基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统；其特征在于：包括图形数据库管理系统、GIS服务系统、管线数据服务器、地形数据服务器、数据管理服务器、燃气数据采集终端以及多个用于采集燃气管网压力、流量、泄漏、温度数据的传感器；本实用新型提供一种基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统；该系统结构简单，易于构建实施；利用物联网信息技术、通信技术和地理信息技术，建立 “燃气管网基础信息资源”为依托，通过基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统对城市燃气管网进行信息化管理，从而提高燃气管网信息管理水平和效率，提高公司的经济效益和社会效益。
【专利说明】
基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种燃气管网地理信息管理平台系统，尤其是一种基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统。
【背景技术】
[0002]随着城市建设，燃气行业与人民的日常生活息息相关，要求能对突发事故进行快速决策和抢修，将影响范围减到最小，避免事故的进一步扩大。由于燃气管网多埋于地下，且相邻管线错综复杂，导致在进行抢修和决策时不能迅速分析判断故障点和故障影响范围。
[0003]为了充分了解全市管网和管网设备的运行情况，及时杜绝隐患，需对管网上的各种设施进行安全管理;对管网系统按照腐蚀情况，进行安全评估运算，给出管段的安全评估管理等级，指导管网的有效维护，定期或按计划进行巡检管网的养护与管理，以保证管网的安全运行。
[0004]对管网上各处的压力分布及管网使用量，管网管理部门需要用SCADA系统来实现实时监控，这些系统必须依赖先进的地理信息系统提供基本的地理信息作为平台基础。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，在此提供一种基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统;本实用新型提供一种基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统;该系统结构简单，易于构建实施;利用物联网信息技术、通信技术和地理信息技术，建立“燃气管网基础信息资源”为依托，通过基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统对城市燃气管网进行信息化管理，从而提高燃气管网信息管理水平和效率，提高公司的经济效益和社会效益。
[0006]本实用新型是这样实现的，构造一种基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统，其特征在于:包括图形数据库管理系统、GIS服务系统、管线数据服务器、地形数据服务器、数据管理服务器、燃气数据采集终端以及多个用于采集燃气管网压力、流量、泄漏、温度数据的传感器;其中，传感器与燃气数据采集终端连接，燃气数据采集终端同时与数据管理服务器之间进行数据传输;图形数据库管理系统与GIS服务系统实现数据通信，GIS服务系统同时与管线数据服务器和地形数据服务器进行数据通信，管线数据服务器、地形数据服务器同时与数据管理服务器进行数据通信。
[0007 ]所述数据采集终端包括MCU、模拟量输入模块、开关量输入模块、继电器输出模块、数字量输出模块、SRAM模块、RTC模块、看门狗模块、RS232/RS485/RS422模块、无线模块以及电源模块;模拟量输入模块、开关量输入模块与MCU连接，MCU与继电器输出模块、数字量输出模块连接，同时MCU还与SRAM模块、RTC模块、看门狗模块、RS232/RS485/RS422模块、无线模块以及LED指示灯连接;RS232/RS485/RS422模块与用户接口电路连接，无线模块连接天线和Sm/IHM卡接口电路。
[0008]基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统具有以下特点:
