CN219177467U - 一种基于5g的天然气管道压力监测控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于5G的天然气管道压力监测控制系统，它包括主管道、分支管道、主管道数据监控终端、分支管道数据监控终端和客户监控端；所述主管道上设置有主管道压力传感器和主管道切断阀，所述主管道数据监控终端的输入端与主管道压力传感器电性连接，所述主管道数据监控终端的输出端与主管道切断阀电性连接，所述主管道数据监控终用于监测主管道内的天然气压力值，所述主管道数据监控终端通过外部220V电源或内部主电池供电。本实用新型提供一种基于5G的天然气管道压力监测控制系统，对天然气管道的压力进行实时监测，并远程上传数据，对天然气管道进行通断控制，同时减少了电源线缆和通信线缆的数量。

Description

一种基于5G的天然气管道压力监测控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于5G的天然气管道压力监测控制系统。

背景技术

目前，天然气管道在铺设时，出于安全问题的考虑，都会在管道上安装监测设备，对管道进行安全监测。由于天然气管道安装位置和环境的限制，导致监测设备的取电和通信受到诸多影响。例如，主管道的安装位置一般为住宅楼楼顶等容易取电的场所，架设通信线缆也较为方便。而分支管道则要接入各家用户中，导致分支管道数量多，且排布错综复杂，不易取220V市电，而且由于分支管道数量众多，这样导致分支管道上监测设备的电源线缆和通信线缆架设繁琐，不仅提高了安装成本和时间，而且过多的线缆也会带来安全隐患。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种基于5G的天然气管道压力监测控制系统，对天然气管道的压力进行实时监测，并远程上传数据，对天然气管道进行通断控制，同时减少了电源线缆和通信线缆的数量。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种基于5G的天然气管道压力监测控制系统，它包括主管道、分支管道、主管道数据监控终端、分支管道数据监控终端和客户监控端；

所述主管道上设置有主管道压力传感器和主管道切断阀，所述主管道数据监控终端的输入端与主管道压力传感器电性连接，所述主管道数据监控终端的输出端与主管道切断阀电性连接，所述主管道数据监控终用于监测主管道内的天然气压力值，所述主管道数据监控终端通过外部220V电源或内部主电池供电；

所述分支管道上设置有分支管道压力传感器和分支管道切断阀，所述分支管道数据监控终端的输入端与分支管道压力传感器电性连接，所述分支管道数据监控终端的输出端与分支管道切断阀电性连接，所述分支管道数据监控终端用于监测分支管道内的天然气压力值，所述分支管道数据监控终端通过内部分支电池供电；

所述主管道数据监控终端和分支管道数据监控终端均通过5G通信与客户监控端相连。

进一步，所述主管道数据监控终端包括主电池、主管道监控主板、ACDC转换模块、主电池DCDC转换模块、供电检测模块和切换开关；

所述主电池DCDC转换模块的输入端与主电池相连，所述主电池DCDC转换模块的输出端与切换开关的第一输入端相连，所述主电池DCDC转换模块用于将主电池电压转换为供主管道监控主板使用的电压；

所述ACDC转换模块的输入端与外部交流电相连，所述ACDC转换模块的输出端分别与切换开关的第二输入端以及供电检测模块的输入端相连，所述ACDC转换模块用于将外部交流电转换为供主管道监控主板使用的电压；

