CN219162570U - 燃气泄露监测终端及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于燃气泄露监测领域，具体涉及一种燃气泄露监测终端及系统。该监测终端具备能够及时发现终端被破坏及故障情况的特殊设计，终端包括联动的能够用于进行监测终端震动/偏移预警的水平仪以及向上/向下延伸探针，还包括能够及时记录环境、监测终端设备问题以及检修过程的摄像头，还有能够在现场直观观察到终端设备故障情况的指示灯，从多方面保证监测终端的正常检测状态，提高监测结果的可靠性。且该监测系统中，通过云系统平台与终端的配合能够实现通过红外接收器现场配置与通讯模块远程配置两种方式对终端参数进行设定和更改，以及针对多种表征燃气阀门井和阀室工况的参数的检测、故障判断以及相应报警，保证了监测效果。

Description

燃气泄露监测终端及系统

技术领域

本实用新型属于燃气泄露监测领域，具体涉及一种燃气泄露监测终端及系统。

背景技术

燃气阀门井和阀室是燃气输配管网的重要组成部分，是一个密闭的有限空间。针对阀井与阀室的泄露监测是燃气行业信息化安全建设的重要一环。因阀井阀室空间密闭、环境阴暗潮湿、对管道部件腐蚀性较大，产生燃气泄露的风险性较高、危害性较大。通过人工巡检、或通过上下游流量输差进行监测的方式存在人力占比高、工作量大、监测不准、时效性不高、监测周期不连贯等问题。

现有的用于监测燃气泄漏情况的终端设备及系统，主要通过传感器实时采集工作环境数据，在数据异常时发出警报的方式，实现对阀井与阀室的泄露监测。但是，由于燃气阀井阀室在实际工况下可能出现的环境情况较为复杂，燃气泄露监测终端本身也容易受到环境影响，且由于阀门井和阀室的位置相对偏僻，环境也相对封闭，因此在受到人为破坏或者其他外力破环时，难以及时发现，而这些破环会影响正常的数据监测，使得监测数据可能不连续或不准确，监测结果不可靠。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃气泄露监测终端及系统，用于解决现有技术中难以及时发现监测终端被破坏，使得监测结果不可靠的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种燃气泄露监测终端，包括壳体、主板和与主板连接的采集模块，还包括向上延伸探针和向下延伸探针；所述主板包括通讯模块、数据采集处理模块和控制模块；

所述采集模块包括可燃气体传感器、第一水平仪和第二水平仪；

第一水平仪位于壳体内部上侧面或壳体外部上侧面，引出延伸贴合至顶部井盖的向上延伸探针，用于检测燃气泄露智能监测终端上端震动或偏移情况并进行相应报警，还用于监测井盖开合；第二水平仪位于壳体内部下侧面或壳体外部下侧面，引出延伸贴合至井底管道的向下延伸探针，用于检测燃气泄露智能监测终端下端震动或偏移情况并进行相应报警。

本实用新型的燃气泄露监测终端包括联动的能够进行震动/偏移预警的水平仪以及向上、向下延伸探针，因此能够及时发现和警报监测终端可能存在的受破坏的情况，保证受破坏的监测终端能够被及时维护，提高监测结果的可靠性。

进一步地，壳体上安装有摄像头，用于记录人员或物体的穿过情况，还用于记录设备故障和环境异常情况；所述摄像头在满足下述任一条件时开启：

1)水淹没过向下延伸探针超设定阈值；

2)任一水平仪偏移角度大于设定角度阈值；

3)人员进入检修时主动启用。

该摄像头能够及时记录环境、监测终端设备问题以及检修过程的功能，并能够间接反映监测终端可能存在的故障原因。

进一步地，主板还包括指示灯，所述指示灯设置在壳体外表面，通过控制模块进行控制，用于查看设备状态；当设备存在故障时，控制指示灯变化。

通过指示灯情况能够在监测终端处直观观察到终端设备故障情况，且通过指示灯直接表征存在故障的方式简单明确，便于在燃气泄露监测终端的较为阴暗的工作环境发现设备故障。

进一步地，为监测室内积水，所述采集模块还包括液位传感器，液位传感器与主板的数据采集处理模块连接，用于将采集的液位监测数据发送至主板的数据采集处理模块。

进一步地，为便于对主板进行现场参数设定，主板还包括红外线接收器；所述红外线接收器用于接收红外遥控器的参数配置信号；控制模块还用于解调参数配置信号，对主板进行现场参数设定。

