CN112780954A - 物联网模式的管网泄漏检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于物联网检测领域，针对现有技术中管网检测时通信效率低下的问题，提出物联网模式的管网泄漏检测系统，包括感应采集端、服务器和感应执行端；感应采集端包括采集模块和通信模块，所述采集模块包括安装在管网中的压力传感器、流量计、温度传感器和GPS计，同一处的压力传感器、流量计、温度传感器和GPS计相互关联，通信模块用于采集模块之间的通信连接；信号接收模块用于接收通信模块发送的采集信息，并将采集信息发送给数据处理模块和复核模块；数据处理模块用于对采集信息进行数据处理，甄别出是否有泄漏情况产生，并向标记模块和感应执行端发送采集信息和诊断信息；标记模块用于在诊断信息是泄漏信息时，将站点信息发送给数据库。
Description
技术领域
本发明属于物联网检测领域，具体涉及物联网模式的管网泄漏检测系统。
背景技术
当前，物联网产业的飞速发展，技术也日趋成熟；其在工业、农业、生活环境、网络安全等行业得到大量的应用。国家发改委、工信部等相关单位联合发布了《物联网发展专项行动计划》，以加快推进物联网有序健康发展，其中14个重点任务之一便是推动能源管理智能化和精细化应用。目前，智能电网、油气供应等物联网应用都得到有效应用推广；这也促使我国能源行业在生产、输送的过程中必须走近物联网技术。
油气的生产、运输大部分还是依靠管道进行。在运输途中，由于输送距离远、分散、跨度大等特点，便有管线老化等自然因素引起的泄漏，也有人为地盗窃损坏，给国家企业造成重大经济损失，给人民生命安全带来严重的伤害。
近期，油气管网泄漏监测、定位等功能的研究不计其数，研究的历史数据、现场数据也数不胜数，但是相互之间都没有直接的联系。对于管网的监测，最终都没有一个非常有效的方法。
发明内容
本发明的物联网模式的管网泄漏检测系统，解决现有技术中现有技术中管网检测时通信效率低下的问题。
本发明的基础方案为：物联网模式的管网泄漏检测系统，包括感应采集端、服务器和感应执行端；
所述感应采集端包括采集模块和通信模块，所述采集模块包括安装在管网中的压力传感器、流量计、温度传感器和GPS计，同一处的压力传感器、流量计、温度传感器和GPS计相互关联，所述通信模块用于采集模块之间的通信连接和将采集模块的采集信息发送给服务器；
所述服务器包括信号接收模块、复核模块、数据处理模块、标记模块和数据库；所述信号接收模块用于接收通信模块发送的采集信息，并将采集信息发送给数据处理模块和复核模块；
所述数据处理模块用于对采集信息进行数据处理，甄别出是否有泄漏情况产生，并向标记模块和感应执行端发送采集信息和诊断信息，所述诊断信息包括泄漏信息和密封信息；
所述标记模块用于在诊断信息是泄漏信息时，将采集信息和标记信息合成站点信息发送给数据库；
所述复核模块用于根据采集信息中的GPS信息对数据库进行检索，若数据库中对应GPS信息在预设时间范围内存在标记信息，则将对应含标记信息的站点信息发送给感应执行模块，其中预设时间范围由输入模块进行输入；
所述感应执行端包括执行模块和显示模块，所述执行模块用于根据诊断信息对相关采集信息所对应位置执行对应操作；显示模块用于将采集信息和含标记信息的站点信息显示出来。
基础方案的原理及有益效果为：(1)本方案中，感应采集端作为物联网中的单个节点，各个感应采集端之间通过通信模块完成物联网的构建，相比于现有技术中占用常用频带来完成节点间的通信而言，本方案的信息传输效率更高。
(2)本方案中，数据处理模块根据自身规则发现可能存在泄漏的数据，而后将泄漏信息作为诊断信息，发送给数据库进行存档以供后续跟踪调查；在后续检测时进行复核对于近期发生过泄漏的，将近期数据均发送给感应执行端的显示模块，供用户进行调节，同时也便于提醒用户泄漏的后续跟踪调查。
(3)本方案中，数据处理模块根据自身规则发现可能存在泄漏的数据，而后将泄漏信息作为诊断信息，发送给感应执行端，通过执行模块执行对应泄漏后的紧急避险操作，这些紧急避险操作均为工作人员结合具体管道所在情况所设置的。
进一步，所述通信模块对于采集模块之间的通信采用物联网中常用的FSK载波通信。
