一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)鈱崟r安全監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)鈱崟r安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層，感知識別層由多個密集型節(jié)點傳感器和多個分散型節(jié)點傳感器組成，用以采集燃?xì)夤芫€中的壓力數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層由無線網(wǎng)關(guān)和無線廣域網(wǎng)組成，無線網(wǎng)關(guān)匯集所述各密集型節(jié)點傳感器節(jié)點中存儲的數(shù)據(jù)，通過無線廣域網(wǎng)傳輸至管理服務(wù)層中的云服務(wù)器，分散型節(jié)點傳感器則自主將存儲的數(shù)據(jù)通過無線廣域網(wǎng)傳輸至管理服務(wù)層中的云服務(wù)器，管理服務(wù)層由云服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫組成，在云計算和海量存儲技術(shù)的支持下，管理服務(wù)層對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，為綜合應(yīng)用層提供智能的支持平臺；綜合應(yīng)用層由移動終端和PC終端組成，用以提供實時數(shù)據(jù)信息。
【專利說明】一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)鈱崟r安全監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)鈱崟r安全監(jiān)測 系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 天然氣作為一種清潔能源得到廣泛認(rèn)可和使用的趨勢已經(jīng)越來越明顯，與之相應(yīng) 的各種運營技術(shù)手段，由于運營時間較短，仍然顯得比較缺乏。尤其是當(dāng)天然氣的管網(wǎng)敷設(shè) 面積越來越廣，安全檢測也顯得越來越重要和緊迫。現(xiàn)有技術(shù)中，天然氣運營商還沒有針對 大范圍天然氣管網(wǎng)管道以及到調(diào)壓用戶終端的廣域范圍的監(jiān)測系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)鈱崟r安全監(jiān)測系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有 天然氣運營商沒有相應(yīng)技術(shù)手段的問題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)鈱崟r安全監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 包括感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層，
[0005] 感知識別層由多個密集型節(jié)點傳感器和多個分散型節(jié)點傳感器組成，用以采集燃 氣管線中的壓力數(shù)據(jù)，
[0006] 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層由無線網(wǎng)關(guān)和無線廣域網(wǎng)組成，無線網(wǎng)關(guān)匯集所述各密集型節(jié)點傳感 器節(jié)點中存儲的數(shù)據(jù)，通過無線廣域網(wǎng)傳輸至管理服務(wù)層中的云服務(wù)器，分散型節(jié)點傳感 器則自主將存儲的數(shù)據(jù)通過無線廣域網(wǎng)傳輸至管理服務(wù)層中的云服務(wù)器，
[0007] 管理服務(wù)層由云服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫組成，在云計算和海量存儲技術(shù)的支持下，管理 服務(wù)層對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，為綜合應(yīng)用層提供智能的支持平臺；
[0008] 綜合應(yīng)用層由移動終端和PC終端組成，用以提供實時數(shù)據(jù)信息，可根據(jù)需要查看 任何一個節(jié)點的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，也可通過歷史數(shù)據(jù)趨勢變化圖，直觀地了解燃?xì)鈮?力變化趨勢，并具有預(yù)警和報警功能。
[0009] 所述的綜合應(yīng)用層包括數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)層和Web層，數(shù)據(jù)訪問層通過操作數(shù)據(jù) 庫來獲取或更新數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)層通過調(diào)用數(shù)據(jù)訪問層組織成一個業(yè)務(wù)邏輯單元并帶事務(wù)，Web 層通過調(diào)用業(yè)務(wù)層組織成每一個用戶請求的操作。
