CN113090959A - 一种智慧燃气监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃气管理技术领域，尤其是一种智慧燃气监测系统，包括服务器和燃气节点，所述燃气节点沿供气方向包括门站、检测站、压力表和用户气表；所述数据获取模块：用于获取门站、检测站、压力表和用户气表的燃气数据；所述泄漏检测模块：用于根据所述燃气数据分析燃气管道是否发生泄漏，生成燃气泄漏情况；所述门站阀门控制模块：用于生成流量阈值，当日门站中的气体流量达到流量阈值时，控制门站中的门站电动阀门开度减小；所述检测站阀门控制模块：用于控制检测站中的检测站电动阀门的开度。本发明实现了对各燃气节点的数据采集与监控，还能够检测燃气管道的泄漏情况，提升检测燃气泄漏的效率，降低燃气泄漏量，提升寻找泄漏点的速度。
Description
技术领域
本发明涉及燃气管理技术领域，特别涉及一种智慧燃气监测系统。
背景技术
燃气是一种能够减少大气污染、实现可持续发展的资源。燃气作为我国现阶段十分重要的清洁能源，与人们的日常生活、工业生产息息相关。如今，人们对燃气的需求日益增大，因此，对于燃气的管理调控已经成为了城市建设中重要的一环。燃气管道遍布城市的大街小巷，为我们的生活带来便利的燃气同时也具有易燃易爆的特性，因此，对燃气运输过程中的数据采集及监控显得尤为重要，除此之外，还需要对燃气管道的泄漏情况进行检测，对此，如何快速检测到燃气泄漏情况、找到泄漏点、减少燃气泄漏量成为了有待解决的难题。
发明内容
本发明提供了一种智慧燃气监测系统，实现了对各燃气节点的数据采集与监控，还能够检测燃气管道的泄漏情况，提升检测燃气泄漏的效率，降低燃气泄漏量，提升寻找泄漏点的速度。
本发明提供的基础方案：
一种智慧燃气监测系统，包括服务器和燃气节点，所述燃气节点沿供气方向包括门站、检测站、压力表和用户气表；
所述服务器包括数据获取模块、泄漏检测模块、门站阀门控制模块和检测站阀门控制模块；
所述数据获取模块：用于获取门站、检测站、压力表和用户气表的燃气数据；所述燃气数据包括压力值、气体流量、燃气用量和燃气泄漏情况；
所述泄漏检测模块：用于根据所述燃气数据分析燃气管道是否发生泄漏，生成燃气泄漏情况；
所述门站阀门控制模块：用于根据前一天各用户气表的燃气用量，生成前一天的燃气总用量，并根据前一天的燃气总用量生成流量阈值，当日门站中的气体流量达到流量阈值时，控制门站中的门站电动阀门开度减小；
所述检测站阀门控制模块：用于控制检测站中的检测站电动阀门的开度。
本发明的原理及优点在于：沿供气方向设置多个燃气节点，并对各个燃气节点的燃气数据进行检测，服务器获取各个燃气节点的燃气数据，实现了对多个燃气节点的数据采集与监控。服务器中的泄漏检测模块根据燃气数据分析燃气管道是否发生泄漏，生成燃气泄漏情况，由于对多个燃气节点的数据进行了采集，有燃气泄漏情况时，能够得到是哪一个燃气节点的数据出现了问题，从而快速判断需要检查哪一段管道，提高寻找泄漏点的速度。当日门站中的气体流量达到流量阈值时，控制门站中的门站电动阀门开度减小，通常情况下，燃气发生泄漏后，管道中燃气压力值下降，燃气供气端为保证管道中压力值的稳定会加快供气，而本方案中，不会加快供气，且减小阀门开度后，管道内气压变小，燃气泄漏速度降低，从而减少燃气泄漏量，且减小门站电动阀门开度后，发生泄漏时，管道内气压的变化较加快供气或正常供气时会更大，从而更易于检测出燃气泄漏情况，提升检测燃气泄漏的效率。
进一步，所述泄漏检测模块包括预估模块、比对模块和泄漏情况生成模块；
所述预估模块：用于建立神经网络模型，将检测的检测站的压力值和气体流量作为输入层的输入，预测的下一检测站的压力值和气体流量为输出层的输出；
所述比对模块：用于将实际检测到的下一检测站的压力值和气体流量与预测的下一检测站的压力值和气体流量进行比对，生成比对结果；
所述泄漏情况生成模块：用于根据比对结果，判断是否存在燃气泄漏，生成燃气泄漏情况。
