度传感器、压力传感器、流速传感器以及气体泄漏传感器；所述燃气管的运行状态信息包括所述温度传感器检测到的燃气管线的温度数据、所述压力传感器检测到的燃气管线的压力数据、所述流速传感器检测到的燃气管线的流速数据以及所述气体泄漏传感检测到的燃气管线的气体泄漏数据。

所述终端监测设备，例如温度传感器、压力传感器、流速传感器以及气体泄漏传感器，分别以基于NB-IoT(窄带物联网)，以设备直连的方式在所述联接管理平台中进行注册。

在一种可选的实施例中，所述联接管理平台为OceanConnect联接管理平台。

OceanConnect是华为公司基于物联网、云计算和大数据等技术打造的开放生态环境，OceanConnect围绕着华为IoT联接管理平台，提供了170多种开放API和系列化Agent帮助伙伴加速应用上线，简化终端接入，支持设备直连(包括与基于NB-IoT设备的直连)和非直连模式，并保障网络联接，实现与上下游伙伴产品的无缝对接，同时提供面向合作伙伴的一站式服务。

在一种可选的实施例中，所述管线管理应用终端包括：燃气管线二维管理终端、燃气管线三维管理终端以及燃气管线移动应用终端；

其中，所述燃气管线二维管理终端根据预先采集的待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，采用GIS技术生成待监测的燃气管线的二维可视化信息，并展示查询所得的燃气管运行状态信息以及所述燃气管线的二维可视化信息；

所述燃气管线三维管理终端根据预先采集的待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，采用GIS技术生成待监测的燃气管线的三维可视化信息，并展示查询所得的燃气管运行状态信息以及所述燃气管线的三维可视化信息；

其中，燃气管线的基本属性信息包括：管线类别、管径/断面尺寸、材质、特征、附属物；燃气管线的空间位置信息包括：管线段起(终)点X/Y坐标、起(终)点埋深、起(终)标高；

所述燃气管线移动应用终端获取所述燃气管线的二维可视化信息、所述燃气管线的三维可视化信息，并展示查询所得的燃气管的运行状态信息、所述燃气管线的二维可视化信息或所述燃气管线的三维可视化信息。

所述燃气管线的基本属性信息、所述燃气管线的空间位置信息从预先普查的燃气管线数据中提取。

在一种可选的实施例中，所述终端监测设备通过NB-IOT网络接入联接管理平台的步骤包括：

所述联接管理平台开放IOT云网关CIG；

对所述终端监测设备进行编码，其中，一个所述终端监测设备对应一个编码；

将编码后的所述终端监测设备接入NB-IOT网络；

编码后的所述终端监测设备向所述联接管理平台发送第一注册请求；

所述联接管理平台根据所述第一注册请求对编码后的所述终端监测设备进行注册，以使得注册成功后的所述终端监测设备接入所述联接管理平台。

在一种可选的实施例中，所述方法还包括：

所述联接管理平台根据预先设置的设备描述文件对请求注册的终端监测设备进行注册；其中，所述设备描述文件登记了待注册的终端监测设备的设备型号识别属性和服务列表。

在一种可选的实施例中，所述管线管理应用终端接入所述联接管理平台的步骤包括：

所述管线管理应用终端向所述联接管理平台发送第二注册请求；

所述联接管理平台根据所述第二注册请求对所述管线管理应用终端进行注册鉴权，以使得注册鉴权成功后的所述联接管理平台接入所述联接管理平台。

在本发明中，所述终端监测设备、所述管线管理应用终端注册鉴权步骤如下：通过验证请求连接所述联接管理平台的终端的账号和密码对该终端进行鉴权；若鉴权失败，则提示该终端进行注册；若鉴权成功，则根据该终端的被授权的权限，确定是否允许该终端访问所述联接管理平台。

