CN111800517A - 一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统 - Google Patents

一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，包括现场感知层、数据传输层、数据处理及逻辑运算层和应用层，所述现场感知层由多个现场传感器组成；数据传输层由无线传输模块组成；数据处理及逻辑运算层由数据处理模块、消息队列服务器、Web服务器、缓存服务器、数据库服务器和云平台组成；所述应用层由手机终端和计算机终端组成；本发明能够实现对煤气管道的各个点位在线监测预警，避免安全事故的发生，整个系统具有实时数据显示、传感器浓度变化趋势、历史数据查询等功能；通过先进的物联网和云平台技术，减少企业投资建设和运维成本，方便企业管理人员实时掌握煤气管道一氧化碳浓度变化情况。

Description

一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统
技术领域
本发明涉及在线监测预警技术领域，具体为一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统。
背景技术
钢铁冶金行业中，高炉煤气和焦炉煤气中的一氧化碳浓度高，无色、无味、无刺激性。一旦发生泄漏，不易被察觉且危险性极高。在我国钢铁冶金行业中，煤气中毒事件频繁发生，中毒人员轻则头痛、恶心、呕吐，重则死亡。煤气中毒事件一旦发生给员工和企业带来生命财产损失，并产生严重的负面社会效应。
分析事故发生原因：一、现场作业检修人员安全意识不到位；二、管理工作过程出现脱节；三、监测预警手段落后。现有的监测预警手段还存在于工作人员携带监测仪表去现场测量，或者随身携带便携式报警仪。由于工业煤气浓度极高，当身边仪表报警时，可能事故已然发生。因此，市场亟需工业煤气的实时监测预警系统来预防煤气中毒事件的发生。
为了解决该问题，中国专利CN201920887492.9“一种用于一氧化碳监测的工业用报警系统”提出了一种一氧化碳报警系统，当传感器检测到一氧化碳泄漏时会发出报警信号，提醒现场人员，一定程度预防事故发生。但该专利中，报警手段仅存在于现场报警，缺少数据远传存储和显示功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成套的、完整的、系统性的、先进的基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，以解决现有技术存在的功能单一，适用范围小，数据信息不能远传，不能随时随地掌握煤气管道各点位实时参数等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，包括现场感知层、数据传输层、数据处理及逻辑运算层和应用层，所述现场感知层由多个现场传感器组成；数据传输层由无线传输模块组成；数据处理及逻辑运算层由数据处理模块、消息队列服务器、Web服务器、缓存服务器、数据库服务器和云平台组成；所述应用层由手机终端和计算机终端组成；
所述现场传感器与无线传输模块的输入端连接，无线传输模块的输出端与数据处理模块连接，数据处理模块的输出端与消息队列服务器连接，消息队列服务器与Web服务器连接，Web服务器将数据暂存于缓存服务器中，同时，Web服务器与数据库服务器、云平台、手机终端、计算机终端建立数据连接。
优选的，所述现场感知层为防爆一氧化碳传感器。
优选的，所述数据传输层为无线传输，传输协议为MQTT、AMPQ、JMS中的一种。
优选的，所述数据处理及逻辑运算层部署在云平台上，云平台为阿里云、腾讯云、华为云中的一种。
优选的，所述数据处理及逻辑运算层中的数据处理模块以Tomcat服务为载体，包含TCP Server和报警器数据协议解析。
优选的，所述消息队列服务器为RabbitMQ、ActiveMQ、RocketMQ、Kafka中的一种。
优选的，所述缓存服务器为Redis、Memcache、Tair、Varnish中的一种。
优选的，所述手机终端和计算机终端中的报警提示包含传感器现场声光报警、手机APP震动和声音报警、电脑客户端的声音报警和手机短信报警。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，能够实现对煤气管道的各个点位实现在线监测预警，当传感器采集到的参数达到设置的报警阈值，平台就会以多种方式向相关负责人员发送报警提示，避免安全事故的发生，整个系统具有实时数据显示、传感器浓度变化趋势、历史数据查询等功能；通过先进的物联网和云平台技术，减少企业投资建设和运维成本，方便企业管理人员实时掌握煤气管道一氧化碳浓度变化情况。
附图说明
图1为本发明的系统模块连接图；
图2为本发明的系统层级架构图。
图中：1、现场感知层；101、现场传感器组成；2、数据传输层；201、无线传输模块；3、数据处理及逻辑运算层；301、数据处理模块；302、消息队列服务器；303、Web服务器；304、缓存服务器；305、数据库服务器；306、云平台；4、应用层；401、手机终端；402、计算机终端。
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做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1-2，一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，包括现场感知层1、数据传输层2、数据处理及逻辑运算层3和应用层4，现场感知层1由多个现场传感器101组成；数据传输层2由无线传输模块201组成；数据处理及逻辑运算层3由数据处理模块301、消息队列服务器302、Web服务器303、缓存服务器304、数据库服务器305和云平台306组成；应用层4由手机终端401和计算机终端402组成。
现场传感器101与无线传输模块201的输入端连接，无线传输模块201的输出端与数据处理模块301连接，数据处理模块301的输出端与消息队列服务器302连接，消息队列服务器302与Web服务器303连接，Web服务器303将数据暂存于缓存服务器304中，同时，Web服务器303与数据库服务器305、云平台306、手机终端401、计算机终端402建立数据连接。
