CN213236990U - 一种基于nb iot的管道监测平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于NB IOT的管道监测平台，包括若干个监控平台，所述监控平台实时收集管道腐蚀泄漏所需要的管道监测传感器参数数据，并将所述管道监测传感器参数数据分析处理后，通过蜂窝的窄带物联网NB IoT网络发送到后台管道监控系统，后台管道监控系统根据周围环境特征、管道类型因素确定管道监测传感器参数和监控平台布放参数。本实用新型中的监控平台作为测量节点，配合后台管道监控系统用来对整个管道范围内实时监测，定位和分类多种威胁，安全性高，适用范围广。

Description

一种基于NB IOT的管道监测平台

技术领域

本实用新型涉及监测平台，具体是一种基于NB IOT的管道监测平台。

背景技术

管道运输是目前最主要的油气输送方式，在石油工业发展中起着极其重要的作用。管道管理因为其独特的特点，长度长，价值高，高风险以及通常难以进入的状况，需要持续监控以及优化维护干预措施。管道所有者最关心的问题是可能的泄漏，这可能会对环境及生产生命安全造成严重影响，并使管道无法维修。泄漏的原因可能不同，包括地震，滑坡或移动物体碰撞，腐蚀，磨损，材料缺陷或第三方入侵引起的过度变形。所以在长输管道输送和生产过程中需要对管道进行自动检测、监视、控制和管理，管道监控系统应运而生。随着中国管道数字化建设快速发展，国内油气管道基本实现了数字化管理，利用物联网技术和管道监控管理平台开展了泄漏监测、阴保数据采集、移动巡检等应用。但是多数监控系统建设要求高，需要管道建设初期进行监测装置的布置，监控成本高，效果差，实际应用效果不够理想。且应用的广度和深度不够，许多系统具有局限性，尚停留在某些单项业务领域。使管道容易受到泄漏，损坏和盗窃的影响。这里针对管道监控管理系统中采集管道各方面信息传感器层的一种基于NB IoT的管道监测平台，作为测量节点配合监控后台系统用来对整个管道范围内实时监测，定位和分类多种威胁。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于NB IOT的管道监测平台，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于NB IOT的管道监测平台，包括若干个监控平台，所述监控平台实时收集管道腐蚀泄漏所需要的管道监测传感器参数数据，并将所述管道监测传感器参数数据分析处理后，通过蜂窝的窄带物联网NB IoT网络发送到后台管道监控系统，后台管道监控系统根据周围环境特征、管道类型因素确定管道监测传感器参数和监控平台布放参数。

由于管道空间跨度范围大，需要沿管道分布各个监控节点，各个节点根据管道设施、管道类型、地理环境等布置。监测包括但不限于腐蚀监测、压力监测、流量监测、应变监测、温度监测、视频监测。管道监控平台将管道现场的监测传感器组织结构成一个整体，并将各个监测传感器数据整理发送至管道监控系统的数据库，为接下来管道的监控诊断，定位和分类管道威胁提供数据支撑。油气传输生产任务进行时受环境因素影响, 可能会产生不同程度的生产隐患, 在管道监控平台构建中需结合周边环境特征, 对运输管道进行全面监测设计。包括监测管道类型，检测平台布放密度、管道监测的参数等，将监测平台采用NB IoT技术构建管道采集网络，管道监控平台作为测量节点，配合后台管道监控系统用来对整个管道范围内实时监测，定位和分类多种威胁。

作为本实用新型进一步的优选方案，所述管道监测传感器包括阴保电压电流传感器、腐蚀传感器、流量压力测试仪、管道应力应变传感器、管道内外温度传感器、管道外环境土壤传感器。

作为本实用新型进一步的优选方案，所述监控平台包括管道监控处理器、闹钟唤醒单元、无线传输单元、数据存储单元、电源管理单元和数据采集单元，所述管道监控处理器根据监测需求采集数据采集单元内各个管道监测传感器数据，将数据处理分析后通过无线传输单元发送至后台管道监控系统，并将未成功发送的数据存储在数据存储单元，完成一个测量周期后进入休眠状态，所述闹钟唤醒单元负责在下一个测量周期唤醒监控平台进入工作状态，所述电源管理单元负责给整个监控平台提供高效低功耗的供电。

