一种基于无线传感技术的管网监测系统的制作方法

本实用新型涉及无线监控系统领域，特别涉及一种基于无线传感技术的管网监测系统。

背景技术：

城市中电力、通讯、天然气、自来水管道、线路铺设错综复杂，施工、地质灾害、老化等因素容易破坏原有管道或线路，需要随时进行检修。同时，一些不法分子也会盗取或肆意破坏原有线路，一旦出现故障到完成抢修需要较长时间，如果不能及时抢修会造成严重的经济损失和不良影响。

现有技术中，目前对管网系统的漏损、破坏等监测往往仅依靠人工检查发生了事故的漏点，在损害发生后，再采取补救措施。对地下管网监测依然存在着许多不足之处，效率低，实际使用不便。

因此，如何设计一种能够对管网系统进行有效的监控，做到实时检测、提升城市管理效率，就成为了亟待解决的事情。

技术实现要素：

针对以上问题，本实用新型专利目的在于设计了一种基于无线传感技术的管网监测系统，主要解决管线管理部门对管线损坏、异常、井盖状态实时监控并快速抢的问题，减少事故和损失。本实用新型利用物联网技术手段，提升管网监测管理效率，减少事故和损失。

本实用新型具体的技术方案如下：

一种基于无线传感技术的管网监测系统，包括MCU主处理器、电源管理模块、无线射频模块、RFID扫描模块、角度传感器、振动传感器和微动开关，所述MCU主处理器分别与所述电源管理模块、无线射频模块、RFID扫描模块、角度传感器、振动传感器和微动开关连接，所述电源管理模块分别与所述MCU主处理器、无线射频模块、RFID扫描模块、角度传感器和振动传感器连接。

具体的，本实用新型所述系统还包括电池，所述电池与所述电源管理模块连接。

具体的，本实用新型所述无线射频模块和RFID扫描模块分别连接有第一天线装置和第二天线装置。

具体的，本实用新型所述角度传感器、振动传感器和微动开关都安装在管网井盖上，用于探测管网井盖的物理状态变化。

具体的，本实用新型所述RFID扫描模块用于扫描管线上装备的RFID标签信息。

本实用新型提供的一种基于无线传感技术的管网监测系统与现有技术相比，具有以下优点：

1、通过物联网技术对管网系统进行监测，可以低成本、高效的解决城市管理问题，将人员和财产风险降至最低；

2、不需要复杂的施工和安装，对现场安装人员和工具要求低、维护简单；

3、通过传感器、RFID扫描、数据对比分析综合手段分析数据的真实性，减少漏报和误报的概率；

4、选择低功耗器件和低功耗技术架构，在保证功能和效果的前提下满足电池长时间的要求，功耗低。

附图说明

以下参照附图对本实用新型实施例作进一步说明，其中：

图1是本实用新型一种基于无线传感技术的管网监测系统的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型提出了一种基于无线传感技术的管网监测系统，利用物联网技术手段，协助城市管理，提升城市管理效率。

请参阅图1，本实用新型的一种基于无线传感技术的管网监测系统，包括MCU主处理器、电源管理模块、无线射频模块、RFID扫描模块、角度传感器、振动传感器、微动开关和电池，所述MCU主处理器分别与所述电源管理模块、无线射频模块、RFID扫描模块、角度传感器、振动传感器和微动开关连接，所述电源管理模块分别与所述MCU主处理器、无线射频模块、RFID扫描模块、角度传感器和振动传感器连接；所述电池与所述电源管理模块连接。所述无线射频模块和RFID扫描模块分别连接有第一天线装置和第二天线装置。