所述供电检测模块的输出端分别与切换开关的控制端以及主管道监控主板的电源端口相连，所述供电检测模块用于检测外部交流电是否断开。

进一步，所述主管道监控主板包括第一MCU模块以及与所述第一MCU模块的I/O口相连的第一压力采集模块、主管道阀门控制模块和第一5G通讯模块；

所述第一压力采集模块用于采集主管道压力传感器检测到的天然气压力值；

所述主管道阀门控制模块用于控制主管道的通断；

所述第一5G通讯模块用于第一MCU模块与客户监控端进行5G通信。

进一步，所述分支管道数据监控终端包括分支电池、分支电池DCDC转换模块和分支管道监控主板，所述分支电池通过分支电池DCDC转换模块为分支管道监控主板供电。

进一步，所述分支管道监控主板包括第二MCU模块以及与所述第二MCU模块的I/O口相连的第二压力采集模块、分支管道阀门控制模块和第二5G通讯模块；

所述第二压力采集模块用于采集分支管道压力传感器检测到的天然气压力值；

所述分支管道阀门控制模块用于控制分支管道的通断；

所述第二5G通讯模块用于第二MCU模块与客户监控端进行5G通信。

采用了上述技术方案，本实用新型通过在主管道上安装双电源供电的主管道数据监控终端，在分支管道上安装电池供电的分支管道数据监控终端，主管道数据监控终端和分支管道数据监控终端均采用5G与客户监控端通信，进行监控数据上传。当天然气管道出现压力异常时，能及时报警发现异常，并及时远程关阀防止天然气泄漏，方便维护人员快速查找问题，并尽快修复降低损失。同时也减少了电源线缆和通信线缆的数量，不仅节约了成本，还提高了整体的安全性。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于5G的天然气管道压力监测控制系统的原理框图；

图2为本实用新型的压力传感器和切断阀的安装示意图；

图3为本实用新型的第一MCU模块和第二MCU模块采用的处理芯片的电路图；

图4为本实用新型的第一压力采集模块和第二压力采集模块采用的电路图；

图5为本实用新型的主管道阀门控制模块和分支管道阀门控制模块采用的电路图；

图6为本实用新型的第一5G通讯模块和第二5G通讯模块采用的5G通信模块的电路图；

图7为本实用新型的ACDC转换模块的电路图；

图8为本实用新型的供电检测模块的电路图；

图9为本实用新型的主电池DCDC转换模块和切换开关的电路图；

图10为本实用新型的主管道数据监控终端的原理框图；

图11为本实用新型的主管道监控主板的原理框图；

图12为本实用新型的分支管道数据监控终端的原理框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种基于5G的天然气管道压力监测控制系统，它包括主管道、分支管道、主管道数据监控终端、分支管道数据监控终端和客户监控端。所述主管道数据监控终用于监测主管道内的天然气压力值，所述分支管道数据监控终端用于监测分支管道内的天然气压力值，所述主管道数据监控终端和分支管道数据监控终端均通过5G通信与客户监控端相连，将采集到的主管道和分支管道内的天然气压力值统一上传至客户监控端。

如图1所示，本实施例的所述主管道上设置有主管道压力传感器和主管道切断阀，所述主管道数据监控终端的输入端与主管道压力传感器电性连接，所述主管道数据监控终端的输出端与主管道切断阀电性连接，所述主管道数据监控终端通过外部220V电源或内部主电池供电。如图10所示，本实施例的所述主管道数据监控终端包括主电池、主管道监控主板、ACDC转换模块、主电池DCDC转换模块、供电检测模块和切换开关。

具体地，图7为ACDC转换模块的电路图，先通过隔离变压器T4和电源芯片U1将220V交流电转换为24V直流电，再通过电源转换芯片U27将24V直流电转换为7.2V直流电，再由图9中的电源芯片U13转换成4V电压。图8为供电检测模块的电路图，用于检测有无外供电以及电池电量检测。图9为主电池DCDC转换模块和切换开关的电路图，主电池DCDC转换模块通过降压转换芯片U4将7.2V电池电压转换为4V电压，ACDC转换模块输出的4V电压和主电池DCDC转换模块输出的4V电压都通过切换开关给主管道监控主板供电。