作为本实用新型进一步的优选方案，所述阴保电压电流传感器用于阴极保护参数的检测，管道使用牺牲阳极的阴极保护法进行腐蚀防护。

作为本实用新型进一步的优选方案，所述腐蚀传感器用于监测管道腐蚀程度，管道腐蚀速率。

作为本实用新型进一步的优选方案，所述流量压力测试仪用于管道内压力检测。

作为本实用新型进一步的优选方案，所述管道监控处理器选用低功耗的微控制器。

作为本实用新型再进一步的优选方案，所述无线传输单元为NB IoT通信设备。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型中的监控平台作为测量节点，配合后台管道监控系统用来对整个管道范围内实时监测，定位和分类多种威胁，安全性高，适用范围广。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型中监控平台的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种基于NB IOT的管道监测平台，包括若干个监控平台，所述监控平台实时收集管道腐蚀泄漏所需要的管道监测传感器参数数据，并将所述管道监测传感器参数数据分析处理后，通过蜂窝的窄带物联网NB IoT网络发送到后台管道监控系统，为管道腐蚀泄漏异常事件（例如地震，第三方入侵，爆炸或洪水）等管道管理评估系统提供基础数据，后台管道监控系统根据周围环境特征、管道类型因素确定管道监测传感器参数和监控平台布放参数。

由于管道空间跨度范围大，需要沿管道分布各个监控节点，各个节点根据管道设施、管道类型、地理环境等布置。监测包括但不限于腐蚀监测、压力监测、流量监测、应变监测、温度监测、视频监测。管道监控平台将管道现场的监测传感器组织结构成一个整体，并将各个监测传感器数据整理发送至管道监控系统的数据库，为接下来管道的监控诊断，定位和分类管道威胁提供数据支撑。油气传输生产任务进行时受环境因素影响, 可能会产生不同程度的生产隐患, 在管道监控平台构建中需结合周边环境特征, 对运输管道进行全面监测设计。包括监测管道类型，检测平台布放密度、管道监测的参数等，将监测平台采用NB IoT技术构建管道采集网络，管道监控平台作为测量节点，配合后台管道监控系统用来对整个管道范围内实时监测，定位和分类多种威胁。

优选的，所述管道监测传感器包括阴保电压电流传感器、腐蚀传感器、流量压力测试仪、管道应力应变传感器、管道内外温度传感器、管道外环境土壤传感器。

请参阅图2，所述监控平台包括管道监控处理器、闹钟唤醒单元、无线传输单元、数据存储单元、电源管理单元和数据采集单元，所述管道监控处理器根据监测需求采集数据采集单元内各个管道监测传感器数据，将数据处理分析后通过无线传输单元发送至后台管道监控系统，并将未成功发送的数据存储在数据存储单元，完成一个测量周期后进入休眠状态，所述闹钟唤醒单元负责在下一个测量周期唤醒监控平台进入工作状态，所述电源管理单元负责给整个监控平台提供高效低功耗的供电。

所述阴保电压电流传感器用于阴极保护参数的检测，管道使用牺牲阳极的阴极保护法进行腐蚀防护，电压电流是管道管理维护中必不可少的参数，可用于管道电位、电流、绝缘性能的测试，也可用于覆盖层检漏及交直流干扰的测试。

所述腐蚀传感器用于监测管道腐蚀程度，管道腐蚀速率，能及时了解管线的腐蚀速率，对其腐蚀状态进行评价，并对可能发生腐蚀失效的各种环境进行预警。

所述流量压力测试仪用于管道内压力检测，管道中的压力反映油气管道的运输状态是否良好, 如果管道中的压力瞬间增大或者瞬间减小, 都表明了石油管道出现了问题，快速定位故障点，有利于查找石油管道故障原因，为石油管道的抢修和石油管道故障的排除提供依据。

应力应变传感器，用于检测管道周围的应力情况，管道沿线地质地貌错综复杂，自然条件恶劣，极易造成整体移位、局部变形或应力集中，从而导致较大的位移应力、屈曲或蠕变，严重时甚至导致管道断裂破坏。在应急情况下通过检测其应力应变来精准定位事故位置，便于管道监控预警。

管道内外温度传感器，用于检测管道内外的温度情况。管道内输送物质复杂，管道内流动液体温度是事实变化的，对管道内壁腐蚀影响因素大，管道外温度为管道外环境重要参数，影响管道外壁腐蚀情况。

管道外环境土壤传感器，用于检测管道外部所处土壤环境的稳定性检测(包括土壤的土质、水质和杂散电流等)。对管道外土壤稳定性检测来了解和预计管道腐蚀程度及腐蚀原因，即使发现管道所存在的安全隐患。

