CN110486792A - 基于gprs网络的热网远程监测管理***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于GPRS网络的热网远程监测管理***及方法，包括供热管道、热网现场数据采集模块、GPRS无线通信模块、太阳能供电模块和监测中心，热网现场数据采集模块安装在供热管道上，热网现场数据采集模块和太阳能供电模块均连接GPRS无线通信模块，GPRS无线通信模块连接监测中心。其方法包括：供热管道铺设、热网现场数据采集模块安装、GPRS无线通信模块安装、太阳能供电模块安装、监测中心模块连接和热网远程监测试运行。本发明可以将整个热网各个用户蒸汽的使用情况及现场设备的工作状态实现24小时远程实时监控及自动数据记录，该监测方法不仅提高了对热网用户蒸汽的监测效率，而且大大降低了人工操作的劳动强度。

Description

基于GPRS网络的热网远程监测管理***及方法

技术领域

本发明涉及基于GPRS网络的热网远程监测管理***及方法。

背景技术

随着热网不断的拓展，热网运行参数越来越多，如果不能及时对热网进行有效准确的监控，就很难保障热网安全稳定运行。

自然情况下热网管道会因温度变化而发生热胀冷缩现象，为了补偿热网管道热胀冷缩，供热管道每隔一段距离需安装补偿装置。管道补偿装置又由于施工安装工艺和自然腐蚀等因素，是热网最容易发生泄漏的地方。热网一旦发生泄漏，将对人们的生活和热能安全带来很大不便。而现有技术中一般采用人工进行监测，不仅效率低，而且不能第一时间发现泄漏点，容易造成较大的经济损失。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供基于GPRS网络的热网远程监测管理***及方法的技术方案，通过热网现场数据采集模块的设计，可以将整个热网各个用户蒸汽的使用情况及现场设备的工作状态实现24小时远程实时监控及自动数据记录，通过GPRS无线通信模块来实现数据的远程传输，不仅能准确掌握热网中各用户的实时数据，有效地监控管道蒸汽压力、温度和流量等参数，而且能够对历史数据进行各种方式的查询，报表输出，从而全方面的掌握热网运行情况，使数据传输可靠，抗干扰性强，传输距离无限制，避免了有线通讯方式需沿着供热管道敷设通讯线，施工工作量大，通讯线路维护困难的弊病，该监测方法步骤简单，实用性强，不仅提高了对热网用户蒸汽的监测效率，而且大大降低了人工操作的劳动强度，经济效益显著。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

基于GPRS网络的热网远程监测管理***，其特征在于：包括供热管道、热网现场数据采集模块、GPRS无线通信模块、太阳能供电模块和监测中心，热网现场数据采集模块安装在供热管道上，热网现场数据采集模块和太阳能供电模块均连接GPRS无线通信模块，GPRS无线通信模块连接监测中心；通过热网现场数据采集模块的设计，可以将整个热网各个用户蒸汽的使用情况及现场设备的工作状态实现24小时远程实时监控及自动数据记录，通过GPRS无线通信模块来实现数据的远程传输，不仅能准确掌握热网中各用户的实时数据，有效地监控管道蒸汽压力、温度和流量等参数，而且能够对历史数据进行各种方式的查询，报表输出，从而全方面的掌握热网运行情况，使数据传输可靠，抗干扰性强，传输距离无限制，避免了有线通讯方式需沿着供热管道敷设通讯线，施工工作量大，通讯线路维护困难的弊病，与以往传统的管理手段相比，该***可节省大量的人力物力，减少人为错误，使计量管理快捷、可靠、高效，该***改变了一线一测点的模拟信号传输结构并导入移动通信技术，在热网现场与监控中心之间实现无线通讯，具有热网运行参数在线监测、超值报警、远程信息传输等功能，同时开展运行数据分析等扩充功能。

进一步，热网现场数据采集模块包括数据采集装置1、数据采集装置2……数据采集装置n，数据采集装置1、数据采集装置2……数据采集装置n均包括三个数据采集单体，通过单独的数据采集装置的设计，不仅可以使热网用户之间避免发生干扰，而且便于检测维修，大大降低了维修的难度。

