一种智能城市燃气PE管网测控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种智能城市燃气PE管网测控系统。其特征在于：气源与用户之间的管网上设置多个测控节点，每个测控节点都能够采集PE管网对应地理位置点的管网燃气运行压力、温度和流量，并能够通过无线局域网发送至总控室服务器，还能够接收来自总控室服务器的阀门关闭控制指令；所述测控节点处均设置有智能PE阀门，智能PE阀门上设置有电源储备模块、管外主控模块和管内无线采集模块。本实用新型专利技术在管网上分段配置智能PE阀门，通过无线网络全部连接于城市燃气PE管网的总控室服务器，实现整体管网运行的实时监测和安全监控。

An intelligent city gas PE pipe network measurement and control system

【技术实现步骤摘要】
一种智能城市燃气PE管网测控系统
本技术涉及一种智能城市燃气PE管网测控系统。
技术介绍
在城市化建设和节能减排工作快速推进的大背景下，燃气输配管网敷设里程也在快速增长，城市燃气管网中使用高密度PE材质管道和阀门的管线愈来愈多，因其具有耐腐蚀、长寿命、低流阻等一系列特点，有逐步取代以往钢质管网的趋势。然而，随着城市燃气管网里程数的快速增长，泄漏和爆炸的安全隐患也随之增加。对比现有天然气长输干线运行安全监控技术应用，城市管网运行监控措施明显薄弱，而PE管网因核心部件和相关技术准备不足，尤其无法适应管网自动运行及安全监控需求。根据现行《城镇燃气管网泄漏检测技术规程》CJJ/T215-2014要求，埋地管道的泄漏初检一般采用车载仪器、手推车仪器或手持仪器等沿埋设管道上方进行检测，发现泄漏后使用气相色谱分析仪器进行泄漏判定，判断是否为燃气泄漏及泄漏燃气的种类，经过确认后再进行检测孔检测或开挖检测来进行泄漏点定位。此技术规程方法适用于常规巡检和有人工预判泄漏报告后的漏点查找定位，显然实时性差且耗时耗力。为了更好地保障燃气管网的运行安全，有必要建设智能化燃气管网，对燃气的运行状况进行实时监测、精准分析，并在出现明确泄漏时能够快速响应关断燃气阀门，以避免安全事故的发生。本技术提出一种城市燃气PE管网的智能测控系统构建和基于多运行参数分析判定燃气泄漏的方法，可实现燃气管网的智能化运行监测和应急响应控制。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种智能城市燃气PE管网测控系统的技术方案。所述的一种智能城市燃气PE管网测控系统，其特征在于：气源与用户之间的管网上设置多个测控节点，每个测控节点都能够采集PE管网对应地理位置点的管网燃气运行压力、温度和流量，并能够通过无线局域网发送至总控室服务器，还能够接收来自总控室服务器的阀门关闭控制指令；所述测控节点处均设置有智能PE阀门，智能PE阀门上设置有电源储备模块、管外主控模块和管内无线采集模块。所述的一种智能城市燃气PE管网测控系统，其特征在于所述电源储备模块由太阳能电池板和锂电池组成，太阳能电池板为锂电池充电，锂电池为整个系统储能；所述管外主控模块由控制器、无线模块、通讯模块和电源模块，控制器采用STM32F103芯片，无线模块采用NRF2401芯片，通讯模块采用GU900E芯片，电源模块为控制器供电，同时测量剩余电量，电池余量数据打包发送至总控室服务器；所述管内无线采集模块密封安装在智能PE阀门两端套管内壁上，由压力传感器、温度传感器、无线模块、电磁感应线圈组成，两组管内无线采集模块密封贴附于智能PE阀门左右两侧的管道内壁，管内无线采集模块的位置与管道外壁贴附的电磁感应线圈在同一竖直面上，管外的电磁感应线圈通电，电能耦合至管内的电磁感应线圈，为无线模块供电，压力传感器和温度传感器工作，采集管内压力、温度数据通过无线模块发送至控制器。所述的一种智能城市燃气PE管网测控系统，其特征在于所述智能PE阀门所在的管路上还布设有外置捆绑式超声波流量计。所述的一种智能城市燃气PE管网测控系统，其特征在于所述管外主控模块还包括I/O控制接口，控制器通过I/O控制接口控制驱动装置，驱动装置驱动阀杆动作。所述的一种智能城市燃气PE管网测控系统，其特征在于所述无线模块采用NRF2401芯片。所述的一种智能城市燃气PE管网测控系统，其特征在于所述测控节点分布间距小于2km.本技术在管网上分段配置智能PE阀门，通过无线网络全部连接于城市燃气PE管网的总控室服务器，实现整体管网运行的实时监测和安全监控。解决了以往燃气管网监测数据不完整无法实现控制优化、泄漏发现依靠定期现场巡检或报告、因处置意外破管明显不及时而可能引发重大公共安全事故等一系列问题，为智慧城市建设提供了有力的技术支持，还可为燃气管网企业带来明显的经济和社会效益，为传统PE阀门产业转型升级带来新的发展机遇。