进一步地，所述向上延伸探针和向下延伸探针为可伸缩探针。

进一步地，为提高监测终端接收信息的能力，所述向上延伸探针内部接入延伸天线，所述延伸天线用于增强监测终端的通讯信号。

进一步地，所述主板还包括人机交互模块，与红外线接收器和控制模块通信连接，所述人机交互模块用于显示红外线接收器和控制模块对应的配置选项，实现现场人机交互。

进一步地，其特征在于，所述通讯模块还用于将云系统平台的参数配置命令传输至控制模块，对主板进行远程参数设定。

本实用新型还提供了一种燃气泄露监测系统，包括云系统平台和燃气泄露监测终端；

所述云系统平台用于向燃气泄露监测终端发送云平台参数配置命令，控制燃气泄露监测终端进行远程参数设定，还用于接收燃气泄露监测终端获取的可燃气体浓度监测数据和液位监测数据并与对应的设定报警阈值比较，分别进行燃气浓度值过高和液位值过高报警；

所述燃气泄露监测终端为上述的燃气泄露监测终端。

该系统中，终端与云平台间能够双向通信，不仅能将终端采集的监测数据上传至云端进行报警，也能接收云平台参数配置命令，通过通讯模块传输命令至单片机，经过信号处理，更改终端参数。同时燃气泄露监测终端还能够利用自身控制模块单独实现相应的报警功能。

本实用新型的燃气泄露监测系统中，燃气泄露监测终端能够实现与上述燃气泄露监测终端相同的有益效果，且整个系统配合能够实现通过红外接收器现场配置与通讯模块远程配置两种方式对终端参数进行设定和更改，以及针对多种表征燃气阀门井和阀室工况的参数的检测、故障判断以及相应报警，提高了监测效果。

附图说明

图1为本实用新型燃气泄露监测终端实施例中的主板正面结构示意图；

图2为本实用新型燃气泄露监测终端实施例中的主板背面结构示意图；

图3为本实用新型燃气泄露监测终端实施例中燃气泄露监测终端的整体外部结构；

图4为本实用新型燃气泄露监测终端实施例中燃气泄露监测终端的向上和向下延伸探针的位置示意图；

图5为本实用新型燃气泄露监测终端实施例中燃气泄露监测终端的向上和向下延伸探针的实际连接方式示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

燃气泄露监测终端实施例：

本实施例提供了一种燃气泄露监测终端的技术方案，该燃气泄露监测终端包括壳体、主板和与主板连接的采集模块，还包括向上延伸探针和向下延伸探针。

参照图1和图2，其中图1为主板正面示意图(这里的正面指的是与壳体外侧面方向一致的面)，图2为主板背面示意图(这里的背面指的是与壳体内侧面方向一致的面)。

主板主要包括通讯模块、数据采集处理模块和控制模块(数据采集处理模块在图中未示出，其集成在主板内)；通讯模块既能够用于在监测数据高于对应设定报警阈值时，立即向云系统平台上传主板获取的监测数据，还能够用于将云系统平台的参数配置命令传输至主板的控制模块，对主板进行远程参数设定。通讯模块采用NB-IoT和CAT.1两种物联网通信技术，可在2种通信频段通信，支持2G和4G两种通信信号模式，比较市场同类产品的单一信号方式具有更好的通信稳定性和监测数据的连续性。本实施例中控制模块采用CPU单片机，通讯模块也通过该单片机实现；在其他实施例中，也可以采用其他可作为CPU的控制器。

在本实施例中，数据采集处理模块还能够用于按照设定采集周期，定时进行数据采集并根据设定上传周期，定时向云系统平台上传数据。

在本实施例中，主板还包括红外线接收器，该红外线接收器用于接收红外遥控器的参数配置信号，红外遥控器可以在燃气泄露监测终端工作现场通过人工控制，相应地，控制模块还能够用于解调参数配置信号，对主板进行现场参数设定。主板上还能够设置人机交互模块，本实施例中，人机交互模块为液晶屏，通过红外遥控器、红外线接收器和控制模块，搭配液晶屏的选项显示功能，实现现场人机交互，从而进行零点校准、灵敏度校准、高/低限报警值等参数设定。