进一步，供热管道的内侧面设置有压力传感器和流量传感器，压力传感器位于供热管道的内侧面中心处，两个流量传感器位于压力传感器的两侧，供热管道的外侧面上设置有套管，套管内等间距设置有温度传感器，压力传感器、流量传感器和温度传感器分别与三个数据采集单体电性连接，通过压力传感器、温度传感器和流量传感器的设计，可以实时监测供热管道内部蒸汽的压力、温度和流量数值，便于监测人员及时发现热网出现工作异常时采取应急措施，提高热网运行的安全性。

进一步，温度传感器呈环形均匀设置在套管内，温度传感器与供热管道的外侧面之间均设置有导热片，环形分布的温度传感器，可以使整个供热管道的温度值分布均能进行数据传输，一旦某一位置的温度传感器温度值发生变化即可快速查找原因。

进一步，数据采集单体包括单片机、温度监测模块、压力监测模块、流量监测模块、电源管理模块和报警模块，温度监测模块、压力监测模块、流量监测模块、电源管理模块和报警模块依次与单片机连接，数据采集单体可以对单个供热管道进行实时监测，各个供热管道之间相互独立监测，不仅提高了应急反应的速度，而且便于快速查找危险点。

进一步，GPRS无线通信模块包括GPRS无线通信装置，三个数据采集单体依次与GPRS无线通信装置电性连接，通过GPRS无线通信装置的设计，可以实现数据的无线实时传输。

进一步，太阳能供电模块包括太阳能板和蓄电池组，太阳能板通过立柱固定安装在地面上，蓄电池组连接在立柱的一侧，立柱的另一侧设置有显示屏，太阳能板和蓄电池组的设计可以为一个GPRS无线通信装置和三个数据采集单体同时提供电能，且各个GPRS无线通信装置和相应的数据采集装置之间相互独立工作，避免数据之间发生干扰，提高控制的精度。

进一步，监测中心包括数据分析模块、数据存储模块和移动数据终端接收模块，数据分析模块连接数据存储模块，数据存储模块连接移动数据终端接收模块，数据分析模块和数据存储模块便于对接收的热网实时数据进行比对分析，并存储备份，再通过移动数据终端接收模块进行反馈，提高监测的灵敏度。

使用如上述的基于GPRS网络的热网远程监测管理***的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)供热管道铺设

a、首先根据设计要求确定热网的铺设范围，制定供热管道的铺设路径，并在各个铺设路段上做好标记，提高供热管道施工时的效率；

b、然后根据铺设路径加工相应长度的供热管道，使每个供热管道的内径保持一致，并对供热管道的内外表面进行打磨处理，提高各个传感器的监测精度；

c、接着将加工好的供热管道依次放置在铺设路径上，直至整个铺设路径上的供热管道全部放置，便于对铺设路径进行调整，降低施工的难度；

2)热网现场数据采集模块安装

a、在每个供热管道的内侧面中心处的设定位置上安装压力传感器，并对压力传感器做好密封处理，沿着供热管道内侧面安装两组流量传感器，使流量传感器位于压力传感器的两侧，该传感器的布局可以提高监测的精度，且相互之间互不影响；

b、然后根据供热管道的外径选取合适尺寸的套管，沿着套管的内侧面等间距呈环形安装温度传感器，并在套管的内侧面上等间距安装导热片，再将整个套管套接在供热管道的外侧面上，做好密封和固定处理，该结构的温度传感器布局可以提高温度的测量精度，使温度值的分布梯度更之间，便于根据温度值的变化快速发现热网中的危险点；

c、接着将安装好的供热管道通过支架固定安装在铺设路径上，将相邻两个供热管道之间进行焊接密封，并做好防水处理，对于连接处长度超出的位置进行切割，并保证切割面平齐，对于连接处长度短于设计长度的位置，增加与供热管道尺寸相匹配的环形圈，通过环形圈进行衔接导通，并做好密封固定处理，提高各个供热管道之间连接的稳定性和可靠性；

d、待所有的供热管道安装完毕后，在每个供热管道的顶面上设定位置处安装三个数据采集单体，使每个数据采集单体与供热管道上的温度传感器、压力传感器和流量传感器进行电性连接；

