CN114963013B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种基于物联平台监控城市燃气运行状态管理系统，包括燃气管道、与燃气管道连接的传感器模块、与燃气管道连接的管路控制模块；包括云计算模块、传输模块和后台管理模块。本发明通过传感器模块实时监测燃气管道的压力、温度和燃气外泄浓度数据，且通过传输模块传输至云计算模块中进行人工智能分析，由后台管理模块呈现给工作人员，以供工作理人员监控数据变化情况，适用范围广，监控压力调节时方便可靠，节省了人力去使用现场查看压力需要的时间。

Description

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
技术领域
本发明涉及燃气设备技术领域，尤其涉及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。
背景技术
随着新技术迅猛发展形势下，数字化、平台化、智慧化发展已成为燃气行业重要趋势，燃气行业生产运营面临前所未有的挑战。燃气管网与调压设施建设时间长，腐蚀老化严重，存在重大事故风险。而传统燃气管网与调压设施数据不全面，对燃气管网与调压设施的维修维护基于人工判断，对人员的依赖性强，官网维护成本高；而且燃气管网大多沉于地下，无法及时、全面、精确的感知，安全得不到保障。
现有申请号为CN201911424204.7公开了公开了一种燃气调压柜无线压力监控系统，包括无线压力传感器、网关、信号基站、控制模块、云平台以及管理中心。通过信号基站覆盖无线网络，使无线压力传感器、网关、控制模块、云平台以及管理中心相互之间通过网络传输压力信息，无线压力传感器将变化的压力信息通过网络的形式传输给网关，网关在信号基站覆盖网络的区域内，将压力信息传输至云平台，云平台将压力信息计算分析，最终传输至管理中心，由管理中心呈现给工作人员，以供工作理人员监控压力变化情况，但是该技术所实现的功能单一，适用性低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出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，以更加确切地解决上述所述问题。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提出一种基于物联平台监控城市燃气运行状态管理系统，包括燃气管道、与燃气管道连接的传感器模块、与燃气管道连接的管路控制模块；包括云计算模块、传输模块和后台管理模块，所述传感器模块包括压力传感器、温度传感器和燃气浓度检测传感器，传感器模块中各传感器的信息输出端与传输模块输入端连接，传输模块输出端与云计算模块的输入端连接，所述传感器模块获取燃气管道燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息，传感器模块所监测信息由传输模块传输至云计算模块，传输模块与云计算模块之间的网络连接的方式支持移动数据网络、局域网络以及蓝牙，云计算模块数据连接有后台管理模块，所述云计算模块传输所述数据信息至后台管理模块，所述管路控制模块包括切断阀、放散阀和阀电控头，后台管理模块通过传输模块与阀电控头数据连接，后台管理模块发出调节压力的指令信息由传输模块送至管路控制模块
进一步的，所述压力传感器为双口式压力传感器，双口式压力传感器的第一输入端与燃气入口管道连接，双口式压力传感器的第二输入端与燃气出口管道连接，温度传感器连接于燃气管道上。
进一步的，所述云计算模块包括数据库和人工智能分析单元，传感器模块获取的燃气管道燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息传输至人工智能分析单元，由人工智能分析单元结合数据库对所述数据信息进行分析。
进一步的，所述人工智能分析单元包括安全运营分析单元、按需保养分析单元以及经济调度分析单元，安全运营分析单元通过对压力、温度和外部燃气浓度的实时监测，对管网泄露情况进行预警分析，按需保养分析单元在安全运营分析单元监控基础上引入按需保养，通过数据分析提前感知设备异常并及时处理，经济调度分析单元对调压设施运行状态监控和运行规律分析，监测数据与管网仿真系统联动，支持智慧运营。
进一步的，所述传感器模块支持的采用通信方式为5G窄带物联网络NB-IOT进行数据传输，后台管理模块为移动设备、监控平台或者移动设备与监控平台的组合。
