CN110230779A - 一种城市地下燃气管道监测系统 - Google Patents

一种城市地下燃气管道监测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110230779A
CN110230779A CN201910590628.4A CN201910590628A CN110230779A CN 110230779 A CN110230779 A CN 110230779A CN 201910590628 A CN201910590628 A CN 201910590628A CN 110230779 A CN110230779 A CN 110230779A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
data
lora
module
monitoring system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201910590628.4A
Other languages
English (en)
Inventor
张梅
胡雪雪
许桃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University of Science and Technology
Original Assignee
Anhui University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University of Science and Technology filed Critical Anhui University of Science and Technology
Priority to CN201910590628.4A priority Critical patent/CN110230779A/zh
Publication of CN110230779A publication Critical patent/CN110230779A/zh
Priority to CN201910904879.5A priority patent/CN110630910A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/005—Protection or supervision of installations of gas pipelines, e.g. alarm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss
    • F17D5/06—Preventing, monitoring, or locating loss using electric or acoustic means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

本发明设计了一种城市地下燃气管道监测系统，包括监测终端、无线传输模块和实时通讯监测设备。通过传感器采集气体浓度和负压波信号数据，经过STM32C8T6处理器进行数据融合，采用改进互相关分析法定位泄漏源，将处理后的数据通过LoRa无线模块传输给地面集中器模块，集中器将不同检测节点检测的数据进行融合，再将数据通过NB‑IoT无线通讯模块传输到OneNET云平台和终端设备中进行显示。当发生燃气泄露时，通过报警显示和发送报警短信及时通知监测中心的工作人员处理。设计原理是地下利用LoRa的无线模块优秀的抗干扰和信号穿透能力进行通讯来保证信号的稳定性。地上通过NB‑IoT模组来实现数据的上传和用户之间的互通，使用物联网平台方便产品的更新、调整以及预检修。

