基于物联网的激光甲烷泄露报警系统及井盖的制作方法

1.本实用新型涉及报警技术，尤其涉及一种基于物联网的激光甲烷泄露报警系统及井盖。


背景技术：

2.城市燃气的高压管道一般埋设在市政道路上或市区与郊区结合处。由于城市土地资源宝贵，根据城市道路的规划，天然气管道上的阀门一般采用地下阀井的形式设置，而不采用地面阀室的形式，以节约宝贵的土地资源。地下阀井是一个密闭的有限空间，燃气阀门井内管道、阀门等设施经过长时间运行，在不通风、潮湿环境下，阀门阀体、法兰等部位因腐蚀、胀缩等原因可能会产生局部燃气泄漏，地基沉降不均匀也会导致连接件局部漏气，加之在通风不良条件下易造成燃气聚集，积累到浓度达到爆炸浓度极限为5％-15％的条件，遇明火或工具之间摩擦以及静电感应等原因就有可能发生燃气爆炸事故，而城市燃气高压管道周围存在不少的工业区、居民区，管道爆炸后都会造成严重的人员伤亡和财产损失。
3.现有技术中，预防燃气管道泄漏普遍方式是以人工巡检方式进行，但这种方式需要耗费大量的人力、物力，且由于人工巡查是沿线逐步巡查，不能连续进行检测。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种基于物联网的激光甲烷泄露报警系统及井盖，可以对地下阀井的甲烷气体、浸水情况以及井盖异动进行有效监测。
5.本实用新型实施例的第一方面，提供一种基于物联网的激光甲烷泄露报警系统，包括，
6.传感器模块，所述传感器模块包括激光甲烷气体传感器、浮球式液位传感器和井盖异动传感器；
7.控制模块，所述控制模块与所述传感器模块连接，接收并存储所述激光甲烷气体传感器、所述浮球式液位传感器和所述井盖异动传感器的采集数据，并根据阈值和所述采集数据生成预警信号；
8.通讯模块，所述通讯模块与所述控制模块连接，接收并转发所述预警信号至运维平台。
9.可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述浮球式液位传感器包括磁性浮球、测量导管、信号单元、接线盒以及安装组件；
10.所述测量导管内设置有测量所述磁性浮球上下移动的测量元件，所述测量元件将液位信号转换成高低电平，并通过所述信号单元输出给控制模块。
11.可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述磁性浮球的比重小于0.5。
12.可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述通讯模块包括 4g通讯单元、3g通讯单元、2g通讯单元或nb-iot通信单元。
13.可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述控制模块包括 cpu、存贮器和时
钟；
14.所述存贮器与所述cpu连接，且所述存贮器的存贮空间为4m。
15.可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，还包括电源模块，所述电源模块为一次性锂电池。
16.可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述电源模块连接有过流保护板，且所述电源模块与所述过流保护板之间通过环氧灌封胶密封。
17.可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述电源模块、所述传感器模块、所述控制模块和所述通讯模块均设置在保护壳内；
18.所述保护壳的防水性能为ip68。
19.可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述保护壳设置在所述井盖下方。
20.本实用新型实施例的第二方面，提供一种井盖，还包括第一方面所述的一种基于物联网的激光甲烷泄露报警系统；
21.所述基于物联网的激光甲烷泄露报警系统设置在井盖下方。
22.本实用新型提供的一种基于物联网的激光甲烷泄露报警系统及井盖，可以通过高精度的传感器对阀门井内甲烷气体、浸水情况及井盖异动进行有效监测；当当阀门井内出现甲烷气体、浸水、异动情况时，本系统会及时发出预警信号，预警信号通过通讯模块传输至中心机房的运维平台，从而使运维中心管理员通过预警信号作出相应处理。
附图说明
23.图1是本方案用于体现基于物联网的激光甲烷泄露报警系统的示意图；
24.图2是本方案用于体现传感器模块的示意图；
25.图3是本方案用于体现井盖的示意图。
26.图中，1、井盖。
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，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。
28.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
29.应当理解，在本实用新型的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本实用新型实施例的实施过程构成任何限定。
30.应当理解，在本实用新型中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清
楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