[0009](I)设备档案管理:利用GIS强大的绘图功能，通过设置不同的图层、线型颜色等准确显示设施的绝对位置，同时还可以清晰显示与周边参照物的相对位置，极大的提高了管道巡查、检测、管网维护的工作效率。借助GIS，可以按照管网地理位置，按图分区逐个管段、逐项管网设施地加以统计分析，并设立相应数据库进行动态管理，做到资产数量与实物相符。在管网设施属性输入时，通过投运时间及维护时间等属性的编辑管理，根据投用年限、运行、维修及保养情况，进行综合分析，制定出维修及更换计划，使设备整体处于最佳状态，可以实现资产的动态管理功能。
[0010](2)爆管分析与追踪:快速显示与目标管道及设施连接的设施，实现管道连接性追踪、事故状态分析等功能。指导管网事故处理，增强事故反应能力，减少事故损失。在管网发生事故时迅速找出事故位置，自动给出最优关阀方案及事故处理意见，迅速标注出事故发生地点的管网图及必须关闭的阀门，并可提供停气用户名单。
[0011](3)空间数据版本管理技术:支持历史空间数据的查询、追溯等功能。
[0012]本实用新型的优点在于:本实用新型提供一种基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统;该系统结构简单，易于构建实施;利用物联网信息技术、通信技术和地理信息技术，建立“燃气管网基础信息资源”为依托，通过基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统对城市燃气管网进行信息化管理，从而提高燃气管网信息管理水平和效率，提高公司的经济效益和社会效益。
【附图说明】
[0013]图1燃气平台系统网络传输架构图
[0014]图2燃气数据采集终端原理图
[0015]图3燃气数据采集终端接口信号定义说明示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合附图1-3对本实用新型进行详细说明，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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0017]本实用新型通过改进提供一种基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统;可以按照如下方式予以实施;包括图形数据库管理系统1、GIS服务系统2、管线数据服务器3、地形数据服务器4、数据管理服务器5、燃气数据采集终端6以及多个用于采集燃气管网压力、流量、泄漏、温度数据的传感器7;其中，传感器7与燃气数据采集终端6连接，燃气数据采集终端6同时与数据管理服务器5之间进行数据传输；图形数据库管理系统I与GIS月艮务系统2实现数据通信，GIS服务系统2同时与管线数据服务器3和地形数据服务器4进行数据通信，管线数据服务器3、地形数据服务器4同时与数据管理服务器5进行数据通信。
[0018]所述数据米集终端6包括MCU61、模拟量输入模块62、开关量输入模块63、继电器输出模块64、数字量输出模块65、31^1模块66、1^(:模块67、看门狗模块68、1?232/1?485/1?422模块69、无线模块70以及电源模块71;模拟量输入模块62、开关量输入模块63与MCU61连接，M⑶61与继电器输出模块64、数字量输出模块65连接，同时MCU61还与SRAM模块66、RTC模块67、看门狗模块68、RS232/RS485/RS422模块69、无线模块70以及LED指示灯75连接;RS232/RS485/RS422模块69与用户接口电路72连接，无线模块70连接天线73和Sm/IHM卡接口电路74。
[0019]如图1所示，本实用新型所述基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统具备以下特点。现场设备包括数据采集终端、用于数据采集的传感器、各种相应的服务器以及网络设备(路由、交换机等)、电源系统和网络安全设备。
[0020]应用系统实现功能:
[0021](I)设备档案管理:利用GIS强大的绘图功能，通过设置不同的图层、线型颜色等准确显示设施的绝对位置，同时还可以清晰显示与周边参照物的相对位置，极大的提高了管道巡查、检测、管网维护的工作效率。借助GIS，可以按照管网地理位置，按图分区逐个管段、逐项管网设施地加以统计分析，并设立相应数据库进行动态管理，做到资产数量与实物相符。在管网设施属性输入时，通过投运时间及维护时间等属性的编辑管理，根据投用年限、运行、维修及保养情况，进行综合分析，制定出维修及更换计划，使设备整体处于最佳状态，可以实现资产的动态管理功能。
