本发明涉及燃气管网技术领域，特别是涉及一种燃气管网的监测终端和系统。
背景技术
随着中国城市化进程的快速发展，天然气供输管网遍布城市各个区域，对燃气公司来说，实现对燃气管网的重要调压站点的运行压力、流量以及泄漏情况的实时监测，可大幅度提高燃气管网运营的安全性，为企业的安全生产提供有力的保障。
近年来，燃气管网中各类型数据采集与监视控制系统(supervisorycontrolanddataacquisition，scada)所使用的方式大都是采用包含各类型的数据采集器的监测终端通过远程数据通信与监测中心服务器进行数据交互，从而实现对管网站点的远程监测。
上述现有的燃气管网监测技术，由于监测终端需要实时采集并显示监测数据，在线与远程的监测中心服务器进行数据交互，发送监测数据至监测中心服务器，导致监测终端的耗电量较大，监测终端的运行成本高昂。
技术实现要素：
基于此，有必要针对现有的燃气管网终端耗电量高的技术问题，提供一种燃气管网的监测终端和系统。
一种燃气管网的监测终端，该燃气管网的监测终端包括主控制器，以及分别与主控制器连接的nb-iot通信模块、数据传输端口、显示屏和磁吸开关；
其中，所述nb-iot通信模块连接有nb-iot天线，用于与监测中心服务器建立通信连接；所述数据传输端口用于连接监测仪表，并与所述监测仪表进行数据互通；所述显示屏用于显示所述监测仪表的监测信息；所述磁吸开关用于在磁性物体触发下吸合，触发所述主控制器控制所述显示屏开启；所述主控制器每隔设定时间间隔通过所述数据传输端口采集所述监测仪表的监测数据并通过所述nb-iot通信模块将所述监测数据发送至监测中心服务器，并在所述显示屏开启达设定时间时，关闭所述显示屏。
上述燃气管网的监测终端，采用nb-iot通信实现与监测中心服务器的数据互通，相比于现有燃气管网的监测终端采用的gprs通信技术，nb-iot通信具有费用低和效率高的优势；通过设置的磁吸开关触发显示屏开启，用户可以利用磁性物体例如磁性笔或磁吸天线触发磁吸开关开启显示屏，使用方便，且主控制器可控制显示屏自动关闭或进入休眠状态，以节省耗电量，降低燃气管网的监测终端的使用成本。
在一个实施例中，主控制器在当采集的监测数据分析结果为触发第一报警等级时，控制燃气管网的监测终端切换为在线工作模式；主控制器在当采集的监测数据分析结果为触发第二报警等级时，控制燃气管网的监测终端切换为紧急工作模式；主控制器在当采集的监测数据分析结果为正常状态时，则上传状态恢复信息至监测中心服务器，控制燃气管网的监测终端切换为低功耗工作模式。
上述实施例的技术方案，主控制器根据监测数据的报警等级不同，调整燃气管网的监测终端切换为不同的工作模式，能够在确保数据采集的及时性和可靠性的同时，降低监测终端的耗电量。
在一个实施例中，所述显示屏为段码屏或oled屏。段码屏和oled屏的工作功耗远低于普通液晶屏，能够有效节省耗电量。
在一个实施例中，所述磁吸开关为干簧管。干簧管在无磁时处于常开状态，当磁性物体靠近干簧管时，可使干簧管的簧片的触点部分被磁力吸引而吸合，从而进一步触发主控器点亮显示屏。
在一个实施例中，所述主控制器为具有休眠功能的低功耗型微控制器，例如可以是msp430和stm8l型号的微控制器等。
在一个实施例中，所述燃气管网的监测终端还包括隔爆机箱外壳；所述主控制器设置于所述隔爆机箱外壳内，所述显示屏和数据传输端口嵌设于所述隔爆机箱外壳上，所述磁吸开关设置于所述隔爆机箱外壳上的所述显示屏内侧。
上述实施例的技术方案，通过设置的隔爆机箱外壳对燃气管网的监测终端进行隔爆保护，减少燃气环境下可能的燃气泄漏导致的燃气管网的监测终端引爆的危险，提升了燃气管网的监测终端的使用安全性。
在一个实施例中，所述燃气管网的监测终端还包括：与所述主控制器连接的供电模块；所述供电模块连接外部电源和锂电池；所述主控制器控制所述供电模块在接入有外部电源时，使用外部电源供电，并切换为在线工作模式；在未接入外部电源时，使用锂电池供电，并切换为低功耗工作模式。
上述实施例的技术方案，锂电池可用作备用电源，燃气管网的监测终端在缺失外部电源输入支持时，可以使用内部锂电池供电。当现场环境可配置外部电源接入时，燃气管网的监测终端则可自动切断内部电池供电，切换为外部电源供电，保证燃气管网的监测终端的供电稳定性。