一种基于物联平台监控城市燃气运行状态管理方法，所述管理方法运用于所述管理系统，包括以下步骤：
步骤一：数据监测：首先由传感器模块对燃气管道进行数据监控，传感器模块中的双口式压力传感器分别对燃气入口管道与燃气出口管道的燃气压力进行监测，由温度传感器对燃气管道内部的温度进行监测，由燃气浓度检测传感器对燃气管道外部的空气进行燃气浓度信息监测；
步骤二：云计算分析：传感器模块获取的燃气管道燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息传输至云计算模块中，由云计算模块中的人工智能分析单元结合数据库判断分析所述数据信息是否合格，同时将监测数据信息及人工智能分析结果传输至后台管理模块；
人工智能分析单元中的安全运营分析单元通过对压力、温度和外部燃气浓度的实时监测，对管网泄露情况进行预警分析，有效预防安全事故发生；
人工智能分析单元中的按需保养分析单元在安全运营分析单元监控基础上引入按需保养，通过数据分析提前感知设备异常并及时处理；
人工智能分析单元中的经济调度分析单元对调压设施运行状态监控和运行规律分析，促进生产调度精细化管理，监测数据与管网仿真系统联动，使仿真结果更准确，支持智慧运营；
步骤三：调节管控：基于云计算分析，发送指令给管路控制模块，切断阀、放散阀自动进行开大、关小或闭合，达到自动控制调节燃气进出口管道内气体的压力变化，同时，传感器模块将变化的监测数据通过传输模块传输至云计算模块，由云计算模块重新计算分析，最终传输至后台管理模块，由后台管理模块呈现给工作人员，以供工作理人员监控数据变化情况，适用范围广，监控压力调节时方便可靠，节省了人力去使用现场查看压力需要的时间。
本发明的有益效果：
1、本发明通过传感器模块实时监测燃气管道的压力、温度和燃气外泄浓度数据，且通过传输模块传输至云计算模块中进行人工智能分析，由后台管理模块呈现给工作人员，以供工作理人员监控数据变化情况，适用范围广，监控压力调节时方便可靠，节省了人力去使用现场查看压力需要的时间。
2、人工智能分析单元中的安全运营分析单元通过对压力、温度和外部燃气浓度的实时监测，对管网泄露情况进行预警分析，有效预防安全事故发生；按需保养分析单元在安全运营分析单元监控基础上引入按需保养，通过数据分析提前感知设备异常并及时处理；经济调度分析单元对调压设施运行状态监控和运行规律分析，促进生产调度精细化管理，监测数据与管网仿真系统联动，使仿真结果更准确，支持智慧运营。
附图说明
图1为本发明的一种基于物联平台监控城市燃气运行状态管理系统的网络连接示意图；
图2为本发明的一种基于物联平台监控城市燃气运行状态管理系统的压力、温度异常与发生时间关系线性图。
具体实施方式
为了更加清楚完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参考图1，本发明提出一种基于物联平台监控城市燃气运行状态管理系统，包括燃气管道、与燃气管道连接的传感器模块、与燃气管道连接的管路控制模块；包括云计算模块、传输模块和后台管理模块，传感器模块包括压力传感器、温度传感器和燃气浓度检测传感器，传感器模块中各传感器的信息输出端与传输模块输入端连接，传输模块输出端与云计算模块的输入端连接，传感器模块获取燃气管道燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息，传感器模块所监测信息由传输模块传输至云计算模块，传输模块与云计算模块之间的网络连接的方式支持移动数据网络、局域网络以及蓝牙，云计算模块数据连接有后台管理模块，云计算模块传输数据信息至后台管理模块，管路控制模块包括切断阀、放散阀和阀电控头，在云计算分析管道压力数据后，管路控制模块作出反应，切断阀、放散阀自动进行开大、关小或闭合，达到自动控制调节燃气进出口管道内气体的压力变化。后台管理模块通过传输模块与阀电控头数据连接，后台管理模块发出调节压力的指令信息由传输模块送至管路控制模块。
压力传感器为双口式压力传感器，该双口式压力传感器采用型号为MB-TQ211-Ex的双口式压力传感器，用于对燃气调压柜进行压力和温度检测，且可同事检测出口和入口，并可进行温度补偿计算；双口式压力传感器的第一输入端与燃气入口管道连接，双口式压力传感器的第二输入端与燃气出口管道连接，温度传感器连接于燃气管道上，可同时监测燃气管道的进口和出口两个环节，提供次高压、中压和低压监测，应用于小于1.6MPa的低压管道监测，应用于1.6-6.4MPa的中压管道监测，应用于10-42MPa的高压管道监测。