在一种可选的实施例中，所述方法还包括：

所述管线管理应用终端将查询所得的燃气管的运行状态信息与设定阈值比较，并在查询所得的燃气管运行状态信息达到所述设定阈值时生成警报信息，以进行自动报警。

其中，燃气管线的温度数据、燃气管线的压力数据、燃气管线的流速数据以及燃气管线的气体泄漏数据分别对应一个设定的数值；

所述管线管理应用终端通过华为的OceanConnect联接管理平台，可实时查阅或定期轮询管线终端监测设备的运行状态信息，从而实现阈值预警功能，例如当燃气管线的压力超过预先设定的数值之后，所述管线管理应用终端将进行报警，此外，所述管线管理应用终端还可以通过该联接管理平台对设备进行命令发送，以控制相关设备的运行状态。

在一种可选的实施例中，所述方法还包括：

所述联接管理平台调用所述终端监测设备的编解码插件，将所述终端监测设备上报的燃气管的运行状态信息转换成json格式。

为了方便理解，如图2所示，下面对上述基于NB-IOT的城市燃气管线监测的原理和流程进行详细说明：

燃气管线数据的预先采集：

(1)开展城市燃气管线普查、修测、竣工验收测量或专项调查：按照国家、地方相关标准规范(如《城市地下管线探测技术规程》、《管线要素分类代码与符号表达》)，或燃气管线的行业标准进行城市燃气管线的普查、修测、竣工验收测量或专项调查，如所在城市或地方已进行该项工作，则可直接跳转到步骤(2)中。

(2)获取燃气管线的基本属性信息和空间位置信息：根据步骤(1)中燃气管线的普查、修测、竣工验收测量或专项调查，获取燃气管线的基本属性信息，包括管线类别、管径/断面尺寸、材质、特征、附属物等，以及燃气管线的空间位置信息，包括管线段起(终)点X/Y坐标、起(终)点埋深、起(终)标高等，如所在城市或地方已进行该项工作，则可直接跳转到步骤(3)中。

燃气管线二、三维数据可视化处理：

(3)建立城市燃气管线二三维空间数据库：采用大型关系型数据库管理系统，根据步骤(2)中获取的燃气管线基本属性信息和空间位置信息，建立燃气管线二、三维空间数据库，其中，二维管线数据库根据步骤(2)中获取的燃气管线基本属性信息和空间位置信息直接构建，三维管线数据库可采用自动化、半自动化或人工交互式的进行构建，如所在城市或地方已进行该项工作，则可直接跳转到步骤(4)中。

(4)开发管线二、三维及移动端应用系统：采用GIS(地理信息系统)及相关技术，在步骤(3)建立的二、三维管线数据库的基础上，开发燃气管线二维、三维及移动端应用终端，作为接入华为OceanConnect联结管理平台的第三方应用系统，如所在城市或地方已进行该项工作，则可直接跳转到步骤(5)中。

(5)现场埋设燃气终端传感器监测设备：选取待监测的燃气管线，采购支持NB-IoT的燃气管线终端监测设备和相关通讯卡，根据实际监测的工作需要和位置，对被选取的燃气管线进行温度、压力、流速或气体泄露的监测。

(6)获取燃气终端监测传感器的位置坐标：利用相关仪器测量、获取步骤5)中埋设的终端传感器位置坐标，位置坐标的获取可根据实际管理的需要，采用不同精度的仪器设备进行测量。

(7)在燃气管线二、三维或移动端系统中进行定位：利用获步骤(6)中测量获取的终端设备空间坐标，在燃气管线二维管理终端(如图3)、三维管理终端(如图4)或移动端应用终端(如图5)中进行定位“落图”，从而实现燃气管线及其监测设备的空间可视化管理。

(8)将终端监测设备进行唯一编码：将步骤7)中地图上定位的终端监测设备，在燃气管线二、三维或移动端等应用系统中进行唯一性编码，这些应用系统通过此唯一性编码，将监测到的运行状态信息与被监测的燃气管线进行关联。

