基于物联网的油气管道远程数据采集系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于物联网的油气管道远程数据采集系统，包括数据采集节点、数据汇聚节点、云服务器、云控制软件，所述数据采集节点用于采集油气管道的信号数据，利用基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络协议将信号数据上传至数据汇聚节点，数据汇聚节点响应请求后，利用SIM900A的GPRS功能，将采集到的压力、流量、温度等数据发送至云服务器的TCP端口；利用浏览器登陆基于物联网的油气管道远程数据采集系统，点击图表数据显示区即可方便查看油气管道的信号实时数据，很好地展现出来无线传感器网络所采集的信号数据；摆脱了单独使用传感器网络规模和距离的限制，实现了对油气管道全天候的远程实时数据采集。

Remote data acquisition system of oil and gas pipeline based on Internet of things

The invention provides a IOT based oil and gas pipeline remote data acquisition system, including data acquisition nodes, data aggregation node, cloud servers, cloud control software, the data acquisition node for data acquisition of oil and gas pipelines, the use of IEEE802.15.4 will signal the data uploaded to the data gathering node standard protocol for Wireless Sensor Networks based on the data aggregation node in response to the request, the use of SIM900A GPRS function, the collected pressure, flow rate and temperature data is sent to the cloud server TCP port; use the browser to log on the Internet of things of oil and gas pipeline remote data acquisition system, click the chart data display real-time data signal is easy to view of oil and gas pipeline well, show the signal data collected by the wireless sensor networks; sensor networks to get rid of the use of separate regulations The long - range real-time data acquisition of the oil and gas pipeline is realized by the limitation of the mode and distance.

