專利名稱：一種城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于管網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控及無線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，尤其是涉及一種城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)，并涉及一種該監(jiān)控系統(tǒng)采用的監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
目前，我國大多數(shù)燃?xì)夤?yīng)單位的監(jiān)控技術(shù)依然十分落后，尤其是對輸配管網(wǎng)的管理，基本上還是采用專人定期定點(diǎn)巡檢和抄錄，這樣不僅工作量大、效率低，而且差錯(cuò)率和人為誤差高，很難實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。采用傳統(tǒng)的輸配管網(wǎng)管理方式，首先是運(yùn)營成本高，其次是難以適應(yīng)現(xiàn)代化管理手段的要求，給國家和企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。
已有的管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中所采用的數(shù)據(jù)通信可簡單分為兩類有線通信和無線通信，其中有線通信主要包括架設(shè)光纜、電話MODEN(音頻)、電話專線、電視電纜、電力線載波等。由于管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)分布范圍廣、數(shù)量多，個(gè)別監(jiān)控點(diǎn)地處偏僻，采用有線通信方式存在建設(shè)周期長、工作難度大、運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)；與之相比，無線通信方式則具有投資少、建設(shè)周期短、運(yùn)行維護(hù)簡單、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有的無線通信方式包括無線數(shù)傳電臺、擴(kuò)頻通信、衛(wèi)星通信、移動通信(包括GSM、GPRS和CDMA)等多種方式，其中衛(wèi)星通信的通信費(fèi)用較高，而擴(kuò)頻通信雖然速率高，但只能在視距范圍內(nèi)傳輸。無線數(shù)傳電臺作為傳輸信道具有組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展容易、維修方便、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但由于系統(tǒng)工作于230MHz且多采用普通間接調(diào)制的數(shù)傳電臺，這就造成系統(tǒng)易受外界干擾、通信速率低、誤碼率高、數(shù)據(jù)傳送量不大、信號覆蓋范圍小等缺點(diǎn)。
GSM(Global System for Mobile Communications)和GPRS(General packet radioservice)是目前我國主要使用的蜂窩數(shù)字移動通信系統(tǒng)，通信方式是在移動運(yùn)營商的數(shù)據(jù)通信平臺上進(jìn)行的。GSM/GPRS無線通訊網(wǎng)已基本覆蓋全國，因而具有不需另外鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)、建設(shè)周期短、通信速率高、沒有同頻干擾、性能穩(wěn)定可靠、保密性好、費(fèi)用低廉，而且無需向無線電管理委員會辦理頻帶資源使用手續(xù)和繳納頻帶資源占用費(fèi)等特點(diǎn)，可節(jié)省大量的人力物力。
傳統(tǒng)的燃?xì)夤芫W(wǎng)管理手段很難實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，理想的數(shù)據(jù)傳輸方式是基于無線的通訊傳輸，此外管網(wǎng)分布范圍廣且布局錯(cuò)綜復(fù)雜，因此，需將管網(wǎng)的自動監(jiān)控系統(tǒng)建立在空間地理模型的基礎(chǔ)之上。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)管理手段中所存在的缺陷，本發(fā)明提出了一種集成了GSM、GPRS傳輸以及GIS信息管理的管網(wǎng)自動監(jiān)控方法，并提出一種采用此方法的監(jiān)控系統(tǒng)。它是采用GPRS無線通訊技術(shù)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的傳輸，服務(wù)器端對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行可視顯示，通過GIS強(qiáng)大的空間分析功能對回傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測，并對管網(wǎng)系統(tǒng)采取實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦出現(xiàn)泄漏情況，可迅速將泄漏信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳送到維修站點(diǎn)，以確保城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全運(yùn)行。