31.应当理解，在本实用新型中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含a、b和c”、“包含a、b、c”是指a、b、c三者都包含，“包含a、b或c”是指包含a、b、c三者之一，“包含a、b 和/或c”是指包含a、b、c三者中任1个或任2个或3个。
32.应当理解，在本实用新型中，“与a对应的b”、“与a相对应的b”、“a与b相对应”或者“b与a相对应”，表示b与a相关联，根据a可以确定b。根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其他信息确定b。a与b的匹配，是a与b的相似度大于或等于预设的阈值。
33.取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。
34.下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
35.实施例1
36.一种基于物联网的激光甲烷泄露报警系统，参见图1和2，包括传感器模块、控制模块和通信模块，传感器模块用于实时采集现场的数据，控制模块用于接收并处理数据，通信模块用于将控制模块的数据传输到运维平台。
37.其中，传感器模块包括激光甲烷气体传感器、浮球式液位传感器和井盖异动传感器。
38.激光甲烷气体传感器是通过利用激光技术，并基于光谱吸收原理，当光源发出的激光经过传感器探头内的甲烷气体时，光在传感探头内被吸收，光强发生变化，通过检测光强的变化，即可监测出现场的甲烷浓度值。
39.井盖异动传感器是用来限制井盖机械运动的位置或行程，当井盖发生异动时就会发出警报。
40.浮球式液位传感器包括磁性浮球、测量导管、信号单元、接线盒以及安装组件；测量导管内设置有测量所述磁性浮球上下移动的测量元件，所述测量元件将液位信号转换成高低电平，并通过所述信号单元输出给控制模块。
41.可以理解的是，浮球式液位传感器是用于监测浸水的，具有耐酸、防潮、防震、防腐蚀等优点，当地下阀井内浸水时，磁性浮球就会漂于液面从而进行上下移动，测量元件会实时进行测量并发出信号。
42.其中，液位发生变化时，磁性浮球会随着液位在测量导管内向上移动，测量元件会实时监测磁性浮球在测量导管内的位置，从而将液位变化转换成高低电平。
43.在实际应用中，磁性浮球的比重需要小于0.5，例如可以是 0.45。
44.控制模块与所述传感器模块连接，接收并存储所述激光甲烷气体传感器、所述浮球式液位传感器和所述井盖异动传感器的采集数据，并根据阈值和所述采集数据生成预警信号。
45.可以理解的是，阈值是指提前预设的预警值，针对激光甲烷气体传感器来说，阈值
可以是指甲烷浓度预警值，一般来说，环境空气中甲烷的最高容许浓度限值需要小于5％，例如，本方案中的甲烷浓度预警值可以是5％，当甲烷浓度值超过5％时，就会生成预警信号；针对浮球式液位传感器来说，阈值可以是指高低电平，会根据高低电平生成预警信息；针对井盖异动传感器来说，原理类似，在此不再赘述。
46.控制模块包括cpu、存贮器和时钟，存贮器与所述cpu连接，且所述存贮器的存贮空间为4m。
47.可以理解的是，cpu是信息处理、程序运行的最终执行单元；其中，存贮器采用工业级大容量存储芯片，可直接和cpu连接，一小时采样一次可以存储一年的数据。
48.在实际应用中，cpu例如可以是msp430芯片。
49.通讯模块包括4g通讯单元、3g通讯单元、2g通讯单元或nb-iot 通信单元，并且通讯模块与控制模块连接，接收并转发预警信号至运维平台。
50.其中，nb-iot窄带物联网(narrow band internet of things, nb-iot)是物联网(iot)领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(lpwan)。
51.可以理解的是，本方案的通信模块支持不同运营商的无线数据通信功能，为数据业务提供快速、可靠、安全的传输。
52.电源模块为一次性锂电池，电源模块连接有过流保护板，且所述电源模块与所述过流保护板之间通过环氧灌封胶密封。
53.示例性的，过流保护板上可以设置有过流保护电路，过流保护板主要由mos管、三极管、电流取样电阻组成。工作电流在正常范围内， mos管打开，电源正常输出，当工作电流超过设定过流保护值时,通过三极管控制mos管关闭，电源关闭输出，此处为现有技术，在此不再赘述。同时，现有技术中的过流保护电路也可以替换上述方案，能够起到过流保护作用均可。
54.在一些实施例中，本方案的电源模块、传感器模块、控制模块和通讯模块可以均设置在保护壳内，以利用保护壳进行保护，提高本装置的使用寿命。
55.其中，保护壳可以设置在所述井盖下方，从而将本装置结合到井盖上。
56.另外，本方案的保护壳的防水性能为ip68。可以理解的是，ip68 是gb/t 4208-2017外壳防护等级(ip代码)中,防尘防水等级标准的最高级别。
57.实施例2
58.一种井盖，参见图3，包括实施例1中的一种基于物联网的激光甲烷泄露报警系统，基于物联网的激光甲烷泄露报警系统设置在所述井盖1下方。
59.可以理解的是，基于物联网的激光甲烷泄露报警系统可以直接加装到现有的井盖1上，不需要额外更换井盖1，成本得到有效的控制，现场安装、维护简便快捷。
60.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。