CN114485794A - 一种lng罐体危化品运输多网检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，包括数据采集模块、MCU控制模块、告警模块、NB‑IoT模块和北斗短报文模块；所述数据采集模块与安装在LNG罐体上的各种传感器连接，获取LNG罐体的多种检测数据并发送给所述MCU控制模块；MCU控制模块对接收到的各种检测数据进行分析处理，判断是否需要通过告警模块发出警告，并通过NB‑IoT模块和北斗短报文模块获取各种通信方式的信号状态，选择数据发送通道将组包后的检测数据发送到监控中心。本发明通过NB‑IOT物联网和北斗短报文组合通信技术对LNG罐体的监测数据进行传输，全天候、全方位监控LNG危化品运输的实时状态。
Description
技术领域
本发明涉及危化品监控技术领域，尤其涉及一种LNG罐体危化品运输多网检测系统。
背景技术
液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)属于危化品，采用罐体运输，需要实时监控罐体运输轨迹、压力、液位、倾角、温度等数据；目前LNG危化品的实时状态监控多采用一种通信网络，如NB-IoT通信方式或者北斗通信方式，但是NB-IoT通信必须依赖NB-IoT基站，导致成本提高，而且在有些场合也不适用，而北斗通信虽然覆盖面大、不受地理环境和气候条件以及时间限制，但是其容量有限，使用成本高，功耗大。
因此，如何采用多种通信的组合方式对LNG等危化品运输的状态进行实时检测以及实现全天候全方位监控，是现阶段需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，解决了LNG罐体运输过程中LNG状态实时、全天候、全状态监控和告警提示的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，包括LNG罐体和安装在括LNG罐体上的传感器，还包括数据采集模块、MCU控制模块、告警模块、NB-IoT模块和北斗短报文模块；所述数据采集模块与安装在LNG罐体上的各种传感器连接，获取LNG罐体的多种检测数据并发送给所述MCU控制模块；MCU控制模块对接收到的各种检测数据进行分析处理，判断是否需要通过告警模块进行发出警告，并通过NB-IoT模块和北斗短报文模块获取各种通信方式的信号状态，选择数据发送通道将组包后的检测数据发送到监控中心。
安装在LNG罐体上的传感器包括位置传感器、压力传感器、液位传感器、倾角传感器和温度传感器，每种类型的传感器数量至少设置一个，用于采集各设置部位传感器所对应的位置信息、压力信息、液位信息、倾角信息和温度信息的检测数据；所有传感器均为间歇式工作模式，以降低整体的功耗；所有的传感器均有唯一的ID号。
所述MCU控制模块对接收到的各种检测数据进行分析处理，判断是否需要通过告警模块进行发出警告包括：对所述数据采集模块获取的LNG罐体的位置信息、压力信息、液位信息、倾角信息和温度信息数据逐一进行阈值判断，如果某一种类型数据阈值超过设定阈值时，则MCU控制模块通过告警模块进行声音和指示灯的告警提示，派人确定LNG罐体是否出现异常，此时MCU控制模块在向监控中心发送检测数据的同时也发送LNG罐体异常告警信息。
所述MCU控制模块通过告警模块发出告警提示还包括：如果存在连续多次均没有接收到某一ID号传感器发送的检测数据，则MCU控制模块通过告警模块进行声音和指示灯的告警提示，派人确定LNG罐体上安装的该ID号传感器是否出现故障，此时MCU控制模块在向监控中心发送检测数据的同时也发送传感器故障告警信息。
所述MCU控制模块通过告警模块发出告警提示还包括：如果存在连续多次只获取到NB-IoT模块与基站的信号状态或者北斗短报文模块与北斗的信号状态，则MCU控制模块通过告警模块进行声音和指示灯的告警提示，派人确定NB-IoT模块或者北斗短报文模块是否出现故障，此时MCU控制模块在向监控中心发送检测数据的同时也发送传NB-IoT模块或者北斗短报文模块故障告警信息。
上述LNG罐体危化品运输多网检测系统还包括显示模块和电源模块，所述显示模块与所述MCU控制模块连接，用于将接收的检测数据发送到显示模块进行显示，所述电源模块与所述数据采集模块、MCU控制模块、NB-IoT模块和北斗短报文模块连接，用于为相应模块进行电源供应。
进一步的，MCU控制模块实时获取NB-IOT模块与基站的信号状态，北斗短报文模块与北斗的信号状态，再通过MCU控制模块内置的智能算法选择数据发送通道，确保罐体检测后的组包数据能够发送到监控中心。