本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控方法，該方法是在燃?xì)夤芫W(wǎng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處建立測點(diǎn)站，采集節(jié)點(diǎn)處管內(nèi)氣體的流動信號；設(shè)置監(jiān)控中心服務(wù)器，監(jiān)控中心服務(wù)器與測點(diǎn)站之間通過無線通訊網(wǎng)傳輸測點(diǎn)站所采集的數(shù)據(jù)信息；監(jiān)控中心服務(wù)器存儲有燃?xì)夤芫W(wǎng)各個(gè)部件的空間地理數(shù)據(jù)，并安裝和運(yùn)行基于GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)處理和管網(wǎng)泄漏監(jiān)控軟件，該軟件能夠?qū)芫W(wǎng)泄漏進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，并及時(shí)向維修站傳輸泄漏信息。
作為最佳實(shí)施方案，上述的監(jiān)控方法可以包括下列步驟(1)監(jiān)控中心服務(wù)器存儲有燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)各個(gè)部件的空間地理數(shù)據(jù)，并存儲包括管長、管徑在內(nèi)的管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)；(2)建立管道實(shí)時(shí)仿真模型，根據(jù)管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)計(jì)算管網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的參數(shù)值；(3)根據(jù)燃?xì)夤艿赖膲毫ζ胶怅P(guān)系設(shè)定泄漏閾值；(4)在各個(gè)測點(diǎn)站分別采集包括管道氣體流量、壓力和溫度信號在內(nèi)的管內(nèi)氣體的流動信號，并將其通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心服務(wù)器；(5)監(jiān)控中心服務(wù)器根據(jù)接收到的管道信息，獲得各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的測量值；(6)計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的參數(shù)值與測量值之間的偏差；(7)如果偏差超過閾值，采用瞬態(tài)壓力波法，估算泄漏位置，并根據(jù)所存儲的燃?xì)夤芫W(wǎng)的空間地理數(shù)據(jù)，確定泄漏管道所處地理位置。
上述步驟中，監(jiān)控中心服務(wù)器可以根據(jù)步驟(5)所獲得的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的測量值以及滿足無泄漏時(shí)潛在泄漏量最小化的條件，對步驟(2)所建立的仿真模型進(jìn)行在線參數(shù)調(diào)整。
上述的監(jiān)控方法在步驟(7)之后，還可以包括下列步驟，監(jiān)控中心服務(wù)器通過GSM網(wǎng)絡(luò)自動將泄漏管道所處地理位置以及該管道的泄漏位置信息發(fā)送到相應(yīng)的維修站點(diǎn)。
本發(fā)明同時(shí)提供一種采用上述方法的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)，包括設(shè)置在燃?xì)夤芫W(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的各個(gè)測點(diǎn)站、無線通訊模塊、監(jiān)控中心服務(wù)器，其中，測點(diǎn)站，包括控制器、分別與控制器相連并受其控制的數(shù)據(jù)采集模塊和無線通訊模塊，數(shù)據(jù)采集模塊用于采集節(jié)點(diǎn)處的管道信息，所述無線通訊模塊用于在監(jiān)控中心服務(wù)器與測點(diǎn)站之間傳輸各個(gè)測點(diǎn)站所采集的數(shù)據(jù)信息；監(jiān)控中心服務(wù)器，其內(nèi)存儲有燃?xì)夤芫W(wǎng)各個(gè)組成部件的空間地理數(shù)據(jù)，并安裝有基于GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)處理和管網(wǎng)泄漏監(jiān)控軟件，該軟件能夠?qū)芫W(wǎng)泄漏進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，并及時(shí)向維修站傳輸泄漏信息。
上述監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)當(dāng)設(shè)置有氣體流量、壓力和溫度傳感器以及分別與各個(gè)傳感器的輸出相連的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述無線通訊模塊為GPRS模塊，所述管道信息為管道氣體流量、壓力和溫度信息。
設(shè)置在每個(gè)測點(diǎn)站的GPRS模塊由GPRS網(wǎng)關(guān)通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心服務(wù)器通過監(jiān)控通訊中心與GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)，監(jiān)控通訊中心與監(jiān)控中心服務(wù)器之間采用專線連接。
