基于物联网技术的燃气管道监测系统设计与实现

基于物联网技术的燃气管道监测系统设计与实现

杨毅

济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司天津分公司， 天津市  300380

摘要：随着我国经济的飞速发展，天然气等清洁能源在能源结构中的占比不断提升，从工业发展到民生需求，为全体城镇用户提供优质服务的同时，安全成为各大燃气企业重中之重的工作目标和任务。物联网技术的兴起为燃气管道监测系统的设计提供新的机遇，通过连接各种传感器和设备，实现实时监测、数据采集和分析，以提高燃气管道的可靠性和安全性。基于此，该文分析基于物联网技术的燃气管道监测系统设计与实现策略，供广大相关从业人员参考。

关键词：物联网技术；燃气管道；监测；设计

引言

基于物联网技术的燃气管道监测系统设计应该注重传感器部署、数据采集、数据处理和分析、预警和报警、移动应用开发及系统集成等方面，实现燃气管道的实时监测、数据采集、分析和报警功能，提高燃气管道运行的可靠性和安全性，降低意外事故发生的概率，为燃气公司优化燃气管道运行提供数据支持。

1物联网技术概述

1.1  感知层

物联网系统的底层是感知层，传感器、网关是这一层次的主要构件。包括浓度传感器、温湿度传感器、激光扫描器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS终端等传感设备。这些构件负责信息收集和提取，变成应用层能够识别、网络层能够传送的信号。

1.2  网络层

网络层需要将感知层说出的话准确无误地传送到应用层。这个层次是由各种私有网络、互联网、无线通信网及云计算平台等组成的，其中的无线通信网是研究重点。相关协议有低功耗广域网，如窄带物联网NB-IoT、LoRa、eMTC、SigFox等，以及短距离多用于室内的ISA100.11a、ZigBee和蓝牙、WirelessHART、UWB和WIA-PA等。

1.3  应用层

最上层的应用层是物联网和用户的接口，它与行业的具体需求结合，实现物联网的智能服务。这一层需要负责识别物品说出的话，并进行归纳、分析、整理、存储、检索、调取，有的应用场景还需要使用模糊识别技术分析终端状态。在交互式应用中，应用层发出指挥调度信号，通过网络层再下达给感知层。因此，我们可以总结出物联网的基本特征：全面感知、可靠传递、智能处理。

2基于物联网技术的燃气管道监测系统设计目标

基于物联网技术的燃气管道监测系统可以帮助燃气公司实现以下目标。①实时监测燃气管道的运行状态：通过在燃气管道的关键位置部署传感器，实时监测燃气管道的压力、温度、流量等参数，保证燃气供应的稳定和安全。②自动采集和分析数据：通过物联网技术实现传感器与云平台的稳定数据传输，自动采集数据，并利用大数据和云计算技术进行分析，识别潜在问题。③提高燃气管道运行的可靠性和安全性：通过实时监测和报警功能，能够及时发现潜在的安全隐患，减少意外事故的发生，保障公众的生命财产安全。④为燃气公司优化燃气管道运行提供数据支持：通过数据分析和优化算法，能够实现燃气管道的优化运行，提高燃气利用效率，降低运营成本。同时，燃气公司可以通过移动应用远程监控和管理燃气管道的运行状态，接收预警和报警信息，实现信息化管理。此外，该系统还可以提高燃气公司的市场竞争力，降低运营成本，提高服务质量，满足用户需求。因此，基于物联网技术的燃气管道监测系统具有明显的优势和实际应用价值。

