CN212432219U - 一种基于物联网的天然气数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种基于物联网的天然气数据采集装置，涉及数据采集装置技术领域，该装置包括压力变送器、温度变送器、流量变送器、气体传感器、气象传感器、控制器、报警模块和NB‑IOT通信模块，所述压力变送器、温度变送器、流量变送器、气体传感器、气象传感器和报警模块分别与控制器连接，NB‑IoT通信模块通过UART总线与控制器的通讯端连接。该装置结构简单，体积小，成本低、易于实现，可以实时采集用户的天然气各种数据信息，能将采集的数据通过物联网主动上报，并且在发现异常数据时能及时发出报警信号。

Description

一种基于物联网的天然气数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及数据采集装置技术领域，具体涉及一种基于物联网的天然气数据采集装置。

背景技术

天然气作为一种新兴的清洁能源，在国计民生中扮演着举足轻重的作用。天然气属于易燃易爆气体，天然气管道遍布整个城市，尤其工商业用户、阀门井(室)、调压站(箱)数量众多，客观上存在安全隐患。并且工商业用户的用气量一般要占天燃气公司总销气量的80％以上，因此对天燃气公司的工商业用户有监管显得尤为重要。在国内燃气市场竞争加剧和能源紧张的形势下，燃气工商业用户管理已经成为燃气企业优化负荷结构、提高管网综合效率和争取企业最大盈利空间的主要手段之一，也是燃气企业可持续发展的重要动力和源泉。为保障管网平稳供气，采用先进的技术手段将用气用户纳入燃气工商业用户管理，分析用气规律十分必要。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种基于物联网的天然气数据采集装置，结构简单，体积小，成本低、易于实现，可以实时采集用户的天然气各种数据信息，能将采集的数据通过物联网主动上报，并且在发现异常数据时能及时发出报警信号。

本实用新型提供的一种基于物联网的天然气数据采集装置，包括压力变送器、温度变送器、流量变送器、气体传感器、气象传感器、控制器、报警模块和NB-IOT通信模块，所述压力变送器、温度变送器、流量变送器、气体传感器、气象传感器和报警模块分别与控制器连接；NB-IoT通信模块通过UART总线与控制器的通讯端连接。

进一步地，装置还包括防雷击模块，所述防雷击模块与控制器连接。

进一步地，所述NB-IOT通信模块采用贴片式物联网卡。

进一步地，NB-IoT通信模块采用全向式弹簧天线作为信号收发天线。

进一步地，装置还包括电源模块，所述电源模块与控制器连接，所述电源模块包括蓄电池模块、市电供电模块和电源切换模块，所述电源切换模块分别与蓄电池模块和市电供电模块连接。

进一步地，所述电源模块还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与蓄电池连接。

进一步地，所述控制器采用的型号为STM32F103RDT6。

进一步地，所述报警模块包括第四电阻、第五电阻、第三开关器件、第二二极管和蜂鸣器，所述第四电阻的一端与控制器的输出端连接，所述第四电阻的另一端与第三开关器件的基极连接，所述第三开关器件的发射极接地，所述第三开关器件的集电极分别与蜂鸣器的一端和第二二极管的正极连接，所述蜂鸣器的另一端分别与第二二极管的负极和第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与外接电源连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种基于物联网的天然气数据采集装置，结构简单，体积小，易实现，可以实时采集天然气场站的各种数据信息，能将采集的数据发送给其他智能终端，并且在发现异常数据时能及时发出报警信号。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型第一实施例提供的基于物联网的天然气数据采集装置的结构框图；

图2为本实施例中控制器的电路原理图；

图3为本实施例中报警模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参考图1-3，本实用新型第一实施例提供的一种基于物联网的天然气数据采集装置，包括压力变送器、温度变送器、流量变送器、气体传感器、气象传感器、控制器、报警模块和NB-IOT通信模块，所述压力变送器、温度变送器、流量变送器、气体传感器、气象传感器、报警模块和NB-IOT通信模块分别与控制器连接。压力变送器用于采集天然气管道的压力数据，并将采集的压力数据发送给控制器。温度变送器用于采集环境温度，并将采集的温度数据发送给控制器；流量变送器用于采集天然气管道的流量数据，并将采集的流量数据发送给控制器；气体传感器按国家标准设置在需要监控的位置，气体传感器用于采集有毒有害气体和可燃气体，并将采集的有毒、有害气体和可燃气体信息发送给控制器；气象传感器包括风力传感器和风向传感器，气象传感器用于采集风力、风向等气象数据，并将气象数据发送给控制器，控制器接收压力数据、环境温度数据、流量数据、有毒有害气体和可燃气体的信息以及风力、风向等数据进行处理和分析，控制器将接收的数据通过NB-IOT通信模块发送给其他的智能终端或监控中心，控制器并判断数据是否异常，若数据有异常，则控制器向报警模块发送控制指令，报警模块接收到控制指令后发出报警信号。NB-IoT通信模块采用贴片式物联网卡，NB-IoT通信模块通过UART总线与控制器的通讯端相连。NB-IOT通信模块包括集成电路SARA-N200，贴片式封装的物联网SIM卡直接焊接在电路板上。NB-IOT通信模块选择全向式弹簧天线作为信号收发天线。采用NB-IoT通信模块与监控中心或其他智能终进行数据交互，有低功耗、低成本、传输距离远、数据传输稳定等优点。

