CN110134054B - 可燃气阀井测控装置 - Google Patents

Abstract

可燃气阀井测控装置，涉及激光气体检测仪器技术领域。本发明由监测终端和服务控制端组成；监测终端包括电源模块、时序模块、休眠开关、采集控制器、激光液位测距模块、激光气体传感器、编码器、通信模块组成；服务控制端由阈值定义器、时序定义器、通信器、解码模块、信号分类器、液位告警器、可燃气告警器组成；本发明的实施有利于激光可燃气监测井盖可以快速推广到燃气管线运维当中，实现阀井的可燃气体监测和水位监测，并快速形成统一的监控平台，达成有效管理。

Description

可燃气阀井测控装置

技术领域

本发明涉及激光气体检测仪器技术领域。

背景技术

城市燃气管网运行维护，是保障城市天然气安全应用的重要组成部分，是城市居民安居乐业的基本保障。伴随着城市燃气送到千家万户，是城市管网上的枢纽阀门，通常这些阀门，是安装在地下的阀井；这些阀井正常运行，是保障燃气输送的关键节点，然而，这些阀井通常也遭受到雨污水的浸泡及自身阀门的锈蚀，给燃气管线运维造成麻烦。

国内一线城市燃气管线长度都有上万公里，平均200米长度一个燃气井和燃气井盖，所有燃气管井都是人工巡检，急需要在线监测的手段。低压庭院线管网泄漏次数占比还是非常高的，因此相关的阀井检测概率更高；高压管线对应的阀井，泄漏危险性高；阀井主要监测对象包括：燃气泄漏、是否有积水、井盖是否移位、破损。

城市的街道、胡同、小街巷、居民小区的等区域，主要还要靠人工方式巡检管线，现有技术中检测设备结构：①长臂吸气管（接地面是个橡皮塞）。②检测设备人工背负，将被检测气体吸入至检测设备。③检测设备是热催化或红外检测原理，吸入被检测气体，出检测结果，需要20~30秒钟。

燃气阀井传统人工巡检工作包括：1、打开燃气井盖，人工检测燃气、毒气。2、检测时间相对比较长，至少20~30秒。3、必要时下井检查阀门状态。4、察看井底积水状态。

针对传统人工巡检工作的不足，现有技术中有在井壁固定激光探测器，水位探测器，将通信天线伸出井口用来实现数据回传的监测方法。固定在井壁的激光探测器，水位探测器，通信器联线复杂，耗电量大，电池模组过大，并且由于多出来激光探测器，水位探测器，通信器，电池组固定在井壁上导致这些易损设备被巡检工人意外损坏的情况时有发生。

现有技术中，在先申请的专利2019103101736激光可燃气监测井盖，对阀井的可燃气探测和井下水位探测给出了解决方法，但是该申请没有考虑到对阀井检测形成统一监测平台对一定地区范围内所有阀井进行监测时对监测终端和服务器端所应具备的基本模块和功能；本发明优于在先申请专利的特点是兼顾终端信号采集，统一阀井监测管理，并兼顾终端节电和特殊设定信号采集时序，可以达成有效的统一管理。

为满足现有技术的不足，本发明的可燃气阀井测控装置，将激光气体探测和激光水位探测采集相结合，通过时序控制模和休眠开关优化监测终端的耗电；通过采集控制器和编码器完成采集信号的码分编码和阀井定位；通过服务器端的解码模块和信号分类模块将采集信号按照气体探测数据和水位探测数据的分类传送给燃气告警器和液位告警器，通过服务器端的阈值定义器可以自定义告警信号产生的阈值，通过时序定义器可以控制每一个阀井的信号采集时序，既可以达到节电的目的也可以对重点阀井进行特殊控制；本发明的实施有利于激光可燃气监测井盖可以快速推广到燃气管线运维当中，实现阀井的可燃气体监测和水位监测，并快速形成统一的监控平台达成有效管理。

应用的现有技术：

应用的现有技术：

激光气体传感器：大连艾科公司，北京航星网讯公司，已经取得产业化的激光气体传感器；

激光液位测距模块：得科技术公司、海迪科技公司，已经取得产业化的激光液位测距模块；

复合井盖：淄博拜斯特公司、山东鲁润建材有限公司，复合井盖为非金属制品，对于无线电信号有良好的穿透性。

发明内容

针对现有技术的不足本发明的可燃气阀井测控装置由监测终端和服务控制端组成；监测终端包括电源模块、时序模块、休眠开关、采集控制器、激光液位测距模块、激光气体传感器、编码器、通信模块组成；服务控制端由阈值定义器、时序定义器、通信器、解码模块、信号分类器、液位告警器、可燃气告警器组成；