本發(fā)明的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)，在監(jiān)控中心服務(wù)器里可以存儲有燃?xì)夤芫W(wǎng)各個(gè)組成部件的空間地理數(shù)據(jù)，并存儲有包括管長、管徑在內(nèi)的管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)；所述監(jiān)控中心服務(wù)器用于完成如下操作(1)根據(jù)管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)，計(jì)算管網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的參數(shù)值；(2)將參數(shù)值與從各個(gè)測點(diǎn)站接收的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的測量值相比較，判斷兩者之間的偏差是否超過閾值；(3)如果偏差超出閾值，采用瞬態(tài)壓力波法，估算泄漏位置，并根據(jù)所存儲的燃?xì)夤芫W(wǎng)的空間地理數(shù)據(jù)，確定泄漏管道所處地理位置。
在維修站設(shè)置有接收GSM網(wǎng)絡(luò)信息的裝置，用于接收從監(jiān)控中心服務(wù)器發(fā)送的泄漏信息。
本發(fā)明為城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的自動監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了GSM、GPRS傳輸以及GIS信息管理，因此，實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的無線遠(yuǎn)程傳輸，并結(jié)合GIS技術(shù)對整個(gè)管網(wǎng)實(shí)施有效的可視化管理，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測泄漏事故的發(fā)生，并對泄漏位置進(jìn)行計(jì)算，可將泄漏信息傳送給相應(yīng)的維修站點(diǎn)，通知維修人員實(shí)施搶修，從而確保整個(gè)管網(wǎng)的安全運(yùn)行。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的測點(diǎn)站結(jié)構(gòu)框圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的監(jiān)控中心服務(wù)器的監(jiān)控軟件功能模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖4為圖3本發(fā)明采用的泄漏定位及預(yù)警模塊工作原理圖。
圖中1 數(shù)據(jù)采集模塊 2 GPRS模塊 3 天線 4 GPRS網(wǎng)絡(luò) 5 移動內(nèi)部網(wǎng)6移動APN專線 7 監(jiān)控通訊中心 8 監(jiān)控中心服務(wù)器 9 GSM網(wǎng)絡(luò) 10維修站11電源模塊 12 存儲器 13 控制器模塊 14 通信接 15 編程接口16 終端A/D轉(zhuǎn)化器 17 壓力傳感器 18 流量傳感器 19 溫度傳感器
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的硬件設(shè)備主要由兩個(gè)部分組成測點(diǎn)站、監(jiān)控中心服務(wù)器。測點(diǎn)站包括數(shù)據(jù)采集模塊和GPRS模塊，數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)管道氣體流量、壓力和溫度信號的采集；GPRS模塊通過移動GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)及時(shí)傳遞各個(gè)測點(diǎn)站的測量信息；監(jiān)控中心服務(wù)器實(shí)時(shí)接收GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)證后傳送到監(jiān)控中心服務(wù)器主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
該系統(tǒng)的功能模塊可分為四個(gè)部分(1)數(shù)據(jù)采集模塊由測點(diǎn)站完成管道氣體流量、壓力和溫度信號的采集功能；(2)信息傳輸模塊由GPRS模塊將測點(diǎn)站采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到移動GPRS網(wǎng)絡(luò)中，完成信息傳輸功能；(3)存儲分析模塊由監(jiān)控中心服務(wù)器主機(jī)完成管網(wǎng)信息的存儲、趨勢顯示、歷史分析、參數(shù)分析和報(bào)表打印等功能；(4)泄漏預(yù)警模塊基于GIS技術(shù)的故障檢測軟件，可對管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并具有泄漏檢測、預(yù)警等動能。
監(jiān)控中心服務(wù)器主機(jī)界面采用了ArcGIS軟件為平臺而開發(fā)的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)地理信息系統(tǒng)，系統(tǒng)是以Client/Server方式為主，Browser/Server方式為輔的混合體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)中嵌入了一個(gè)采用C++語言編制的軟件，該軟件是基于動態(tài)模型的方法而編制的泄漏檢測程序，其原理是，根據(jù)燃?xì)夤艿赖膲毫ζ胶怅P(guān)系和采集到的信號，對各個(gè)閥門處的信號進(jìn)行估計(jì)，利用各個(gè)閥門處的一系列殘差信號估計(jì)一系列的“潛在泄漏量”，利用這些“潛在泄漏量”對照預(yù)先設(shè)的閾值進(jìn)行泄漏檢測。模型的參數(shù)不斷在線調(diào)整，使得無泄漏發(fā)生時(shí)各個(gè)“潛在泄漏量”最小化。如果發(fā)生各個(gè)測點(diǎn)站的測量值與模型的預(yù)測值之間的偏差超過閾值，則認(rèn)為管道發(fā)生泄漏。此時(shí)，監(jiān)控中心服務(wù)器主機(jī)界面立刻顯示警告信息，并能自動將泄漏管道所處地理位置以及該管道的泄漏位置等信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到相應(yīng)的維修站點(diǎn)，通知維修人員立刻去搶修。