在上述实施例中，现场感知层1为防爆一氧化碳传感器，将防爆一氧化碳传感器作为现场传感器101用于采集煤气管道各个点位的一氧化碳浓度，传感器的部署点位为煤气管道易泄漏点，如法兰、阀门、焊接点、波形补偿器、仪表连接点等。
在上述实施例中，数据传输层2为无线传输，传输协议为MQTT、AMPQ、JMS中的一种，利用无线传输模块201通过无线传输方式将数据发送到云平台306中，可以大大减少现场组网的布线难度和施工成本。
在上述实施例中，数据处理及逻辑运算层3部署在云平台306上，云平台306为阿里云、腾讯云、华为云中的一种，数据处理及逻辑运算层3中的数据处理模块301以Tomcat服务为载体，包含TCP Server和报警器数据协议解析，通过数据处理模块301可接收无线传输模块发送过来的数据，并按照通信协议对数据进行解析和逻辑运算，将解析后的数据丢到消息队列服务器302中，由消息队列做解耦、缓冲、削峰处理，下一步数据交给Web服务器303，Web服务器303收到数据后交给缓存服务器304，定时将数据存储到数据库服务器305中，减少数据库频繁访问次数，以降低数据库的压力；其中，消息队列服务器302为RabbitMQ、ActiveMQ、RocketMQ、Kafka中的一种，缓存服务器304为Redis、Memcache、Tair、Varnish中的一种。
在上述实施例中，手机终端401和计算机终端402中的报警提示包含传感器现场声光报警、手机APP震动和声音报警、电脑客户端的声音报警和手机短信报警，实际工作时，手机终端401和计算机终端402向Web服务器303请求数据，Web服务器收到请求后，根据实时数据请求和历史数据请求，分别从缓存服务器304和数据库服务器305中读取数据，返回给手机终端401和计算机终端402，这样在手机和计算机上可查看实时数据和历史数据，并且Web服务器303会将报警数据发送到手机终端401和计算机终端402，及时预警。
工作原理：本发明基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，能够实时监测各区域一氧化碳浓度，当浓度超标时，及时发出报警信息，以便人员及时采取处理措施避免事故的发生，整个系统可以随时随地通过手机、计算机查询传感器实时数据，查看历史记录，查看各浓度变化趋势等功能；传感器通过无线传输方式部署，可以大大降低组网的施工难度和部署成本；并结合先进的云平台306技术，安全性、可靠性和稳定性得到保障，且进一步降低企业的机房建设和维护成本。
综上所述：本发明基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，采用了无线传输模块201、消息队列服务器302、缓存服务器304、云平台306相关技术，利用安装在煤气管道上的现场传感器101采集浓度参数，将数据发送到云平台306后做进一步处理运算，把实时参数、预警信息及时发送到工作人员手中，从而减少安全事故的发生。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，包括现场感知层(1)、数据传输层(2)、数据处理及逻辑运算层(3)和应用层(4)，其特征在于：所述现场感知层(1)由多个现场传感器(101)组成；数据传输层(2)由无线传输模块(201)组成；数据处理及逻辑运算层(3)由数据处理模块(301)、消息队列服务器(302)、Web服务器(303)、缓存服务器(304)、数据库服务器(305)和云平台(306)组成；所述应用层(4)由手机终端(401)和计算机终端(402)组成；
所述现场传感器(101)与无线传输模块(201)的输入端连接，无线传输模块(201)的输出端与数据处理模块(301)连接，数据处理模块(301)的输出端与消息队列服务器(302)连接，消息队列服务器(302)与Web服务器(303)连接，Web服务器(303)将数据暂存于缓存服务器(304)中，同时，Web服务器(303)与数据库服务器(305)、云平台(306)、手机终端(401)、计算机终端(402)建立数据连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，其特征在于：所述现场感知层(1)为防爆一氧化碳传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，其特征在于：所述数据传输层(2)为无线传输，传输协议为MQTT、AMPQ、JMS中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，其特征在于：所述数据处理及逻辑运算层(3)部署在云平台(306)上，云平台(306)为阿里云、腾讯云、华为云中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，其特征在于：所述数据处理及逻辑运算层(3)中的数据处理模块(301)以Tomcat服务为载体，包含TCP Server和报警器数据协议解析。
6.根据权利要求1所述的一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，其特征在于：所述消息队列服务器(302)为RabbitMQ、ActiveMQ、RocketMQ、Kafka中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，其特征在于：所述缓存服务器(304)为Redis、Memcache、Tair、Varnish中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种基于云部署的工业煤气管道在线监测预警系统，其特征在于：所述手机终端(401)和计算机终端(402)中的报警提示包含传感器现场声光报警、手机APP震动和声音报警、电脑客户端的声音报警和手机短信报警。
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