3物联网关键技术的应用

（1）采用实时性数据采集分析的关键技术。在通过物联网技术构建城市燃气管网监控系统期间，应重点通过物联网技术采集阀门井部分、调压站部分、调压箱部分的各类监控数据，24h全天候进行数据的采集，实时性了解不同节点的压力情况、燃气浓度情况和燃气流量情况等，将数据采集输入监控中心系统，实时性进行智能报警。同时，利用GIS系统进行现场数据的监控，这样不仅能够有效进行燃气管网数据监控和集成处理，还能使调度与操作工作向着智能化方向发展，提升分析和决策工作的智慧化水平，准确掌控智慧城市燃气管网的运行状态，便于促使管网安全运行，提高管理的效果。（2）采用现代化的GPS技术，使物联网在智慧城市燃气管网监控中的应用效果更好。例如：在管网设备上安装GPS部件，向监控中心发送监控的位置，使监控中心利用地图查看的方式，明确管网的所在位置和实时性数据，按照事故的严重程度设定一级、二级和三级报警，结合报警的等级和报警的位置，向相关监管系统发送实时性的监控和监测信息，使监管部门通过系统中心查看报警记录和数据，利用报警表和历史数据曲线的方式，对异常状况进行追查，为相关管网的良好监控夯实基础。（3）采用先进的传感器技术，采集和分析关于管网各类基础设施和系统的数据信息，便于管网监控人员全面掌握不同管网的运行状态和具体情况，为监控工作的高质量、可靠性开展做出贡献。

4基于物联网技术的燃气管道监测系统的实现步骤

4.1项目启动

明确项目目标、任务分工和时间计划。在基于物联网技术的燃气管道监测系统实施过程中，首先需要进行项目启动。项目启动的目的是明确项目目标、任务分工和时间计划。项目目标包括提高燃气管道的运行效率和安全性，降低运营成本。任务分工包括研发团队、实施团队和运维团队。时间计划需要根据项目的具体情况进行制定。

4.2需求分析

了解燃气公司的需求和痛点，制定系统设计方案。在基于物联网技术的燃气管道监测系统实施过程中，需要进行需求分析。需求分析的目的是了解燃气公司的需求和痛点，以便制定系统设计方案。需求分析的内容包括燃气管道监测系统的功能需求和非功能需求。

4.3技术选型

根据需求分析结果，选择合适的技术和设备。在基于物联网技术的燃气管道监测系统实施过程中，需要根据需求分析结果选择合适的技术和设备。选择的技术包括物联网技术和数据采集技术。选择的设备包括传感器、数据采集与处理系统等。

4.4系统开发

按照设计方案，进行系统开发。在基于物联网技术的燃气管道监测系统实施过程中，需要进行系统开发。系统开发的内容包括传感器部署、数据采集与处理、数据分析与预警、远程监控与控制、系统集成与数据共享、安全防护等。

4.5测试和优化

进行系统测试，发现并修复潜在问题。在基于物联网技术的燃气管道监测系统实施过程中，需要进行系统测试。系统测试的目的是发现并修复潜在问题，确保系统的稳定运行。系统测试的内容包括功能测试、性能测试、安全测试等。

4.6上线运行

将系统部署到燃气公司的实际环境中，进行上线运行。在基于物联网技术的燃气管道监测系统实施过程中，需要进行上线运行。上线运行的目的是将系统部署到燃气公司的实际环境中，并进行试运行。上线运行的内容包括系统部署、数据迁移、用户培训等。

4.7系统操作培训

（1）培训操作人员如何进行系统故障排除和维护，包括传感

器的检修和更换、网络通信的故障排查、数据存储和备份等方面的操作技巧。提供系统维护手册和操作指南，以便操作人员参考和实践。（2）强调操作人员在使用燃气管道监测系统时需要遵守的安全规范和操作流程，包括数据安全、网络安全和燃气安全等方面的内容。提供相关的安全培训材料和案例，加强操作人员的安全意识和风险防范能力。（3）为操作人员提供实际的操作和练习机会，例如，通过模拟系统和场景进行实际演练。收集操作人员的反馈和问题，及时解答疑问并进行针对性的培训补充。

结束语

总而言之，基于物联网技术的燃气管道监测系统能够实现实时监测、数据采集和分析，提高燃气管道的可靠性和安全性。在设计过程中，需要充分了解燃气公司的需求和痛点，选择合适的技术和设备，以确保系统的有效性和可用性。在实施过程中，需要明确项目目标和时间计划，合理安排任务分工，确保项目的顺利进行。

参考文献

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[3]中国标准化研究院．一种智慧城市燃气管网的跟踪维护方法:CN202210947498.7[P]．2022-11-11．