有益效果：获取检测站的燃气数据，预测下一检测站中的燃气数据，将实际检测到的下一监测站的燃气数据与预测的燃气数据进行比对，生成比对结果，得到燃气数据是否存在异常，即可得到在两个检测站间是否存在燃气泄漏情况，且这样的方式能够快速定位是燃气管道的哪一段存在燃气泄漏情况，缩小了查找泄漏点的范围，加快了寻找泄漏点的速度。
进一步，所述检测站阀门控制模块用于获取泄漏情况生成模块生成的燃气泄漏情况，当判断结果为存在燃气泄漏时，控制检测的检测站和下一检测站的检测站电动阀门开度减小。
有益效果：检测的检测站和下一监测站之间存在燃气泄漏情况时，将两个检测站的检测站电动阀门关小，减少在存在泄漏点的燃气管道的燃气输送，从而减少泄漏量。
进一步，所述检测站包括检测站流量计、压力传感器、检测站电动阀门、RTU和气体管道单向止回阀；
所述检测站流量计：用于检测检测站中管道内的气体流量；
所述压力传感器：用于检测检测站中管道内的压力值；
所述RTU：用于获取检测站中管道内的气体流量和压力值，并发送至服务器；
所述检测站阀门控制模块：用于根据检测站中管道内的气体流量和压力值，控制检测站电动阀门的开度；
所述气体管道单向止回阀：用于防止气体回流。
有益效果：检测检测站的气体流量和压力值并发送中至服务器，根据检测站中管道内的气体流量和压力值，控制检测站电动阀门的开度，实现对检测站的燃气数据的监控。燃气管道发生泄露时，气体管道单向止回阀能够防止管道中的气体向泄漏点回流，从而减少泄漏量。
进一步，所述检测站中还包括红外气体检测仪，所述红外气体检测仪用于检测燃气泄漏情况；
所述RTU用于将所述红外气体检测仪检测的燃气泄漏情况发送至服务器。
有益效果：燃气管道内的气体为高压气体，高压气体从泄漏点泄漏时，会从高压气体变为低压气体，转化过程中会吸收周围的热量，从而可以通过红外气体检测仪检测出燃气泄漏情况，并将检测结果发送至服务器，便于用户掌握燃气泄漏情况。
进一步，所述门站中包括控制器、通信模块、门站流量计和门站电动阀门；
所述门站流量计：用于检测门站中管道内的气体流量；
所述控制器：用于获取门站中管道内的气体流量，并发送至服务器，所述控制器与服务器通过通信模块进行数据传输；
所述门站阀门控制模块包括用量生成模块、流量阈值生成模块和控制模块；
所述用量生成模块：用于根据前一天各用户气表的燃气用量，生成前一天的燃气总用量；
所述流量阈值生成模块：用于根据前一天的燃气总用量生成流量阈值；
所述数据获取模块：用于获取门站中的气体流量；
所述控制模块：用于当日门站中的气体流量达到流量阈值时，向控制器发送减小门站电动阀门开度至阀门开度阈值的指令；
所述控制器：还用于根据所述控制模块的指令，控制门站电动阀门开度。
有益效果：根据前一天的燃气总用量生成流量阈值，检测到门站中的气体流量达到流量阈值时，减小门站电动阀门开度。在保证人们正常用气的情况下，减小燃气输入，在发生燃气泄漏时，减少燃气泄漏量。
进一步，所述门站中还包括第一压力变送器和第二压力变送器；
所述第一压力变送器和第二压力变送器用于检测门站电动阀门两端的压力值；
所述控制器：用于获取门站电动阀门两端的压力值，并发送至服务器；
所述服务器中存有对照表，所述对照表记录了门站电动阀门两端的压力与门站电动阀门开度的变化关系；所述控制模块用于根据检测到的门站电动阀门两端的压力值，参照对照表，生成阀门开度值，并向控制器发送改变门站电动阀门开度的指令；
所述控制器：还用于根据所述控制模块的指令，控制门站电动阀门开度，进行压力调节；
所述门站电动阀门：用于调节门站电动阀门两端的压力。
有益效果：通过压力变送器检测门站电动阀门两端压力数据并发送至服务器，实现对管道内的数据的远程监控；根据压力值和对照表调节阀门，从而控制门站电动阀门两端压力，调节门站的管道燃气的压力平衡，
进一步，所述服务器还包括分析模块，所述分析模块通过人工智能算法建立对照表，将检测的门站电动阀门两端的压力值作为输入层的输入，对照表作为输出层的输出。
有益效果：通过人工智能算法建立对照表，实现对压力调节的精准控制。
进一步，所述服务器还包括提示模块，所述提示模块用于存在燃气泄漏时，发出提示。