(9)将终端监测设备接入NB-IoT网络：将步骤(5)中埋设的终端监测设备，接入通信运营商(可选择的通信运营商包括电信、联通、移动等)提供的NB-IoT网络。

(10)燃气管线应用系统注册与鉴权：在第三方应用(如燃气管线二、三维或移动端应用终端)与OceanConnect平台进行集成的场景中，只有通过注册与鉴权，确保接入合法性之后，才能与IoT联接管理平台进行下一步的设备、数据等管理操作，因此，本方案通过调用OceanConnect提供的平台北向API，将燃气管线二、三维及移动端应用系统在IoT联结管理平台中进行注册与鉴权，通过注册与鉴权后，燃气管线二、三维及移动端应用系统可以与IoT联接管理平台进行对接，并通过IoT联接管理平台与燃气传感器监测设备进行互通。

(11)编写燃气终端监测设备的Profile(设备描述文件)文件：华为的IoT联接管理平台已经提供了常用一系列设备的profile(即设备模板，包括组成设备的功能服务描述列表)，新增设备的类型和设备功能服务如果已经在提供的列表中，可以直接选择使用IoT联接管理平台提供的设备类型和提供的设备功能服务；如果不在现有的设备列表中，可编写包括设备型号识别属性(包括设备类型、厂商、型号、协议类型)和服务列表(提供具体的功能服务说明列表)的设备Profile文件，并上传到IoT联接管理平台。

(12)燃气终端监测设备的注册：基于OceanConnect的开放云网关CIG，以设备直连的方式，在IoT联结管理平台中，对该燃气监测设备进行注册，注册后的燃气终端监测设备可以上报监测数据、设备状态到平台，并接收由平台下发的指令，配合平台一起完成物联网相关业务。

(13)开发数据格式转换插件：基于NB-IoT的燃气终端监测设备和IoT联结管理平台之间采用CoAP协议通讯(在设备侧，CoAP协议栈一般由NB-IOT芯片模组实现)，CoAP消息的payload为应用层数据，应用层数据的格式由设备自行定义。由于NB-IoT设备一般对省电要求较高，所以应用层数据一般不采用流行的json格式，而是采用二进制格式或者tlv格式，燃气终端监测设备厂商需要提供编解码插件，平台负责调用编解码插件，实现二进制消息转json格式的功能，以提供平台调用，如图6。

(14)燃气管线应用系统主动查询或定期获取设备监测数据：在步骤(10)燃气应用系统的注册和鉴权、步骤11)设备Profile(配置)文件的编写、步骤(12)终端监测设备的注册以及步骤(13)的数据格式转换插件开发之后，燃气管线应用系统即可通过OceanConnect平台，主动查询或定期获取设备的监测数据。

(15)监测数据的展示及应用开发：将设备获取的燃气管线运行状态信息在燃气管线二维管理终端(如图7)、燃气管线三维管理终端(如图8)及燃气管线移动端应用终端(如图9)中进行展示、监测，当达到某一预设的阈值时，系统可自动进行报警。

与现有技术相对，本发明实施例所述的基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法具有如下优势：

1)采用GIS(地理信息系统)技术，实现城市燃气管线的二三维可视化、移动终端的可视化；基于城市燃气管线普查或修测、竣工验收的成果，根据燃气管线段起(终)点X/Y坐标、起(终)点埋深、起(终)标高等空间位置信息以及管线类别、管径/断面尺寸、材质、特征、附属物等基本属性信息，采用地理信息系统技术，建立燃气管线的二三维系统和移动端系统，实现燃气管线成果的二三维可视化表达与移动端可视化展示等，作为第三方应用系统与华为OceanConnect平台进行对接，同时也作为燃气管线NB-IOT监测设备“搭接”的载体。

2)基于NB-IOT(窄带物联网)相关技术及设备的超低功耗、超大连接、超强覆盖、超低成本等优势，实现城市燃气管线的实时监测；NB-IOT相关设备具有超低功耗的优势(NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年)，非常适合埋设在城市道路下的地下管线，如大多数城市都规定新建、改建、扩建的城市道路交付使用后未满5年的、或大修的城市道路竣工后未满3年的都不得开挖，因此，在地下管线埋设前，将相关的NB-IoT终端设备埋设在被监测的地下管线上，这种超低功耗的优势可以满足长时间监测的需要；NB-IOT具备支撑海量连接的能力，NB-IOT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、优化的网络架构，这种超大连接的优势非常适合城市燃气管线的监测：一个城市的燃气管线长度上达到数千公里，覆盖面积达到数千平方公里，按照每平方公里布设约10个点，整个城市燃气管线的终端设备达到数万个连接点，与NB-IOT的超大连接优势相吻合，此外，燃气管线的监测一般每天监测数次即可，对实时性的要求并不高；NB-IOT相关设备具有超强覆盖的优势(在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，相当于提升了100倍覆盖区域的能力)，这种优势适合于对埋设在地下燃气管线的监测；NB-IOT预期的单个接连模块不超过5美元，具有超低成本的优势，这种超低成本的优势非常适合于城市海量、大面积燃气管线的监测与预警。