主板还包括指示灯，指示灯设置在壳体外表面，通过控制模块进行控制，用于查看设备状态；当设备存在故障时，控制指示灯变化。本实施例中，为保证更全面的指示功能，主板可以包括绿色、红色和黄色三种指示灯，这些指示灯均位于壳体外，通过控制模块进行控制，用于查看报警情况和/或设备状态。通常情况下，指示灯可以采用高亮LED灯，状态指示分别为：绿色-正常、红色-环境报警、黄色-设备故障，如当燃气浓度值及液位值小于设定报警阈值时，控制绿色灯亮；当燃气浓度值或液位值大于等于设定报警阈值时，控制红色灯亮；当设备存在电池欠压、通讯中断、传感器被拔掉或损坏等故障时，控制黄色灯亮。通过指示灯情况，尤其是用于指示设备状态的指示灯(黄灯)，能够在终端处直观观察到当前环境和设备情况，且通过指示灯直接表征存在故障的方式简单明确，便于在燃气泄露监测终端的较为阴暗的工作环境发现设备故障。在其他实施例中，还可以通过其他的指示灯变化方式来表示设备状态，只要能够明显区分正常情况和故障情况的指示灯状态即可，如设备故障时指示灯由常亮变为闪烁或指示灯由常亮变为熄灭等方式。

采集模块通常包括可燃气体传感器，用于检测可燃气体浓度；为避免室内积水，所述采集模块还包括液位传感器，液位传感器与主板的数据采集处理模块连接，用于将采集的液位监测数据发送至主板的数据采集处理模块。其中可燃气体传感器和液位传感器可以采用超低功耗超低功耗红外传感器或CXH-3超低功耗传感器，功耗低、抗硅、抗硫化氢中毒，传感器精度更高更可靠。传感器模块可实时更换，方便维护。可燃气体传感器和液位传感器均与主板的数据采集处理模块连接，分别用于将采集的可燃气体浓度监测数据和液位监测数据发送至主板的数据采集处理模块；主板在监测数据高于对应设定报警阈值时，立即通过通讯模块向云系统平台上传该监测数据。

采集模块还包括第一水平仪和第二水平仪；第一水平仪位于壳体内部上侧面，引出延伸贴合至顶部井盖的向上延伸探针，用于检测燃气泄露智能监测终端上端震动或偏移情况并进行相应报警；第二水平仪位于壳体内部下侧面或壳体外部下侧面，引出延伸贴合至井底管道的向下延伸探针，用于检测燃气泄露智能监测终端下端震动或偏移情况并进行相应报警；其中震动为断断续续的信号，并且上下两个水平仪的数值不一致，偏移为持续信号，且上下两个水平仪的数值一致，根据不同的信号特征，区分出现震动/偏移情况；如图4和图5所示，第一水平仪对应的向上延伸探针上的上接触点接触井盖，与地面联动，终端附近如有破坏硬化地面的情况则水平仪会发生剧烈且持续震动，震动超过一定时间，则进行施工破坏预警；通过第一水平仪监测井盖开合的具体方式为：井盖压住上部探头后，第一水平仪顶部探头发生倾角变化(即偏移情况)，设置为初始位；井盖挪开后，第一水平仪上部探头倾角再次发生变化，为变化位，判定为井盖打开；当探头再回到初始位则判定为井盖合上；若第一水平仪发生连续变化，如探头的倾角变化在初始位和变化位之间反复，则同样判断为施工破坏预警。

第二水平仪对应的向下延伸探针上的下接触点接触井底管道，与第一水平仪同理判定下端震动或偏移，则进行管道破坏或大流量预警。本实施例中，水平仪在壳体内，集成在电子板上，发生震动时，水平仪会向控制模块(单片机)传递信号，由单片机内部程序进行判断后将结果传输至平台或由单片机直接将信号传递给平台，震动超过设定频率或时间阈值时平台进行报警；在其他实施例中，也可以在检测到震动时立即报警；上述与监测位置联动的能够进行震动/偏移预警的水平仪以及向上、向下延伸探针，能够及时发现和警报监测终端可能存在的受破坏的情况，保证了受破坏的监测终端能够被及时维护，提高了监测结果的可靠性。上述两个独立水平仪作为两个独立感知，结合上下伸出的探针，整体设计满足国家认定防爆登记认证的标准。如Ex ib IIC T4 Gb；在其他实施例中，水平仪可换成外接震动模块和顶部位移模块，但缺少整体性，需额外设置隔爆型传感器。

