一种油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统的制作方法

本申请涉及油气管道安全监测的，尤其是涉及一种油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统。

背景技术：

1、油气管道标桩主要用于标识管道方向变化、管道与地面工程（地下隐蔽物）交叉、管道结构（管径、壁厚、防护层）变化、管道附属地下设施的地面标记。

2、相关技术中，通常会在油气管道标桩内设置用于检测油气管道相关数据的监测模块，主要用于检测管道的振动强度、倾斜角度以及阴极保护数据等。每一油气管道通常会设置有多个油气管道标桩，每一油气管道标桩内均会设置监测模块，监测模块通过远程通信模块周期性上传数据至上位机内，如每天或者隔天上传一次当前数据至上位机。

3、针对上述中的相关技术，由于通信模块等设备是实时开启的，容易产生较大的功耗，造成维护运行的成本较大。

技术实现思路

1、为了降低功耗及维护运行成本，本申请提供一种油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统。

2、本申请提供的油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统，采用如下的技术方案：

3、油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统，包括：

4、主控模块，用于控制系统的运行；

5、采集模块，与所述主控模块信号连接，用于采集并输出管道状态的数据；

6、唤醒模块，包括定时唤醒子模块和触发唤醒子模块，所述定时唤醒子模块与所述主控模块信号连接，用于定时唤醒所述主控模块采集数据；所述触发唤醒子模块与所述主控模块信号连接，在达到触发条件时唤醒主控模块采集数据；以及

7、通信模块，与所述主控模块信号连接，用于远程传输数据至上位机。

8、通过采用上述技术方案，采集模块实时采集管道的状态相关数据，主控模块在定时唤醒子模块和触发唤醒子模块的唤醒下，将采集模块输出的采集数据通过通信模块远程上传，便于工作人员远程查看监测数据；同时在非唤醒时，主控模块可处于休眠状态，能够有效降低系统的能耗，节约维护运行成本。

9、优选的，所述定时唤醒子模块包括第一定时单元和第二定时单元，所述主控模块包括本地数据库，所述第一定时单元用于定时将采集数据保存至所述本地数据库内，所述第二定时单元用于定时将所述本地数据库内的数据通过所述通信模块远程上传至上位机，所述第二定时单元预设的时间间隔大于所述第一定时单元预设的时间间隔。

10、通过采用上述技术方案，通过第一定时单元定时周期性获取采集模块采集的数据，并保存至本地数据库内；而后通过第二定时单元定时周期性的获取本地数据库内的数据，并将采集数据远程上传至上位机，便于工作人员远程查看数据。

11、优选的，所述第二定时单元包括：

12、定时子单元，用于周期性定时触发所述主控模块获取所述本地数据库内的数据；

13、目标数据确认子单元，用于选定所述本地数据库内的所述数据，并设置为选定数据；以及

14、删除子单元，与所述目标数据确认子单元信号连接，用于删除所述选定数据。

15、通过采用上述技术方案，通过目标数据确认子单元选定本地数据库内的当前数据，而后通过删除子单元将选定的数据删除，无需本地数据库存储过多的数据，能够在一定程度上降低功耗。

16、优选的，所述第二定时单元还包括计时子单元，所述计时子单元在所述定时子单元结束一周期的计时时间时，开始倒计时，在设定的倒计时时间内，若未接收到上位机反馈的返回信号，则输出警示信号；其中，所述返回信号是指上位机接收所述本地数据库的数据后返回至所述主控模块的信号。

17、通过采用上述技术方案，通过定时子单元进行倒计时，并判断在倒计时结束之前是否有收到返回信号，从而能够判断本地数据库内的数据是否完全上传至上位机，若未收到则说明出现异常情况。

18、优选的，所述触发唤醒子模块包括比较器，所述比较器与所述采集模块信号连接，用于接收采集数据并进行比较，输出比较结果信号至所述主控模块；当所述比较结果信号表示达到触发唤醒条件时，所述主控模块唤醒所述通信模块进行远程传输数据。

19、通过采用上述技术方案，通过比较器将采集模块采集的数据与预设的数据进行比较，并输出比较结果信号，可以判断采集的数据是否超过预设的数据，从而判断是否达到触发唤醒的条件，在达到触发唤醒的条件时，主控模块接收到比较结果信号后，唤醒通信模块进行远程传输数据。

20、优选的，所述采集模块包括振动强度和倾斜角度采集子模块和阴极保护数据采集子模块，所述振动强度和倾斜角度采集子模块用于采集管道的振动强度数据和倾斜角度数据并输出至所述主控模块；所述阴极保护数据采集子模块用于采集阴极保护数据并输出至所述主控模块。

21、通过采用上述技术方案，通过振动强度和倾斜角度采集子模块实现对管道的振动强度以及倾斜角度进行采集的目的，阴极保护数据子模块对管道的阴极保护数据进行采集，实现快速采集的目的。

22、优选的，所述振动强度和倾斜角度采集子模块包括加速度传感器、模数转换器和计算器，所述加速度传感器用于采集管道发生移位时的加速度；所述模数转换器的信号输入端与所述加速度传感器的信号输出端信号连接，所述模数转换器用于转换所述加速度为数字信号并输出；所述计算器的信号输入端与所述模数转换器的信号输出端信号连接，用于分别根据不同设定的公式计算振动强度数据和倾斜角度数据并输出。