本技术实现了城市燃气PE管网的运行参数实时监测、数据综合利用、泄漏快速评估、应急安全处置，为燃气PE管网高效运行及公共安全保障提供技术支持。附图说明图1为本技术系统框架示意图；图2为智能PE阀门的结构示意图；图中：1—测控节点，2—气源，3—用户，4—无线局域网，5—总控室服务器，6—太阳能板，7—蓄电池，8—电源模块，9—无线模块,10—通讯模块,11—I/O控制接口,12—控制器,13—驱动装置,14—电磁感应线圈,15—压力传感器,16—温度传感器,17—超声波流量计。具体实施方式下面结合说明书附图对本技术作进一步说明：本技术的测控系统，是将城市PE燃气管网上现有的PE阀门替换为本技术所述的具有压力、温度检测和远程指令控制关断功能的智能PE阀门，结合流量仪表，组成管网测控节点；测控节点分布于对应城市燃气管网构成的网路拓扑中；测控节点以无线通讯方式与燃气总控室相连，构成完整测控系统。本技术的测控系统包含在燃气管网布局的拓扑图结构，包含管网上按规范布局的多个测控节点1及无线局域网4，包含燃气管网总控室服务器5，每个测控节点1可以采集管网特定地理位置点的管网燃气运行压力、温度、流量，并可远程无线发送至总控室服务器5，同时也可接收来总控室服务器5的阀门关闭控制指令。独立配置的超声波流量计17连接智能PE阀门的无线模块，实现测控节点压力、温度、流量参数的同时传送，并且，超声波流量计17靠近智能PE阀门安装，可将两者标识为同一地理位置点，并可绑定对应的智能PE阀门（身份编码），为保证监控精度，测控节点分布间距小于2km；采用时差式超声波流量计，安装位置与始端距离>10D（注：D为管径）；分支管道起点、调压站前设置测控节点。本技术的测控系统依附于城市燃气PE管网构建。按燃气管网设计规范，主干线管路、各支线管路中按需分别布局有多个带有内部压力、温度检测和自储能、可远程控制关闭功能的智能PE阀门，智能PE阀门包括电源储备模块、管外主控模块、管内无线采集模块。电源储备模块由太阳能电池板6、锂电池7组成；利用清洁能源为终端供电，太阳能电池板6为锂电池7充电；锂电池7为整个系统储能.管外主控模块，由控制器12、无线模块9、通讯模块10、电源模块8组成；控制器做相应的防爆措施，保证其正常工作；控制器12采用STM32F103，STM32系列在工业控制领域被广泛应用，本系统采用它的理由是：1、工作模式和待机模式功耗低；2、串口资源多，能够符合本系统多外接模块的需求；3、大容量的闪存，能够暂存采集模块的数据；4、运行速率高，计算能力强等优点，适应本系统的需求；无线模块9与采集装置用同样的芯片NRF2401；通讯模块将采集终端接入移动网络，使管网数据传送更加实时、远程、准确，模块采用GU900E芯片，超小的体积适合各种物联网产品方案，本系统采用它的理由是：1、支持OPENAT技术，可以二次开发编程；2、支持永久在线模式，保证系统数据与指令的及时传输等优点，适应本系统的需求；电源模块为控制器供电，同时测量剩余电量，电池余量和其他数据一起打包发送至控制室服务器，并有低电量预警，提示工作人员及时更换电池。管内无线采集模块密封可靠的安装在智能PE阀门两端套管内壁上，由压力传感器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能城市燃气PE管网测控系统，其特征在于：气源与用户之间的管网上设置多个测控节点，每个测控节点都能够采集PE管网对应地理位置点的管网燃气运行压力、温度和流量，并能够通过无线局域网发送至总控室服务器，还能够接收来自总控室服务器的阀门关闭控制指令；所述测控节点处均设置有智能PE阀门，智能PE阀门上设置有电源储备模块、管外主控模块和管内无线采集模块。

【技术特征摘要】
1.一种智能城市燃气PE管网测控系统，其特征在于：气源与用户之间的管网上设置多个测控节点，每个测控节点都能够采集PE管网对应地理位置点的管网燃气运行压力、温度和流量，并能够通过无线局域网发送至总控室服务器，还能够接收来自总控室服务器的阀门关闭控制指令；所述测控节点处均设置有智能PE阀门，智能PE阀门上设置有电源储备模块、管外主控模块和管内无线采集模块。2.根据权利要求1所述的一种智能城市燃气PE管网测控系统，其特征在于所述电源储备模块由太阳能电池板和锂电池组成，太阳能电池板为锂电池充电，锂电池为整个系统储能；所述管外主控模块由控制器、无线模块、通讯模块和电源模块，控制器采用STM32F103芯片，无线模块采用NRF2401芯片，通讯模块采用GU900E芯片，电源模块为控制器供电，同时测量剩余电量，电池余量数据打包发送至总控室服务器；所述管内无线采集模块密封安装在智能PE阀门两端套管内壁上，由压力传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢嘉敏，杨其华，张若玙，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33