Description

一种城市地下燃气管道监测系统
技术领域
本发明属于智能电气设备监测领域，尤其是涉及城市地下燃气管道监测系统装置。
背景技术
城市地下燃气管道泄漏检测中常用的现场总线技术包括CAN总线、LonWorks总线等，采用总线通信方式系统的传感器和线路固定后，将不再便于更改且成本高，施工复杂，维修起来较为困难；长距离的有线通信线路的抗干扰能力较差从而降低了整个系统的稳定性和可靠性且总线通信方式容易被人为有意或无意的损坏从而降低了系统的安全性。随着计算机、物联网、嵌入式、无线通讯等技术的迅速发展,基于SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统即数据采集与监视控制系统进行实时数据采集的泄漏检测技术逐渐发展为检漏技术的主流和趋势。本系统利用先进的新型物联网技术，采用无线通讯技术实现无线网络的接入，通过结合工作环境对多种无线传输技术的分析，选用LoRa无线模块和NB-IoT无线通讯模块用于城市地下燃气管道泄漏系统中地下和地面的无线通讯模块，来确保电气装置的安全运行，降低安全事故意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种城市地下燃气管道泄漏网络化监测系统，可以解决传统城市地下燃气管道监测在安全性和可靠性上的难题。
为达到上述目的本发明解决其技术问题采用的的技术方案是：整个监测系统由硬件和软件两大部分组成。硬件方面采用STM32F103C8T6作为MCU主控处理器；采用中国移动物联网公司设计的OneNET设备云平台作为监控平台；采用两大低功耗无线通讯技术LoRa和NB-IoT作为通讯系统；使用MQ-5气体传感器和HK2011气体压力传感器作为数据采集装置。
所述的地下燃气管道监测根据燃气管道实际运行情况，在管道上加入检测传感器检测气体浓度和负压波信号，并采用次声波检测方法对管道泄漏源进行定位，利用小波去噪原理进行去噪分离负压波，采用改进互相关分析法定位泄漏源。监测节点和集中器之间通过LoRa网络进行长距离通信，集中器和物联网平台通过NB-IoT网络进行远程通讯。燃气管道发生泄露时，上位机OneNET设备云平台显示泄漏点的位置并发送短信给用户手机燃气泄漏信息，及时迅速的处理燃气泄露以保证人员安全和减少经济损失。
监测节点由主控芯片STM32F103C8T6、LoRa通信模块、M-Q5气体传感器、HK2011气体压力传感器、电源模块、时钟电路、复位电路和JTAG接口组成主要实现数据采集处理功能，所采用的LoRa技术具有通讯距离远，抗干扰能力强，整个LoRa模块具有超低功耗，功率密度集中的优势。故在地下LoRa模块能够更好地传输主控单元处理的信号。即与STM32C8T6通过串口连结，然后将检测节点采集到的数据通过LoRa无线通讯模块传输到STM32C8T6中进行处理并将处理过的信号通过无线传输发送到下一个节点。
集中器节点由主控芯片STM32F103C8T6、LoRa通信模块、NB-IoT通信模块、电源模块、时钟电路、复位电路和JTAG接口组成，主要承担数据融合和协议转换功能，地面通讯采用NB-IoT技术进行实时通讯，NB-IoT无线通信技术拥有低功耗、低成本、覆盖广、多连接等优点，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍；NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接；NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；地下LoRa通讯模块通过无线传输将数据传送至地面集中器节点，集中器模块主要由LoRa模块、NB-IoT模块和STM32C8T6组成，集中器主要承担数据融合和协议转换功能，将地下燃气管道的检测节点都接入集中器模块，模块与控制器采用串口连接通讯并将信息直接发送到NB-IoT模块基站，再通过NB-IoT基站将检测模块采集到的信息传送到OneNET设备云平台及用户终端设备中。
OneNET设备云平台可实现检测节点的快速且准确的接入，实现数据传输、数据存储、数据管理等完整的交互流程平台，还可满足基于物联网技术的各种智能硬件设备的开发，可实现多种网络协议的接入，同时还是一款大数据服务分析平台，可对来自智能终端的多并发数据流进行数据的存储与转发。
本发明的有益效果：LoRa无线通讯技术可提高城市地下燃气管道复杂工作环境的传输效率和精确度，降低安全事故率；利用LoRa组网提高信号传输的覆盖面积且监测人员可在监测中心精确掌握地下燃气管道的工作状况，并能及时进行管理；NB-IoT模块用户与子系统的联系和交流，方便了维修和突发情况处理的同时且减少了功耗和开销；结合LoRa和NB-IoT两大物联网技术的优点能提高经济效益且大大节约成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为系统总体工作结构图。
图2为监测节点结构图。
图3为集中器节点结构图。
图4为监测节点部分电路接线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，该描述仅仅用以解释本发明。
如图1所示，本发明利用传感器采集城市地下燃气管道周围环境信息传输到STM32处理器，通过STM32控制器的A/D转换将模拟信号量转换成数字信号量，进行数字信号处理，将其与设定阈值进行比较，从而判断是否有燃气泄露，进而利用改进互相关分析法定位泄漏源，STM32使用USART串口控制LoRa将泄漏源信息传输到地面集中器，集中器使用USART串口控制NB-IoT将泄漏源信息传输到基站，基站将数据传输到OneNET云平台和终端设备中处理数据调控，实现用户和子系统的互联，用户可以实时监测设备的运行状况并进行预判定。
如图2所示，在电气设备内部通过传感器进行数据采集并将数据传输到MCU处理器中采用改进互相关分析法定位泄漏源，并将泄漏源信息通过串口传输到LoRa模块进行无线通讯。其核心在于传感器对数据的采集和STM32C8T6对数据的处理，经过串口传输给工作在唤醒模式的LoRa模块，LoRa传输到LoRa组网关进行数据传输。
如图3所示，地面工作采用NB-IoT技术进行无线数据传输，将NB-IoT与处理器STM32C8T6结合作为网关进行信号传输。
如图4所示，监测节点传感器的数据采集模块部分电路接线图。
上述结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术策略方案的基础上，本领域技术人员即可做出各种修改或变形仍在本发明专利的保护范围之内。

Claims (8)