更进一步的，MCU控制模块实时获取NB-IOT模块的RSRP、SINR参数值，用于判别NB-IOT模块与基站的信号状态；
当RSRP的信号强度：<-114dBm，描述为极弱；-114～-105dBm，描述为弱；-104～-95dBm，描述为一般；-94～-85dBm，描述为强；>-85dBm，描述为极好；
当SINR的信噪比：<3dB时，描述为极差；3～10dB，描述为弱；11～15dB，描述为一般；16～25d，描述为强；>25dB，描述为极好。
所述LNG罐体危化品运输多网检测系统，MCU控制模块实时获取北斗短报文模块输出的$ZJXX语句，解析得到1#～6#波束信号功率，具体为：
功率范围：<-158dBW，$ZJXX语句为0，描述为极差；-156～-157dBW，$ZJXX语句为1，描述为弱；-154～-155dBW，$ZJXX语句为2，描述为一般；-152～-153dBW，$ZJXX语句为3，描述为强；>-152dBW，$ZJXX语句为3，描述为极好。
更进一步的，MCU控制模块内置的智能算法选择数据发送通道的方法，包括以下步骤：
步骤S1：设置以NB-IOT模块为主通道，北斗短报文模块为备用通道；
步骤S2：当NB-IOT模块的RSRP信号强度大于-104dBm，SINR信噪比大于11dB时，判定NB-IOT模块的信号强度满足要求，数传上传选择NB-IOT模块；
步骤S3：当NB-IOT模块的信号强度不满足要求时，则MCU控制模块判别北斗短报文模块信号功率，只要1#～6#波束共6个波束中的任1个波束功率大于-153dBW，则判定北斗短报文模块的信号强度满足要求，数传上传选择北斗短报文模块；
步骤S4：当NB-IOT模块和北斗短报文模块两个数据通道均不满足信号判别要求时，MCU控制模块强制分别通过NB-IOT模块和北斗短报文模块发出检测数据，同时MCU控制模块将该次检测数据暂存，待识别到信号强度满足要求时再重发。
本发明的有益效果是：本发明一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，通过NB-IOT物联网和北斗短报文组合通信技术对LNG罐体的监测数据进行传输，全天候、全方位监控LNG危化品运输的实时状态；通过对获取的数据进行分析处理能够实现反向定位到某一设备出现故障，能及时进行故障排除，相较于相有技术，缩短了故障排除的时间，提高了LNG罐体危化品运输的安全性。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，本发明具体涉及一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，通过NB-IOT和北斗短报文两种通信手段，根据两种通信特点，优先选择NB-IOT进行通信，因为中国的土地面积辽阔，地形多样复杂，使得很多高山、森林、沙漠、海洋等还没有建立NB-IoT基站，这时选用北斗短报文进行通信，实现全方位监控陆地、海洋运输LNG等危化品的实时状态。
本发明提出的LNG罐体危化品运输多网检测系统包括数据采集模块、MCU控制模块、告警模块、NB-IoT模块和北斗短报文模块；所述数据采集模块与安装在LNG罐体上的各种传感器连接，获取LNG罐体的多种检测数据并发送给所述MCU控制模块；MCU控制模块对接收到的各种检测数据进行分析处理，判断是否需要通过告警模块进行发出警告，并通过NB-IoT模块和北斗短报文模块获取各种通信方式的信号状态，选择数据发送通道将组包后的检测数据发送到监控中心。
安装在LNG罐体上的传感器包括位置、压力、液位、倾角和温度传感器，每种类型的传感器数量至少一个，用于采集某一种类型的检测数据；所有传感器均为间歇式工作模式，以降低整体的功耗；所有的传感器均有唯一的ID号。
所述MCU控制模块对接收到的各种检测数据进行分析处理，判断是否需要通过告警模块进行发出警告包括：对所述数据采集模块获取的LNG罐体的位置、压力、液位、倾角和温度数据逐一进行阈值判断，如果某一种类型数据阈值超过设定阈值时，则MCU控制模块通过告警模块进行声音和指示灯的告警提示，派人确定LNG罐体是否出现异常，此时MCU控制模块在向监控中心发送检测数据的同时也发送LNG罐体异常告警信息。
所述MCU控制模块通过告警模块发出告警提示还包括：如果存在连续多次均没有接收到某一ID号传感器发送的检测数据，则MCU控制模块通过告警模块进行声音和指示灯的告警提示，派人确定LNG罐体上安装的该ID号传感器是否出现故障，此时MCU控制模块在向监控中心发送检测数据的同时也发送传感器故障告警信息。