MCU主处理器采用MCU芯片，负则数据处理、数据收发、电源管理、提供时钟等多个功能模块，负责提供并管理整个系统的电源、控制并处理各种数字及模拟信号，是整个产品的核心，与其他组件共同构成一个系统。电池负责给整个系统供电，电源管理模块负责给各个功能模块分配供电。无线射频模块负责无线通讯数据的收、发管理及射频信号转换等。RFID扫描模块负责无线射频信号收、发增益，提高信号收、发效能。角度传感器，当传感器角度(水平或垂直变量)变化，触发并发送角度数据给MCU主处理器进行计算。振动传感器，出现大于门限设置的振动状态，触发并发送振动数据给MCU主处理器进行计算。第一天线装置负责无线射频信号收、发增益，提高信号收、发效能。第二天线装置负责RFID无线射频信号收、发增益，提高信号收、发效能。

具体的，在管道井盖上加装无线通讯采集设备，采集设备内置角度传感器、重力传感器、内置RFID标签采集模块。当主控制器检测到角度或重力传感器动作信号，通过滤波和门限算法分析后判断井盖被打开，内置的RFID标签采集功能启动并开始扫描管道中预装在管线的RFID标签，判断管线是否缺失或异常，当判断出现异常通过无线通道向管网监测系统上报异常告警消息，第一时间可以指派巡查维护人员抢修或制止管线的损坏。

本实用新型系统共分两个关键功能：传感器采集和RFID标签扫描。

首先，传感器采集通过振动传感器、角度传感器、微动开关监测的物理状态变化，向MCU主处理器发送触发信号，并将当前的振幅和角度数据发送给MCU主处理器，通过MCU主处理器芯片内部嵌入式软件算法判断管网井盖是否真实被打开还是误报，从而决定是否向管网检测系统上报报警信息。当管网检测系统录入的相邻井盖被陆续打开，说明有人为的打开井盖，从而快速有效识别是合法开启还是非法开启井盖。

具体工作原理如下：微动开关作为物理开关，当设备安装固定后，微动开关处于合路状态，当设备被取下时，微动开关弹起处于开路状态，开始向MCU主处理器发送信号。振动传感器和角度传感器协同运行，当连续出现振动和角度状态时，振动传感器和角度传感器立即向MCU主处理器发送信号，MCU主处理器内部嵌入式程序开始分析振动和角度数据是否连续且大于门限阈值，判断管网井盖是真实开启还是误判断，从而决定是否通过无线射频模块和天向管网监测系统发送报警信号。

其次，RFID标签扫描作用是扫描管线上加装的RFID标签，用于判断每根管线是否丢失或移位，如无法识别RFID标签信息，有可能管线被破坏导致位置移动从而超出识别距离，或者管线被偷盗彻底丢失。

工作原理如下：当MCU主处理器收到管网井盖开启消息后，立即启动RFID扫描模块经过天线开始扫描范围内的RFID标签，并将读取到的数据与MCU主处理器内置数据库标签信息进行对比，如对比信息完全吻合则RFID扫描模块和MCU主处理器继续进入低功耗休眠模式，如比对信息异常则MCU主处理器唤醒无线射频模块经由天线向管网监测系统发送报警信息。

本实用新型整个产品固定安装在管网地下井内，用于长期值守监测井盖和管线的状态，一旦出现异常立即向管理平台发出报警，用于维护人员快速响应。考虑到安装环境和维护成本，产品内置大容量电池维持整个系统的供电，日常运行中仅角度传感器、振动传感器、微动开关处于实时监测状态，功耗非常低，MCU主处理器仅部分接口的主时钟运行监测，其余系统全部进入超低功耗休眠状态，用于维持整个系统处于低功耗状态。当微动开关、角度传感器、振动传感器出现物理状态变化时，会唤醒MCU主处理进行数据滤波和门限算法分析，如没有超过嵌入软件预设的门限阈值或数据偶发非连续产生，MCU主处理器判断非异常状态，重新进入低功耗休眠模式，如MCU主处理器判读出现异常状态，则立即启动RFID扫描模块经过天线扫描管线预装的RFID标签，如对比信息完全吻合则RFID扫描模块和MCU主处理器继续进入低功耗休眠模式，如比对信息异常则MCU主处理器唤醒无线射频模块经由天线向管网监测系统发送报警信息。

以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。