[0010] 所述的系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，后端基于Java開發(fā)，采用Struts+Spring+Hibernate 框架來實現(xiàn)后端邏輯，前端采用Jsp+Jquery，部署在tomcat容器里。
[0011] 所述系統(tǒng)中設(shè)有2個定時器控件，一個用來定時的從數(shù)據(jù)庫取壓力閥的數(shù)據(jù)，并 把報警狀態(tài)的設(shè)備信息放進(jìn)隊列里，另一個從隊列取出要發(fā)送的信息發(fā)送給維修員。
[0012] 包括步驟：
[0013] 添加或維護(hù)小區(qū)，并為小區(qū)設(shè)置不同狀態(tài)的壓力區(qū)間；
[0014] 更新設(shè)備信息，包括小區(qū)、樓道和經(jīng)緯度；
[0015] 創(chuàng)建查看員和維修員；
[0016] 定義查看員和維修員的職責(zé)范圍；
[0017] 打開地圖主頁面監(jiān)控，或者以表格的形式監(jiān)控；
[0018] 在表格監(jiān)控頁面中，雙擊某一個設(shè)備來查看歷史壓力值，并能導(dǎo)出CSV文件到本 地。
[0019] 本發(fā)明充分將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)，智能分析控制技術(shù)、云計算技術(shù)和燃?xì)?行業(yè)技術(shù)經(jīng)驗相結(jié)合，打造出全行業(yè)領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)燃?xì)獍踩O(jiān)測系統(tǒng)。為天燃?xì)獍l(fā)展過程 中用氣安全和供應(yīng)穩(wěn)定提供了全新的完整解決方案，豐富企業(yè)的管理手段，用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 為天然氣發(fā)展帶來新的變革。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成原理圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0022] 本發(fā)明的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)鈱崟r安全監(jiān)測系統(tǒng)，從技術(shù)架構(gòu)上來看，可分為 四層：感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層。感知識別層由傳感器無線壓力 節(jié)點（P108)、單點GSM網(wǎng)絡(luò)壓力節(jié)點（P106)組成，采集燃?xì)夤芫€中的壓力數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 層由網(wǎng)關(guān)（BS922)和無線廣域網(wǎng)組成，網(wǎng)關(guān)采集歸納各節(jié)點中存儲的數(shù)據(jù)，通過公網(wǎng)傳輸 至云服務(wù)器；管理服務(wù)層由云服務(wù)器及大容量數(shù)據(jù)庫組成，在高性能的云計算和海量存儲 技術(shù)的支持下，管理服務(wù)層對大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行高效、可靠地處理分析，為上層應(yīng)用提供智能 的支持平臺；綜合應(yīng)用層有應(yīng)用軟件和PC終端組成，為用戶提供直觀、準(zhǔn)確、實時的數(shù)據(jù)信 息，用戶可根據(jù)需要查看任何一個節(jié)點的數(shù)據(jù)（實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)），也可通過歷史數(shù)據(jù) 趨勢變化圖，直觀地了解燃?xì)鈮毫ψ兓厔?，為企業(yè)管理經(jīng)營提供技術(shù)手段，另外應(yīng)用軟件 還有預(yù)警、報警等功能。
[0023] 感知識別層包含兩種無線傳輸方式，密集型監(jiān)測節(jié)點P108,分散型監(jiān)測節(jié)點 P106,兩種節(jié)點各有優(yōu)點。對于密集型節(jié)點，采用無線壓力節(jié)點P108,需配合網(wǎng)關(guān)使用，適合 大范圍密集區(qū)域使用，傳輸距離最高可到1000米，其系統(tǒng)功能及優(yōu)點為：針對中低壓管線 壓力監(jiān)測，超小體積；安裝方便、快捷、簡單。自組織形成星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，傳輸距離遠(yuǎn)，實 現(xiàn)分布式測量，超低功耗，內(nèi)置電池供電可使用2年以上；防盜設(shè)計，便于野外使用。高分辨 率：±5Pa，精度高：±30PaFS%，本安型防爆，IP66防護(hù)；模塊化組裝，可靠性高，性能穩(wěn)定。