监测终端的电源模块始终为时序模块，通信模块，编码器供电；电源模块通过休眠开关和采集控制器分别连接激光液位测距模块和激光气体传感器；

监测终端首先通过编码器的阀井编码器输入并存储阀井编码；通过编码器的服务控制端网络地址记录器输入并记录服务控制端的网络地址；

时序模块记录监测终端的液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序，包括采集液位数据的初始时间和间隔时间，包括采集可燃气含量数据的初始时间和间隔时间；

当时序模块判断时间到达液位数据采集时间时，时序模块对休眠开关发送指令开启采集控制器供电和激光液位测距模块供电；当时序模块判断时间处于液位数据采集时间的间隔期时，时序模块对休眠开关发送指令关闭采集控制器供电和激光液位测距模块供电；

当时序模块判断时间到达可燃气含量数据采集时间时，时序模块对休眠开关发送指令开启采集控制器供电和激光气体传感器供电；当时序模块判断时间处于可燃气含量数据采集时间的间隔期时，时序模块对休眠开关发送指令关闭采集控制器供电和激光气体传感器供电；

休眠开关负责接受时序模块指令接通和断开采集控制器的供电；休眠开关负责接受时序模块指令接通和断开激光液位测距模块的供电；休眠开关负责接受时序模块指令接通和断开激光气体传感器的供电；

激光液位测距模块负责在供电的状态下采集液位数据，并将液位数据传送给采集控制器；

激光气体传感器负责在供电的状态下采集可燃气含量数据，并将可燃气含量数据传送给采集控制器；

当采集控制器收到液位数据时，将液位数据加液位数据标识后传送给编码器；

当采集控制器收到可燃气含量数据时，将可燃气含量数据加可燃气含量数据标识后传送给编码器；

当编码器接收到采集控制器传来的数据时，将采集控制器传来的数据加上阀井编码器中记录的阀井编码和时间同步器读取的时刻生成编码数据，并将编码数据传送给通信模块；采集控制器传来的数据包括加液位数据标识后的液位数据和加可燃气含量数据标识后的可燃气含量数据；

通信模块接到编码数据根据编码器的服务控制端网络地址记录器记录的服务控制端网络地址将编码数据发送给服务控制端；

服务控制端的解码模块输入并记录所管辖的所有阀井的阀井编码；当通信器接收到监测终端传送的编码数据后，将编码数据和监测终端访问地址传送给解码模块；解码模块读取编码数据和监测终端访问地址，建立阀井编码加监测终端访问地址对应关系的阀井编码访问表；

由阈值定义器根据解码模块的阀井编码访问表定义每个阀井编码对应的液位告警阈值和可燃气含量告警阈值，生成阀井编码与液位告警阈值和可燃气含量告警阈值对应的告警阈值表；阈值定义器支持定义统一的液位告警阈值和可燃气告警阈值分配给阀井编码访问表中的每一个阀井编码；

解码模块读取编码数据得到阀井编码，解码模块根据阀井编码查询告警阈值表，并将告警阈值表中的液位告警阈值和可燃气含量告警阈值与编码数据一起传送给信号分类器；

信号分类器读取编码数据，并通过识别液位标识将液位数据和液位告警阈值传送给液位告警器；

信号分类器读取编码数据，并通过识别可燃气含量数据标识将可燃气含量数据和可燃气含量告警阈值传送给可燃气告警器；

液位告警器对比每次接收的液位数据与液位告警阈值，当液位数据达到液位告警阈值时产生告警信息；

可燃气告警器对比每次接收的可燃气含量数据与可燃气含量告警阈值，当可燃气含量数据达到可燃气含量告警阈值时产生告警信息；

由时序定义器根据解码模块的阀井编码访问表定义每个阀井编码对应的液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序，生成阀井采集时序表；由时序定义器将阀井采集时序表中的液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序加上阀井编码通过阀井编码访问表中对应的监测终端访问地址经过通信器发送给对应的监测终端；监测终端的通信模块收到与编码器中的阀井编码器所记录的阀井编码一致的液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序时，将液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序发送给时序模块存储。

有益效果

通过实现本发明，通过服务控制端的解码模块和信号分类模块将采集信号按照气体探测数据和水位探测数据的分类传送给燃气告警器和液位告警器，通过服务器端的阈值定义器可以自定义告警信号产生的阈值，通过时序定义器可以控制每一个阀井的信号采集时序，既可以达到节电的目的也可以对重点阀井进行特殊控制；本发明的实施有利于激光可燃气监测井盖可以快速推广到燃气管线运维当中，实现阀井的可燃气体监测和水位监测，并快速形成统一的监控平台。