[0022](2)爆管分析与追踪:快速显示与目标管道及设施连接的设施，实现管道连接性追踪、事故状态分析等功能。指导管网事故处理，增强事故反应能力，减少事故损失。在管网发生事故时迅速找出事故位置，自动给出最优关阀方案及事故处理意见，迅速标注出事故发生地点的管网图及必须关闭的阀门，并可提供停气用户名单。
[0023](3)空间数据版本管理技术:支持历史空间数据的查询、追溯等功能。
[0024](4)系统特性:
[0025]I)系统运行稳定。
[0026]2)系统数据安全。系统允许用户进行数据的备份和恢复，以弥补数据的破坏和丢失。对一些重要的数据按一定的算法进行加密，如用户口令、重要参数等。3)客户端响应快捷，速度能达到业务要求。
[0027]4)系统具有一定的容错和抗干扰能力，在非硬件故障或非通讯故障时，系统能够保证终端能正常运行。
[0028]5)扩展性强，能够满足将来业务功能升级和对外提供服务扩展需要。
[0029]本实用新型公开了一种基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统，智慧燃气管网地理信息管理平台系统以城市的地形图为背景，叠加天然气管网图，并勾连其对应的管道及设备属性的一个图形数据库管理系统。该系统可以在电子地图上从点(指定设施或地点)、线(管道、管线)、面(管网或区域)全方位辅助管理人员进行输配调度、图档管理、维护保养和突发性事故的处理，它具有传统图档管理无可比拟的准确、快捷的优点，基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统，是用现代技术实现燃气管网和图档资料的电子化和信息化，辅助决策，增强快速应急的能力。
[0030]基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统分为全面透彻的物联网层、全面泛在的基础架构层和智能融合的应用层三个重要维度来描述，利用物联网技术把传感器嵌入或装备到各个城市燃气管网中重要节点，采集燃气管网压力、流量、泄漏、温度等相关环境数据，数据实时上传后端管理服务器，通过基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统对城市燃气管网进行信息化管理，从而提高燃气管网信息管理水平和效率，提高公司的经济效益和社会效益，更好地为广大燃气用户服务和城市燃气运营商提供准确、便捷、快速的城市燃气管理创新管理模式。
[0031]基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统，集成了模拟信号采集、开关量输入、开关量输出、计数和无线数据通信于一体的高性能测控装置，可以直接接入各种传感器、标准变送器信号、仪表等输出的模拟信号、电平信号、干触点、脉冲信号等，采用高性能的工业级32位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，同时提供RS232和RS485接口，可以实现模拟信号的采集、量值转换和数字信号的采集等，数据的存储周期和上报周期可以根据用户环境的要求而调整。
[0032]燃气数据采集终端工业级应用设计；1.采用高性能工业级无线模块；2.采用高性能工业级32位通信处理器；3.低功耗设计，支持多级休眠和唤醒模式，最大限度降低功耗；4.内置实时时钟(RTC)，支持定时开关机功能；5.采用金属外壳，保护等级IP30。金属外壳和系统安全隔离，特别适合于工控现场的应用；6.宽电源输入(DC 5?35V)。
[0033]燃气数据采集终端稳定可靠；1.WDT看门狗设计，保证系统稳定；2.采用完备的防掉线机制，保证数据终端永远在线；3.S232/RS485接口内置15KV ESD保护；4.1M/ΙΠΜ卡接口内置15KV ESD保护；5.电源接口内置反相保护和过压保护；6.天线接口防雷保护(可选)。
[0034]燃气数据采集终端标准易用；1.采用工业端子接口，特别适合于工业现场应用；
2.提供标准RS232和RS485接口，可直接连接串口设备；3.可定制TTL电平串口； 4.智能型数据终端，上电即可进入数据传输状态；5.提供功能强大的中心管理软件，方便设备管理(可选)；6.使用方便，灵活，多种工作模式选择；7.方便的系统配置和维护接口； 8.支持串口软件升级和远程维护，支持远程升级。