3)采用华为OceanConnect，将上述GIS(地理信息系统)和NB-IOT(窄带物联网)相关监测设备整合，实现城市级海量燃气管线监测大数据的管理：华为OceanConnect IoT平台，支持将海量物联网终端连接到物联网云平台，从而实现设备和平台之间数据采集和命令下发的双向通信，并对设备进行高效、可视化的管理，对数据进行整合分析，并通过调用平台面向行业强大的开放能力，快速构建创新的物联网业务；OceanConnect平台提供应用APP SDK、IOT平台北向API、IOT Agent、IOT Agent Lite、Agent云网关CIG、IOT Agent IPC等开放API，具备敏捷易用的设备集成、完备高效的设备管理、灵活开放的应用使能、高并发高可靠的云服务等优势。

4)将上述GIS(地理信息)、NB-IOT、OceanConnect等相关技术整合，从而提供完整的城市燃气管线的监测与预警解决方案：利用OceanConnect平台对上的应用层开放能力，对接基于GIS(地理信息系统)技术的城市燃气管线的二三维管理终端和移动应用终端，利用OceanConnect平台对下的设备层开放能力，对接燃气管线相关的NB-IOT监测设备等。

请参阅图10，本发明实施还提供了一种基于NB-IOT的城市燃气管线监测系统的示意框图，包括：

用于监测燃气管线的运行状态信息的终端监测设备1、用于管理燃气管线的基本属性信息和空间位置信息的管线管理应用终端2以及联接管理平台3；

所述终端监测设备1，用于监测待监测的燃气管线的运行状态信息并上报到联接管理平台；其中，所述终端监测设备通过NB-IOT网络接入所述联接管理平台3；

NB-IoT(窄带物联网)构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级，且具有超低功耗、超大连接、超强覆盖、超低成本等特点，适合埋设在城市道路地下、海量地下燃气管线的监测与预警。

所述管线管理应用终端2，用于管理待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，以得到待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息，其中，所述管线管理应用终端接入所述联接管理平台3；

所述管线管理应用终端2，用于通过所述联接管理平台3查询所述终端监测设备1上报的待监测的燃气管的运行状态信息，并对待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息以及待监测的燃气管的运行状态信息进行可视化展示。

如图11所示，所述基于NB-IOT的城市燃气管线监测系统可分为设备层：包括燃气管线运行状态信息的终端监测设备，包括温度、压力、流速等传感器以及燃气泄漏传感器等，这些终端设备传感器基于NB-IoT(窄带物联网)，以设备直连的方式在OceanConnect平台中进行注册；网络层：为通信运行商提供的NB-IoT(窄带物联网)网络服务，如上所述，NB-IoT(窄带物联网)具有超低功耗、超大连接、超强覆盖、超低成本等特点，为城市燃气管线的监测提供了较好的解决方案；平台层：为华为OceanConnect生态系统的IoT联接管理平台，该平台通过设备层开放能力，对下可接入燃气管线的温度、压力、流速、泄漏监测传感器，通过应用层开放能力，对上可接入城市燃气管线二维、三维或移动端等应用系统；应用层：包括燃气管线二维管理系统、三维管理系统、移动端应用系统等，这些燃气管线应用系统管理着城市燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，通过华为OceanConnect联结管理平台，实时查阅或定期轮询管线终端监测设备的运行状态信息，并支持阈值预警功能，如当燃气管线的压力超过预先设定的数值之后，燃气管线应用系统将进行报警，此外，燃气管线应用系统还可以通过该平台对设备进行命令发送，以控制相关设备的运行状态。