有益效果：存在燃气泄漏情况时提示用户。
进一步，所述提示模块包括蜂鸣器。
有益效果：通过蜂鸣器提示用户。
附图说明
图1为本发明实施例一种智慧燃气监测系统的逻辑框图。
图2为本发明实施例一种智慧燃气监测系统检测站的逻辑框图。
图3为本发明实施例一种智慧燃气监测系统门站的逻辑框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例1基本如附图1所示：
一种智慧燃气监测系统，包括服务器和燃气节点，所述燃气节点沿供气方向包括门站、检测站、压力表和用户气表，对各个燃气节点的燃气数据进行检测，服务器获取各个燃气节点的燃气数据，实现了对多个燃气节点的数据采集与监控。所述服务器包括数据获取模块、泄漏检测模块、门站阀门控制模块和检测站阀门控制模块。
数据获取模块用于获取门站、检测站、压力表和用户气表的燃气数据；所述燃气数据包括压力值、气体流量、燃气用量和燃气泄漏情况。
泄漏检测模块根据所述燃气数据分析燃气管道是否发生泄漏，生成燃气泄漏情况，泄漏检测模块包括预估模块、比对模块和泄漏情况生成模块。预估模块：建立神经网络模型，将检测的检测站的压力值和气体流量作为输入层的输入，预测的下一检测站的压力值和气体流量为输出层的输出；比对模块：将实际检测到的下一检测站的压力值和气体流量与预测的下一检测站的压力值和气体流量进行比对，生成比对结果；泄漏情况生成模块：根据比对结果，判断是否存在燃气泄漏，生成燃气泄漏情况。
具体的，预估模块获取数据获取模块中各检测站的气体流量和压力值，建立BP神经网络模型，使用BP神经网络技术来对下一检测站的燃气数据进行预测，具体的首先构建一个三层的BP神经网络模型，包括输入层、隐层和输出层，本实施例中，以检测的检测站的压力值和气体流量作为输入层的输入，因此输入层有2个节点，而输出是对下一检测站的压力值和气体流量的预测，因此共有2个节点；针对于隐层，本实施例使用了以下公式来确定隐层节点的数量：
其中l为隐层的节点数，n为输入层的节点数，m为输出层的节点数，a为1至10之间的一个数，本实施例中取为6，因此隐层共有8个节点。BP神经网络通常采用Sigmoid可微函数和线性函数作为网络的激励函数。本实施例选择S型正切函数tansig作为隐层神经元的激励函数。预测模型选取S型对数函数tansig作为输出层神经元的激励函数。在BP网络模型构建完毕后，利用历史数据中的燃气数据作为样本对模型进行训练，通过燃气数据训练完成后得到的预测模型可以取得较为准确的预测结果。
比对模块将实际检测到的下一检测站的压力值和气体流量与预测的下一检测站的压力值和气体流量进行比对，生成比对结果，具体的，设预测的下一检测站的压力值和气体流量分别为X1和X2、检测的下一检测站的压力值和气体流量分别为Y1和Y2，生成X1：Y1的比值关系及X2：Y2的比值关系。
泄露情况生成模块判断是否存在燃气泄漏。具体的。当检测的下一检测站的压力值和气体流量分别在0.9X1≤Y1≤1.1X1和0.9X2≤Y2≤1.1X2范围内时，生成不存在燃气泄漏情况的判定结果，否则生成存在燃气泄漏情况的判定结果。
检测站阀门控制模块获取泄漏情况生成模块生成的燃气泄漏情况，当判断结果为存在燃气泄漏时，控制检测的检测站和下一检测站的检测站电动阀门开度减小，本实施例中，控制检测站电动阀门开度减小至五分之四。
如图2所示，检测站包括检测站流量计、压力传感器、检测站电动阀门、RTU和气体管道单向止回阀。检测站流量计检测检测站中管道内的气体流量；压力传感器检测检测站中管道内的压力值；RTU获取检测站中管道内的气体流量和压力值，并发送至服务器。检测站阀门控制模块根据检测站中管道内的气体流量和压力值，控制检测站电动阀门的开度；发生泄漏时，气体管道单向止回阀能够防止管道内的天然气向泄漏点回流，从而减少天然气的泄漏量、同时降低燃气泄漏对用户正常使用天然气的影响。本实施例中，检测站电动阀门为电动执行器与阀门的组合，采用该结构的优势在于，对于整体设备而言，无需在管道的不同位置选择不同的调压器，实现了控制部分的通用性，仅需选择符合工作压力和口径的阀门，极大的降低了选型的复杂性。