【技术实现步骤摘要】
基于物联网的油气管道远程数据采集系统
本专利技术涉及一种基于物联网的油气管道远程数据采集系统。
技术介绍
随着油气管道在线监测技术的发展，搭建一种基于物联网的油气管道远程数据采集系统。利用数据采集节点终端采集油气管道的温度以及管道泄漏弹性波的信号数据，配合数据汇聚节点将信号数据上传至阿里云服务器；利用Workerman框架建立一个监听服务器端口的Worker容器，以监听数据汇聚节点上传数据；采用PHPLaraval这一MVC后台管理框架；利用其中的数据库交互机制EloquentORM，通过ActiveRecord实现与数据库的交互；采用Vue.js前端JavaScriptMVC框架，搭建一个单页面界面；利用Highchats呈现管道的信号数据图形。用户可以利用浏览器即时登陆软件系统查看油气管道的实时信号数据，摆脱了单独使用传感器网络的规模距离限制，实现了对油气管道的全天候远程实时监控。管道运输具有建设周期短、运输量大、耗能低、成本少、效益好等特点。此外管道运输对于原油等特殊资源的运输还具有良好的安全性和连续性。造成管道泄漏主要的原因有腐蚀穿孔、人为破坏等，一般不会出现在主干线上，而是大量出现在支线管道上。中国的石油管道铺设距离长，一般深埋在地下2～3m的位置，通过探测仪和人力巡查的方法不能及时对油气管道进行全面的监控，无法有效的保障油气管道的安全。为了降低管道泄漏事故率，针对多种监测信号源开展了管道泄漏定期检修系统与技术的研究，常用的监测信号源包括压力、流量、泄漏声音等。2种典型的管道泄漏定期检修系统：①Smartball系统，由加拿大PureTechnologies公司专利技术，其融合利用了声音、压力、温度的传感器信息，实现了对油气管道微小泄漏的检测，克服了传统利用压力、流量、气体追踪等方法无法检测微小泄漏的缺陷；②水下听声器监测系统，利用管道机器人引导水下听声器，实现了对管道泄漏声学信号的检测。为了及时发现泄漏事故并精确地定位泄漏源，管道泄漏的实时监测技术研究得到了广泛的开展，有3种典型的管道泄漏事故实时监测系统：①SmartPipe系统，其将光纤传感器贴近管道埋设，通过监测管道外表面温度的实时变化，实现管道泄漏源的识别与定位，但该系统对光纤质量及其安装要求非常高；②MEMS加速度传感器管网监测系统利用加速度传感器监测管道振动信号，实现管道泄漏事故的报警；③声发射传感器管网监测系统声发射传感器监测微泄漏信号，通过对相应波形进行频谱分析，实现管道泄漏事故的报警和泄漏源的精确定位。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种基于物联网的油气管道远程数据采集系统，摆脱了传感器网络的规模距离限制，旨在利用云平台技术为已有的理论研究提供大量实时的管道信号数据。以推进大数据、云平台以及物联网技术在管道实时监测技术中的应用进程，使管道监测更加智慧化、实时化、便捷化。根据上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案来实现：一种基于物联网的油气管道远程数据采集系统，包括数据采集节点、数据汇聚节点、云服务器、云控制软件，所述数据采集节点用于采集油气管道的信号数据，利用基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络协议将信号数据上传至数据汇聚节点，数据汇聚节点响应请求后，利用SIM900A的GPRS功能，将采集到的压力、流量、温度等数据发送至云服务器的TCP端口；利用浏览器登陆基于物联网的油气管道远程数据采集系统，点击图表数据显示区即可方便查看油气管道的信号实时数据，很好地展现出来无线传感器网络所采集的信号数据；摆脱了单独使用传感器网络规模和距离的限制，实现了对油气管道全天候的远程实时数据采集。作为优选地，基于物联网的油气管道远程数据采集系统的硬件主要包括：数据采集节点和数据汇聚节点，其中数据采集节点包括：传感器模块、ZigBee发送模块、SD卡储存模块构成；数据汇聚节点包括：ZigBee接收模块、GPRS模块。作为优选地，所述数据采集节点由电源模块、传感存储模块及ZigBee发送模块组成，所述电源管理模块为ZigBee发送模块，提供工作电源和传感存储模块的参考电压；传感存储模块采集和存储油气管道的信号数据，所述ZigBee发送模块将传感器中的信号数据上传至数据汇聚节点。本专利技术的基于物联网的油气管道远程数据采集系统的开发，与传统的通过探测仪和人力巡逻的方法相比，实现了全天候不间断管道健康状态实时在线监测；结合ZigBee、GPRS、服务器、域名及构建实时web应用框架，使得用户可以通过浏览器查询存储在服务器中来自数据采集节点采集油气管道的数据和波形图，便于对油气管道采集数据进行分析。该系统能快速并完整的采集到数据，达到了系统开发的要求，并且该系统具有良好的通用性和可扩展性。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。具体实施方式为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本专利技术，下面将对本专利技术作进一步的说明。基于物联网的油气管道远程数据采集系统主要由数据采集节点、数据汇聚节点、云服务器、云控制软件等组成。系统采用模块化设计的思想，由总体方案结构框图(图1)可以看出：数据采集节点主要采集油气管道的信号数据，利用基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络协议将信号数据上传至数据汇聚节点，数据汇聚节点响应请求后，利用SIM900A的GPRS功能，将采集到的压力、流量、温度等数据发送至云服务器的TCP端口；利用浏览器登陆基于物联网的油气管道远程数据采集系统，点击图表数据显示区即可方便查看油气管道的信号实时数据，很好地展现出来无线传感器网络所采集的信号数据。摆脱了单独使用传感器网络规模和距离的限制，实现了对油气管道全天候的远程实时数据采集。硬件系统设计基于物联网的油气管道远程数据采集系统的硬件主要包括：数据采集节点和数据汇聚节点。其中数据采集节点包括：传感器模块、ZigBee发送模块、SD卡储存模块构成；数据汇聚节点包括：ZigBee接收模块、GPRS模块。据采集节点的设计数据采集节点采用TI公司的CC2530为主控芯片，芯片提供了IEEE802.15.4无线收发器、增强型8051CPU、8KB的RAM、256KB闪存、地址识别及数据包处理引擎，外设包括调试接口、I/O控制器、定时器、ADC及AES协助器。由数据采集节点逻辑框图可知：其节点是由电源模块、传感存储模块及ZigBee发送模块组成。电源管理模块为ZigBee发送模块，提供工作电源和传感存储模块的参考电压。传感存储模块采集和存储油气管道的信号数据。ZigBee发送模块将传感器中的信号数据上传至数据汇聚节点。外部电源电路设计为解决芯片的假工作状态，外部电压不得低于3.2V，AMS1117-3.3正向低压降稳压器，其输入电压为4.75～10V，输出电压的典型值为3.3V，最小值为3.235V，最大值为3.365V。其输出端并联2.2μF、100nF的电容保证其稳定电压输出。考虑数据采集节点在野外的数据采集，采用TPS60211升压芯片，利用两个1.5V的干电池作为升压芯片的输入电压，其输出电压的典型值为3.3V，即可满足数据采集节点野外工作的条件。通过实验可得：其输入电压为2～3.3V，最小值为3.17V，最大值为3.43V，抓包软件未发现丢包现象。ZigBee发送模块设计为了提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的油气管道远程数据采集系统，其特征在于，包括数据采集节点、数据汇聚节点、云服务器、云控制软件，所述数据采集节点用于采集油气管道的信号数据，利用基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络协议将信号数据上传至数据汇聚节点，数据汇聚节点响应请求后，利用SIM900A的GPRS功能，将采集到的压力、流量、温度的数据发送至云服务器的TCP端口。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的油气管道远程数据采集系统，其特征在于，包括数据采集节点、数据汇聚节点、云服务器、云控制软件，所述数据采集节点用于采集油气管道的信号数据，利用基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络协议将信号数据上传至数据汇聚节点，数据汇聚节点响应请求后，利用SIM900A的GPRS功能，将采集到的压力、流量、温度的数据发送至云服务器的TCP端口。2.根据权利要求1所述的基于物联网的油气管道远程数据采集系统，其特征在于，基于物联网的油气管道远程数据采集系统的硬件主要包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁骏飞，
申请(专利权)人：佛山三维二次方科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44