e、最后将各个数据采集装置与用户分别进行连接；

3)GPRS无线通信模块安装

将三个数据采集单体为一组，形成数据采集装置，使每个数据采集装置与GPRS无线通信模块上的GPRS无线通信装置进行电性连接，并对GPRS无线通信装置进行密封处理；

4)太阳能供电模块安装

首先根据设计要求确定太阳能板的尺寸，并选取相应的太阳能板，将太阳能板通过立柱安装在地面上进行固定，沿着立柱的两侧分别安装显示屏和蓄电池组，然后将蓄电池组通过导线与GPRS无线通信装置进行电性连接；

5)监测中心模块连接

首先根据设计要求在监测中心确定数据分析模块及数据存储模块的容量，将数据分析模块通过信号接收单元与GPRS无线通信模块进行连接，再将数据分析模块与数据存储模块进行连接，最后将数据存储模块与移动数据终端接收模块连接；

6)热网远程监测试运行

待整个热网远程监测***安装完毕后，首先通过各个数据采集装置对相应的用户进行数据采集，并将供热管道内检测的压力、温度和流量数据通过数据采集单体输送至GPRS无线通信装置，再传递至监测中心的数据分析模块，经数据分析后通过数据存储模块进行存储，最后由移动数据终端接收模块进行接收，太阳能供电模块为GPRS无线通信模块及各个数据采集模块提供电能。

该监测方法步骤简单，实用性强，不仅提高了对热网用户蒸汽的监测效率，而且大大降低了人工操作的劳动强度，经济效益显著。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、通过热网现场数据采集模块的设计，可以将整个热网各个用户蒸汽的使用情况及现场设备的工作状态实现24小时远程实时监控及自动数据记录。

2、通过GPRS无线通信模块来实现数据的远程传输，不仅能准确掌握热网中各用户的实时数据，有效地监控管道蒸汽压力、温度和流量等参数，而且能够对历史数据进行各种方式的查询，报表输出，从而全方面的掌握热网运行情况，使数据传输可靠，抗干扰性强，传输距离无限制，避免了有线通讯方式需沿着供热管道敷设通讯线，施工工作量大，通讯线路维护困难的弊病。

3、与以往传统的管理手段相比，该***可节省大量的人力物力，减少人为错误，使计量管理快捷、可靠、高效。

4、该***改变了一线一测点的模拟信号传输结构并导入移动通信技术，在热网现场与监控中心之间实现无线通讯，具有热网运行参数在线监测、超值报警、远程信息传输等功能，同时开展运行数据分析等扩充功能。

5、该监测方法步骤简单，实用性强，不仅提高了对热网用户蒸汽的监测效率，而且大大降低了人工操作的劳动强度，经济效益显著。

附图说明：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明基于GPRS网络的热网远程监测管理***及方法中热网远程监测管理***的结构示意图；

图2为本发明中供热管道与套管的结构示意图；

图3为本发明中热网远程监测管理***的***框图；

图4为本发明中数据采集单体的***框图。

图中：1-供热管道；2-套管；3-数据采集单体；4-GPRS无线通信装置；5-太阳能板；6-立柱；7-显示屏；8-蓄电池组；9-温度传感器；10-压力传感器；11-流量传感器；12-导热片。

具体实施方式

如图1至图4所示，为本发明一种基于GPRS网络的热网远程监测管理***，包括供热管道1、热网现场数据采集模块、GPRS无线通信模块、太阳能供电模块和监测中心，热网现场数据采集模块安装在供热管道1上，热网现场数据采集模块包括数据采集装置1、数据采集装置2……数据采集装置n，数据采集装置1、数据采集装置2……数据采集装置n均包括三个数据采集单体3，通过单独的数据采集装置的设计，不仅可以使热网用户之间避免发生干扰，而且便于检测维修，大大降低了维修的难度。