在一个实施例中，所述燃气管网的监测终端还包括：与所述供电模块连接的隔离电源输出模块，所述隔离电源输出模块的输出端连接本安电路的输入端，所述本安电路的输出端用于连接监测仪表，为所述监测仪表供电。
上述实施例的技术方案，在燃气管网的监测终端内设置与所述供电模块连接的隔离电源输出模块，通过本安电路向连接的监测仪表供电，使得监测仪表无需再另外连接外部电源，使用更加方便，且通过本安电路的保护限制，避免燃气环境下由于线路短路或线路电火花导致的燃气点燃的安全隐患，提升了燃气管网的监测终端的安全性。
在一个实施例中，所述燃气管网的监测终端还包括：与所述主控制器连接的4g通信模块，所述4g通信模块连接有4g天线，用于与监测中心服务器建立通信连接。
上述实施例的技术方案，结合本发明前述实施例的nb-iot通信模块，在实际应用过程中，可以在nb-iot通信方式稳定性不足时，例如需要进行实时数据交互以及终端固件升级的情况下，切换使用4g通信模块与监测中心服务器进行数据传输，在降低燃气管网的监测终端的使用成本的同时，保证燃气管网的监测终端与监测中心服务器之间数据传输的稳定性。
在一个实施例中，所述燃气管网的监测终端还包括：与所述主控制器连接的蓝牙模块，所述蓝牙模块用于与外部终端设备进行数据通信。通过内置的蓝牙模块实现与外部终端设备的通信连接，用户可以通过外部终端设备例如手机、平板电脑等即方便地对燃气管网的监测终端的数据进行读取和调试，省去开启防爆机箱外壳的麻烦。
在一个实施例中，所述监测仪表包括压力传感器、泄漏报警器、流量计和/或电动阀。
在一个实施例中，所述数据传输端口包括ai接口、ao接口、di接口、do接口和485通信模块；所述主控制器通过ai接口连接所述压力传感器；所述主控制器通过di接口或485通信模块连接所述泄漏报警器；所述主控制器通过485通信模块连接所述流量计；所述主控制器通过ao接口和ai接口连接所述电动阀。
上述实施例的技术方案，通过内置的ao接口、di接口、do接口和485通信模块多种数据传输端口，可以实现与各种不同类型的监测仪表建立数据通信，提升了燃气管网的监测终端的适用性。
一种燃气管网的监测系统，包括监测中心服务器，以及与所述监测中心服务器通信连接的如上任意一个实施例所述的燃气管网的监测终端。
上述燃气管网的监测系统，燃气管网的监测终端采用nb-iot通信实现与监测中心服务器的数据互通，相比于现有燃气管网的监测终端采用的gprs通信技术，nb-iot通信具有费用低和效率高的优势；通过设置的磁吸开关触发显示屏开启，用户可以利用磁性物体例如磁性笔或磁吸天线触发磁吸开关开启显示屏，使用方便，且主控制器可控制显示屏自动关闭或进入休眠状态，以节省耗电量，降低燃气管网的监测终端的使用成本。
附图说明
图1为一个实施例中燃气管网的监测终端的结构示意图；
图2为一个实施例中燃气管网的监测终端的结构示意图；
图3为一个实施例中燃气管网的监测终端的结构示意图；
图4为一个实施例中燃气管网的监测系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种燃气管网的监测终端10，该燃气管网的监测终端10包括主控制器110，以及分别与主控制器110连接的基于蜂窝的窄带物联网(narrowbandinternetofthings，nb-iot)通信模块120、数据传输端口130、显示屏140和磁吸开关150；
其中，所述nb-iot通信模块120连接有nb-iot天线121，用于与监测中心服务器20建立通信连接；所述数据传输端口130用于连接监测仪表30，并与所述监测仪表30进行数据互通；所述显示屏140用于显示所述监测仪表30的监测信息；所述磁吸开关150用于在磁性物体40触发下吸合，触发所述主控制器110控制所述显示屏140开启；所述主控制器110每隔设定时间间隔通过所述数据传输端口130采集所述监测仪表30的监测数据并通过所述nb-iot通信模块120将所述监测数据发送至监测中心服务器20，并在所述显示屏140开启达设定时间时，关闭所述显示屏140。
