一种燃气管网监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种燃气装置领域，具体涉及一种燃气管网监测装置。

背景技术：

随着国家节能减排政策的大力推广，天然气由于干净、方便、优质、高效的优点，其在能源结构中的作用将会越来越重要。因此，对燃气管的监测也变得越来越重要。

现在的燃气管网监测装置，多采用功能模块组合拼凑方式，如数据传输装置(DTU)+数据采集单元+变送器+传感器的方式，如图1所示。

而这类装置存在以下不足：

一、产品整合度不高，以致影响产品的稳定性及增加产品工程实施难度，产品导致在燃气管网上实施难度加大，甚至无法实施。

二、数传单元一般为2G、3G无线传输单元，非全网通模组，部署实施受限于通讯基站分布，部署实施受限，况且2G频段将逐步关闭，让与NB-IOT等专用网络。现国内有运营商已逐步关闭2G网络。

三、信号转换单元一般为单一信号处理方式，如4-20MA信号。信号变换一般只支持3线接口传感器，对于2线接口传感器还需要重新转换。对于0-5V信号还需要另外的转换电路，整体来说对于信号接口设计一般捆绑单一类型的传感器，有些还不具备RS485扩展端口。总体不能满足用户多方面的需求，严重制约产品推广及实施。

四、传感器一般为工厂直供传感器，在数据处理单元接收到信号后，一般无数据校正处理或为简单的数据处理。产品实施初期一般可保证测量精度，随着传感器及产品的使用时间延长，导致无法有效地保证产品测量精度，致使测量误差严重超出范围，产品形同虚设。

五、产品供电设计一般无电源回路管理单元，直接使用蓄电池供电，无能源管理，直接使用市电加蓄电池的方式。

六、数传部分一般采用自定义的协议，协议无法做到兼容管理，用户无法应用扩展，属于专用系统，应用相对封闭。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种燃气管网监测装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种燃气管网监测装置，包括数据校正单元、信息采集单元、数据处理单元、数据传送单元和电源模块；

所述信息采集单元采集管网压力、流量、温度信号之一或其任意组合，所述信息采集单元的信号输出端连接所述数据校正单元输入端；

所述数据校正单元输出端连接所述数据处理单元输入端；

所述数据处理单元输出端连接所述数据传送单元输入端，数据处理单元存储数据并传输至数据传送单元；

所述数据传送单元将所接收的信息发送至远程服务器；

所述电源模块为以上单元供电。

信息采集单元将采集的信号发送至数据校正单元进行校正，校正完成后发送至数据处理单元，数据处理单元存储接收到的数据并传输至数据传送单元，数据传送单元通过无线通信方式发送至远程服务器中。这解决了数据采集单元随着使用时间延长而导致的测量精度不高，致使测量误差超出范围的问题。

进一步的，所述数据校正单元包括带通滤波器和比较器，所述信息采集单元的信号输出端连接所述带通滤波器输入端，所述带通滤波器输出端连接所述比较器第一输入端，所述比较器第二输入端连接存储器的校正参考值输出端，所述比较器输出端连接所述数据处理单元输入端。信息采集单元将采集的信号发送给数据校正单元先由带通滤波器进行滤波，然后经由比较器进行比较校正，校正后的信息发送至数据处理单元中，这提高了测量精度，减小了测量误差。

进一步的，所述电源模块包括市电供电单元、太阳能供电单元、锂电池供电单元和/或锂电池充电单元。配置3种电源供电方式，极大的方便产品的部署实施，也避免了停电、电池电量不足等问题，同时使用太阳能供电也更加绿色环保。

进一步的，还包括电源管理单元，所述电源管理单元包括数个开关，所述开关分别设置于所述市电供电单元、太阳能供电单元、锂电池供电单元和/或锂电池充电单元的供电和/或充电回路上，所述数据处理单元电源控制输出端连接所述开关的控制端，控制各个开关的启闭。这有效控制了系统电源的供给以及电源模块的充放电。

进一步的，所述数据传送单元为全网通模组、NB-IOT模组或LORA模组。采用全网通的模组单元不局限于单一化的运营商无线基站设施。NB-IoT构建于蜂窝网络，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。LoRa作为一种专用于无线电调制解调的技术，融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术，传输距离远。