由于主管道的铺设位置通常可以连接外部220V市电。当有220V外部交流电供电时，供电检测模块检测到220V外部交流电供电正常，经过ACDC转换模块转换隔离后，输出4V直流电压，经过切换开关直接给主管道监控主板供电。当220V外部交流电断电时，供电检测模块检测到220V外部交流电断开，控制切换开关自动切换到电池供电模式，电池经过主电池DCDC转换模块输出4V直流电压，给主管道监控主板供电。这样主管道监控主板内的MCU和外设电路可以继续工作，定时采集主管道内天然气压力值然后上传数据，并立刻报警远程报告给客户监控端。另外，客户监控端根据上传的数据信号警示监控人员及时去现场检查220V外供电电源。当外供电恢复正常时，切换开关由电池供电模式自动切换成外供电模式，实时采集上传数据至上位机的数据监控系统。

具体地，所述主电池DCDC转换模块的输入端与主电池相连，所述主电池DCDC转换模块的输出端与切换开关的第一输入端相连，所述主电池DCDC转换模块用于将主电池电压转换为供主管道监控主板使用的电压；

所述ACDC转换模块的输入端与外部交流电相连，所述ACDC转换模块的输出端分别与切换开关的第二输入端以及供电检测模块的输入端相连，所述ACDC转换模块用于将外部交流电转换为供主管道监控主板使用的电压；

所述供电检测模块的输出端分别与切换开关的控制端以及主管道监控主板的电源端口相连，所述供电检测模块用于检测外部交流电是否断开；

当所述220V外部交流电未断开时，所述ACDC转换模块通过切换开关对主管道监控主板进行供电，所述主管道监控主板进行实时采集和上传数据；当所述220V外部交流电断开时，所述主电池DCDC转换模块通过切换开关对主管道监控主板进行供电，所述主管道监控主板进行定时采集和上传数据。

如图11所示，本实施例的所述主管道监控主板包括第一MCU模块以及与所述第一MCU模块的I/O口相连的第一压力采集模块、主管道阀门控制模块和第一5G通讯模块。

所述第一压力采集模块用于采集主管道压力传感器检测到的天然气压力值，当主管道内的天然气压力值小于正常值，则表示主管道发生天然气泄漏，第一MCU模块控制所述主管道阀门控制模块关闭主管道切断阀，在故障排除后再打开主管道切断阀，从而控制主管道的通断。所述第一5G通讯模块用于第一MCU模块与客户监控端进行5G通信，将监测到的数据实时远程上传至客户监控端。

如图1所示，本实施例的所述分支管道上设置有分支管道压力传感器和分支管道切断阀，所述分支管道数据监控终端的输入端与分支管道压力传感器电性连接，所述分支管道数据监控终端的输出端与分支管道切断阀电性连接，所述分支管道数据监控终端通过内部分支电池供电。如图12所示，本实施例的所述分支管道数据监控终端包括分支电池、分支电池DCDC转换模块和分支管道监控主板，所述分支电池通过分支电池DCDC转换模块为分支管道监控主板供电，分支电池DCDC转换模块与主电池DCDC转换模块采用相同的转换电路，均采用降压芯片TPS62140。

由于分支管道数量多，且排布错综复杂，不易取220V市电，而且由于分支管道数量众多，这样导致分支管道数据监控终端的电源线缆和通信线缆架设繁琐，不仅提高了安装成本和时间，而且过多的线缆也会带来安全隐患。因此，本实施例的分支管道数据监控终端采用电池供电，另外配合5G通信进行远程传输数据。

如图12所示，本实施例的所述分支管道监控主板包括第二MCU模块以及与所述第二MCU模块的I/O口相连的第二压力采集模块、分支管道阀门控制模块和第二5G通讯模块。

所述第二压力采集模块用于采集分支管道压力传感器检测到的天然气压力值，当分支管道内的天然气压力值小于正常值，则表示分支管道发生天然气泄漏，第二MCU模块控制所述分支管道阀门控制模块关闭分支管道切断阀，在故障排除后再打开分支管道切断阀，从而控制分支管道的通断。所述第二5G通讯模块用于第二MCU模块与客户监控端进行5G通信，将监测到的数据实时远程上传至客户监控端。