上述燃气管网的监测终端10，采用nb-iot通信实现与监测中心服务器20的数据互通，相比于现有燃气管网的监测终端10采用的gprs通信技术，nb-iot通信具有费用低和效率高的优势；通过设置的磁吸开关150触发显示屏140开启，用户可以利用磁性物体40例如磁性笔或磁吸天线触发磁吸开关150开启显示屏140，使用方便，且主控制器110可控制显示屏140自动关闭或进入休眠状态，以节省耗电量，降低燃气管网的监测终端10的使用成本。
其中，所述时间间隔可以根据实际需要设置，例如可以是每隔1分钟，5分钟，10分钟或15分钟等等的时间间隔进行监测仪表30的数据采集，并每隔1小时或两小时等的间隔时间上传采集的监测数据至监测中心服务器20。燃气管网的监测终端10可以有多种不同的工作模式，例如可以有在线工作模式、紧急工作模式、低功耗工作模式和休眠模式等等。当燃气管网的监测终端10处于在线工作模式下，可以间隔较短的间隔时间例如每隔1分钟即进行数据的采集和上传；当处于紧急工作模式，则可以每隔1秒、2秒或5秒等等的秒级间隔时间进行高频率地数据采集和数据的实时上传；而当处于低功耗工作模式，则可以间隔较长的间隔时间例如每隔15分钟进行数据的采集和上传；若处于休眠模式，则可以暂停数据的主动采集和上传，并关闭显示屏140。
其中，主控制器110可以实时对监测仪表30采集的监测数据进行分析处理，并设置多级报警等级。
在一个实施例中，当采集的监测数据分析结果为触发第一报警等级时，控制切换为在线工作模式；当采集的监测数据分析结果为触发第二报警等级时，控制切换为紧急工作模式；当采集的监测数据分析结果为正常状态时，则上传状态恢复信息至监测中心服务器20，控制切换为低功耗工作模式。根据监测数据的报警等级不同，调整监测终端10切换为不同的工作模式，能够在确保数据采集的及时性和可靠性的同时，降低监测终端10的耗电量。
具体地，在一个实施例中，所述显示屏140为段码屏或有机发光二极管(organiclight-emittingdiode，oled)屏。段码屏和oled屏的工作功耗远低于普通液晶屏，能够有效节省耗电量。
在一个实施例中，所述磁吸开关150为干簧管。干簧管在无磁时处于常开状态，当磁性物体40靠近干簧管时，可使干簧管的簧片的触点部分被磁力吸引而吸合，从而进一步触发主控器点亮显示屏140。
在一个实施例中，所述主控制器110为具有休眠功能的低功耗型微控制器，例如可以是msp430和stm8l型号的微控制器等。
在实际应用中，燃气管网的监测终端10应用的场景例如燃气管网片区调压站、阀门井等地方，均为可能产生燃气泄漏的易燃易爆的环境，为了提升使用的安全性，在一个实施例中，如图2所示和图3所示，所述燃气管网的监测终端10还包括隔爆机箱外壳100；所述主控制器110设置于所述隔爆机箱外壳100内，所述显示屏140和数据传输端口130嵌设于所述隔爆机箱外壳100上，所述磁吸开关150设置于所述隔爆机箱外壳100上的所述显示屏140内侧。
上述实施例的技术方案，通过设置的隔爆机箱外壳100对燃气管网的监测终端10进行隔爆保护，减少燃气环境下可能的燃气泄漏导致的燃气管网的监测终端10引爆的危险，提升了燃气管网的监测终端10的使用安全性。
为了提升燃气管网的监测终端10的续航能力，在一个实施例中，如图2所示，所述燃气管网的监测终端10还包括：与所述主控制器110连接的供电模块160；所述供电模块160连接外部电源50和锂电池60；所述主控制器110控制所述供电模块160在接入有外部电源50时，使用外部电源50供电，并切换为在线工作模式；在未接入外部电源50时，使用锂电池60供电，并切换为低功耗工作模式。
上述实施例的技术方案，锂电池60可用作备用电源，燃气管网的监测终端10在缺失外部电源50输入支持时，可以使用内部锂电池60供电。当现场环境可配置外部电源50接入时，燃气管网的监测终端10则可自动切断内部电池供电，切换为外部电源50供电，保证燃气管网的监测终端10的供电稳定性。