供热管道1的内侧面设置有压力传感器10和流量传感器11，压力传感器10位于供热管道1的内侧面中心处，两个流量传感器11位于压力传感器10的两侧，供热管道1的外侧面上设置有套管2，套管2内等间距设置有温度传感器9，压力传感器10、流量传感器11和温度传感器9分别与三个数据采集单体3电性连接，通过压力传感器10、温度传感器9和流量传感器11的设计，可以实时监测供热管道1内部蒸汽的压力、温度和流量数值，便于监测人员及时发现热网出现工作异常时采取应急措施，提高热网运行的安全性，温度传感器9呈环形均匀设置在套管2内，温度传感器9与供热管道1的外侧面之间均设置有导热片12，环形分布的温度传感器9，可以使整个供热管道1的温度值分布均能进行数据传输，一旦某一位置的温度传感器9温度值发生变化即可快速查找原因。

数据采集单体3包括单片机、温度监测模块、压力监测模块、流量监测模块、电源管理模块和报警模块，温度监测模块、压力监测模块、流量监测模块、电源管理模块和报警模块依次与单片机连接，数据采集单体3可以对单个供热管道1进行实时监测，各个供热管道1之间相互独立监测，不仅提高了应急反应的速度，而且便于快速查找危险点。

热网现场数据采集模块和太阳能供电模块均连接GPRS无线通信模块，GPRS无线通信模块包括GPRS无线通信装置4，三个数据采集单体3依次与GPRS无线通信装置4电性连接，通过GPRS无线通信装置4的设计，可以实现数据的无线实时传输。

太阳能供电模块包括太阳能板5和蓄电池组8，太阳能板5通过立柱6固定安装在地面上，蓄电池组8连接在立柱6的一侧，立柱6的另一侧设置有显示屏7，太阳能板5和蓄电池组8的设计可以为一个GPRS无线通信装置4和三个数据采集单体3同时提供电能，且各个GPRS无线通信装置4和相应的数据采集装置之间相互独立工作，避免数据之间发生干扰，提高控制的精度。

GPRS无线通信模块连接监测中心，监测中心包括数据分析模块、数据存储模块和移动数据终端接收模块，数据分析模块连接数据存储模块，数据存储模块连接移动数据终端接收模块，数据分析模块和数据存储模块便于对接收的热网实时数据进行比对分析，并存储备份，再通过移动数据终端接收模块进行反馈，提高监测的灵敏度；通过热网现场数据采集模块的设计，可以将整个热网各个用户蒸汽的使用情况及现场设备的工作状态实现24小时远程实时监控及自动数据记录，通过GPRS无线通信模块来实现数据的远程传输，不仅能准确掌握热网中各用户的实时数据，有效地监控管道蒸汽压力、温度和流量等参数，而且能够对历史数据进行各种方式的查询，报表输出，从而全方面的掌握热网运行情况，使数据传输可靠，抗干扰性强，传输距离无限制，避免了有线通讯方式需沿着供热管道1敷设通讯线，施工工作量大，通讯线路维护困难的弊病，与以往传统的管理手段相比，该***可节省大量的人力物力，减少人为错误，使计量管理快捷、可靠、高效，该***改变了一线一测点的模拟信号传输结构并导入移动通信技术，在热网现场与监控中心之间实现无线通讯，具有热网运行参数在线监测、超值报警、远程信息传输等功能，同时开展运行数据分析等扩充功能。

使用如上述的基于GPRS网络的热网远程监测管理***的方法，包括以下步骤：

1)供热管道铺设

a、首先根据设计要求确定热网的铺设范围，制定供热管道1的铺设路径，并在各个铺设路段上做好标记，提高供热管道1施工时的效率；

b、然后根据铺设路径加工相应长度的供热管道1，使每个供热管道1的内径保持一致，并对供热管道1的内外表面进行打磨处理，提高各个传感器的监测精度；

c、接着将加工好的供热管道1依次放置在铺设路径上，直至整个铺设路径上的供热管道1全部放置，便于对铺设路径进行调整，降低施工的难度；

2)热网现场数据采集模块安装

a、在每个供热管道1的内侧面中心处的设定位置上安装压力传感器10，并对压力传感器10做好密封处理，沿着供热管道1内侧面安装两组流量传感器11，使流量传感器11位于压力传感器10的两侧，该传感器的布局可以提高监测的精度，且相互之间互不影响；