云计算模块包括数据库和人工智能分析单元，传感器模块获取的燃气管道燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息传输至人工智能分析单元，由人工智能分析单元结合数据库判断分析数据信息是否合格，根据应用于高、中、低压管道检测的不同，数据库内预设相对应的燃气种类及其燃气压力区间标准，燃气种类包括天然气、人工燃气、液化石油气和沼气等，压力传感器所检测燃气压力保持在其对应的压力标准区间内，且保持稳压为正常状态，否则出现漏气等问题；温度传感器所检测的温度保持在预设标准值以下为正常状态，否则出现高温预警；燃气浓度检测传感器检测管道外部环境的燃气浓度高于预设标准值，则出现漏气预警。
人工智能分析单元包括安全运营分析单元、按需保养分析单元以及经济调度分析单元，安全运营分析单元通过对压力、温度和外部燃气浓度的实时监测，对管网泄露情况进行预警分析，当所检测压力、温度和外部燃气浓度数据异常时，则向后台管理模块反应预警信息，有效预防安全事故发生，压力传感器所检测燃气压力保持在其对应的压力标准区间内，且保持稳压为正常状态，否则出现漏气等问题；温度传感器所检测的温度保持在预设标准值以下为正常状态，否则出现高温预警；燃气浓度检测传感器检测管道外部环境的燃气浓度高于预设标准值，则出现漏气预警；按需保养分析单元在安全运营分析单元监控基础上引入按需保养，根据安全运营分析单元检测的压力、温度异常与发生时间生成线性图表模型，以异常发生时间为X轴，异常发生次数累加为Y轴，模拟推算下一异常发生时间区间，通过数据分析提前感知设备异常并及时处理，线性图表模型参考图2。
经济调度分析单元对调压设施运行状态监控和运行规律分析，基于上述压力、温度异常与发生时间生成的线性图表，沿其运行规律进行线性预测模拟，模拟推算下一异常发生时间区间，监测数据与管网仿真系统联动，支持智慧运营。
传感器模块支持的采用通信方式为5G窄带物联网络NB-IOT进行数据传输，有效保证数据传输的速度和稳定性，后台管理模块为移动设备、监控平台或者移动设备与监控平台的组合，通过移动设备、监控平台或者移动设备与监控平台的组合监控燃气进出口管道压力的调节及压力变化情况，监控形式灵活，方便工作人员随时进行查看或监控，智能化程度高。
本发明还提出了一种基于物联平台监控城市燃气运行状态管理方法，该管理方法运用于上述管理系统，包括以下步骤：
步骤一：数据监测：首先由传感器模块对燃气管道进行数据监控，传感器模块中的双口式压力传感器分别对燃气入口管道与燃气出口管道的燃气压力进行监测，由温度传感器对燃气管道内部的温度进行监测，由燃气浓度检测传感器对燃气管道外部的空气进行燃气浓度信息监测；
步骤二：云计算分析：传感器模块获取的燃气管道燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息传输至云计算模块中，由云计算模块中的人工智能分析单元结合数据库判断分析数据信息是否合格，同时将监测数据信息及人工智能分析结果传输至后台管理模块；
人工智能分析单元中的安全运营分析单元通过对压力、温度和外部燃气浓度的实时监测，对管网泄露情况进行预警分析，有效预防安全事故发生；
人工智能分析单元中的按需保养分析单元在安全运营分析单元监控基础上引入按需保养，通过数据分析提前感知设备异常并及时处理；
人工智能分析单元中的经济调度分析单元对调压设施运行状态监控和运行规律分析，促进生产调度精细化管理，监测数据与管网仿真系统联动，使仿真结果更准确，支持智慧运营；
步骤三：调节管控：基于云计算分析，发送指令给管路控制模块，切断阀、放散阀自动进行开大、关小或闭合，达到自动控制调节燃气进出口管道内气体的压力变化，同时，传感器模块将变化的监测数据通过传输模块传输至云计算模块，由云计算模块重新计算分析，最终传输至后台管理模块，由后台管理模块呈现给工作人员，以供工作理人员监控数据变化情况，适用范围广，监控压力调节时方便可靠，节省了人力去使用现场查看压力需要的时间。
本发明通过传感器模块实时监测燃气管道的压力、温度和燃气外泄浓度数据，且通过传输模块传输至云计算模块中进行人工智能分析，由后台管理模块呈现给工作人员，以供工作理人员监控数据变化情况，适用范围广，监控压力调节时方便可靠，节省了人力去使用现场查看压力需要的时间。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

