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智能燃气管理系统

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2020年4月19日
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智能燃气管理系统设计方案
目录
一、项目背景及意义 2
二、系统体系结构 2
三、管道巡检子系统 3
3.1 系统设计概要 3
3.2 管道标识定位 4
3.3 管道导航定位 4
3.4 管道巡检功能 4
3.5 系统基础数据管理 5
四、远程抄表子系统 5
4.1 系统体系架构 5
4.2 系统工作流程 5
4.3 主要功能介绍 6
五、安防监控子系统 6
5.1 系统体系架构 7
5.2 系统工作流程 7
5.3 主要功能介绍 8

一、项目背景及意义
随着中国燃气行业的加速发展，燃气管道网规模不断扩大，当前大多数管网图是以地面上建筑物作为参照物来定位管线的，由于城市建设步伐加快，建筑拆迁增多、道路拓宽改造等因素，原有参照物的变更与消失，对管道的精确定位造成极大的影响。市政管网中供水、电力、通讯、燃气等各种同材质管道往往拥挤在一起，往往很难确认某种类型的管线，对日常维护和管理提出了更高的要求。传统的金属探管仪在工作过程中受杂散电流、地质环境等的干扰，探测效率往往不稳定，传统的探测方式也仅仅停留在确定位置的阶段，而对于探测到的管线的具体属性，如建设年代，施工单位，管材材质等，还需要查阅大量的图纸资料，特别对于年代长久的管线，往往资料查询起来很困难，甚至资料丢失，给管线的维护造成困难。基于以上原因，需要找到一种能够满足管线准确定位和反映管线实际信息的探测和数据处理系统，解决传统管线维护和施工中遇到的问题。
同时住宅小区管道燃气的大批量改造及使用，管道燃气用户不断增加，现行燃气费回收依然是采用查表员按月入户查表，人工收费的办法。不可避免人工误操作带来的困扰，同时造成了收费难的问题，其工作强度大，效率低且工资、福利及设施管理费用增加。该办法收费使得企业在燃气购销结算上不同步，占用企业大量资金。另外人情抄表，人情收费，人为窃气，燃气表故障漏气更使燃气公司的燃气损失率越来越大，在这种情况下，采用远程集中抄表系统进行自动抄表收费，可节省大量人力，同时也提高了抄表的准确度，还能避免入室抄表而给用户带来的诸多不便。
另外近年来因家庭燃气泄露引起的事故常见报端，据权威部门统计，中国平均每年遭受火灾意外的14岁及以下儿童近千人。而预防家庭火灾和燃气泄露是保证家居安全的重要一步。燃气泄漏报警器是已被证明的有效的警示装置，它能使屋主或者是消防部门尽早发现事故苗头，给事故现场人员更多时间离开现场。
基于以上问题，我们设计出RFID管道巡检系统、远程抄表系统、燃气安防监控系统，为城市燃气的建设工程安全和使用安全提供了一套科学有效的解决方案。
二、系统体系结构

系统体系结构
三、管道巡检子系统
31 系统设计概要
对管道节点进行编号管理，并为每个管道节点安装部署RFID电子管道标识。将GPS定位技术、GPRS无线传输技术、电子标识探测技术三者有机结合后内置于智能手机中，在燃气管线运行维护、抢修、补测、技术改造等各项工作中可现场利用智能手机实现管线具体位置的查找、管线的具体信息，如建设年代，施工单位，压力、管径、材质、管线的三通、弯头、变径、穿越等特殊关键点的具体位置等等详细信息。
管道巡检系统架构图

RFID电子管道标识
3.2 管道标识定位
管道标识安装人员将带有GPS功能的智能手机经过蓝牙设备与探管仪识读器无线连接，探管仪探测到电子信息标识器后，读出标识器芯片内存储的信息（主要为标识器的ID号），读出的信息经过蓝牙设备自动传输到智能手机中，同时利用智能手机的GPS技术测量出该标识器的坐标信息（经度、纬度），再经过智能手机录入该标识点的相关信息,并将所有信息按标识器ID号为序存储在一条记录中，自动保存到文件中。
最后把现场信息经过GPRS方式或WIFI传输到“后台管理系统”数据库中，便于日后管理、查询、统计。
3.3 管道导航定位
在智能手机上登录系统成功后，点击导航按钮，弹出选择导航条件界面，提供“标识器ID号”、“坐标查询（经度、纬度）”、“工程编号”等条件导航功能，输入条件点击确定后，按照提供的条件显示导航界面，导航界面中提供目标点和当前位置的方向导向，同时能够提供目标点方圆50M（100M、300M、500M可选）的其它标识器埋设点，点击某个目标点后弹出该目标点的属性信息（ID号、经纬度坐标以及标识器的属性信息），目标点为黄色，其它标识器点为兰色，所在位置点为红色。

注：红点表示已知（当前位置），黄点表示目标点，蓝色表示范围内其它标识器。

3.4 管道巡检功能
管道巡检人员首先利用智能手机登录系统成功后，将带有GPS功能的智能手机经过蓝牙设备与探管仪识读器无线连接，探管仪探测到电子信息标识器后，读出标识器芯片内存储的信息（主要为标识器的ID号），读出的信息经过蓝牙设备自动传输到智能手机中，同时利用智能手机的GPRS无线传输技术下载该节点的信息，显示给巡检人员查看，同时提供巡检结果录入功能。智能手机经过GPRS无线传输技术将巡检结果传输到“后台管理系统”数据库中，便于日后管理、查询、统计。

