CN110230777B - 基于阀井检测和北斗通信的城市可燃气管网测控系统 - Google Patents

基于阀井检测和北斗通信的城市可燃气管网测控系统 Download PDF

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Abstract

基于阀井检测和北斗通信的城市可燃气管网测控系统涉及信息技术领域，本发明由监测终端和服务控制端组成；监测终端由电源模块、北斗定位模块、编码存储器、控制器、采集控制器、激光液位测距模块、激光气体传感器、通信模块、编码器组成；服务控制端由地图配置器、被测目标定位器、通信器、解码模块、信号分类器、液位告警器、可燃气告警器、显示装置组成；电源模块包含地图配置键；实现本发明监测终端可以灵活的改变被测目标，当被测目标发生变化，现场工作人员只要通过按键地图配置键，即可完成与服务控制端的被测目标匹配，所有监测终端出厂时配置唯一的硬件编码即可。实现本发明极大的减少了燃气管线运维工作的工作量，可以更快速的推进智慧城市的发展。

Description

基于阀井检测和北斗通信的城市可燃气管网测控系统
技术领域
本发明涉及信息技术领域，尤其跟激光气体探测仪器技术领域相关的信息技术。
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。
现有技术中，在先申请的专利2019104366518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。该专利申请的不足在于阀井的编码需要预先写入阀井测控装置的编码模块中，因此也导致监测终端不可以随意变更监控的阀井，在初始安装监测终端时需要技术员现场配置被测目标编码，或者根据被测目标编码配置好监测终端在安装到指定位置。
鉴于现有技术的不足，本发明通过在监测终端加入北斗定位模块和地图存储模块及编码存储器，在服务控制端加入地图配置器和被测目标定位器，达到监测终端通过地图配置键自动完成与服务控制端被测目标匹配的功能，监测终端可以灵活的改变被测目标，当被测目标发生变化，现场工作人员只要通过按键地图配置键，即可完成与服务控制端的被测目标匹配，所有监测终端出厂时配置唯一的硬件编码即可。实现本发明极大的减少了燃气管线运维工作的工作量，可以更快速的推进智慧城市的发展。
发明内容
针对现有技术的不足本发明的基于阀井检测和北斗通信的城市可燃气管网测控系统由监测终端和服务控制端组成；监测终端由电源模块、北斗定位模块、编码存储器、控制器、采集控制器、激光液位测距模块、激光气体传感器、通信模块、编码器组成；服务控制端由地图配置器、被测目标定位器、通信器、解码模块、信号分类器、液位告警器、可燃气告警器、显示装置组成；电源模块包含地图配置键；
电源模块向北斗定位模块、编码存储器、控制器、采集控制器、激光液位测距模块、激光气体传感器、通信模块、编码器供电；
北斗定位模块由控制器控制定时获取北斗卫星的定位信号，得到监测终端的经纬度信息，并将经纬度信息传递给控制器；
编码存储器存储监测终端出厂时的唯一硬件编码，存储由服务控制端下发经通信模块传送来的被测目标编码，存储服务控制端网络地址；
控制器控制北斗定位模块按照制定的采集周期采集监测终端的经纬度信息，并将监测终端的经纬度信息传递给通信模块，通过通信模块发送给服务控制端；控制器接到地图配置键发送来的地图配置信号，控制北斗定位模块采集监测终端的经纬度信息，并将监测终端的经纬度信息加地图配置标识和编码存储器中的唯一硬件编码传递给通信模块，通过通信模块发送给服务控制端；
激光液位测距模块负责采集液位数据，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编码存储器中记录的被测目标编码生成编码数据，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存储器中的服务控制端网络地址将编码数据发送给服务控制端；
服务控制端的地图配置器负责导入被测目标所在区域的电子地图；
被测目标定位器负责导入被测目标的经纬度，并完成被测目标的编码，生成被测目标编码加被测目标经纬度的被测目标列表；