Claims (2)

1.一种基于物联平台监控城市燃气运行状态管理系统，包括燃气管道、与燃气管道连接的传感器模块、与燃气管道连接的管路控制模块；其特征在于，包括云计算模块、传输模块和后台管理模块，所述传感器模块包括压力传感器、温度传感器和燃气浓度检测传感器，传感器模块中各传感器的信息输出端与传输模块输入端连接，传输模块输出端与云计算模块的输入端连接，所述传感器模块获取燃气管道燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息，传感器模块所监测信息由传输模块传输至云计算模块，传输模块与云计算模块之间的网络连接的方式支持移动数据网络、局域网络以及蓝牙，云计算模块数据连接有后台管理模块，所述云计算模块传输所述燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息至后台管理模块，所述管路控制模块包括切断阀、放散阀和阀电控头，后台管理模块通过传输模块与阀电控头数据连接，后台管理模块发出调节压力的指令信息由传输模块送至管路控制模块；
所述压力传感器为双口式压力传感器，双口式压力传感器的第一输入端与燃气入口管道连接，双口式压力传感器的第二输入端与燃气出口管道连接，温度传感器连接于燃气管道上；
所述云计算模块包括数据库和人工智能分析单元，传感器模块获取的燃气管道燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息传输至人工智能分析单元，由人工智能分析单元结合数据库对所述燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息进行分析；
所述人工智能分析单元包括安全运营分析单元、按需保养分析单元以及经济调度分析单元，安全运营分析单元通过对压力、温度和外部燃气浓度的实时监测，对管网泄露情况进行预警分析，按需保养分析单元在安全运营分析单元监控基础上引入按需保养，通过数据分析提前感知设备异常并及时处理，经济调度分析单元对调压设施运行状态监控和运行规律分析，监测数据与管网仿真系统联动，支持智慧运营；
所述传感器模块支持的采用通信方式为5G窄带物联网络NB-IOT进行数据传输，后台管理模块为移动设备、监控平台或者移动设备与监控平台的组合。
2.一种基于物联平台监控城市燃气运行状态管理方法，所述管理方法运用于如权利要求1所述管理系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：数据监测：首先由传感器模块对燃气管道进行数据监控，传感器模块中的双口式压力传感器分别对燃气入口管道与燃气出口管道的燃气压力进行监测，由温度传感器对燃气管道内部的温度进行监测，由燃气浓度检测传感器对燃气管道外部的空气进行燃气浓度信息监测；
步骤二：云计算分析：传感器模块获取的燃气管道燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息传输至云计算模块中，由云计算模块中的人工智能分析单元结合数据库判断分析所述燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息是否合格，同时将监测燃气压力数据信息、温度数据信息及外部燃气浓度信息及人工智能分析结果传输至后台管理模块；
人工智能分析单元中的安全运营分析单元通过对压力、温度和外部燃气浓度的实时监测，对管网泄露情况进行预警分析，有效预防安全事故发生；
人工智能分析单元中的按需保养分析单元在安全运营分析单元监控基础上引入按需保养，通过数据分析提前感知设备异常并及时处理；
人工智能分析单元中的经济调度分析单元对调压设施运行状态监控和运行规律分析，促进生产调度精细化管理，监测数据与管网仿真系统联动，使仿真结果更准确，支持智慧运营；
步骤三：调节管控：基于云计算分析，发送指令给管路控制模块，切断阀、放散阀自动进行开大、关小或闭合，达到自动控制调节燃气进出口管道内气体的压力变化，同时，传感器模块将变化的监测数据通过传输模块传输至云计算模块，由云计算模块重新计算分析，最终传输至后台管理模块，由后台管理模块呈现给工作人员，以供工作理人员监控数据变化情况。
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