[0035]燃气数据采集终端功能强大；8路模拟量输入，分辨率达16bit，输入电压(0-5V)，输入电流(0_20mA)，精度小于±0.5%; 4路继电器输出(干接点)，驱动能力5A/30VDC，5A/250VAC; 4路光隔离数字量输出，集电极开路输出，最大支持30V，最大电流40mA，最大功率125mW; 8路开关量输入，输入范围(0-3.3V为低电平，10-24V为高电平)其中包含一路计数功能(计数频率为IKHz);支持双数据中心备份传输及多数据中心同步传输(5个数据中心)ο支持多中心多功能(例如:一个中心可以是MODBUS RTU协议，一个中心是RTU扩展协议)；支持多种上下线触发模式，包括短信、电话振铃、串口数据触发上下线模式；支持根据域名和IP地址访问中心；支持RS232/RS485 MODBUS RTU协议；支持TCP转换虚拟串口的MODBUS RTU协议(实现MODBUS RTU数据的远程传输)；支持MODBUS RTU查询8路开关量与8路模拟量采集数据(模拟量采集是实际数据，用户不需要换算)；支持MODBUS RTU控制4路光耦输出与4路继电器输出；支持MOBDBUS RTU设置计数器的初值，以及查询计数器的当前值；支持RTU扩展协议。协议的格式统一，方便客户开发；支持RTU扩展协议:实现采集数据(8路模拟量输入与8路开关量输入)间隔上报；支持RTU扩展协议:采集数据上报的通道可以选择网络或短信，也可以选择先用网路，网络失败才用短信；支持RTU扩展协议:采集数据主动上报失败时，采集的数据可以缓存到2M字节的SPI FLASH中，数据永久保存，供用户随时查询和读取；支持RTU扩展协议:中心主动查询采集数据；支持RTU扩展协议:实现计数功能。计数器的初值可以设置，计数的值可以读取；支持RTU扩展协议:实现R232/RS485与中心数据透明传输功能；支持RTU扩展协议:实现采集数据报警信息上传(报警的触发条件各个通道可以独立设置)；支持RTU扩展协议:可以远程重启设备；支持RTU扩展协议:可以远程配置参数；支持RTU扩展协议:可以设置远程升级参数并远程升级；采集数据的报警功能，报警信息可以通过RTU扩展协议，短信或同时使用两者通知管理员；采集数据的报警信息用短信上报方式时，报警号码与报警内容各个通道可以独立设置；短信配置远程升级参数，使设备进行远程升级；短信远程配置参数；内置工业时钟，可以实时记录采集时间；设备加电自动连接网络，断线后自动重连；设备定时开关机的功能，使设备工作在低功耗模式。
[0036]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统，其特征在于:包括图形数据库管理系统(1)、GIS服务系统(2)、管线数据服务器(3)、地形数据服务器(4)、数据管理服务器(5)、燃气数据采集终端(6)以及多个用于采集燃气管网压力、流量、泄漏、温度数据的传感器(7);其中，传感器(7)与燃气数据采集终端(6)连接，燃气数据采集终端(6)同时与数据管理服务器(5)之间进行数据传输;图形数据库管理系统(I)与GIS服务系统(2)实现数据通信，GIS服务系统(2)同时与管线数据服务器(3)和地形数据服务器(4)进行数据通信，管线数据服务器(3)、地形数据服务器(4)同时与数据管理服务器(5)进行数据通信。2.根据权利要求1所述基于物联网技术的智慧燃气管网地理信息管理平台系统，其特征在于:所述数据米集终端(6)包括MCU(61)、模拟量输入模块(62)、开关量输入模块(63)、继电器输出模块(64)、数字量输出模块(65)、SRAM模块(66)、RTC模块(67)、看门狗模块(68)、RS232/RS485/RS422模块(69)、无线模块(70)以及电源模块(71);模拟量输入模块(62)、开关量输入模块(63)与MCU(61)连接，MCU(61)与继电器输出模块(64)、数字量输出模块(65)连接，同时MCU(61)还与SRAM模块(66)、1^(:模块(67)、看门狗模块(68)、1^232/RS485/RS422模块(69)、无线模块(70)以及LED指示灯(75)连接;RS232/RS485/RS422模块(69)与用户接口电路(72)连接，无线模块(70)连接天线(73)和S頂/ΙΠΜ卡接口电路(74)。
【文档编号】F17D5/02GK205535082SQ201620123316
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月17日
【发明人】刘庆军
【申请人】四川智联正邦信息技术有限公司