附图说明

图1是本发明的系统结构图；

图2是本发明监测终端的编码器的系统结构图。

具体实施方式

参看图1和图2，实现本发明的可燃气阀井测控装置由监测终端A和服务控制端B组成；监测终端A包括电源模块11、时序模块12、休眠开关13、采集控制器14、激光液位测距模块15、激光气体传感器16、编码器18、通信模块17组成；服务控制端B由阈值定义器21、时序定义器22、通信器23、解码模块24、信号分类器25、液位告警器26、可燃气告警器27组成；服务控制端B的硬件设备支持由一台连接互联网的包括CPU，硬盘、内存、显示器的计算机完成；

监测终端A的电源模块11始终为时序模块12，通信模块17，编码器18供电；电源模块11通过休眠开关13和采集控制器14分别连接激光液位测距模块15和激光气体传感器16；

监测终端A首先通过编码器18的阀井编码器181输入并存储阀井编码；通过编码器18的服务控制端网络地址记录器182输入并记录服务控制端B的网络地址；输入并记录的方式包括预设和串口配置；

时序模块12记录监测终端A的液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序，包括采集液位数据的初始时间和间隔时间，包括采集可燃气含量数据的初始时间和间隔时间；

当时序模块12判断时间到达液位数据采集时间时，时序模块12对休眠开关13发送指令开启采集控制器14供电和激光液位测距模块15供电；当时序模块12判断时间处于液位数据采集时间的间隔期时，时序模块12对休眠开关13发送指令关闭采集控制器14供电和激光液位测距模块15供电；

当时序模块12判断时间到达可燃气含量数据采集时间时，时序模块12对休眠开关13发送指令开启采集控制器14供电和激光气体传感器16供电；当时序模块12判断时间处于可燃气含量数据采集时间的间隔期时，时序模块12对休眠开关13发送指令关闭采集控制器14供电和激光气体传感器15供电；

休眠开关13负责接受时序模块12指令接通和断开采集控制器14的供电；休眠开关13负责接受时序模块12指令接通和断开激光液位测距模块15的供电；休眠开关13负责接受时序模块12指令接通和断开激光气体传感器16的供电；

激光液位测距模块15负责在供电的状态下采集液位数据，并将液位数据传送给采集控制器14；

激光气体传感器16负责在供电的状态下采集可燃气含量数据，并将可燃气含量数据传送给采集控制器14；

当采集控制器14收到液位数据时，将液位数据加液位数据标识后传送给编码器18；

当采集控制器14收到可燃气含量数据时，将可燃气含量数据加可燃气含量数据标识后传送给编码器18；

当编码器18接收到采集控制器14传来的数据时，将采集控制器14传来的数据加上阀井编码器181中记录的阀井编码和时间同步器183读取的时刻生成编码数据，并将编码数据传送给通信模块17；采集控制器14传来的数据包括加液位数据标识后的液位数据和加可燃气含量数据标识后的可燃气含量数据；

通信模块17接到编码数据根据编码器18的服务控制端网络地址记录器182记录的服务控制端B网络地址将编码数据发送给服务控制端B；

服务控制端B的解码模块24输入并记录所管辖的所有阀井的阀井编码；当通信器23接收到监测终端A传送的编码数据后，将编码数据和监测终端A访问地址传送给解码模块24；解码模块24读取编码数据和监测终端A访问地址，建立阀井编码加监测终端A访问地址对应关系的阀井编码访问表；

由阈值定义器21根据解码模块24的阀井编码访问表定义每个阀井编码对应的液位告警阈值和可燃气含量告警阈值，生成阀井编码与液位告警阈值和可燃气含量告警阈值对应的告警阈值表；阈值定义器21支持定义统一的液位告警阈值和可燃气告警阈值分配给阀井编码访问表中的每一个阀井编码；

解码模块24读取编码数据得到阀井编码，解码模块24根据阀井编码查询告警阈值表，并将告警阈值表中的液位告警阈值和可燃气含量告警阈值与编码数据一起传送给信号分类器25；

信号分类器25读取编码数据，并通过识别液位标识将液位数据和液位告警阈值传送给液位告警器26；

信号分类器25读取编码数据，并通过识别可燃气含量数据标识将可燃气含量数据和可燃气含量告警阈值传送给可燃气告警器27；由于激光气体传感器在发送1653nm波长的激光气体测量激光时测定的可燃气含量为甲烷含量，所以本发明中可燃气含量数据与可燃气含量数据的表达方式所产生的技术描述结果是一致的；

液位告警器26对比每次接收的液位数据与液位告警阈值，当液位数据达到液位告警阈值时产生告警信息；

可燃气告警器27对比每次接收的可燃气含量数据与可燃气含量告警阈值，当可燃气含量数据达到可燃气含量告警阈值时产生告警信息；

由时序定义器22根据解码模块24的阀井编码访问表定义每个阀井编码对应的液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序，生成阀井采集时序表；