23、通过采用上述技术方案，仅通过检测加速度数据即可计算得出振动强度数据和倾斜角度数据，可以有效降低传感器的功耗。

24、优选的，还包括接入外部电源的电源管理模块，所述主控模块、所述采集模块、所述唤醒模块以及所述通信模块均与所述电源管理模块信号连接，所述电源管理模块用于供电和检测外部电源的电量。

25、通过采用上述技术方案，通过电源管理模块一方面检测外部电源的电量，另一方面将外部电源分为多路电源信号，分别为多个模块进行供电。

26、优选的，还包括用于输出定位信号的定位模块，所述定位模块与所述主控模块信号连接，当所述唤醒模块唤醒所述主控模块时，所述定位模块输出定位信号至所述主控模块。

27、通过采用上述技术方案，当唤醒模块唤醒主控模块采集数据时，同步将定位信号远程传输，便于工作人员识别当前数据的位置。

28、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

29、1.采集模块实时采集管道的状态相关数据，主控模块在定时唤醒子模块和触发唤醒子模块的唤醒下，将采集模块输出的采集数据通过通信模块远程上传，便于工作人员远程查看监测数据；同时在非唤醒时，主控模块可处于休眠状态，能够有效降低系统的能耗，节约维护运行成本；

30、2.通过目标数据确认子单元选定本地数据库内的当前数据，而后通过删除子单元将选定的数据删除，无需本地数据库存储过多的数据，能够在一定程度上降低功耗；

31、3.仅通过检测加速度数据即可计算得出振动强度数据和倾斜角度数据，可以有效降低传感器的功耗。

技术特征：

1.一种油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统，其特征在于，所述定时唤醒子模块(51)包括第一定时单元(511)和第二定时单元(512)，所述主控模块(1)包括本地数据库，所述第一定时单元(511)用于定时将采集数据保存至所述本地数据库内，所述第二定时单元(512)用于定时将所述本地数据库内的数据通过所述通信模块(6)远程上传至上位机，所述第二定时单元(512)预设的时间间隔大于所述第一定时单元(511)预设的时间间隔。

3.根据权利要求2所述的油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统，其特征在于，所述第二定时单元(512)包括：

4.根据权利要求3所述的油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统，其特征在于，所述第二定时单元(512)还包括计时子单元(5122)，所述计时子单元(5122)在所述定时子单元(5121)结束一周期的计时时间时，开始倒计时，在设定的倒计时时间内，若未接收到上位机反馈的返回信号，则输出警示信号；其中，所述返回信号是指上位机接收所述本地数据库的数据后返回至所述主控模块(1)的信号。

5.根据权利要求1所述的油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统，其特征在于，所述触发唤醒子模块(52)包括比较器，所述比较器与所述采集模块(2)信号连接，用于接收采集数据并进行比较，输出比较结果信号至所述主控模块(1)；当所述比较结果信号表示达到触发唤醒条件时，所述主控模块(1)唤醒所述通信模块(6)进行远程传输数据。

6.根据权利要求1所述的油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统，其特征在于，所述采集模块(2)包括振动强度和倾斜角度采集子模块(21)和阴极保护数据采集子模块(22)，所述振动强度和倾斜角度采集子模块(21)用于采集管道的振动强度数据和倾斜角度数据并输出至所述主控模块(1)；所述阴极保护数据采集子模块(22)用于采集阴极保护数据并输出至所述主控模块(1)。

7.根据权利要求6所述的油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统，其特征在于，所述振动强度和倾斜角度采集子模块(21)包括加速度传感器(211)、模数转换器(212)和计算器(213)，所述加速度传感器(211)用于采集管道发生移位时的加速度；所述模数转换器(212)的信号输入端与所述加速度传感器(211)的信号输出端信号连接，所述模数转换器(212)用于转换所述加速度为数字信号并输出；所述计算器(213)的信号输入端与所述模数转换器(212)的信号输出端信号连接，用于分别根据不同设定的公式计算振动强度数据和倾斜角度数据并输出。

8.根据权利要求1所述的油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统，其特征在于，还包括接入外部电源的电源管理模块(3)，所述主控模块(1)、所述采集模块(2)、所述唤醒模块(5)以及所述通信模块(6)均与所述电源管理模块(3)信号连接，所述电源管理模块(3)用于供电和检测外部电源的电量。

9.根据权利要求1所述的油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统，其特征在于，还包括用于输出定位信号的定位模块(4)，所述定位模块(4)与所述主控模块(1)信号连接，当所述唤醒模块(5)唤醒所述主控模块(1)时，所述定位模块(4)输出定位信号至所述主控模块(1)。

技术总结
本申请涉及一种油气管道标桩的低功耗智能监测和数据采集系统，涉及油气管道安全监测的技术领域，其包括：主控模块，用于控制系统的运行；采集模块，与主控模块信号连接，用于采集并输出管道状态的数据；唤醒模块，包括定时唤醒子模块和触发唤醒子模块，定时唤醒子模块与主控模块信号连接，用于定时唤醒主控模块采集数据；触发唤醒子模块与主控模块信号连接，在达到触发条件时唤醒主控模块采集数据；以及通信模块，与主控模块信号连接，用于远程传输数据至上位机。本申请具有降低功耗及维护运行成本的效果。

技术研发人员：张金权,于立成,赵锋,薛坤,孙冬远,丰秦,曾凡学,刘书记,王硕,朱明威
受保护的技术使用者：海隆石油集团（上海）信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15