所述MCU控制模块通过告警模块发出告警提示还包括：如果存在连续多次只获取到NB-IoT模块与基站的信号状态或者北斗短报文模块与北斗的信号状态，则MCU控制模块通过告警模块进行声音和指示灯的告警提示，派人确定NB-IoT模块或者北斗短报文模块是否出现故障，此时MCU控制模块在向监控中心发送检测数据的同时也发送传NB-IoT模块或者北斗短报文模块故障告警信息。
还包括显示模块和电源模块，所述显示模块与所述MCU控制模块连接，用于将接收的检测数据发送到显示模块进行显示，所述电源模块与所述数据采集模块、MCU控制模块、NB-IoT模块和北斗短报文模块连接，用于为相应模块进行电源供应。
本发明的工作过程为：数据采集模块与罐体各传感器连接，主要进行LNG罐体位置、压力、液位、倾角、温度等数据采集，再传送给MCU控制模块；MCU控制模块接收监控数据，先把数据发送到显示模块进行显示。再对各数据进行阀值判别，如果超过，控制告警模块进行声音和指示灯提示。MCU控制模块实时获取NB-IOT模块与基站的信号状态，北斗短报文模块与北斗的信号状态，再通过MCU控制模块内置的智能算法选择数据发送通道，确保罐体检测后的组包数据能够发送到监控中心。
其中，MCU控制模块实时获取NB-IOT模块的RSRP、SINR参数值，用于判别NB-IOT模块与基站的信号状态。其判别参数的描述详见下列的表1和表2，
表1 NB-IOT模块信号强度参数对照表
MCU控制模块实时获取北斗短报文模块输出的$ZJXX语句解析得到1#～6#波束信号功率。
表2北斗卫星1#～6#波束信号功率对照表
| 接收值 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 功率范围(dBW) | <-158 | -156～-157 | -154～-155 | -152～-153 | >-152 |
| 描述 | 极差 | 弱 | 一般 | 强 | 极好 |
进一步地，MCU控制模块内置的智能算法选择数据发送通道的方法，包括以下步骤：
步骤S1：设置以NB-IOT模块为主通道，北斗短报文模块为备用通道；
步骤S2：当NB-IOT模块的RSRP信号强度大于-104dBm，即信号强度为一般、强或极好状态；SINR信噪比大于11dB时，即描述为一般、强功极好时，表示该通道数据通道状态良好，数传上传选择NB-IOT模块；
步骤S3：当NB-IOT模块信号强度不满足要求时，则MCU控制模块判别北斗短报文模块信号功率，只要1#～6#波束共6个波束中的任1个波束功率大于-153dBW,即功率描述为强或极好，表示该数据通道状态良好，判定北斗短报文模块的信号强度满足要求，数传上传选择北斗短报文模块；
步骤S4：当NB-IOT模块和北斗短报文模块两个数据通道均不满足信号判别要求时，MCU控制模块强制分别通过NB-IOT模块和北斗短报文模块发出检测数据，同时MCU控制模块将该次检测数据暂存，待识别到信号强度满足要求时再重发。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，包括LNG罐体和安装在括LNG罐体上的传感器，其特征在于：包括数据采集模块、MCU控制模块、告警模块、NB-IoT模块和北斗短报文模块；所述数据采集模块与安装在LNG罐体上的传感器连接，获取LNG罐体的多种检测数据并发送给所述MCU控制模块；MCU控制模块对接收到的各种检测数据进行分析处理，判断是否通过告警模块发出警告，并通过NB-IoT模块和北斗短报文模块获取各种通信方式的信号状态，选择数据发送通道将组包后的检测数据发送到监控中心。
2.根据权利要求1所述的一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，其特征在于：安装在LNG罐体上的传感器包括位置传感器、压力传感器、液位传感器、倾角传感器和温度传感器，每种类型的传感器数量至少设置一个，分别用于采集位置信息、压力信息、液位信息、倾角信息和温度信息的检测数据；所有传感器均为间歇式工作模式，所有的传感器均有唯一的ID号。
3.根据权利要求2所述的一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，其特征在于：所述MCU控制模块对接收到的各种检测数据进行分析处理，判断是否通过告警模块发出警告包括：对所述数据采集模块获取的LNG罐体的位置信息、压力信息、液位信息、倾角信息和温度信息数据逐一进行阈值判断，如果某一种类型数据阈值超过设定阈值时，则MCU控制模块通过告警模块进行声音和指示灯的告警提示，派人确定LNG罐体是否出现异常，此时MCU控制模块在向监控中心发送检测数据的同时也发送LNG罐体异常告警信息。