其中，向上延伸探针内部还可以接入延伸天线，该延伸天线也能够用于增强监测终端中物联网卡的通讯信号，从而有效增加监测终端接收信号的能力；采集模块还包括液位传感器，向下延伸探针为金属壳体，该壳体内接液位传感器，本实施例中，如图4和图5所示，液位传感器安装在向下延伸探针上，液位传感器的下螺杆的设定位置处设有一活动浮漂，本实施例中，活动浮漂设置在向下延伸探针的由下至上高度的80％位置；液位上升时浮漂动作，液位传感器发出液位预警信号，即水位即将淹没设备的预警，用于监测并预警井下积水情况，实现设备保护。在一个优选实施例中，向上延伸探针和向下延伸探针为可伸缩探针，可伸缩探针使得产品可整体考虑防爆设计，并且燃气阀井的情况并不一致，可伸缩的探针能够针对不同场景进行适配。

监测终端的壳体可以采用碳钢密封结构，整体IP67防水设计，适用于潮湿和易溢水的井下环境；其中电池、控制模块、通讯模块、数据采集处理模块的电路及相关器件均位于壳体内部，避免终端内部的电子元件及线路受到井下环境影响。壳体上可以安装360°摄像头，用于记录人员或物体的穿过情况，以及记录设备故障和环境异常情况；该摄像头在满足下述任一条件时开启：

1)水淹没过向下延伸探针超过设定比例阈值；本实施例中，向下延伸探针的液位传感器发出液位预警信号时即可开启摄像头，即设定比例阈值为80％；

2)任一水平仪偏移角度大于设定角度阈值；本实施例中，当水平仪判断出井盖打开时，即开启摄像头；

3)人员进入检修时主动启用，用于记录操作过程以及进行工程管理。

该摄像头能够及时记录环境、监测终端设备问题以及检修过程的功能，并能够间接反映监测终端可能存在的故障原因，因此摄像头记录下的数据也能够用于设备故障或环境异常分析。

图3为燃气泄露监测终端的整体外部结构，终端组成为壳体、主板、电池(未在图中示出)、天线、两个探针、360°摄像头、可燃气体传感器(即泄露传感器)和液位传感器，其中天线和液位传感器仅示出相应接口。结合图1-3以及上述内容，主板主要集成有：控制模块(即单片机)、通讯模块、红外接收器、磁棒感应器、数据采集处理模块、液位传感器接口、可燃气体传感器(即泄露传感器)、电池接口、液晶显示屏和LED灯等；其中磁棒感应器用于监测设备箱体打开关闭状态，此处的设备箱体指的是本监测终端的壳体，磁棒感应器在壳体打开时，磁棒感应器对应的反馈电路为断开状态，壳体合上时反馈电路为闭合状态，从而判断壳体打开或关闭。在其他实施例中，主板还能够包括电源转换模块、红外传感器接口以及485通信口。

燃气泄露监测系统实施例：

本实施例提出了一种燃气泄露监测系统的技术方案，该燃气泄露监测系统包括云系统平台和燃气泄露监测终端；

其中，云系统平台用于向燃气泄露监测终端发送云平台参数配置命令，控制燃气泄露监测终端进行远程参数设定，还用于接收燃气泄露监测终端获取的可燃气体浓度监测数据、液位监测数据并与对应的设定报警阈值比较，分别进行燃气浓度值过高、液位值过高的判断和报警；

燃气泄露监测终端的具体构成及功能已经在上述燃气泄露监测终端实施例中进行了详细阐述，此处不再赘述。

燃气泄露监测终端与云平台间能够实现双向通信，燃气泄露监测终端不仅能上传监测数据，也能接收云平台参数配置命令，通过通讯模组传输命令至单片机，经过信号处理，远程更改/配置终端参数。燃气泄露监测终端支持云系统平台远程配置设备传输频率、报警阈值等参数，极大方便设备维护及管理。