所述联接管理平台3包括IOT云网关CIG、设备链接管理模块、业务编排模块、门户网站模块、业务逻辑处理模块、接入安全模块、以及接口API。

本发明以所述联接管理平台为桥梁和纽带，通过设备层开放能力，对下可接入燃气管线的温度、压力、流速、泄漏监测传感器，通过应用层开放能力，对上可接入城市燃气管线二维、三维或移动端应用终端。本发明利用联接管理平台建立终端监测设备和管线管理应用终端进行无缝连接，使得管线管理应用终端一方面可以依据待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，实现待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息的展示，另一方面还可以查询和浏览终端监测设备上报的待监测的燃气管线的运行状态信息并进行展示，从而实现对城市燃气管线数据、终端监测设备数据以及燃气管线运行状态信息可视化；进而可以实现燃气管线运行信息的统计与分析、监测与预警功能，从而实现对埋设在道路地下、城市级海量地下燃气管线的监测与预警。本发明将NB-IoT(窄带物联网)设备、网络及相关技术融合，由于NB-IoT具有超低功耗、超大连接、超强覆盖、超低成本等优势，这些优势较好地解决了埋设在道路地下、城市级海量地下燃气管线的监测与预警。

在一种可选的实施例中，所述终端监测设备1包括设置于待监测的燃气管线处的温度传感器、压力传感器、流速传感器以及气体泄漏传感器；所述燃气管的运行状态信息包括所述温度传感器检测到的燃气管线的温度数据、所述压力传感器检测到的燃气管线的压力数据、所述流速传感器检测到的燃气管线的流速数据以及所述气体泄漏传感检测到的燃气管线的气体泄漏数据。

所述终端监测设备，例如温度传感器、压力传感器、流速传感器以及气体泄漏传感器，分别以基于NB-IoT(窄带物联网)，以设备直连的方式在所述联接管理平台中进行注册。

在一种可选的实施例中，所述联接管理平台为OceanConnect联接管理平台。

OceanConnect是华为公司基于物联网、云计算和大数据等技术打造的开放生态环境，OceanConnect围绕着华为IoT联接管理平台，提供了170多种开放API和系列化Agent帮助伙伴加速应用上线，简化终端接入，支持设备直连(包括与基于NB-IoT设备的直连)和非直连模式，并保障网络联接，实现与上下游伙伴产品的无缝对接，同时提供面向合作伙伴的一站式服务。

在一种可选的实施例中，所述管线管理应用终端2包括：燃气管线二维管理终端、燃气管线三维管理终端以及燃气管线移动应用终端；

其中，所述燃气管线二维管理终端，用于根据预先采集的待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，采用GIS技术生成待监测的燃气管线的二维可视化信息，并展示查询所得的燃气管运行状态信息以及所述燃气管线的二维可视化信息；

所述燃气管线三维管理终端，用于根据预先采集的待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，采用GIS技术生成待监测的燃气管线的三维可视化信息，并展示查询所得的燃气管运行状态信息以及所述燃气管线的三维可视化信息；

其中，燃气管线的基本属性信息包括：管线类别、管径/断面尺寸、材质、特征、附属物；燃气管线的空间位置信息包括：管线段起(终)点X/Y坐标、起(终)点埋深、起(终)标高；

所述燃气管线移动应用终端，用于获取所述燃气管线的二维可视化信息、所述燃气管线的三维可视化信息，并展示查询所得的燃气管的运行状态信息、所述燃气管线的二维可视化信息或所述燃气管线的三维可视化信息。

