一种基于无线传感器的长输供热管网监测系统的制作方法

1.本发明属于供热管网维护领域，涉及一种基于无线传感器的长输供热管网监测系统。


背景技术：

2.传统供热以城市分布式热源为主，包括燃煤用热电厂、燃气电厂、分散式锅炉房等等。目前，长输供热工程是实现区域集中供热的重要技术途径。
3.长输供热具有输送距离长、输送能量大、运行风险高等特点，一旦发生安全事故将会造成严重的破坏，因此，长输供热系统的有效监控具有重要意义。目前，长输供热系统多由首站、中继泵站、隔压站及其连接管网组成，考虑到管网运行特点和通讯方便性，温度、压力、流量等典型数据监测点通常布置在各个泵站内。各个泵站数据首先汇总到泵站级监控平台，而后通过有线或无线的方式，实现泵站之间的信息集中传递，从而实现长输系统的整体监测控制。
4.但各个泵站中的数据信息均首先集成到泵站级监控平台，而后整体进行传输，当泵站内通讯发生故障时，容易造成数据的大面积缺失，对集中监控产生严重影响。由于长输供热管网自身覆盖距离长，面积广，只对泵站的信息进行监测，当发生事故时，难以对泵站之间的故障位置进行准确定位。目前供热系统通常配合一套数字孪生系统，帮助指导供热系统的调节运行。而数字孪生系统的准确性需要依据实际运行参数进行校正，只在泵站处设置数据监测造成长输系统实际运行数据量少，不利于数字孪生系统的应用。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于无线传感器的长输供热管网监测系统，对沿长输供热管网分布的传感器数据进行采集，并在集中监控平台内对数据进行分析，达到长输供热系统运行监控及故障诊断的目的。
6.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
7.一种基于无线传感器的长输供热管网监测系统，包括长输管网和基站；
8.长输管网上设置有多组传感器组，每组传感器组包括压力传感器、流量计和温度传感器，压力传感器、流量计和温度传感器均采用无线传感器，每个传感器组均和基站通讯连接，基站通讯连接有服务器。
9.优选的，长输供热管网上通过长输管网依次连接有首站循环水泵、热网加热器、第一供水泵、第二供水泵、隔压站换热器、隔压站回水泵、第二回水泵和第一回水泵。
10.进一步，热网加热器、第一供水泵、第二供水泵和隔压站换热器之间，每相邻两个之间均设置有多个传感器组；隔压站回水泵、第二回水泵、第一回水泵和首站循环水泵之间，每相邻两个之间均设置有多个传感器组。
11.优选的，基站与服务器之间依次通讯连接有ggsn路由、l2tp隧道和电厂路由。
12.进一步，多组传感器组连接一个基站，多个基站连接一个ggsn路由，多个ggsn路由
连接一个l2tp隧道，多个l2tp隧道连接一个电厂路由。
13.再进一步，l2tp隧道数量为两个，电厂路由和服务器的数量为一个。
14.优选的，每组传感器组内包括多个压力传感器、流量计和温度传感器，每组传感器组的第一和最后一个传感器均为压力传感器。
15.优选的，相邻组的传感器组的间距为3-8km。
16.优选的，在长输供热管网的特殊管段处均布置有传感器组，特殊管段的位置为长输供热管网在水压图上曲线出现突变的位置。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18.本发明利用无线传感器，建立长输供热管网沿程状态参数的监测系统，避免了各个泵站数据的集中传输，减小了数据大面积缺失的风险。实现了长输供热管网沿程的数据监测，提高了长输供热系统运行的安全性和事故判断的准确性。借助沿程各处的数据监测，有利于利用监测数据进行计算模型校正，提高配套数字孪生系统的准确性。
19.进一步，采用l2tp隧道，保证了长输供热系统数据传输的安全性。
附图说明
20.图1为本发明的监测系统的结构示意图；
21.图2为本发明的水压图上特殊管段示意图。
22.其中：1-首站循环水泵；2-热网加热器；3-第一供水泵；4-第二供水泵；5-隔压站换热器；6-隔压站回水泵；7-第二回水泵；8-第一回水泵；9-压力传感器；10-流量计；11-温度传感器；12-基站；13-ggsn路由；14-l2tp隧道；15-电厂路由；16-服务器。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
26.如图1所示，为本发明所述的基于无线传感器的长输供热管网监测系统，包括首站循环水泵1、热网加热器2、第一供水泵3、第二供水泵4、隔压站换热器5、隔压站回水泵6、第二回水泵7、第一回水泵8、压力传感器9、流量计10、温度传感器11、基站12、ggsn路由13、l2tp隧道14、电厂路由15和服务器16。
27.长输供热管网上通过长输管网依次连接首站循环水泵1、热网加热器2、第一供水泵3、第二供水泵4、隔压站换热器5、隔压站回水泵6、第二回水泵7和第一回水泵8。第一回水泵8输出端连接首站循环水泵1输入端，整体形成闭环。
28.长输管网上设置有多组传感器组，每组传感器组包括压力传感器9、流量计10和温度传感器11，压力传感器9、流量计10和温度传感器11均采用无线传感器，每个传感器组均和基站12通讯连接，基站12通讯连接有服务器16。
29.热网加热器2、第一供水泵3、第二供水泵4和隔压站换热器5之间，每相邻两个之间均设置有多个传感器组；隔压站回水泵6、第二回水泵7、第一回水泵8和首站循环水泵1之间，每相邻两个之间均设置有多个传感器组。
30.相邻组的传感器组的间距为3-8km，本实施例中优选的相邻组的传感器组的间距为5km。
31.基站12与服务器16之间依次通讯连接有ggsn路由13、l2tp隧道14和电厂路由15。
32.多组传感器组连接一个基站12，多个基站12连接一个ggsn路由13，多个ggsn路由13连接一个l2tp隧道14，多个l2tp隧道14连接一个电厂路由15。
33.ggsn路由13根据各个传感器的集中分布情况确定布置位置和数量，l2tp隧道14数量为两个，电厂路由15和服务器16的数量为一个。
34.长输供热管网运行过程中，由压力传感器9、流量计10、温度传感器11分别采集长输供热管网各处的压力、流量、温度数据。传感器为无线传感器形式，通过在传感器内安装物联网卡，将传感器数据上传至附近基站12。根据布置的ggsn路由13，基站12将压力传感器9、流量计10、温度传感器11采集到的数据打包上传到ggsn路由13，ggsn路由13通过专用的l2tp隧道将数据传回至电厂路由15，服务器16通过电厂路由获取长输管网沿途的状态参数，实现长输供热管网运行数据的安全传输。
35.压力传感器9、流量计10、温度传感器11的分布还需要根据长输管网的水力特性及水压图确定。一般除了在首站循环水泵1前后、第一供水泵3前后、第二供水泵4前后、第二回水泵7前后、第一回水泵8前后之外，还可在长输管网的特殊管段处进行布置。长输管网特殊管段指由于管网特殊结构，使得水压图上曲线出现突变的位置，如图2所示。
36.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
37.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主题内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。