地图配置器读取被测目标列表，将被测目标根据经纬度以被测目标编码的表现形式标注在电子地图上；
通信器负责接收通信模块发送的数据，并将通信模块发送的数据传递给解码模块，通信器记录通信模块的地址生成监测终端地址表；
当解码模块收到监测终端的经纬度信息加地图配置标识和编码存储器中的唯一硬件编码时，解码模块将监测终端的经纬度信息加地图配置标识和编码存储器中的唯一硬件编码发送给被测目标定位器；被测目标定位器收到监测终端的经纬度信息加地图配置标识和编码存储器中的唯一硬件编码后在被测目标列表中根据监测终端的经纬度信息查询与监测终端的经纬度信息距离最近的被测目标编码，被测目标定位器将被测目标编码对应的被测目标经纬度更新为监测终端的经纬度并加上编码存储器中的唯一硬件编码生成更新的被测目标列表；被测目标定位器将被测目标编码和对应的编码存储器中的唯一硬件编码发送给通信器由通信器查询监测终端地址表将被测目标编码和对应的编码存储器中的唯一硬件编码发送给对应的监测终端的通信模块；
通信模块收到被测目标编码和对应的编码存储器中的唯一硬件编码，当查询本监测终端的编唯一硬件编码与通信模块收到的被测目标编码和对应的编码存储器中的唯一硬件编码中的编码存储器中的唯一硬件编码一致时，通信模块向通信器返回地图配置成功信号并将被测目标编码发送给编码存储器存储；
当通信器接收到监测终端传送的编码数据后，将编码数据传送给解码模块；解码模块读取被测目标列表得到与被测目标编码对应的被测目标经纬度；解码模块将编码数据和被测目标经纬度传送给信号分类器；
信号分类器存储液位告警阈值和可燃气含量告警阈值；
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和被测目标经纬度传送给液位告警器；
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和被测目标经纬度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液位告警信息；液位告警器将液位告警信息和被测目标经纬度传送给地图配置器，地图配置器根据被测目标经纬度将液位告警信息通过显示装置以设置的颜色的闪烁方式标注在电子地图上；
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可燃气告警信息；可燃气告警器将可燃气告警信息和被测目标经纬度传送给地图配置器，地图配置器根据被测目标经纬度将可燃气告警信息通过显示装置以设置的颜色的闪烁方式标注在电子地图上；
液位告警和可燃气告警通过显示装置在电子地图上以闪烁方式告警时所使用的颜色设置为不同色彩。
有益效果
本发明通过在监测终端加入北斗定位模块和地图存储模块及编码存储器，在服务控制端加入地图配置器和被测目标定位器，达到监测终端通过地图配置键自动完成与服务控制端被测目标匹配的功能，监测终端可以灵活的改变被测目标，当被测目标发生变化，现场工作人员只要通过按键地图配置键，即可完成与服务控制端的被测目标匹配，所有监测终端出厂时配置唯一的硬件编码即可。实现本发明极大的减少了燃气管线运维工作的工作量，可以更快速的推进智慧城市的发展。
附图说明
图1为本发明的系统结构图。
具体实施方式
参看图1，实现本发明的基于阀井检测和北斗通信的城市可燃气管网测控系统由监测终端A和服务控制端B组成；监测终端A由电源模块10、北斗定位模块11、编码存储器12、控制器13、采集控制器14、激光液位测距模块15、激光气体传感器16、通信模块17、编码器组成18；服务控制端B由地图配置器21、被测目标定位器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、显示装置28组成；电源模块10包含地图配置键101；
电源模块10向北斗定位模块11、编码存储器12、控制器13、采集控制器14、激光液位测距模块15、激光气体传感器16、通信模块17、编码器组成18供电；
北斗定位模块11由控制器13控制定时获取北斗卫星的定位信号，得到监测终端A的经纬度信息，并将经纬度信息传递给控制器13；