所述燃气管线的基本属性信息、所述燃气管线的空间位置信息从预先普查的燃气管线数据中提取。

在一种可选的实施例中，所述基于NB-IOT的城市燃气管线监测系统包括：编码模块、NB-IOT网络接入模块；

所述联接管理平台，用于开放IOT云网关CIG；

所述编码模块，用于对所述终端监测设备进行编码，其中，一个所述终端监测设备对应一个编码；

所述NB-IOT网络接入模块，用于将编码后的所述终端监测设备接入NB-IOT网络；

编码后的所述终端监测设备，用于向所述联接管理平台发送第一注册请求；

所述联接管理平台，用于根据所述第一注册请求对编码后的所述终端监测设备进行注册，以使得注册成功后的所述终端监测设备接入所述联接管理平台。

在一种可选的实施例中，所述联接管理平台，用于根据预先设置的设备描述文件对请求注册的终端监测设备进行注册；其中，所述设备描述文件登记了待注册的终端监测设备的设备型号识别属性和服务列表。

在一种可选的实施例中，所述管线管理应用终端，用于向所述联接管理平台发送第二注册请求；

所述联接管理平台，用于根据所述第二注册请求对所述管线管理应用终端进行注册鉴权，以使得注册鉴权成功后的所述联接管理平台接入所述联接管理平台。

在本发明中，所述终端监测设备、所述管线管理应用终端注册鉴权步骤如下：通过验证请求连接所述联接管理平台的终端的账号和密码对该终端进行鉴权；若鉴权失败，则提示该终端进行注册；若鉴权成功，则根据该终端的被授权的权限，确定是否允许该终端访问所述联接管理平台。

在一种可选的实施例中，所述管线管理应用终端，用于将查询所得的燃气管的运行状态信息与设定阈值比较，并在查询所得的燃气管运行状态信息达到所述设定阈值时生成警报信息，以进行自动报警。

其中，燃气管线的温度数据、燃气管线的压力数据、燃气管线的流速数据以及燃气管线的气体泄漏数据分别对应一个设定的数值；

所述管线管理应用终端通过华为的OceanConnect联接管理平台，可实时查阅或定期轮询管线终端监测设备的运行状态信息，从而实现阈值预警功能，例如当燃气管线的压力超过预先设定的数值之后，所述管线管理应用终端将进行报警，此外，所述管线管理应用终端还可以通过该联接管理平台对设备进行命令发送，以控制相关设备的运行状态。

在一种可选的实施例中，所述联接管理平台，用于调用所述终端监测设备的编解码插件，将所述终端监测设备上报的燃气管的运行状态信息转换成json格式。

相对于现有技术，本发明实施例提供的一种基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法的有益效果在于：利用联接管理平台建立终端监测设备和管线管理应用终端进行无缝连接，使得管线管理应用终端一方面可以依据待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，实现待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息的展示，另一方面还可以查询终端监测设备上报的待监测的燃气管线的运行状态信息并进行展示；从而实现对城市燃气管线数据、终端监测设备数据，以及燃气管线运行状态信息可视化，实现对埋设在道路地下、城市级海量地下燃气管线的监测。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法，其特征在于，包括：

终端监测设备监测待监测的燃气管线的运行状态信息并上报到联接管理平台；其中，所述终端监测设备通过NB-IOT网络接入所述联接管理平台；所述联接管理平台为OceanConnect联接管理平台；

管线管理应用终端管理待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，以得到待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息，其中，所述管线管理应用终端接入所述联接管理平台；

所述管线管理应用终端通过所述联接管理平台查询所述终端监测设备上报的待监测的燃气管的运行状态信息，并对待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息以及待监测的燃气管的运行状态信息进行可视化展示；

其中，所述终端监测设备通过NB-IOT网络接入联接管理平台的步骤包括：

所述联接管理平台开放IOT云网关CIG；

对所述终端监测设备进行编码，其中，一个所述终端监测设备对应一个编码；

将编码后的所述终端监测设备接入NB-IOT网络；

编码后的所述终端监测设备向所述联接管理平台发送第一注册请求；

所述联接管理平台根据所述第一注册请求对编码后的所述终端监测设备进行注册，以使得注册成功后的所述终端监测设备接入所述联接管理平台；

所述联接管理平台还用于根据预先设置的设备描述文件对请求注册的终端监测设备进行注册；其中，所述设备描述文件登记了待注册的终端监测设备的设备型号识别属性和服务列表；

所述联接管理平台还用于调用所述终端监测设备的编解码插件，将所述终端监测设备上报的燃气管的运行状态信息转换成json格式。

2.如权利要求1所述的基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法，其特征在于，所述终端监测设备包括设置于待监测的燃气管线处的温度传感器、压力传感器、流速传感器以及气体泄漏传感器；所述燃气管的运行状态信息包括所述温度传感器检测到的燃气管线的温度数据、所述压力传感器检测到的燃气管线的压力数据、所述流速传感器检测到的燃气管线的流速数据以及所述气体泄漏传感检测到的燃气管线的气体泄漏数据。