在其他实施例中，燃气泄露监测终端可将更多类型的现场检测数据上传到云系统平台，包括终端电池电量信息，还可接收其他监控系统数据，也可为其他监控系统提供数据。通过集中的云系统平台实现多区域、多系统集中管理，具备集中调度优势，节约人力成本、提高处突应急效率。可配置终端定时进行数据采集并根据上传周期，定时上传数据。当检测到可燃气体浓度、液位等值达到设定预警值，采集终端立即上报数据，云系统平台电脑端立即产生弹窗及语音报警，并可推送报警至云系统平台对应的APP端。在云系统平台采用分级监控、授权管理，安全性高。

本实用新型的燃气泄露监测终端及系统的特点在于能够及时发现终端被破坏及故障情况的特殊设计以及云系统平台与终端的交互，终端包括联动的能够用于进行监测终端震动/偏移预警的水平仪以及向上/向下延伸探针，还包括能够及时记录环境、监测终端设备问题以及检修过程的摄像头，还有能够在现场直观观察到终端设备故障情况的指示灯，从多方面保证监测终端的正常检测状态，提高监测结果的可靠性；云系统平台与终端的配合能够实现通过红外接收器现场配置与通讯模块远程配置两种方式对终端参数进行设定和更改，以及针对多种表征燃气阀门井和阀室工况的参数的检测、故障判断以及相应报警，保证了监测效果。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细地说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃气泄露监测终端，包括壳体、主板和与主板连接的采集模块，其特征在于，还包括向上延伸探针和向下延伸探针；所述主板包括通讯模块、数据采集处理模块和控制模块；

所述采集模块包括可燃气体传感器、第一水平仪和第二水平仪；

第一水平仪位于壳体内部上侧面或壳体外部上侧面，引出延伸贴合至顶部井盖的向上延伸探针，用于检测燃气泄露智能监测终端上端震动或偏移情况并进行相应报警，还用于监测井盖开合；第二水平仪位于壳体内部下侧面或壳体外部下侧面，第二水平仪引出延伸贴合至井底管道的向下延伸探针，用于检测燃气泄露智能监测终端下端震动或偏移情况并进行相应报警。

2.根据权利要求1所述的燃气泄露监测终端，其特征在于，壳体上安装有摄像头，用于记录人员或物体的穿过情况，还用于记录设备故障和环境异常情况；所述摄像头在满足下述任一条件时开启：

1)水淹没过向下延伸探针超设定阈值；

2)任一水平仪偏移角度大于设定角度阈值；

3)人员进入检修时主动启用。

3.根据权利要求1所述的燃气泄露监测终端，其特征在于，主板还包括指示灯，所述指示灯设置在壳体外表面，通过控制模块进行控制，用于查看设备状态；当设备存在故障时，控制指示灯变化。

4.根据权利要求1-3任一项所述的燃气泄露监测终端，其特征在于，所述采集模块还包括液位传感器，液位传感器与主板的数据采集处理模块连接，用于将采集的液位监测数据发送至主板的数据采集处理模块。

5.根据权利要求1-3任一项所述的燃气泄露监测终端，其特征在于，主板还包括红外线接收器；所述红外线接收器用于接收红外遥控器的参数配置信号；控制模块还用于解调参数配置信号，对主板进行现场参数设定。

6.根据权利要求1-3任一项所述的燃气泄露监测终端，其特征在于，所述向上延伸探针和向下延伸探针为可伸缩探针。

7.根据权利要求1-3任一项所述的燃气泄露监测终端，其特征在于，所述向上延伸探针内部接入延伸天线，所述延伸天线用于增强监测终端的通讯信号。

8.根据权利要求5所述的燃气泄露监测终端，其特征在于，所述主板还包括人机交互模块，与红外线接收器和控制模块通信连接，所述人机交互模块用于显示红外线接收器和控制模块对应的配置选项，实现现场人机交互。

9.根据权利要求1-3任一项所述的燃气泄露监测终端，其特征在于，所述通讯模块还用于将云系统平台的参数配置命令传输至控制模块，对主板进行远程参数设定。

10.一种燃气泄露监测系统，其特征在于，包括云系统平台和燃气泄露监测终端；

所述云系统平台用于向燃气泄露监测终端发送参数配置命令，控制燃气泄露监测终端进行远程参数设定，还用于接收燃气泄露监测终端获取的可燃气体浓度监测数据和液位监测数据并与对应的设定报警阈值比较，分别进行燃气浓度值过高和液位值过高报警；

所述燃气泄露监测终端为上述权利要求1-9任一项所述的燃气泄露监测终端。

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