在圖1中，在各供氣站、加壓站、燃?xì)夤艿?、閥門等進(jìn)出口處設(shè)置傳感器，數(shù)據(jù)采集模塊1能夠自動采集各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的壓力、流量和溫度運(yùn)行參數(shù)，采集的數(shù)據(jù)通過RS232接口傳送給GPRS模塊2，再由GPRS網(wǎng)關(guān)GGSN(Gateway GPRS Support Node)通過中國移動的GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)4進(jìn)行傳輸，最后傳送到移動內(nèi)部網(wǎng)5，移動內(nèi)部網(wǎng)5和監(jiān)控通訊中心7之間采用APN(Access Point Name，在中國移動申請專用APN)專線6連接，即由GPRS網(wǎng)絡(luò)4傳來的數(shù)據(jù)直接發(fā)送至監(jiān)控通訊中心7而不用通過Internet網(wǎng)絡(luò)，這樣可以保證測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。監(jiān)控通訊中心7對GPRS數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，并向監(jiān)控中心服務(wù)器8的服務(wù)器主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入操作。監(jiān)控中心服務(wù)器8的查詢命令和控制命令也可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)4發(fā)送到GPRS模塊2，然后傳送到數(shù)據(jù)采集模塊1中，讓它們執(zhí)行數(shù)據(jù)采集等操作。
在圖2中，布置在管網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的傳感器17、18、19采集了管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)，通過終端A/D轉(zhuǎn)化器16將測量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再傳入MCU模塊13中。MCU是一個(gè)帶Flash存儲的精簡指令系統(tǒng)，能夠支持編程接口在線編程。通信接口14和GPRS模塊2之間的連接通過RS232標(biāo)準(zhǔn)接口，這樣就實(shí)現(xiàn)了MCU模塊與GPRS模塊之間的連接。存儲器12與MCU模塊13相連，其目的是，在GPRS網(wǎng)絡(luò)不能正常運(yùn)行的情況下，可以從存儲器12中獲得管網(wǎng)運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)。電源模塊11采用的是AC200V，當(dāng)外部停電時(shí)能自動切換到內(nèi)置鋰電池供電，此時(shí)，只供給MCU模塊、終端A/D轉(zhuǎn)化器以及傳感器工作檢測管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)。
在圖3中，監(jiān)控中心服務(wù)器軟件各個(gè)模塊的功能用戶權(quán)限管理模塊，不同的人員會有不同的系統(tǒng)操作權(quán)限。通過訪問權(quán)限的設(shè)定和菜單項(xiàng)的過濾驗(yàn)證保證數(shù)據(jù)的安全；系統(tǒng)集成接口模塊，其可方便與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)及功能集成，滿足燃?xì)夤芫W(wǎng)輸配調(diào)度決策的需要；圖形及數(shù)據(jù)編輯模塊，允許用戶增刪各種型號的輸氣管線或者是對已有的管線屬性數(shù)據(jù)(屬性數(shù)據(jù)即管網(wǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù))進(jìn)行編輯和修改；圖形顯示及輸出模塊，可將管線、附屬設(shè)備(調(diào)壓器、閥門等)以及基礎(chǔ)地形圖進(jìn)行放大、縮小、分層顯示等，另外還可以打印輸出各類圖形和報(bào)表；管網(wǎng)查詢及統(tǒng)計(jì)模塊，可進(jìn)行管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢；泄漏檢測及預(yù)警模塊，可以對管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠查出管網(wǎng)是否發(fā)生泄漏并實(shí)施預(yù)警功能；管網(wǎng)信息共享模塊，在Client/Server方式下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫的智能化共享與聯(lián)接，只要具有登陸權(quán)限的用戶都可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)地獲取信息，并通過電子郵件等方式實(shí)現(xiàn)雙向的操作。具有管理員權(quán)限的用戶可以遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)庫并對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。