由时序定义器22将阀井采集时序表中的液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序加上阀井编码通过阀井编码访问表中对应的监测终端A访问地址经过通信器23发送给对应的监测终端A；监测终端A的通信模块17收到与本终端编码器18中的阀井编码器所记录的阀井编码一致的液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序时，将液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序发送给时序模块12存储。

Claims (1)

1.可燃气阀井测控装置，其特征在于由监测终端和服务控制端组成；监测终端包括电源模块、时序模块、休眠开关、采集控制器、激光液位测距模块、激光气体传感器、编码器、通信模块组成；服务控制端由阈值定义器、时序定义器、通信器、解码模块、信号分类器、液位告警器、可燃气告警器组成；

监测终端的电源模块始终为时序模块，通信模块，编码器供电；电源模块通过休眠开关和采集控制器分别连接激光液位测距模块和激光气体传感器；

监测终端首先通过编码器的阀井编码器输入并存储阀井编码；通过编码器的服务控制端网络地址记录器输入并记录服务控制端的网络地址；

时序模块记录监测终端的液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序，包括采集液位数据的初始时间和间隔时间，包括采集可燃气含量数据的初始时间和间隔时间；

当时序模块判断时间到达液位数据采集时间时，时序模块对休眠开关发送指令开启采集控制器供电和激光液位测距模块供电；当时序模块判断时间处于液位数据采集时间的间隔期时，时序模块对休眠开关发送指令关闭采集控制器供电和激光液位测距模块供电；

当时序模块判断时间到达可燃气含量数据采集时间时，时序模块对休眠开关发送指令开启采集控制器供电和激光气体传感器供电；当时序模块判断时间处于可燃气含量数据采集时间的间隔期时，时序模块对休眠开关发送指令关闭采集控制器供电和激光气体传感器供电；

休眠开关负责接受时序模块指令接通和断开采集控制器的供电；休眠开关负责接受时序模块指令接通和断开激光液位测距模块的供电；休眠开关负责接受时序模块指令接通和断开激光气体传感器的供电；

激光液位测距模块负责在供电的状态下采集液位数据，并将液位数据传送给采集控制器；

激光气体传感器负责在供电的状态下采集可燃气含量数据，并将可燃气含量数据传送给采集控制器；

当采集控制器收到液位数据时，将液位数据加液位数据标识后传送给编码器；

当采集控制器收到可燃气含量数据时，将可燃气含量数据加可燃气含量数据标识后传送给编码器；

当编码器接收到采集控制器传来的数据时，将采集控制器传来的数据加上阀井编码器中记录的阀井编码和时间同步器读取的时刻生成编码数据，并将编码数据传送给通信模块；采集控制器传来的数据包括加液位数据标识后的液位数据和加可燃气含量数据标识后的可燃气含量数据；

通信模块接到编码数据根据编码器的服务控制端网络地址记录器记录的服务控制端网络地址将编码数据发送给服务控制端；

服务控制端的解码模块输入并记录所管辖的所有阀井的阀井编码；当通信器接收到监测终端传送的编码数据后，将编码数据和监测终端访问地址传送给解码模块；解码模块读取编码数据和监测终端访问地址，建立阀井编码加监测终端访问地址对应关系的阀井编码访问表；

由阈值定义器根据解码模块的阀井编码访问表定义每个阀井编码对应的液位告警阈值和可燃气含量告警阈值，生成阀井编码与液位告警阈值和可燃气含量告警阈值对应的告警阈值表；阈值定义器支持定义统一的液位告警阈值和可燃气告警阈值分配给阀井编码访问表中的每一个阀井编码；

解码模块读取编码数据得到阀井编码，解码模块根据阀井编码查询告警阈值表，并将告警阈值表中的液位告警阈值和可燃气含量告警阈值与编码数据一起传送给信号分类器；

信号分类器读取编码数据，并通过识别液位标识将液位数据和液位告警阈值传送给液位告警器；

信号分类器读取编码数据，并通过识别可燃气含量数据标识将可燃气含量数据和可燃气含量告警阈值传送给可燃气告警器；

液位告警器对比每次接收的液位数据与液位告警阈值，当液位数据达到液位告警阈值时产生告警信息；

可燃气告警器对比每次接收的可燃气含量数据与可燃气含量告警阈值，当可燃气含量数据达到可燃气含量告警阈值时产生告警信息；

由时序定义器根据解码模块的阀井编码访问表定义每个阀井编码对应的液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序，生成阀井采集时序表；由时序定义器将阀井采集时序表中的液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序加上阀井编码通过阀井编码访问表中对应的监测终端访问地址经过通信器发送给对应的监测终端；监测终端的通信模块收到与编码器中的阀井编码器所记录的阀井编码一致的液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序时，将液位数据采集时序和可燃气含量数据采集时序发送给时序模块存储。

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