4.根据权利要求3所述的一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，其特征在于：所述MCU控制模块通过告警模块发出告警提示还包括：如果存在连续多次均没有接收到某一ID号传感器发送的检测数据，则MCU控制模块通过告警模块进行声音和指示灯的告警提示，派人确定LNG罐体上安装的该ID号传感器是否出现故障，此时MCU控制模块在向监控中心发送检测数据的同时也发送传感器故障告警信息。
5.根据权利要求1所述的一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，其特征在于：所述MCU控制模块通过告警模块发出告警提示还包括：如果存在连续多次只获取到NB-IoT模块与基站的信号状态或者北斗短报文模块与北斗的信号状态，则MCU控制模块通过告警模块进行声音和指示灯的告警提示，派人确定NB-IoT模块或者北斗短报文模块是否出现故障，此时MCU控制模块在向监控中心发送检测数据的同时也发送传NB-IoT模块或者北斗短报文模块故障告警信息。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，其特征在于：还包括显示模块和电源模块，所述显示模块与所述MCU控制模块连接，用于将接收的检测数据发送到显示模块进行显示，所述电源模块与所述数据采集模块、MCU控制模块、NB-IoT模块和北斗短报文模块连接，用于为相应模块进行电源供应。
7.根据权利要求1所述的一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，其特征在于：MCU控制模块实时获取NB-IOT模块与基站的信号状态，北斗短报文模块与北斗的信号状态，再通过MCU控制模块内置的智能算法选择数据发送通道，确保罐体检测后的组包数据能够发送到监控中心。
8.根据权利要求7所述的一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，其特征在于：MCU控制模块实时获取NB-IOT模块的RSRP、SINR参数值，用于判别NB-IOT模块与基站的信号状态；
当RSRP的信号强度：<-114dBm，描述为极弱；-114～-105dBm，描述为弱；-104～-95dBm，描述为一般；-94～-85dBm，描述为强；>-85dBm，描述为极好；
当SINR的信噪比：<3dB时，描述为极差；3～10dB，描述为弱；11～15dB，描述为一般；16～25d，描述为强；>25dB，描述为极好。
9.根据权利要求8所述的一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，其特征在于：MCU控制模块实时获取北斗短报文模块输出的$ZJXX语句，解析得到1#～6#波束信号功率，具体为：
功率范围：<-158dBW，$ZJXX语句为0，描述为极差；-156～-157dBW，$ZJXX语句为1，描述为弱；-154～-155dBW，$ZJXX语句为2，描述为一般；-152～-153dBW，$ZJXX语句为3，描述为强；>-152dBW，$ZJXX语句为3，描述为极好。
10.根据权利要求9所述的一种LNG罐体危化品运输多网检测系统，其特征在于，MCU控制模块内置的智能算法选择数据发送通道的方法，包括以下步骤：
步骤S1：设置以NB-IOT模块为主通道，北斗短报文模块为备用通道；
步骤S2：当NB-IOT模块的RSRP信号强度大于-104dBm，SINR信噪比大于11dB时，判定NB-IOT模块的信号强度满足要求，数传上传选择NB-IOT模块；
步骤S3：当NB-IOT模块的信号强度不满足要求时，则MCU控制模块判别北斗短报文模块信号功率，只要1#～6#波束共6个波束中的任1个波束功率大于-153dBW，则判定北斗短报文模块的信号强度满足要求，数传上传选择北斗短报文模块；
步骤S4：当NB-IOT模块和北斗短报文模块两个数据通道均不满足信号判别要求时，MCU控制模块强制分别通过NB-IOT模块和北斗短报文模块发出检测数据，同时MCU控制模块将该次检测数据暂存，待识别到信号强度满足要求时再重发。
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