本發(fā)明實(shí)施例采用的監(jiān)控軟件流程如圖4所示，監(jiān)控中心服務(wù)器中儲存了數(shù)據(jù)采集模塊所采集的管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)(氣體壓力、流量和溫度)數(shù)據(jù)，另外還儲存了管長、管徑、粗糙度等管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)及地理信息數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心服務(wù)器里還安裝了泄漏檢測及預(yù)警軟件，該軟件采用的是壓力/流量變化檢漏法，其能夠讀取管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)以及通過無線數(shù)傳的管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)。軟件程序已對安全運(yùn)行條件下管網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的信號進(jìn)行了估計(jì)。利用各節(jié)點(diǎn)處的一系列殘差信號估計(jì)了一系列的“潛在泄漏量”，根據(jù)這些“潛在泄漏量”對照預(yù)先設(shè)的閾值進(jìn)行泄漏檢測。模型的參數(shù)經(jīng)過不斷的調(diào)整，使得無泄漏發(fā)生時(shí)各個(gè)“潛在泄漏量”最小化。如果模型的預(yù)測結(jié)果與測量數(shù)據(jù)之間的偏差超過了設(shè)定的閾值，則認(rèn)為管道發(fā)生了泄漏。泄漏位置的確定采用瞬態(tài)壓力波方法進(jìn)行估算。最后，在發(fā)生泄漏的管段上出現(xiàn)紅色的圓點(diǎn)，該點(diǎn)在管段上所處的位置即為泄漏位置。另外，在該點(diǎn)的周圍會引出一個(gè)矩形框體，顯示泄漏管段的地理位置、泄漏點(diǎn)距離管段兩端的位置等信息。同時(shí)，監(jiān)控中心服務(wù)器會自動將該預(yù)警信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)9發(fā)送到維修站10，這一功能可避免監(jiān)控人員的人為失誤。維修站10的工作人員就可根據(jù)預(yù)警信息提供的線索，對泄漏管段實(shí)施搶修。
權(quán)利要求
1.一種城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控方法，其特征在于，該方法是在燃?xì)夤芫W(wǎng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處建立測點(diǎn)站，采集節(jié)點(diǎn)處管內(nèi)氣體的流動信號；設(shè)置監(jiān)控中心服務(wù)器，監(jiān)控中心服務(wù)器與測點(diǎn)站之間通過無線通訊網(wǎng)傳輸測點(diǎn)站所采集的數(shù)據(jù)信息；監(jiān)控中心服務(wù)器存儲有燃?xì)夤芫W(wǎng)各個(gè)部件的空間地理數(shù)據(jù)，并安裝和運(yùn)行基于GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)處理和管網(wǎng)泄漏監(jiān)控軟件，該軟件能夠?qū)芫W(wǎng)泄漏進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，并及時(shí)向維修站傳輸泄漏信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控方法，其特征在于，所述監(jiān)控方法包括下列步驟(1)監(jiān)控中心服務(wù)器存儲有燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)各個(gè)部件的空間地理數(shù)據(jù)，并存儲包括管長、管徑在內(nèi)的管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)；(2)建立管道實(shí)時(shí)仿真模型，根據(jù)管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)計(jì)算管網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的參數(shù)值；(3)根據(jù)燃?xì)夤艿赖膲毫ζ胶怅P(guān)系設(shè)定泄漏閾值；(4)在各個(gè)測點(diǎn)站分別采集包括管道氣體流量、壓力和溫度信號在內(nèi)的管內(nèi)氣體的流動信號，并將其通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心服務(wù)器；(5)監(jiān)控中心服務(wù)器根據(jù)接收到的管道信息，獲得各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的測量值；(6)計(jì)算各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的參數(shù)值與測量值之間的偏差；(7)如果偏差超過閾值，采用瞬態(tài)壓力波法，估算泄漏位置，并根據(jù)所存儲的燃?xì)夤芫W(wǎng)的空間地理數(shù)據(jù)，確定泄漏管道所處地理位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控方法，其特征在于， 監(jiān)控中心服務(wù)器根據(jù)步驟(5)所獲得的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的測量值以及滿足無泄漏時(shí)潛在泄漏量最小化的條件，對步驟(2)所建立的仿真模型進(jìn)行在線參數(shù)調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控方法，其特征在于，所述監(jiān)控方法在步驟(7)之后，還包括下列步驟，監(jiān)控中心服務(wù)器通過GSM網(wǎng)絡(luò)自動將泄漏管道所處地理位置以及該管道的泄漏位置信息發(fā)送到相應(yīng)的維修站點(diǎn)。