检测站中还包括红外气体检测仪，用于检测燃气泄漏情况；所述RTU将所述红外气体检测仪检测的燃气泄漏情况发送至服务器，存在燃气泄漏时，检测站阀门控制模块控制检测的检测站的电动阀门开度减小，本实施例中，控制检测站电动阀门开度减小至五分之四。
如图3所示，门站中包括控制器、通信模块、门站流量计和门站电动阀门。门站流量计用于检测门站中管道内的气体流量；控制器获取门站中管道内的气体流量，并发送至服务器，所述控制器与服务器通过通信模块进行数据传输，本实施例中，通信模块为WiFi模块；门站阀门控制模块包括用量生成模块、流量阈值生成模块和控制模块。本实施例中，门站电动阀门为电动执行器与阀门的组合。
用量生成模块根据前一天各用户气表的燃气用量，生成前一天的燃气总用量；流量阈值生成模块根据前一天的燃气总用量生成流量阈值，为保证用户正常用气，供气量会高于用气量，故本实施例中，流量阈值为前一天的燃气总用量的四分之五。数据获取模块获取门站中的气体流量。控制模块用于当日门站中的气体流量达到流量阈值时，向控制器发送减小门站电动阀门开度至阀门开度阈值的指令，本实施例中，阀门开度阈值为五分之四；控制器根据所述控制模块的指令，控制门站电动阀门开度。
门站中还包括第一压力变送器和第二压力变送器，本实例中，第一压力变送器和第二压力变送器均采用BST6800防爆型压力变送器；第一压力变送器和第二压力变送器用于检测门站电动阀门两端的压力值；控制器获取门站电动阀门两端的压力值，并发送至服务器。本实施例中，门站电动阀门为电动执行器与阀门的组合，采用该结构的优势在于，对于整体设备而言，无需在管道的不同位置选择不同的调压器，实现了控制部分的通用性，仅需选择符合工作压力和口径的阀门，降低了调压器的选型的复杂性。
所述服务器中存有对照表，对照表记录了门站电动阀门两端的压力与门站电动阀门开度的变化关系。服务器还包括分析模块，所述分析模块通过人工智能算法建立对照表，将检测的门站电动阀门两端的压力值作为输入层的输入，对照表作为输出层的输出。
具体的，所述分析模块中包括BP神经网络模型，BP神经网络模块使用BP神经网络技术来建立对照表和压力预测模型。首先，先构建一个三层的BP神经网络模型，包括输入层、隐层和输出层，本实施例中，以检测的门站电动阀门两端的压力值作为输入层的输入，因此输入层有2个节点，而输出是阀门两端压力值与阀门开度值的对照表，因此共有1个节点；针对于隐层，本实施例使用了以下公式来确定隐层节点的数量：
其中l为隐层的节点数，n为输入层的节点数，m为输出层的节点数，a为1至10之间的一个数，本实施例中取为6，因此隐层共有8个节点。BP神经网络通常采用Sigmoid可微函数和线性函数作为网络的激励函数。本实施例选择S型正切函数tansig作为隐层神经元的激励函数。预测模型选取S型对数函数tansig作为输出层神经元的激励函数。在BP网络模型构建完毕后，利用历史数据中的节点数据作为样本对模型进行训练，通过节点数据训练完成后得到的预测模型可以取得较为准确的预测结果。
所述控制模块用于根据检测到的门站电动阀门两端的压力值，参照对照表，生成阀门开度值，并向控制器发送改变门站电动阀门开度的指令；控制器还用于根据所述控制模块的指令，控制门站电动阀门开度，进行压力调节；所述阀门：用于调节门站电动阀门两端的压力。
所述服务器还包括提示模块，用于存在燃气泄漏情况时，发出提示，本实施例中，提示模块为蜂鸣器，在本申请的其他实施例中，还可以通过指示灯进行提示。
以上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 (10)
1.一种智慧燃气监测系统，其特征在于：包括服务器和燃气节点，所述燃气节点沿供气方向包括门站、检测站、压力表和用户气表；
所述服务器包括数据获取模块、泄漏检测模块、门站阀门控制模块和检测站阀门控制模块；
所述数据获取模块：用于获取门站、检测站、压力表和用户气表的燃气数据；所述燃气数据包括压力值、气体流量、燃气用量和燃气泄漏情况；