编码存储器12存储监测终端出厂时的唯一硬件编码，存储由服务控制端下发经通信模块传送来的被测目标编码，存储服务控制端网络地址；
控制器13控制北斗定位模块11按照制定的采集周期采集监测终端A的经纬度信息，并将监测终端A的经纬度信息传递给通信模块17，通过通信模块17发送给服务控制端B；控制器13接到地图配置键101发送来的地图配置信号，控制北斗定位模块11采集监测终端A的经纬度信息，并将监测终端A的经纬度信息加地图配置标识和编码存储器中的唯一硬件编码传递给通信模块17，通过通信模块17发送给服务控制端B；
激光液位测距模块15负责采集液位数据，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传来的数据加上编码存储器12中记录的被测目标编码生成编码数据，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存储器12中的服务控制端网络地址将编码数据发送给服务控制端B；
服务控制端B的地图配置器21负责导入被测目标所在区域的电子地图；
被测目标定位器22负责导入被测目标的经纬度，并完成被测目标的编码，生成被测目标编码加被测目标经纬度的被测目标列表；
地图配置器21读取被测目标列表，将被测目标根据经纬度以被测目标编码的表现形式标注在电子地图上；
通信器23负责接收通信模块17发送的数据，并将通信模块17发送的数据传递给解码模块24，通信器23记录通信模块17的地址生成监测终端A地址表；
当解码模块24收到监测终端A的经纬度信息加地图配置标识和编码存储器12中的唯一硬件编码时，解码模块24将监测终端A的经纬度信息加地图配置标识和编码存储器12中的唯一硬件编码发送给被测目标定位器22；被测目标定位器22收到监测终端A的经纬度信息加地图配置标识和编码存储器12中的唯一硬件编码后在被测目标列表中根据监测终端A的经纬度信息查询与监测终端A的经纬度信息距离最近的被测目标编码，被测目标定位器22将被测目标编码对应的被测目标经纬度更新为监测终端A的经纬度并加上编码存储器12中的唯一硬件编码生成更新的被测目标列表；被测目标定位器22将被测目标编码和对应的编码存储器12中的唯一硬件编码发送给通信器23由通信器23查询监测终端A地址表将被测目标编码和对应的编码存储器12中的唯一硬件编码发送给对应的监测终端A的通信模块17；
通信模块17收到被测目标编码和对应的编码存储器12中的唯一硬件编码，当查询本监测终端A的编唯一硬件编码与通信模块收到的被测目标编码和对应的编码存储器12中的唯一硬件编码中的编码存储器12中的唯一硬件编码一致时，通信模块17向通信器23返回地图配置成功信号并将被测目标编码发送给编码存储器12存储；
当通信器23接收到监测终端A传送的编码数据后，将编码数据传送给解码模块24；解码模块24读取被测目标列表得到与被测目标编码对应的被测目标经纬度；解码模块24将编码数据和被测目标经纬度传送给信号分类器25；
信号分类器25存储液位告警阈值和可燃气含量告警阈值；
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和被测目标经纬度传送给液位告警器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和被测目标经纬度传送给可燃气告警器27；
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液位告警信息；液位告警器26将液位告警信息和被测目标经纬度传送给地图配置器21，地图配置器21根据被测目标经纬度将液位告警信息通过显示装置28以设置的颜色的闪烁方式标注在电子地图上；
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可燃气告警信息；可燃气告警器27将可燃气告警信息和被测目标经纬度传送给地图配置器21，地图配置器21根据被测目标经纬度将可燃气告警信息通过显示装置28以设置的颜色的闪烁方式标注在电子地图上；
液位告警和可燃气告警通过显示装置28在电子地图上以闪烁方式告警时所使用的颜色设置为不同色彩。