进一步的，所述数据处理单元采用STM32F411CEU6芯片或TM4C123芯片。

进一步的，所述信息采集单元包含多个信息采集接口，包含4-20MA 2线及3线接口传感器、0-5V、RS485接口传感器、I2C接口传感器，设置于分段的燃气管道，对管网信息进行采集。兼容市场上大部分传感器，不在受限于不同传感器接口，满足客户多样化需求。

进一步的，所述数据处理单元集成于数据传送单元内。采用一体化的集成方式，方便产品的部署实施以及后期产品维护。

本发明的有益效果是：采用全网通的模组单元不局限于单一化的运营商无线基站设施；兼容市场上大部分传感器，不在受限于不同传感器接口，满足客户多样化需求；针对不同类型的传感器配备数据校正单元,有效的延长产品的使用周期及年限，节省客户开支；配备多种电源接口，方便产品实施。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为实施例一的结构原理图；

图2为实施例二的结构原理图；

图3为全网通模组电路图；

图4为数据处理单元电路图；

图5和图6为数据处理单元和全网通模组之间的外围电路图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一：如图1所示的一种燃气管网监测装置，包括数据校正单元、信息采集单元、数据处理单元、数据传送单元和电源模块。

所述信息采集单元采集管网压力、流量、温度信号之一或其任意组合，所述信息采集单元的信号输出端连接所述数据校正单元输入端。所述数据校正单元输出端连接所述数据处理单元输入端。所述数据处理单元输出端连接所述数据传送单元输入端，数据处理单元存储数据并传输至数据传送单元。所述数据传送单元将所接收的信息发送至远程服务器。所述电源模块为以上单元供电。

在本实施方式中，数据校正单元包括带通滤波器和比较器，所述信息采集单元的信号输出端连接所述带通滤波器输入端，所述带通滤波器输出端连接所述比较器第一输入端，所述比较器第二输入端连接存储器的校正参考值输出端，这里的存储器即可以是独立的存储器，也可以是与数据处理单元或数据校正单元内的，或者与数据处理单元或数据校正单元集成在一起的存储单元，所述比较器输出端连接所述数据处理单元输入端。

所述数据传送单元为全网通模组、NB-IOT模组或LORA模组，同时模组的处理器对外可开放使用,用于数据处理单元及信息采集单元。也可将数据处理单元集成于数据传送单元内。具体全网通模组、NB-IOT模组或LORA模组的结构和传输协议可采用现有的技术。

该燃气管网监测装置可采用标准MODBUS TCP数据传输协议，链接远程服务器。本实施例中的数据传送单元具备远程数传接口，配备TCP/IP及UDP端口，进行数据传输。

具体的，数据处理单元可采用但不限于STM32F411CEU6芯片或TM4C123芯片，如图3-4所示，本实施例中，数据处理单元采用芯片STM32F411CEU6，全网通模组选用芯片ME3630。所述信息采集单元包含多个信息采集接口，包含4-20MA 2线及3线接口传感器、0-5V、RS485接口传感器、I2C接口传感器，设置于分段的燃气管道，对管网信息进行采集。在本实施方式中，数据处理单元接收数据并进行暂存，并不进行数据运算，在本实用新型另外的优选实施方式中，数据处理单元也可以对接收到的数据进行运算处理。

如图3-6所示，数据处理单元芯片STM32F411CEU6的管脚PA15连接电阻R22的一端，电阻R22另一端连接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的源极接地，漏极连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接两条支路，一条连接电源接口V_MAIN，另一条连接全网通模组芯片ME3630的22管脚，场效应管Q1的源极和漏极之间连接有电容C9。数据处理单元芯片STM32F411CEU6的管脚USB_FS_SOF/PA8连接总线收发器SN74AVC2T245的管脚4，总线收发器SN74AVC2T245的管脚9连接全网通模组芯片ME3630管脚19。

实施例二：在实施例一的基础上，电源模块包括市电供电单元、太阳能供电单元、锂电池供电单元和/或锂电池充电单元，并且该燃气管网检测装置还包括电源管理单元，如图2所示，所述电源管理单元包括数个开关，所述开关分别设置于所述市电供电单元、太阳能供电单元、锂电池供电单元和/或锂电池充电单元的供电和/或充电回路上，所述数据处理单元电源控制输出端连接所述开关的控制端，控制各个开关的启闭，从而控制了具体是由市电、太阳能还是锂电池为系统供电，也控制了对锂电池的充电。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。