进一步，管道泄漏的判断依据为相近两点之间的采集数据差值大小与预设差值大小比。
进一步，所述感应执行端还包括告警模块，所述告警模块用于在执行模块的控制下，当诊断信息为泄漏信息时启动。
本方案中，出现泄漏的情况下，告警模块进行及时报警，以提醒工作人员重视新出现的管道泄漏状况。
进一步，所述服务器还包括输入模块，所述输入模块用于输入预设时间范围。
本方案中，预设时间范围不仅仅是出厂自带的，还可以通过输入模块进行数据替换，保证用户能够根据自身的需求，提出不同的时间范围要求。
附图说明
图1为本发明物联网模式的管网泄漏检测系统实施例的模块示意图；
图2为图1中感应采集端的模块示意图；
图3为图1中感应采集端所构成的物联网中信息流动示意图；
图4为本发明物联网模式的管网泄漏检测系统实施例中物联网体系架构图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
实施例基本如附图1、图2和图3所示：
如图1所示，物联网模式的管网泄漏检测系统，包括感应采集端、服务器和感应执行端。感应采集端包括采集模块和通信模块。服务器包括所述服务器包括信号接收模块、输入模块、复核模块、数据处理模块、标记模块和数据库。感应执行端包括告警模块、执行模块和显示模块。
如图2所示，采集模块包括安装在管网中的压力传感器、流量计、温度传感器和GPS计，同一处的压力传感器、流量计、温度传感器和GPS计相互关联，所述通信模块用于采集模块之间的通信连接和将采集模块的采集信息发送给服务器。众多的感应采集端之间通过通信模块相互连接，信息流通方式如图3所示，从而形成一个小型的物联网，通过该网络感应采集端的信息才能够发送给服务器进行后续处理。通信模块对于采集模块之间的通信采用物联网中常用的FSK载波通信。
其中物联网的架构如图4所示，主要由以下四个方面构成：前端控制器、通信服务、站点控制器、监控平台。图4中的感知层为前端控制器，前端控制器为本方案中的感应采集端，众多感应采集端的传感器之间构成了传感器网络，传感器网络就是感知层的主体之一，主要进行信号的分享和传递，完成监控平台下发的任务。图4中的网络层用于通信服务，通信服务支持有线通信和无线通信两种，有线通信负责底层信息交换，例如：传感器网络中传感器之间；无线通信负责中间层与高层信息交换，例如：前端控制器与站点控制器之间、站点与监控平台之间。图4中的交换层为站点控制器，主要负责搜集管辖范围内前端控制器数据，站点之间数据交换、分析，且中转前端控制器与监控平台之间的信息。图4中的应用层为监控平台，包括服务器，服务器包括主机、数据库、显示屏，主要负责全网前端、站点控制器的监控、SCADA系统信息和平台服务器的监管、远程数据的优化整合；该服务器采用scada系统作为数据库的历史数据支撑。
值得注意的是：本方案中，感应采集端之间的传感器相互构连，形成传感器网络；感应采集端分为两种，分别为前端感应采集端和中转感应采集端，前端感应采集端只负责使用传感器进行数据的采集和数据的上传，中转感应采集端不仅负责数据的采集还负责数据的中转。因此图3中，感应采集端1和感应采集端2均为前端感应采集端，感应采集端3为中转感应采集端。图3中，感应采集端1的整体、感应采集端2的整体和感应采集端3中的传感器部分均位于图4中的感知层，主要用于采集。图3中，感应采集端3中用于中转部分对应图4中的交换层。
如图1所示，信号接收模块用于接收通信模块发送的采集信息，并将采集信息发送给数据处理模块和复核模块；数据处理模块对采集信息进行数据处理，根据相近两点之间的采集数据差值大小与预设差值大小之间的对比，甄别出是否有泄漏情况产生，并向标记模块和感应执行端发送采集信息和诊断信息，所述诊断信息包括泄漏信息和密封信息。标记模块用于在诊断信息是泄漏信息时，将采集信息和标记信息合成站点信息发送给数据库。复核模块用于根据采集信息中的GPS信息对数据库进行检索，若数据库中对应GPS信息在预设时间范围内存在标记信息，则将对应含标记信息的站点信息发送给感应执行模块。感应执行端包括执行模块和显示模块，所述执行模块用于根据诊断信息对相关采集信息所对应位置执行对应操作；显示模块用于将采集信息和含标记信息的站点信息显示出来。