[0024] 對于分散型節(jié)點，采用單點GSM網(wǎng)絡(luò)壓力節(jié)點P106,無需配合網(wǎng)關(guān)使用，不受距離 限制，只要有GSM網(wǎng)絡(luò)的地方都可以實現(xiàn)監(jiān)測，適用于分散性監(jiān)測以及郊區(qū)野外監(jiān)測，其系 統(tǒng)功能及優(yōu)點為：針對中低壓管線壓力監(jiān)測，超小體積；安裝方便、快捷、簡單。單點傳輸， 直接上傳服務(wù)器，無需網(wǎng)關(guān)，傳輸距離遠(yuǎn)，實現(xiàn)分布式測量。超低功耗，內(nèi)置電池供電可使用 2年以上；防盜設(shè)計，便于野外使用。高分辨率：±5Pa，精度高：±30PaFS%，本安型防爆， IP66防護(hù)。
[0025] 兩種壓力節(jié)點均使用內(nèi)部電池供電，免除現(xiàn)場布線，安裝簡單、方便、快捷，互換性 較強，超低功耗設(shè)計，保證節(jié)點在2年以內(nèi)無需更換電池。
[0026] 在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層中，BS922是一款技術(shù)先進(jìn)功能穩(wěn)定的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。它能長時間 的工作在野外無人區(qū)，借助GPRS、CDMA、3G網(wǎng)絡(luò)運營商及各種局域網(wǎng)等，現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)將 傳感器采集的數(shù)據(jù)入網(wǎng)并傳回指定的數(shù)據(jù)中心，在有GPRS、CDMA、3G網(wǎng)的地方就能用使用 該產(chǎn)品。
[0027] BS922標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品采用220V交流供電、太陽能供電、更換電源模塊后，也可支持380V 交流供電。該網(wǎng)關(guān)主要是由BS922主控制器、電源模塊、專用射頻模塊、電參測量模塊等部 分組成。特點及功能有，工業(yè)CPU具有強大的處理能力，使用LINUX操作系統(tǒng)；直接支持工業(yè) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入；豐富完善的工業(yè)監(jiān)控輸入輸出接口；支持緩存方式的服務(wù)器模式， 降低網(wǎng)絡(luò)的流量負(fù)擔(dān)，保證數(shù)據(jù)可靠性，完整性。支持?jǐn)?shù)據(jù)透明傳輸，支持?jǐn)嗑€自動重連，支 持最大8G的數(shù)據(jù)緩存，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動態(tài)域名或IP地址訪問，支持永遠(yuǎn)在線工作模式，防 水等級IP66,適合在野外工作，工業(yè)級可靠設(shè)計。工作溫度范圍-40°C?85°C，低功耗設(shè)計。
[0028] 對于管理服務(wù)層，采用云計算服務(wù)器，用來實現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲、處理、分析等功 能。因為，
[0029] 1、超大規(guī)模"云"具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，"云"能賦予用戶前所未有的計算能力。
[0030] 2、虛擬化，云計算支持用戶在任意位置使用各種終端獲取服務(wù)。所請求的資源來 自"云"，而不是固定的有形的實體。應(yīng)用在"云"中某處運行，但實際上用戶無需了解應(yīng)用 運行的具體位置，只需要一臺筆記本或一個PDA，就可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來獲取各種能力超強 的服務(wù)。
[0031] 3、高可靠性，"云"使用了數(shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點同構(gòu)可互換等措施來保障服 務(wù)的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機更加可靠。
[0032] 4、通用性，云計算不針對特定的應(yīng)用，在"云"的支撐下可以構(gòu)造出于變?nèi)f化的應(yīng) 用，同一片"云"可以同時支撐不同的應(yīng)用運行。
[0033] 5、高可伸縮性，"云"的規(guī)模可以動態(tài)伸縮，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長的需要。
[0034] 6、極其廉價，"云"的特殊容錯措施使得可以采用極其廉價的節(jié)點來構(gòu)成云；"云" 的自動化管理使數(shù)據(jù)中心管理成本大幅降低；"云"的公用性和通用性使資源的利用率大幅 提升；"云"設(shè)施可以建在電力資源豐富的地區(qū)，從而大幅降低能源成本。