所述管道监控处理器选用低功耗的微控制器，处理器为整个平台的核心，负责整个平台的控制、数据的采集、处理、编码和发送。非测量状态下整个系统处于休眠模式，所有的工作电路也都处于关闭状态，降低系统功耗。在一定时间休眠后，有闹钟唤醒单元唤醒处理器，进入测量状态，控制系统进行测量，测量结束后将数据通过无线传输单元发送，当发送成功时，控制系统再次进入休眠模式。

所述无线传输单元为NB IoT通信设备，将管道监控处理器编码数据发送至后台管道监控系统，NB-IoT设备属于监测平台的网络核心部分，涉及整个数据的及时性和抗干扰性。NB-IoT通信设备具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点，符合监测平台数据上传量需求低、功耗要求低、信号覆盖强等特点。NB-IoT通信设备提供位置服务，在平台安装初期上传平台位置经纬度，便于管道维护升级。

NB-IoT通信设备网络运营商根据当地网络条件和运营商支持确定。移动NB-IoT通信设备支持将数据发送至私有服务器，但是网络覆盖差，部署速度较慢。电信NB-IoT通信设全国部署推进较快，网络覆盖速度快，但是电信NB-IoT通信设备仅支持数据发送至电信云制定物联网平台。

平台工作模式根据NB-IoT通信设备网络条件判断是否有条件发送数据，当网络条件不允许时，管道监控处理器将此次数据存储在数据存储单元，当网络条件运行时，在成功发送此次测量数据后判断数据存储单元有无历史失败发送数据，如有将历史失败发送数据后入先出发送。

闹钟唤醒单元为休眠模式的时间基准，使用处理器电源产时间供电，保证功耗极低，节约电量。当系统设定休眠时间到之后负责唤醒处理器，使监测系统从休眠状态唤醒到工作状态。

数据存储单元为存储发送失败数据，满足低功耗且断电保存数据，读写速度快，存储容量大于平台设计检修时间的最大数据量。

电源管理单元负责给整个系统提供高效低功耗的供电。电源管理系统分为处理器电源和采集电源，处理器电源负责给处理器闹钟唤醒单元供电，且在测量状态和非测量状态持续供电，采集电源在测量状态时候工作，非测量状态关闭节省电量，延长系统工作时长。若测量参数少选择一次性电池锂亚电池，测量参数多耗电量大时候选择自放电率低的可充电锂电池配合太阳能电池配合供电，尽大可能的延长野外工作时间。

NB IoT技术：基于蜂窝的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things， NB-IoT），万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖（LPWA）物联网（IoT）市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。 NB-IOT使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式，与现有网络共存。

综上所述，本实用新型中的监控平台作为测量节点，配合后台管道监控系统用来对整个管道范围内实时监测，定位和分类多种威胁，安全性高，适用范围广。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种基于NB IOT的管道监测平台，其特征在于，包括若干个监控平台，所述监控平台实时收集管道腐蚀泄漏所需要的管道监测传感器参数数据，并将所述管道监测传感器参数数据分析处理后，通过蜂窝的窄带物联网NB IoT网络发送到后台管道监控系统，后台管道监控系统根据周围环境特征、管道类型因素确定管道监测传感器参数和监控平台布放参数；

所述管道监测传感器包括阴保电压电流传感器、腐蚀传感器、流量压力测试仪、管道应力应变传感器、管道内外温度传感器、管道外环境土壤传感器；

所述监控平台包括管道监控处理器、闹钟唤醒单元、无线传输单元、数据存储单元、电源管理单元和数据采集单元，所述管道监控处理器根据监测需求采集数据采集单元内各个管道监测传感器数据，将数据处理分析后通过无线传输单元发送至后台管道监控系统，并将未成功发送的数据存储在数据存储单元，完成一个测量周期后进入休眠状态，所述闹钟唤醒单元负责在下一个测量周期唤醒监控平台进入工作状态，所述电源管理单元负责给整个监控平台提供高效低功耗的供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于NB IOT的管道监测平台，其特征在于，所述阴保电压电流传感器用于阴极保护参数的检测，管道使用牺牲阳极的阴极保护法进行腐蚀防护。

3.根据权利要求2所述的一种基于NB IOT的管道监测平台，其特征在于，所述腐蚀传感器用于监测管道腐蚀程度，管道腐蚀速率。

4.根据权利要求3所述的一种基于NB IOT的管道监测平台，其特征在于，所述流量压力测试仪用于管道内压力检测。

5.根据权利要求4所述的一种基于NB IOT的管道监测平台，其特征在于，所述管道监控处理器选用低功耗的微控制器。

6.根据权利要求1所述的一种基于NB IOT的管道监测平台，其特征在于，所述无线传输单元为NB IoT通信设备。

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