现有的燃气管网的监测终端10，其监测的各种监测仪表30例如流量计、压力传感器和泄漏报警器等，均需要连接外部电源50供电才可使用，导致实际应用中的使用不便，为了解决这一问题，在一个实施例中，如图2所示，所述燃气管网的监测终端10还包括：与所述供电模块160连接的隔离电源输出模块170，所述隔离电源输出模块170的输出端连接本安电路171的输入端，所述本安电路171的输出端用于连接监测仪表30，为所述监测仪表30供电。
其中，所述隔离电源输出模块170可以采用例如直流9v或24v的隔离电源输出模块170。
上述实施例的技术方案，在燃气管网的监测终端10内设置与所述供电模块160连接的隔离电源输出模块170，通过本安电路171向连接的监测仪表30供电，使得监测仪表30无需再另外连接外部电源50，使用更加方便，且通过本安电路171的保护限制，避免燃气环境下由于线路短路或线路电火花导致的燃气点燃的安全隐患，提升了燃气管网的监测终端10的安全性。
为了保证燃气管网的监测终端10的通信稳定性，在一个实施例中，如图2所示，所述燃气管网的监测终端10还包括：与所述主控制器110连接的4g通信模块180，所述4g通信模块180连接有4g天线181，用于与监测中心服务器20建立通信连接。
上述实施例的技术方案，结合本发明前述实施例的nb-iot通信模块120，在实际应用过程中，可以在一般情况例如低功耗工作模式下，使用nb-iot通信方式，而在nb-iot通信方式稳定性不足时，例如需要进行实时数据采集和上传以及终端固件升级的情况下，比如在线工作模式和紧急工作模式下，切换使用4g通信模块180与监测中心服务器20进行数据传输，在降低燃气管网的监测终端10的使用成本的同时，保证燃气管网的监测终端10与监测中心服务器20之间数据传输的稳定性。
此外，在一个实施例中，如图2所示，所述燃气管网的监测终端10还包括：与所述主控制器110连接的蓝牙模块190，所述蓝牙模块190用于与外部终端设备进行数据通信。通过内置的蓝牙模块190实现与外部终端设备的通信连接，用户可以通过外部终端设备例如手机、平板电脑等即方便地对燃气管网的监测终端10的数据进行读取和调试，省去开启防爆机箱外壳的麻烦。
在一个实施例中，如图2所示，所述监测仪表30包括压力传感器、泄漏报警器、流量计和/或电动阀。其中，压力传感器还可以进一步包括进口压力传感器和出口压力传感器。
进一步地，对于各种不同类型的监测仪表30的数据通信，可以通过不同的通信接口实现，在一个实施例中，所述数据传输端口130包括模拟量输入(analoginput，ai)接口、模拟量输出(analogoutput，ao)接口、数字量输入(digitalinput，di)接口、数字量输出(digitaloutput，do)接口和485通信模块；
其中，所述主控制器110通过ai接口连接所述压力传感器；所述主控制器110通过di接口或485通信模块连接所述泄漏报警器；所述主控制器110通过485通信模块连接所述流量计；所述主控制器110通过ao接口和ai接口连接所述电动阀。
上述实施例的技术方案，通过内置的ao接口、di接口、do接口和485通信模块多种数据传输端口130，可以实现与各种不同类型的监测仪表30建立数据通信，提升了燃气管网的监测终端10的适用性。通过ao、ai配合对阀门开度进行控制与反馈检测，可实现远程无线手动或自动执行燃气管网的电动阀的启闭动作。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种燃气管网的监测系统，包括监测中心服务器20，以及与所述监测中心服务器20通信连接的如上任意一个实施例所述的燃气管网的监测终端10。
上述燃气管网的监测系统，燃气管网的监测终端10采用nb-iot通信实现与监测中心服务器20的数据互通，相比于现有燃气管网的监测终端10采用的gprs通信技术，nb-iot通信具有费用低和效率高的优势；通过设置的磁吸开关150触发显示屏140开启，用户可以利用磁性物体40例如磁性笔或磁吸天线触发磁吸开关150开启显示屏140，使用方便，且主控制器110可控制显示屏140自动关闭或进入休眠状态，以节省耗电量，降低燃气管网的监测终端10的使用成本。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。