1.根据权利要求1所述的一种城市地下燃气管道监测系统，其特征在于：所述的地下燃气管道监测根据燃气管道实际运行情况，在管道上加入检测传感器检测气体浓度和负压波信号，并采用次声波检测方法对管道泄漏源进行定位，利用小波去噪原理进行去噪分离负压波，采用改进互相关分析法定位泄漏源。
2.根据权利要求1所述的一种城市地下燃气管道监测系统，其特征在于：所述的监测节点和集中器之间通过LoRa网络进行长距离通信，集中器和物联网平台通过NB-IoT网络进行远程通讯。燃气管道发生泄露时，上位机OneNET设备云平台显示泄漏点的位置并发送短信给用户手机燃气泄漏信息，及时迅速的处理燃气泄露以保证人员安全和减少经济损失。
3.一种城市地下燃气管道监测系统，其特征在于：整个监测系统由硬件和软件两大部分组成。硬件方面采用STM32F103C8T6作为MCU主控处理器；采用中国移动物联网公司设计的OneNET设备云平台作为监控平台；采用两大低功耗无线通讯技术LoRa和NB-IoT作为通讯系统；使用MQ-5气体传感器和HK2011气体压力传感器作为数据采集装置。
4.根据权利要求1所述的一种城市地下燃气管道监测系统，其特征在于：所述的监测节点由主控芯片STM32F103C8T6、LoRa通信模块、M-Q5气体传感器、HK2011气体压力传感器、电源模块、时钟电路、复位电路和JTAG接口组成主要实现数据采集处理功能。
5.根据权利要求1所述的一种城市地下燃气管道监测系统，其特征在于：所述的LoRa无线通讯模块中LoRa技术具有通讯距离远，抗干扰能力强，整个LoRa模块具有超低功耗，功率密度集中的优势。故在地下LoRa模块能够更好地传输主控单元处理的信号。
6.根据权利要求1所述的一种城市地下燃气管道监测系统，其特征在于：所述的集中器节点由主控芯片STM32F103C8T6、LoRa通信模块、NB-IoT通信模块、电源模块、时钟电路、复位电路和JTAG接口组成，主要承担数据融合和协议转换功能。
7.根据权利要求1所述的一种城市地下燃气管道监测系统，其特征在于：所述的NB-IoT地面通讯模块采用NB-IoT技术进行实时通讯。NB-IoT无线通信技术拥有低功耗、低成本、覆盖广、多连接等优点，地下LoRa通讯模块通过无线传输将数据传送至地面集中器节点。
8.根据权利要求1所述的一种城市地下燃气管道监测系统，其特征在于：所述的OneNET设备云平台可实现检测节点的快速且准确的接入，实现数据传输、数据存储、数据管理等完整的交互流程平台，还可满足基于物联网技术的各种智能硬件设备的开发，可实现多种网络协议的接入，同时还是一款大数据服务分析平台，可对来自智能终端的多并发数据流进行数据的存储与转发。
CN201910590628.4A 2019-07-02 2019-07-02 一种城市地下燃气管道监测系统 Withdrawn CN110230779A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910590628.4A CN110230779A (zh) 2019-07-02 2019-07-02 一种城市地下燃气管道监测系统
CN201910904879.5A CN110630910A (zh) 2019-07-02 2019-09-24 一种城市地下燃气管道监测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910590628.4A CN110230779A (zh) 2019-07-02 2019-07-02 一种城市地下燃气管道监测系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110230779A true CN110230779A (zh) 2019-09-13

Family

ID=67857873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910590628.4A Withdrawn CN110230779A (zh) 2019-07-02 2019-07-02 一种城市地下燃气管道监测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110230779A (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110529747A (zh) * 2019-09-23 2019-12-03 安徽理工大学 埋地燃气管道泄漏点定位系统
CN110650451A (zh) * 2019-09-20 2020-01-03 嘉兴同禾传感技术有限公司 地质灾害预警的无线低功耗传感网络系统及其使用方法
CN110865581A (zh) * 2019-11-27 2020-03-06 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种基于nb-iot的燃气监测系统及监测方法
CN111964718A (zh) * 2020-08-11 2020-11-20 重庆大学 一种多源信息融合环境监测装置及其系统
CN112649564A (zh) * 2020-10-26 2021-04-13 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 一种换流变压器充气式套管sf6检漏系统
CN113012413A (zh) * 2020-09-27 2021-06-22 张家港市恒拓科技服务合伙企业(有限合伙) 基于大数据云平台的安全预警综合管控系统
CN113252851A (zh) * 2021-05-19 2021-08-13 安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖) 一种基于NB-IoT和边缘计算的大气污染监测系统
CN113310524A (zh) * 2021-06-03 2021-08-27 国网安徽省电力有限公司安庆供电公司 基于5g通讯技术的变电站直流系统在线监测系统
CN113406281A (zh) * 2021-06-16 2021-09-17 广州科腾信息技术有限公司 一种基于lora通讯的有害气体监测系统
CN113435727A (zh) * 2021-06-22 2021-09-24 安徽泽众安全科技有限公司 一种连通管线单点报警下的燃气扩散范围获取方法
CN114963013A (zh) * 2022-03-08 2022-08-30 上海思敦信息科技有限公司 一种基于物联平台监控城市燃气运行状态管理方法及系统