[0035] 云計算環(huán)境下，軟件技術(shù)、架構(gòu)將發(fā)生顯著變化。首先，所開發(fā)的軟件必須與云相 適應(yīng)，能夠與虛擬化為核心的云平臺有機結(jié)合，適應(yīng)運算能力、存儲能力的動態(tài)變化；二是 要能夠滿足大量用戶的使用，包括數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)、處理能力；三是要互聯(lián)網(wǎng)化，基于互聯(lián)網(wǎng) 提供軟件的應(yīng)用；四是安全性要求更高，可以抗攻擊，并能保護(hù)私有信息；五是可工作于移 動終端、手機、網(wǎng)絡(luò)計算機等各種環(huán)境。
[0036] 云計算環(huán)境下，軟件開發(fā)的環(huán)境、工作模式也將發(fā)生變化。雖然，傳統(tǒng)的軟件工程 理論不會發(fā)生根本性的變革，但基于云平臺的開發(fā)工具、開發(fā)環(huán)境、開發(fā)平臺將為敏捷開 發(fā)、項目組內(nèi)協(xié)同、異地開發(fā)等帶來便利。軟件開發(fā)項目組內(nèi)可以利用云平臺，實現(xiàn)在線開 發(fā)，并通過云實現(xiàn)知識積累、軟件復(fù)用。
[0037] 對于綜合應(yīng)用層，系統(tǒng)的軟件開發(fā)基于JAVA語言，與硬件傳感器相對應(yīng)，其主要 功能模塊包括：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲與顯示模塊、報警模塊以及具體地圖位置顯示模 塊。軟件設(shè)計中充分利用了 JAVA語言十分方便的控制功能特性，實現(xiàn)了系統(tǒng)被測壓力的實 時監(jiān)控。為了提高系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，提出了各種軟件以及硬件抗干擾措施，以保證系 統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠的運行。對天然氣管道壓力的安全輸配、組織管理都具有較為重要的意 義。
[0038] 該系統(tǒng)是一個燃?xì)鈮毫﹂y的實時監(jiān)控系統(tǒng)，壓力閥通過傳感器實時采集數(shù)據(jù)，然 后通過GPRS發(fā)送到我方的數(shù)據(jù)庫里，本系統(tǒng)會定時的把該數(shù)據(jù)推送到瀏覽器端。用戶可以 通過百度地圖觀察到壓力閥的數(shù)據(jù)和健康狀態(tài)（不用刷新頁面）。
[0039] 系統(tǒng)設(shè)定被監(jiān)測管道天然氣壓力穩(wěn)定在2200- 2800pa之間，從而使天然氣能通 過燃?xì)夤艿婪€(wěn)定的供給給用戶使用。當(dāng)壓力值小于下限值或者大于上限值時，系統(tǒng)能立即 發(fā)出聲信號報警及時反饋給值班人員。
[0040] 該網(wǎng)絡(luò)層的系統(tǒng)架構(gòu)，是基于BS架構(gòu)的，所以用戶不用安裝任何程序，只要有瀏 覽器就可以使用。后端是基于Java開發(fā)的，采用Struts+Spring+Hibernate框架來實現(xiàn)后 端邏輯。前端采用Jsp+Jquery，部署在tomcat容器里即可。
[0041] 該網(wǎng)絡(luò)層從實現(xiàn)上分為三層，數(shù)據(jù)訪問層，業(yè)務(wù)層（事務(wù)），Web層。數(shù)據(jù)訪問 層通過操作數(shù)據(jù)庫來獲取或更新數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)層通過調(diào)用數(shù)據(jù)訪問層組織成一個業(yè)務(wù)邏輯 單元并帶事務(wù)，Web層通過調(diào)用業(yè)務(wù)層組織成每一個用戶請求的操作。該系統(tǒng)中有2個 Timer, (DevicePressureTask) -個用來定時的從數(shù)據(jù)庫取壓力閥的數(shù)據(jù)，并把報警狀態(tài)的 設(shè)備信息放進(jìn)隊列里。（SendSMSTask)另一個從隊列取出要發(fā)送的信息給維修員。
[0042] 其中的操作流程是，
[0043] 1、添加或維護(hù)小區(qū)，并為小區(qū)設(shè)置不同狀態(tài)的壓力區(qū)間；
[0044] 2、更新設(shè)備信息（小區(qū)，樓道，經(jīng)緯度）；
[0045] 3、創(chuàng)建查看員和維修員；
[0046] 4、定義查看員和維修員的職責(zé)范圍（管理小區(qū)的數(shù)量）；
[0047] 5、打開百度地圖主頁面監(jiān)控...或者以表格的形式監(jiān)控...；
[0048] 6、用戶在表格監(jiān)控頁面中，可以雙擊某一個設(shè)備來查看歷史壓力值，并能導(dǎo)出CSV 文件到本地。
[0049] 例如，可以是以下的業(yè)務(wù)流程處理方法，
[0050] 1、管道壓力節(jié)點------>2G網(wǎng)關(guān)。
[0051] 2、2G網(wǎng)關(guān)-----通過GPRS----->我方數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（SQL server2008)。
[0052] 3、該系統(tǒng)中的定時器（DevicePressureTask)------->DWR------->當(dāng)前的設(shè)備 /[目息 > 瀏覽器