在本实施例中，控制器采用的型号为STM32F103RDT6。STM32F103RDT6芯片采用高性能ARMCortex-M3 TM 32位RISC核心在72兆赫的频率操作，高速嵌入式存储器和增强的I/O外设连接到两个APB总线，提供两个12位ADC，三个通用16位定时器加一个PWM定时器，以及标准和先进的通讯接口：I ²C和SPI接口，三个串行外设接口，一个USB接口和一个CAN接口。STM32F103RDT6工作于2V至3.6V电源，工作温度范围在–40℃～+85℃。

本实施例提供的基于物联网的天然气数据采集装置，结构简单，体积小，成本低，易于实现，可以实时采集用户的天然气各种数据信息，能将采集的数据通过物联网主动上报，并且在发现异常数据时能及时发出报警信号，方便燃气公司管理。

基于物联网的天然气数据采集装置还包括防雷击模块，所述防雷击模块与控制器连接。防雷击模块用于保护设备免受雷击故障。当雷击通过导线将高电压传输到基于物联网的天然气数据采集装置的NB-IOT通信模块时，先经过防雷击保护双向TVS管，将瞬态高压能量导入大地后再传输数据到通信模块中。通过设置防雷击模块可以保护基于物联网的天然气数据采集装置免受雷击故障。

基于物联网的天然气数据采集装置还包括电源模块，所述电源模块与控制器连接，电源模块为其他组件模块供电，电源模块包括蓄电池模块、市电供电模块和电源切换模块，所述电源切换模块分别与蓄电池模块和市电供电模块连接。电源模块还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与蓄电池连接。该装置采用多种供电方式供电，可以灵活切换，适用于多种不同的应用场景。

报警模块包括第四电阻、第五电阻、第三开关器件、第二二极管和蜂鸣器，所述第四电阻的一端与控制器的输出端连接，所述第四电阻的另一端与第三开关器件的基极连接，所述第三开关器件的发射极接地，所述第三开关器件的集电极分别与蜂鸣器的一端和第二二极管的正极连接，所述蜂鸣器的另一端分别与第二二极管的负极和第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与外接电源连接。控制器在发现有异常数据时，控制器控制蜂鸣器发出报警信号提醒场站的工作人员。

本实施例中的基于物联网的天然气数据采集装置，不仅可以安装在场站进行安全监控，还可以适用于调压箱、调压撬、商业用户的监测计量数据采集。

这里，要说明的是，本实用新型涉及的功能、算法、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、算法、方法本身，也即本实用新型虽然涉及一点功能、算法、方法，但并不包含对功能、算法、方法本身提出的改进。本实用新型对于功能、算法、方法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便更好的理解本实用新型。

以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种基于物联网的天然气数据采集装置，其特征在于，包括压力变送器、温度变送器、流量变送器、气体传感器、气象传感器、控制器、报警模块和NB-IOT通信模块，所述压力变送器、温度变送器、流量变送器、气体传感器、气象传感器和报警模块分别与控制器连接；NB-IoT通信模块通过UART总线与控制器的通讯端连接。

2.如权利要求1所述的基于物联网的天然气数据采集装置，其特征在于，所述装置还包括防雷击模块，所述防雷击模块与控制器连接。

3.如权利要求1所述的基于物联网的天然气数据采集装置，其特征在于，所述NB-IOT通信模块采用贴片式物联网卡。

4.如权利要求3所述的基于物联网的天然气数据采集装置，其特征在于，NB-IoT通信模块采用全向式弹簧天线作为信号收发天线。

5.如权利要求1所述的基于物联网的天然气数据采集装置，其特征在于，所述装置还包括电源模块，所述电源模块分别与控制器和NB-IOT通信模块连接，所述电源模块包括蓄电池模块、市电供电模块和电源切换模块，所述电源切换模块分别与蓄电池模块和市电供电模块连接。

6.如权利要求5所述的基于物联网的天然气数据采集装置，其特征在于，所述电源模块还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板与蓄电池连接。

7.如权利要求1所述的基于物联网的天然气数据采集装置，其特征在于，所述控制器采用的型号为STM32F103RDT6。

8.如权利要求7所述的基于物联网的天然气数据采集装置，其特征在于，所述报警模块包括第四电阻、第五电阻、第三开关器件、第二二极管和蜂鸣器，所述第四电阻的一端与控制器的输出端连接，所述第四电阻的另一端与第三开关器件的基极连接，所述第三开关器件的发射极接地，所述第三开关器件的集电极分别与蜂鸣器的一端和第二二极管的正极连接，所述蜂鸣器的另一端分别与第二二极管的负极和第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与外接电源连接。

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