如图3所示，本实施例的第一MCU模块和第二MCU模块均采用型号为STM32L151VD的处理芯片。

如图4所示，本实施例的第一压力采集模块和第二压力采集模块可以采用4-20mA采集电路，R16和R17为采样电阻，采集到的电流通过电阻转换成电压值，通过与MCU基准电压比对，运算转换后输出采集到的电流值。

如图5所示，本实施例的主管道阀门控制模块和分支管道阀门控制模块的电路均相同，均采用图4中的阀门控制电路，阀门电机驱动芯片U5的型号为DRV8837DSG。

如图6所示，本实施例的第一5G通讯模块和第二5G通讯模块均采用型号为RG200U-CN的5G通信模块W1B。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于5G的天然气管道压力监测控制系统，其特征在于：它包括主管道、分支管道、主管道数据监控终端、分支管道数据监控终端和客户监控端；

所述主管道上设置有主管道压力传感器和主管道切断阀，所述主管道数据监控终端的输入端与主管道压力传感器电性连接，所述主管道数据监控终端的输出端与主管道切断阀电性连接，所述主管道数据监控终端用于监测主管道内的天然气压力值，所述主管道数据监控终端通过外部220V电源或内部主电池供电；

所述分支管道上设置有分支管道压力传感器和分支管道切断阀，所述分支管道数据监控终端的输入端与分支管道压力传感器电性连接，所述分支管道数据监控终端的输出端与分支管道切断阀电性连接，所述分支管道数据监控终端用于监测分支管道内的天然气压力值，所述分支管道数据监控终端通过内部分支电池供电；

所述主管道数据监控终端和分支管道数据监控终端均通过5G通信与客户监控端相连。

2.根据权利要求1所述的基于5G的天然气管道压力监测控制系统，其特征在于：所述主管道数据监控终端包括主电池、主管道监控主板、ACDC转换模块、主电池DCDC转换模块、供电检测模块和切换开关；

所述主电池DCDC转换模块的输入端与主电池相连，所述主电池DCDC转换模块的输出端与切换开关的第一输入端相连，所述主电池DCDC转换模块用于将主电池电压转换为供主管道监控主板使用的电压；

所述ACDC转换模块的输入端与外部交流电相连，所述ACDC转换模块的输出端分别与切换开关的第二输入端以及供电检测模块的输入端相连，所述ACDC转换模块用于将外部交流电转换为供主管道监控主板使用的电压；

所述供电检测模块的输出端分别与切换开关的控制端以及主管道监控主板的电源端口相连，所述供电检测模块用于检测外部交流电是否断开。

3.根据权利要求2所述的基于5G的天然气管道压力监测控制系统，其特征在于：所述主管道监控主板包括第一MCU模块以及与所述第一MCU模块的I/O口相连的第一压力采集模块、主管道阀门控制模块和第一5G通讯模块；

所述第一压力采集模块用于采集主管道压力传感器检测到的天然气压力值；

所述主管道阀门控制模块用于控制主管道的通断；

所述第一5G通讯模块用于第一MCU模块与客户监控端进行5G通信。

4.根据权利要求1所述的基于5G的天然气管道压力监测控制系统，其特征在于：所述分支管道数据监控终端包括分支电池、分支电池DCDC转换模块和分支管道监控主板，所述分支电池通过分支电池DCDC转换模块为分支管道监控主板供电。

5.根据权利要求4所述的基于5G的天然气管道压力监测控制系统，其特征在于：所述分支管道监控主板包括第二MCU模块以及与所述第二MCU模块的I/O口相连的第二压力采集模块、分支管道阀门控制模块和第二5G通讯模块；

所述第二压力采集模块用于采集分支管道压力传感器检测到的天然气压力值；

所述分支管道阀门控制模块用于控制分支管道的通断；

所述第二5G通讯模块用于第二MCU模块与客户监控端进行5G通信。

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