在实现时，感应采集端作为物联网中的单个节点，各个感应采集端之间通过通信模块完成物联网的构建，信息传输效率更高。同时，数据处理模块根据自身规则发现可能存在泄漏的数据，而后将泄漏信息作为诊断信息，发送给数据库进行存档以供后续跟踪调查；在后续检测时进行复核对于近期发生过泄漏的，将近期数据均发送给感应执行端的显示模块，供用户进行调节，同时也便于提醒用户泄漏的后续跟踪调查。数据处理模块根据自身规则发现可能存在泄漏的数据，而后将泄漏信息作为诊断信息，发送给感应执行端，通过执行模块执行对应泄漏后的紧急避险操作。
其中泄漏判断的具体案例如下：
(1)根据相近位置点的压力检测数值
表1压力检测点在不同情况下的测量值
通过表1的数据可以比较不同测量点压力变化情况，得出多个压力变化差值，通过对这些差值求均值便可得到误差比较小的压力变化差值，进而可求出泄漏量的大小，得知严重程度。如果某一测量点发生故障，无法准确测量数据，也可其余多点测量的变化的均值来判断是否发生泄漏。
(2)根据相近位置点的温度检测数值
表2温度检测点在不同情况下的测量值
通过表2的数据可以比较不同测量点温度变化情况，正常情况温度变化值差不多接近线性变化；当某一处发生泄漏时，温度变化值将不满足这个线性变化规律，因此可判断出是因某处发生泄漏，造成管道流体温度出现异常下降。
(3)根据相近位置点的流量检测数值
表3流量检测点在不同情况下的测量值
通过表3的数据可以比较不同测量点流量变化情况，正常情况流量变化值差不多接近线性变化；当某一处发生泄漏时，离最近泄漏点的上游流量变化将上升，通过泄漏点以后的流量将下降；因此可判断出是因某处发生泄漏，造成管道流体流量出现异常。
综上所述本方案可以从多个角度进行泄漏检测的判断，同时利用GPS计定位泄漏点的位置，通过显示模块告知检测人员泄漏点所在的位置。同时，在限定范围内还能进行重点排查检测，有效避免泄漏点频繁反复多次发生泄漏的情况，保证在维修困难的情况下，及时通知工作人员停用或更换对应管道。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (5)
1.物联网模式的管网泄漏检测系统，其特征在于：包括感应采集端、服务器和感应执行端；
所述感应采集端包括采集模块和通信模块，所述采集模块包括安装在管网中的压力传感器、流量计、温度传感器和GPS计，同一处的压力传感器、流量计、温度传感器和GPS计相互关联，所述通信模块用于采集模块之间的通信连接和将采集模块的采集信息发送给服务器；
所述服务器包括信号接收模块、复核模块、数据处理模块、标记模块和数据库；所述信号接收模块用于接收通信模块发送的采集信息，并将采集信息发送给数据处理模块和复核模块；
所述数据处理模块用于对采集信息进行数据处理，甄别出是否有泄漏情况产生，并向标记模块和感应执行端发送采集信息和诊断信息，所述诊断信息包括泄漏信息和密封信息；
所述标记模块用于在诊断信息是泄漏信息时，将采集信息和标记信息合成站点信息发送给数据库；
所述复核模块用于根据采集信息中的GPS信息对数据库进行检索，若数据库中对应GPS信息在预设时间范围内存在标记信息，则将对应含标记信息的站点信息发送给感应执行模块，其中预设时间范围由输入模块进行输入；
所述感应执行端包括执行模块和显示模块，所述执行模块用于根据诊断信息对相关采集信息所对应位置执行对应操作；显示模块用于将采集信息和含标记信息的站点信息显示出来。
2.根据权利要求1所述的物联网模式的管网泄漏检测系统，其特征在于：所述通信模块对于采集模块之间的通信采用物联网中常用的FSK载波通信。
3.根据权利要求1所述的物联网模式的管网泄漏检测系统，其特征在于：管道泄漏的判断依据为相近两点之间的采集数据差值大小与预设差值大小比。
4.根据权利要求1所述的物联网模式的管网泄漏检测系统，其特征在于：所述感应执行端还包括告警模块，所述告警模块用于在执行模块的控制下，当诊断信息为泄漏信息时启动。
5.根据权利要求1所述的物联网模式的管网泄漏检测系统，其特征在于：所述服务器还包括输入模块，所述输入模块用于输入预设时间范围。
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