5.一種城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)置在燃?xì)夤芫W(wǎng)節(jié)點(diǎn)處的各個(gè)測點(diǎn)站、無線通訊模塊、監(jiān)控中心服務(wù)器，其中，測點(diǎn)站，包括控制器、分別與控制器相連并受其控制的數(shù)據(jù)采集模塊和無線通訊模塊，數(shù)據(jù)采集模塊用于采集節(jié)點(diǎn)處的管道信息，所述無線通訊模塊用于在監(jiān)控中心服務(wù)器與測點(diǎn)站之間傳輸各個(gè)測點(diǎn)站所采集的數(shù)據(jù)信息；監(jiān)控中心服務(wù)器，其內(nèi)存儲有燃?xì)夤芫W(wǎng)各個(gè)組成部件的空間地理數(shù)據(jù)，并安裝有基于GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)處理和管網(wǎng)泄漏監(jiān)控軟件，該軟件能夠?qū)芫W(wǎng)泄漏進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，并及時(shí)向維修站傳輸泄漏信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)置有氣體流量、壓力和溫度傳感器以及分別與各個(gè)傳感器的輸出相連的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述無線通訊模塊為GPRS模塊，所述管道信息為管道氣體流量、壓力和溫度信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置在每個(gè)測點(diǎn)站的GPRS模塊由GPRS網(wǎng)關(guān)通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心服務(wù)器通過監(jiān)控通訊中心與GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)，監(jiān)控通訊中心與監(jiān)控中心服務(wù)器之間采用專線連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7任意一項(xiàng)所述的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控中心服務(wù)器里存儲有燃?xì)夤芫W(wǎng)各個(gè)組成部件的空間地理數(shù)據(jù)，并存儲有包括管長、管徑在內(nèi)的管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)；所述監(jiān)控中心服務(wù)器用于完成如下操作(1)根據(jù)管網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)，計(jì)算管網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的參數(shù)值；(2)將參數(shù)值與從各個(gè)測點(diǎn)站接收的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的測量值相比較，判斷兩者之間的偏差是否超過閾值；(3)如果偏差超出閾值，采用瞬態(tài)壓力波法，估算泄漏位置，并根據(jù)所存儲的燃?xì)夤芫W(wǎng)的空間地理數(shù)據(jù)，確定泄漏管道所處地理位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控方法，其特征在于，所述維修站設(shè)置有接收GSM網(wǎng)絡(luò)信息的裝置，用于接收從監(jiān)控中心服務(wù)器發(fā)送的泄漏信息。
全文摘要
本發(fā)明屬于管網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控及無線數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，涉及城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)自動監(jiān)控方法，是在燃?xì)夤芫W(wǎng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處建立測點(diǎn)站，采集節(jié)點(diǎn)處管內(nèi)氣體的流動信號；設(shè)置監(jiān)控中心服務(wù)器，監(jiān)控中心服務(wù)器與測點(diǎn)站之間通過無線通訊網(wǎng)傳輸測點(diǎn)站所采集的數(shù)據(jù)信息；監(jiān)控中心服務(wù)器存儲有燃?xì)夤芫W(wǎng)各個(gè)部件的空間地理數(shù)據(jù)，并安裝和運(yùn)行基于GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)處理和管網(wǎng)泄漏監(jiān)控軟件，該軟件能夠?qū)芫W(wǎng)泄漏進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，并及時(shí)向維修站傳輸泄漏信息。本發(fā)明采用GPRS無線通訊技術(shù)和GIS空間地理技術(shù)，對管網(wǎng)系統(tǒng)采取實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦出現(xiàn)泄漏情況，可迅速將泄漏信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳送到維修站點(diǎn)，以確保城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全運(yùn)行。
文檔編號F17D5/06GK101093058SQ20071005777
公開日2007年12月26日 申請日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者楊昭, 賴建波, 劉明亮 申請人:天津大學(xué)