3.5 系统基础数据管理
主要包括对管道标识基础资料管理、管道巡检人员管理、管道巡检记录查询统计等功能。

四、远程抄表子系统
燃气表远程抄表系统，是针对智能化住宅小区集中抄表应用而推出的解决方案，本系统由主站、通讯网络、计量仪表组成，实现数据采集、存储和传输，并对表计和分站终端设备运行工况准确实时监控、用量统计和分析，结算收费、催费。具有管理和结算功能，可实现多级、多层次分权管理功能。
4.1 系统体系架构
整体系统由三级设备、二级通道以及一套系统构成。其中：
1、三级设备指的是燃气表计量设备，数据采集设备和主站设备。
2、二级通道指的是数据采集设备（采集终端）与燃气表计的数据通道（下行通道）和数据采集设备（采集终端）与主站系统的数据通道（上行通道）。
3、一套系统指的是用户用燃气信息采集系统。

远程抄表子系统架构图
4.2 系统工作流程
1、在燃气管道、居民室内等各级计量点安装远传燃气表。
2、安装数据采集终端，并在采集终端与燃气表直接进行RS485总线连接。
3、将数据采集终端经过有线以太网或无线GPRS通讯方式接入系统。
4、在主站系统设置档案及通讯信息对上述设备进行联调，对燃气表数据进行采集、管理、监测和信息发布。
5、各工作站可经过系统进行燃气表管理和应用工作。

智能燃气表
4.3 主要功能介绍
本系统功能强大，使用方便，为用户节省了大量的人力和管理资源。包括：
◆ 自动抄表：避免打扰用户，减少抄表人员；提高燃气计量的的时效性和准确性。
◆ 表计档案：主要实现气表及用户信息的新增、修改、删除功能。
◆ 用户管理：主要实现登录系统用户新增、删除、权限分配功能。
◆ 模块管理：主要实现系统功能模块的配置管理功能。
◆ 参数设置：根据采集终端功能，设置采集终端参数（复位命令、校正采集终端时针、设置采集终端自动抄表时间集采集终端表计档案装载）、控制命令、终端状态检测。
◆ 数据导出：主要实现将系统中的气表信息、用户信息、数据字典等参数数据导出为TXT文本格式，能够将表计日抄读、月抄读数据导成EXCEL格式，便于客户手工结算。
◆ 日抄读：根据采集终端功能和对采集终端的相关设置，主要实现抄读采集终端采集到的气表在当天抄表时段内的数据。
◆ 月抄读：根据采集终端功能和对采集终端的相关设置，主要实现抄读采集终端采集到的气表在一个月中某个冻结时间点的数据。
◆ 随机抄读：根据采集终端功能，主要实现抄读采集终端采集到的气表在一段时间内每一天的重点曲线数据。
◆ 历史抄读：根据采集终端功能，主要实现抄读采集终端采集到的气表在规定时间段内任意一天的数据。
◆ 查询统计：提供档案数据查询、历史记录查询、二次数据比对、抄读失败记录查询。
◆ 数据分析：系统经过对上传的数据进行分析，自动生成各种报表并绘制各种曲线，管理人员能够及时掌握用户的能源消耗状况，为生产、管理和决策提供及时可靠的信息。
◆ 告警管理：对于各测量点测量数据出现异常情况，如流量、状态等情况，系统会自动报警提示，以便及时发现问题。
◆ 远程控制：现场仪表可设置通讯控制模块，通讯控制模块能够接受管理中心计算机传来的指令打开或者关闭阀门或继电终端，从而实现远程实时控制功能。（可选）
◆ 短信通知：以短信方式将用户某月的用气量发送给用户。
五、安防监控子系统
本系统主要是利用GPRS无线传输技术、物联网传感器技术对居民家中的燃气泄漏情况进行实时监控，并将系统产生的预警记录及时通知给用户、小区保安、消防部门，从而达到快速发现危情，防范事故发生，保护人民生命财产的目的。
5.1 系统体系架构

燃气安防监控子系统架构图
5.2 系统工作流程
1、在燃气管道、居民室内等各级计量点安装远传燃气泄露探测器，并记录对应报警电话、手机号码等。
2、安装数据采集终端，并在采集终端与燃气泄露探测器直接进行RS485总线连接。
3、将数据采集终端经过有线以太网或无线GPRS通讯方式接入系统。
4、在主站系统设置档案及通讯信息，对上述设备进行联调，对燃气泄露探测器数据进行采集、管理、监测和信息发布。
5、各工作站可经过系统进行燃气泄露探测器管理和应用工作，例如发现燃气泄露时发送警报信息给屋主或者是消防部门。

燃气泄露探测器
5.3 主要功能介绍
本系统主要功能包括：
◆ 用户信息管理：主要实现对用户信息的管理，包括记录用户姓名、地址、联系电话、报警电话以及对应家中的燃气泄露探测器编号等基础资料。
◆ 监控设备管理：主要实现燃气泄露探测器的档案资料管理。
◆ 实时监控模块：实时接收用户家中燃气浓度数据，并存储到系统数据库，用户分析险情。
◆ 预警分析模块：对用户家中燃气浓度数据实时分析，发现险情后根据险情等级短信通知用户或消防部门。
◆ 告警管理：对于各测量点测量数据出现异常情况，如流量、状态等情况，系统会自动报警提示，以便及时发现问题。
◆ 远程控制：经过通讯控制模块能够接受管理中心计算机传来的指令打开或者关闭阀门或继电终端，从而实现远程控制用户家中燃气阀门功能。（可选）