[0053] 4、該系統(tǒng)中的定時器（DevicePressureTask)--->報警的設(shè)備信息--->Queue
[0054] 5、該系統(tǒng)中的定時器（SendSMSTask)----->Queue中的信息---> 維修員（手機）。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)鈱崟r安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括感知識 別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層， 感知識別層由多個密集型節(jié)點傳感器和多個分散型節(jié)點傳感器組成，用以采集燃?xì)夤?線中的壓力數(shù)據(jù)， 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層由無線網(wǎng)關(guān)和無線廣域網(wǎng)組成，無線網(wǎng)關(guān)匯集所述各密集型節(jié)點傳感器節(jié) 點中存儲的數(shù)據(jù)，通過無線廣域網(wǎng)傳輸至管理服務(wù)層中的云服務(wù)器，分散型節(jié)點傳感器則 自主將存儲的數(shù)據(jù)通過無線廣域網(wǎng)傳輸至管理服務(wù)層中的云服務(wù)器， 管理服務(wù)層由云服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫組成，在云計算和海量存儲技術(shù)的支持下，管理服務(wù) 層對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，為綜合應(yīng)用層提供智能的支持平臺； 綜合應(yīng)用層由移動終端和PC終端組成，用以提供實時數(shù)據(jù)信息，可根據(jù)需要查看任何 一個節(jié)點的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，也可通過歷史數(shù)據(jù)趨勢變化圖，直觀地了解燃?xì)鈮毫ψ?化趨勢，并具有預(yù)警和報警功能。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)鈱崟r安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 的綜合應(yīng)用層包括數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)層和Web層，數(shù)據(jù)訪問層通過操作數(shù)據(jù)庫來獲取或更 新數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)層通過調(diào)用數(shù)據(jù)訪問層組織成一個業(yè)務(wù)邏輯單元并帶事務(wù)，Web層通過調(diào)用業(yè) 務(wù)層組織成每一個用戶請求的操作。
3. 如權(quán)利要求2所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)鈱崟r安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 的系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，后端基于Java開發(fā)，采用Struts+Spring+Hibernate框架來實現(xiàn)后 端邏輯，前端采用Jsp+Jquery，部署在tomcat容器里。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)鈱崟r安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述 系統(tǒng)中設(shè)有2個定時器控件，一個用來定時的從數(shù)據(jù)庫取壓力閥的數(shù)據(jù)，并把報警狀態(tài)的 設(shè)備信息放進(jìn)隊列里，另一個從隊列取出要發(fā)送的信息發(fā)送給維修員。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燃?xì)鈱崟r安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括 步驟： 添加或維護(hù)小區(qū)，并為小區(qū)設(shè)置不同狀態(tài)的壓力區(qū)間； 更新設(shè)備信息，包括小區(qū)、樓道和經(jīng)緯度； 創(chuàng)建查看員和維修員； 定義查看員和維修員的職責(zé)范圍； 打開地圖主頁面監(jiān)控，或者以表格的形式監(jiān)控； 在表格監(jiān)控頁面中，雙擊某一個設(shè)備來查看歷史壓力值，并能導(dǎo)出CSV文件到本地。
【文檔編號】H04L29/08GK104102190SQ201410261738
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】孔祥鳳 申請人:江蘇伯克利物聯(lián)科技有限公司