b、然后根据供热管道1的外径选取合适尺寸的套管2，沿着套管2的内侧面等间距呈环形安装温度传感器9，并在套管2的内侧面上等间距安装导热片12，再将整个套管2套接在供热管道1的外侧面上，做好密封和固定处理，该结构的温度传感器9布局可以提高温度的测量精度，使温度值的分布梯度更之间，便于根据温度值的变化快速发现热网中的危险点；

c、接着将安装好的供热管道1通过支架固定安装在铺设路径上，将相邻两个供热管道1之间进行焊接密封，并做好防水处理，对于连接处长度超出的位置进行切割，并保证切割面平齐，对于连接处长度短于设计长度的位置，增加与供热管道1尺寸相匹配的环形圈，通过环形圈进行衔接导通，并做好密封固定处理，提高各个供热管道1之间连接的稳定性和可靠性；

d、待所有的供热管道1安装完毕后，在每个供热管道1的顶面上设定位置处安装三个数据采集单体3，使每个数据采集单体3与供热管道1上的温度传感器9、压力传感器10和流量传感器11进行电性连接；

e、最后将各个数据采集装置与用户分别进行连接；

3)GPRS无线通信模块安装

将三个数据采集单体3为一组，形成数据采集装置，使每个数据采集装置与GPRS无线通信模块上的GPRS无线通信装置4进行电性连接，并对GPRS无线通信装置4进行密封处理；

4)太阳能供电模块安装

首先根据设计要求确定太阳能板5的尺寸，并选取相应的太阳能板5，将太阳能板5通过立柱6安装在地面上进行固定，沿着立柱6的两侧分别安装显示屏7和蓄电池组8，然后将蓄电池组8通过导线与GPRS无线通信装置4进行电性连接；

5)监测中心模块连接

首先根据设计要求在监测中心确定数据分析模块及数据存储模块的容量，将数据分析模块通过信号接收单元与GPRS无线通信模块进行连接，再将数据分析模块与数据存储模块进行连接，最后将数据存储模块与移动数据终端接收模块连接；

6)热网远程监测试运行

待整个热网远程监测***安装完毕后，首先通过各个数据采集装置对相应的用户进行数据采集，并将供热管道1内检测的压力、温度和流量数据通过数据采集单体3输送至GPRS无线通信装置4，再传递至监测中心的数据分析模块，经数据分析后通过数据存储模块进行存储，最后由移动数据终端接收模块进行接收，太阳能供电模块为GPRS无线通信模块及各个数据采集模块提供电能。

该监测方法步骤简单，实用性强，不仅提高了对热网用户蒸汽的监测效率，而且大大降低了人工操作的劳动强度，经济效益显著。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.基于GPRS网络的热网远程监测管理***，其特征在于：包括供热管道、热网现场数据采集模块、GPRS无线通信模块、太阳能供电模块和监测中心，所述热网现场数据采集模块安装在所述供热管道上，所述热网现场数据采集模块和所述太阳能供电模块均连接所述GPRS无线通信模块，所述GPRS无线通信模块连接所述监测中心。

2.根据权利要求1所述的基于GPRS网络的热网远程监测管理***，其特征在于：所述热网现场数据采集模块包括数据采集装置1、数据采集装置2……数据采集装置n，所述数据采集装置1、所述数据采集装置2……所述数据采集装置n均包括三个数据采集单体。

3.根据权利要求2所述的基于GPRS网络的热网远程监测管理***，其特征在于：所述供热管道的内侧面设置有压力传感器和流量传感器，所述压力传感器位于所述供热管道的内侧面中心处，两个所述流量传感器位于所述压力传感器的两侧，所述供热管道的外侧面上设置有套管，所述套管内等间距设置有温度传感器，所述压力传感器、所述流量传感器和所述温度传感器分别与三个所述数据采集单体电性连接。

4.根据权利要求3所述的基于GPRS网络的热网远程监测管理***，其特征在于：所述温度传感器呈环形均匀设置在所述套管内，所述温度传感器与所述供热管道的外侧面之间均设置有导热片。