3.如权利要求1所述的基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法，其特征在于，所述管线管理应用终端包括：燃气管线二维管理终端、燃气管线三维管理终端以及燃气管线移动应用终端；

其中，所述燃气管线二维管理终端根据预先采集的待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，采用GIS技术生成待监测的燃气管线的二维可视化信息，并展示查询所得的燃气管运行状态信息以及所述燃气管线的二维可视化信息；

所述燃气管线三维管理终端根据预先采集的待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，采用GIS技术生成待监测的燃气管线的三维可视化信息，并展示查询所得的燃气管运行状态信息以及所述燃气管线的三维可视化信息；

其中，燃气管线的基本属性信息包括：管线类别、管径/断面尺寸、材质、特征、附属物；燃气管线的空间位置信息包括：管线段起终点X/Y坐标、起终点埋深、起终标高；

所述燃气管线移动应用终端获取所述燃气管线的二维可视化信息、所述燃气管线的三维可视化信息，并展示查询所得的燃气管的运行状态信息、所述燃气管线的二维可视化信息或所述燃气管线的三维可视化信息。

4.如权利要求1所述的基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法，其特征在于，所述管线管理应用终端接入所述联接管理平台的步骤包括：

所述管线管理应用终端向所述联接管理平台发送第二注册请求；

所述联接管理平台根据所述第二注册请求对所述管线管理应用终端进行注册鉴权，以使得注册鉴权成功后的所述联接管理平台接入所述联接管理平台。

5.如权利要求1所述的基于NB-IOT的城市燃气管线监测方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述管线管理应用终端将查询所得的燃气管的运行状态信息与设定阈值比较，并在查询所得的燃气管运行状态信息达到所述设定阈值时生成警报信息，以进行自动报警。

6.一种基于NB-IOT的城市燃气管线监测系统，其特征在于，包括：

用于监测燃气管线的运行状态信息的终端监测设备、用于管理燃气管线的基本属性信息和空间位置信息的管线管理应用终端以及联接管理平台；所述联接管理平台为OceanConnect联接管理平台；

所述终端监测设备，用于监测待监测的燃气管线的运行状态信息并上报到联接管理平台；其中，所述终端监测设备通过NB-IOT网络接入所述联接管理平台；

所述管线管理应用终端，用于管理待监测的燃气管线的基本属性信息和空间位置信息，以得到待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息，其中，所述管线管理应用终端接入所述联接管理平台；

所述管线管理应用终端，用于通过所述联接管理平台查询所述终端监测设备上报的待监测的燃气管的运行状态信息，并对待监测的燃气管线的二维可视化信息、三维可视化信息以及待监测的燃气管的运行状态信息进行可视化展示；

其中，所述终端监测设备通过NB-IOT网络接入联接管理平台的步骤包括：

所述联接管理平台开放IOT云网关CIG；

对所述终端监测设备进行编码，其中，一个所述终端监测设备对应一个编码；

将编码后的所述终端监测设备接入NB-IOT网络；

编码后的所述终端监测设备向所述联接管理平台发送第一注册请求；

所述联接管理平台根据所述第一注册请求对编码后的所述终端监测设备进行注册，以使得注册成功后的所述终端监测设备接入所述联接管理平台；

所述联接管理平台还用于根据预先设置的设备描述文件对请求注册的终端监测设备进行注册；其中，所述设备描述文件登记了待注册的终端监测设备的设备型号识别属性和服务列表；

所述联接管理平台还用于调用所述终端监测设备的编解码插件，将所述终端监测设备上报的燃气管的运行状态信息转换成json格式。

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