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110650451A (zh) * 2019-09-20 2020-01-03 嘉兴同禾传感技术有限公司 地质灾害预警的无线低功耗传感网络系统及其使用方法
CN110529747A (zh) * 2019-09-23 2019-12-03 安徽理工大学 埋地燃气管道泄漏点定位系统
CN110865581A (zh) * 2019-11-27 2020-03-06 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种基于nb-iot的燃气监测系统及监测方法
CN111964718A (zh) * 2020-08-11 2020-11-20 重庆大学 一种多源信息融合环境监测装置及其系统
CN113012413A (zh) * 2020-09-27 2021-06-22 张家港市恒拓科技服务合伙企业(有限合伙) 基于大数据云平台的安全预警综合管控系统
CN112649564A (zh) * 2020-10-26 2021-04-13 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 一种换流变压器充气式套管sf6检漏系统
CN113252851A (zh) * 2021-05-19 2021-08-13 安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院(芜湖) 一种基于NB-IoT和边缘计算的大气污染监测系统
CN113310524A (zh) * 2021-06-03 2021-08-27 国网安徽省电力有限公司安庆供电公司 基于5g通讯技术的变电站直流系统在线监测系统
CN113406281A (zh) * 2021-06-16 2021-09-17 广州科腾信息技术有限公司 一种基于lora通讯的有害气体监测系统
CN113435727A (zh) * 2021-06-22 2021-09-24 安徽泽众安全科技有限公司 一种连通管线单点报警下的燃气扩散范围获取方法
CN113435727B (zh) * 2021-06-22 2022-10-25 安徽泽众安全科技有限公司 一种连通管线单点报警下的燃气扩散范围获取方法
CN114963013A (zh) * 2022-03-08 2022-08-30 上海思敦信息科技有限公司 一种基于物联平台监控城市燃气运行状态管理方法及系统
CN114963013B (zh) * 2022-03-08 2023-09-01 上海思敦信息科技有限公司 一种基于物联平台监控城市燃气运行状态管理方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110230779A (zh) 一种城市地下燃气管道监测系统
CN203202640U (zh) 基于无线传感网络的远程燃气管道泄漏检测系统
CN110630910A (zh) 一种城市地下燃气管道监测系统
CN101093058A (zh) 一种城市燃气管网自动监控系统及监控方法
CN111638310A (zh) 基于LoRa的河流水质监测系统
CN205027810U (zh) 一种漏电流监测装置
CN105791031B (zh) 一种数据采集和发送的方法
CN109119175A (zh) 一种核电站安全壳变形监测系统
CN110690756A (zh) 一种输电线路接地线智能管控系统
CN211015117U (zh) 一种基于bim+gis的智慧管网系统
CN105516285A (zh) 一种数据采集设备、系统和方法
CN113240240A (zh) 一种海上油田群电力系统可靠性评估系统及其方法
CN104504881A (zh) 远程管道数据采集处理系统
CN103247158B (zh) 实时测风塔信号的wifi传输装置
CN206656982U (zh) 一种基于msp430单片机的管道防腐无线电位采集系统
CN105576828A (zh) 一种新型配网分布式故障监控系统
CN204315067U (zh) 远程管道数据采集处理系统
CN204046656U (zh) 应用于农网集抄平台的中压载波系统
CN104333128B (zh) 一种基于agps和4g的供电企业配电网系统
CN210461867U (zh) 一种基于物联网的管道泄漏检测控制系统
CN204649724U (zh) 一种运用“云自动化”的水质在线监测远程传输终端设备
CN204575219U (zh) 一种基于6LoWPAN的变电站在线测温系统
CN203982579U (zh) 一种电力远程抄表系统的信号转换设备
CN110351759B (zh) 一种以智慧杆为5g微基站载体的智慧管网数据传输系统
CN207216438U (zh) 水电站远程水位控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20190913

WW01 Invention patent application withdrawn after publication