5.根据权利要求2所述的基于GPRS网络的热网远程监测管理***，其特征在于：所述数据采集单体包括单片机、温度监测模块、压力监测模块、流量监测模块、电源管理模块和报警模块，所述温度监测模块、所述压力监测模块、所述流量监测模块、所述电源管理模块和所述报警模块依次与所述单片机连接。

6.根据权利要求2所述的基于GPRS网络的热网远程监测管理***，其特征在于：所述GPRS无线通信模块包括GPRS无线通信装置，三个所述数据采集单体依次与所述GPRS无线通信装置电性连接。

7.根据权利要求1所述的基于GPRS网络的热网远程监测管理***，其特征在于：所述太阳能供电模块包括太阳能板和蓄电池组，所述太阳能板通过立柱固定安装在地面上，所述蓄电池组连接在所述立柱的一侧，所述立柱的另一侧设置有显示屏。

8.根据权利要求1所述的基于GPRS网络的热网远程监测管理***，其特征在于：所述监测中心包括数据分析模块、数据存储模块和移动数据终端接收模块，所述数据分析模块连接所述数据存储模块，所述数据存储模块连接所述移动数据终端接收模块。

9.使用如权利要求1所述的基于GPRS网络的热网远程监测管理***的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)供热管道铺设

a、首先根据设计要求确定热网的铺设范围，制定供热管道的铺设路径，并在各个铺设路段上做好标记；

b、然后根据铺设路径加工相应长度的供热管道，使每个供热管道的内径保持一致，并对供热管道的内外表面进行打磨处理；

c、接着将加工好的供热管道依次放置在铺设路径上，直至整个铺设路径上的供热管道全部放置；

2)热网现场数据采集模块安装

a、在每个供热管道的内侧面中心处的设定位置上安装压力传感器，并对压力传感器做好密封处理，沿着供热管道内侧面安装两组流量传感器，使流量传感器位于压力传感器的两侧；

b、然后根据供热管道的外径选取合适尺寸的套管，沿着套管的内侧面等间距呈环形安装温度传感器，并在套管的内侧面上等间距安装导热片，再将整个套管套接在供热管道的外侧面上，做好密封和固定处理；

c、接着将安装好的供热管道通过支架固定安装在铺设路径上，将相邻两个供热管道之间进行焊接密封，并做好防水处理，对于连接处长度超出的位置进行切割，并保证切割面平齐，对于连接处长度短于设计长度的位置，增加与供热管道尺寸相匹配的环形圈，通过环形圈进行衔接导通，并做好密封固定处理；

d、待所有的供热管道安装完毕后，在每个供热管道的顶面上设定位置处安装三个数据采集单体，使每个数据采集单体与供热管道上的温度传感器、压力传感器和流量传感器进行电性连接；

e、最后将各个数据采集装置与用户分别进行连接；

3)GPRS无线通信模块安装

将三个数据采集单体为一组，形成数据采集装置，使每个数据采集装置与GPRS无线通信模块上的GPRS无线通信装置进行电性连接，并对GPRS无线通信装置进行密封处理；

4)太阳能供电模块安装

首先根据设计要求确定太阳能板的尺寸，并选取相应的太阳能板，将太阳能板通过立柱安装在地面上进行固定，沿着立柱的两侧分别安装显示屏和蓄电池组，然后将蓄电池组通过导线与GPRS无线通信装置进行电性连接；

5)监测中心模块连接

首先根据设计要求在监测中心确定数据分析模块及数据存储模块的容量，将数据分析模块通过信号接收单元与GPRS无线通信模块进行连接，再将数据分析模块与数据存储模块进行连接，最后将数据存储模块与移动数据终端接收模块连接；

6)热网远程监测试运行

待整个热网远程监测***安装完毕后，首先通过各个数据采集装置对相应的用户进行数据采集，并将供热管道内检测的压力、温度和流量数据通过数据采集单体输送至GPRS无线通信装置，再传递至监测中心的数据分析模块，经数据分析后通过数据存储模块进行存储，最后由移动数据终端接收模块进行接收，太阳能供电模块为GPRS无线通信模块及各个数据采集模块提供电能。