Claims (1)

1.基于阀井检测和北斗通信的城市可燃气管网测控系统，其特征在于由监测终端和服务控制端组成；监测终端由电源模块、北斗定位模块、编码存储器、控制器、采集控制器、激光液位测距模块、激光气体传感器、通信模块、编码器组成；服务控制端由地图配置器、被测目标定位器、通信器、解码模块、信号分类器、液位告警器、可燃气告警器、显示装置组成；电源模块包含地图配置键；
电源模块向北斗定位模块、编码存储器、控制器、采集控制器、激光液位测距模块、激光气体传感器、通信模块、编码器供电；
北斗定位模块由控制器控制定时获取北斗卫星的定位信号，得到监测终端的经纬度信息，并将经纬度信息传递给控制器；
编码存储器存储监测终端出厂时的唯一硬件编码，存储由服务控制端下发经通信模块传送来的被测目标编码，存储服务控制端网络地址；
控制器控制北斗定位模块按照制定的采集周期采集监测终端的经纬度信息，并将监测终端的经纬度信息传递给通信模块，通过通信模块发送给服务控制端；控制器接到地图配置键发送来的地图配置信号，控制北斗定位模块采集监测终端的经纬度信息，并将监测终端的经纬度信息加地图配置标识和编码存储器中的唯一硬件编码传递给通信模块，通过通信模块发送给服务控制端；
激光液位测距模块负责采集液位数据，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编码存储器中记录的被测目标编码生成编码数据，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存储器中的服务控制端网络地址将编码数据发送给服务控制端；
服务控制端的地图配置器负责导入被测目标所在区域的电子地图；
被测目标定位器负责导入被测目标的经纬度，并完成被测目标的编码，生成被测目标编码加被测目标经纬度的被测目标列表；
地图配置器读取被测目标列表，将被测目标根据经纬度以被测目标编码的表现形式标注在电子地图上；
通信器负责接收通信模块发送的数据，并将通信模块发送的数据传递给解码模块，通信器记录通信模块的地址生成监测终端地址表；
当解码模块收到监测终端的经纬度信息加地图配置标识和编码存储器中的唯一硬件编码时，解码模块将监测终端的经纬度信息加地图配置标识和编码存储器中的唯一硬件编码发送给被测目标定位器；被测目标定位器收到监测终端的经纬度信息加地图配置标识和编码存储器中的唯一硬件编码后在被测目标列表中根据监测终端的经纬度信息查询与监测终端的经纬度信息距离最近的被测目标编码，被测目标定位器将被测目标编码对应的被测目标经纬度更新为监测终端的经纬度并加上编码存储器中的唯一硬件编码生成更新的被测目标列表；被测目标定位器将被测目标编码和对应的编码存储器中的唯一硬件编码发送给通信器，由通信器查询监测终端地址表，由通信器将被测目标编码和对应的编码存储器中的唯一硬件编码发送给对应的监测终端的通信模块；
通信模块收到被测目标编码和对应的编码存储器中的唯一硬件编码，当查询本监测终端的编唯一硬件编码与通信模块收到的被测目标编码和对应的编码存储器中的唯一硬件编码中的编码存储器中的唯一硬件编码一致时，通信模块向通信器返回地图配置成功信号并将被测目标编码发送给编码存储器存储；
当通信器接收到监测终端传送的编码数据后，将编码数据传送给解码模块；解码模块读取被测目标列表得到与被测目标编码对应的被测目标经纬度；解码模块将编码数据和被测目标经纬度传送给信号分类器；
信号分类器存储液位告警阈值和可燃气含量告警阈值；
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和被测目标经纬度传送给液位告警器；
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和被测目标经纬度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液位告警信息；液位告警器将液位告警信息和被测目标经纬度传送给地图配置器，地图配置器根据被测目标经纬度将液位告警信息通过显示装置以设置的颜色的闪烁方式标注在电子地图上；
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可燃气告警信息；可燃气告警器将可燃气告警信息和被测目标经纬度传送给地图配置器，地图配置器根据被测目标经纬度将可燃气告警信息通过显示装置以设置的颜色的闪烁方式标注在电子地图上；
液位告警和可燃气告警通过显示装置在电子地图上以闪烁方式告警时所使用的颜色设置为不同色彩。
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