所述泄漏检测模块：用于根据所述燃气数据分析燃气管道是否发生泄漏，生成燃气泄漏情况；
所述门站阀门控制模块：用于根据前一天各用户气表的燃气用量，生成前一天的燃气总用量，并根据前一天的燃气总用量生成流量阈值，当日门站中的气体流量达到流量阈值时，控制门站中的门站电动阀门开度减小；
所述检测站阀门控制模块：用于控制检测站中的检测站电动阀门的开度。
2.根据权利要求1所述的智慧燃气监测系统，其特征在于：所述泄漏检测模块包括预估模块、比对模块和泄漏情况生成模块；
所述预估模块：用于建立神经网络模型，将检测的检测站的压力值和气体流量作为输入层的输入，预测的下一检测站的压力值和气体流量为输出层的输出；
所述比对模块：用于将实际检测到的下一检测站的压力值和气体流量与预测的下一检测站的压力值和气体流量进行比对，生成比对结果；
所述泄漏情况生成模块：用于根据比对结果，判断是否存在燃气泄漏，生成燃气泄漏情况。
3.根据权利要求2所述的智慧燃气监测系统，其特征在于：所述检测站阀门控制模块用于获取泄漏情况生成模块生成的燃气泄漏情况，当判断结果为存在燃气泄漏时，控制检测的检测站和下一检测站的检测站电动阀门开度减小。
4.根据权利要求3所述的智慧燃气监测系统，其特征在于：所述检测站包括检测站流量计、压力传感器、检测站电动阀门、RTU和气体管道单向止回阀；
所述检测站流量计：用于检测检测站中管道内的气体流量；
所述压力传感器：用于检测检测站中管道内的压力值；
所述RTU：用于获取检测站中管道内的气体流量和压力值，并发送至服务器；
所述检测站阀门控制模块：用于根据检测站中管道内的气体流量和压力值，控制检测站电动阀门的开度；
所述气体管道单向止回阀：用于防止气体回流。
5.根据权利要求4所述的智慧燃气监测系统，其特征在于：所述检测站中还包括红外气体检测仪，所述红外气体检测仪用于检测燃气泄漏情况；
所述RTU用于将所述红外气体检测仪检测的燃气泄漏情况发送至服务器。
6.根据权利要求5所述的智慧燃气监测系统，其特征在于：所述门站中包括控制器、通信模块、门站流量计和门站电动阀门；
所述门站流量计：用于检测门站中管道内的气体流量；
所述控制器：用于获取门站中管道内的气体流量，并发送至服务器，所述控制器与服务器通过通信模块进行数据传输；
所述门站阀门控制模块包括用量生成模块、流量阈值生成模块和控制模块；
所述用量生成模块：用于根据前一天各用户气表的燃气用量，生成前一天的燃气总用量；
所述流量阈值生成模块：用于根据前一天的燃气总用量生成流量阈值；
所述数据获取模块：用于获取门站中的气体流量；
所述控制模块：用于当日门站中的气体流量达到流量阈值时，向控制器发送减小门站电动阀门开度至阀门开度阈值的指令；
所述控制器：还用于根据所述控制模块的指令，控制门站电动阀门开度。
7.根据权利要求6所述的智慧燃气监测系统，其特征在于：所述门站中还包括第一压力变送器和第二压力变送器；
所述第一压力变送器和第二压力变送器用于检测门站电动阀门两端的压力值；
所述控制器：用于获取门站电动阀门两端的压力值，并发送至服务器；
所述服务器中存有对照表，所述对照表记录了门站电动阀门两端的压力与门站电动阀门开度的变化关系；所述控制模块用于根据检测到的门站电动阀门两端的压力值，参照对照表，生成阀门开度值，并向控制器发送改变门站电动阀门开度的指令；
所述控制器：还用于根据所述控制模块的指令，控制门站电动阀门开度，进行压力调节；
所述门站电动阀门：用于调节门站电动阀门两端的压力。
8.根据权利要求7所述的智慧燃气监测系统，其特征在于：所述服务器还包括分析模块，所述分析模块通过人工智能算法建立对照表，将检测的门站电动阀门两端的压力值作为输入层的输入，对照表作为输出层的输出。
9.根据权利要求8所述的智慧燃气监测系统，其特征在于：所述服务器还包括提示模块，所述提示模块用于存在燃气泄漏情况时，发出提示。
10.根据权利要求9所述的智慧燃气监测系统，其特征在于：所述提示模块包括蜂鸣器。
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