[发明专利]一种城市地下燃气管道监测系统

说明书

本发明设计了一种城市地下燃气管道监测系统，包括监测终端、无线传输模块和实时通讯监测设备。通过传感器采集气体浓度和负压波信号数据，经过STM32C8T6处理器进行数据融合，采用改进互相关分析法定位泄漏源，将处理后的数据通过LoRa无线模块传输给地面集中器模块，集中器将不同检测节点检测的数据进行融合，再将数据通过NB‑IoT无线通讯模块传输到OneNET云平台和终端设备中进行显示。当发生燃气泄露时，通过报警显示和发送报警短信及时通知监测中心的工作人员处理。设计原理是地下利用LoRa的无线模块优秀的抗干扰和信号穿透能力进行通讯来保证信号的稳定性。地上通过NB‑IoT模组来实现数据的上传和用户之间的互通，使用物联网平台方便产品的更新、调整以及预检修。

技术领域

本发明属于智能电气设备监测领域，尤其是涉及城市地下燃气管道监测系统装置。

背景技术

城市地下燃气管道泄漏检测中常用的现场总线技术包括CAN总线、LonWorks总线等，采用总线通信方式系统的传感器和线路固定后，将不再便于更改且成本高，施工复杂，维修起来较为困难；长距离的有线通信线路的抗干扰能力较差从而降低了整个系统的稳定性和可靠性且总线通信方式容易被人为有意或无意的损坏从而降低了系统的安全性。随着计算机、物联网、嵌入式、无线通讯等技术的迅速发展,基于SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统即数据采集与监视控制系统进行实时数据采集的泄漏检测技术逐渐发展为检漏技术的主流和趋势。本系统利用先进的新型物联网技术，采用无线通讯技术实现无线网络的接入，通过结合工作环境对多种无线传输技术的分析，选用LoRa无线模块和NB-IoT无线通讯模块用于城市地下燃气管道泄漏系统中地下和地面的无线通讯模块，来确保电气装置的安全运行，降低安全事故意义重大。

发明内容

本发明的目的是提供一种城市地下燃气管道泄漏网络化监测系统，可以解决传统城市地下燃气管道监测在安全性和可靠性上的难题。

为达到上述目的本发明解决其技术问题采用的的技术方案是：整个监测系统由硬件和软件两大部分组成。硬件方面采用STM32F103C8T6作为MCU主控处理器；采用中国移动物联网公司设计的OneNET设备云平台作为监控平台；采用两大低功耗无线通讯技术LoRa和NB-IoT作为通讯系统；使用MQ-5气体传感器和HK2011气体压力传感器作为数据采集装置。

所述的地下燃气管道监测根据燃气管道实际运行情况，在管道上加入检测传感器检测气体浓度和负压波信号，并采用次声波检测方法对管道泄漏源进行定位，利用小波去噪原理进行去噪分离负压波，采用改进互相关分析法定位泄漏源。监测节点和集中器之间通过LoRa网络进行长距离通信，集中器和物联网平台通过NB-IoT网络进行远程通讯。燃气管道发生泄露时，上位机OneNET设备云平台显示泄漏点的位置并发送短信给用户手机燃气泄漏信息，及时迅速的处理燃气泄露以保证人员安全和减少经济损失。

监测节点由主控芯片STM32F103C8T6、LoRa通信模块、M-Q5气体传感器、HK2011气体压力传感器、电源模块、时钟电路、复位电路和JTAG接口组成主要实现数据采集处理功能，所采用的LoRa技术具有通讯距离远，抗干扰能力强，整个LoRa模块具有超低功耗，功率密度集中的优势。故在地下LoRa模块能够更好地传输主控单元处理的信号。即与STM32C8T6通过串口连结，然后将检测节点采集到的数据通过LoRa无线通讯模块传输到STM32C8T6中进行处理并将处理过的信号通过无线传输发送到下一个节点。