用于天然气计量的物联网三维可视化管理系统的制作方法

1.本发明涉及天然气计量设备技术领域，具体涉及用于天然气计量的物联网三维可视化管理系统。


背景技术：

2.天然气作为一种优质、高效、清洁的能源和重要的化工原料，在世界各国均得到普遍重视和优先利用，在能源结构中占的比例达到35％。随着天然气作为环保能源地位的不断上升，对天然气进行准确、公平和公正的计量工作是对天然气进行科学管理的一项重要技术工作，关系到多方利益。同时，天然气作为燃料，它的实际价值应该是它的热值而非体积，国外的天然气计量方式普遍采用能量计量的方法，所以难免在与其它国家进行天然气贸易交接过程中产生不必要的争端，因此开展天然气能量计量设备的研究有着非常重要的意义。
3.目前现有的能量计量管理系统无法对管道进行实时监测，用户在使用的过程中无法获取到天然气的信息。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，目的在于提供用于天然气计量的物联网三维可视化管理系统，能够对燃气管内的天然气进行实时监测，用户能够获取到更精准的天然气信息。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.用于天然气计量的物联网三维可视化管理系统，包括传感网络平台和对象平台，所述传感网络平台包括数据采集与监控系统，所述数据采集与监控系统用于实现各种计量数据、设备状态信息、安全反馈信息、远程控制信息的上传和下达，并用于监测燃气管内天然气的压力和流量；
7.所述对象平台包括移动巡检设备，所述移动巡检设备与数据采集与监控系统连接，移动巡检设备设置于燃气管上，用于巡检燃气管内的天然气是否泄漏，并将巡检信息发送至数据采集与监控系统。
8.进一步地，还包括与传感网络平台连接的管理平台，所述对象平台采集实景数据，通过传感网络平台将采集到的实景数据传输至管理平台，由管理平台构建三维可视化模型，所述管理平台包括三维组态监控平台，所述三维组态监控平台与数据采集与监控系统连接。
9.进一步地，所述移动巡检设备包括充气后能够膨胀的移动件和位于移动件两端上的监测头组件，其中一个所述检测头组件上设置有气泵，气泵通过气管与移动件连接，所述气泵向移动件内充气后，移动件能够驱动检测头组件在燃气管的外壁上移动；
10.所述检测头组件内设有锁紧件，所述锁紧件能够将检测头组件固定至燃气管外壁上。
11.进一步地，所述移动件为内径大于燃气管外径的波纹管，所述移动件套在燃气管上；
12.所述检测头组件包括检测块和内径大于燃气管外径的圆环，所述圆环套在燃气管上，所述检测块上设有内径与燃气管外径一致的通孔，所述检测块通过通孔套在燃气管上，且检测块固定至圆环的内壁上，将套在燃气管上的移动件两端处于密封状态。
13.进一步地，所述圆环内设有空腔，圆环内壁上还设有与空腔连通的条形口，所述锁紧件包括锁紧杆和驱动件，所述圆环锁紧杆通过转轴活动连接在空腔内，且锁紧杆插入至条形口内；
14.所述驱动件位于圆环的空腔内壁上，驱动件能够驱动锁紧件绕着转轴转动，将锁紧杆与燃气管的外壁贴合。
15.进一步地，所述驱动件包括伸缩管和活动板，所述圆环的空腔内壁上设有凹槽，所述伸缩管位于凹槽内，且伸缩管一端通过导管与气泵连通，另一端与活动板连接，当向伸缩管内充气时，所述伸缩管能够驱动活动板推动解锁杆绕着转轴转动。
16.进一步地，所述圆环的空腔内壁上还设有固定块，固定块一端与空腔内壁连接，另一端上设有盲孔，所述盲孔内设有第一弹性件和横板，所述第一弹性件能够推动横板绕着转轴朝着远离燃气管外壁方向转动。
17.进一步地，所述检测块的通孔内壁设有环形凹槽，所述活动板朝向解锁杆方向的端部设有容纳槽，所述容纳槽内设有移动板，所述活动板上还设有进气管，所述进气管一端与容纳槽连通，另一端与环形凹槽连通。
18.进一步地，所述活动板的外壁上还设有支撑架，所述支撑架上设有活动杆，活动杆与支撑架铰接，所述活动杆朝向活动板方向的端部设有封堵杆；
19.所述活动板上还设有与封堵杆匹配的通道；
20.所述活动板的外壁上还设有第二弹性件，所述第二弹性件能够推动封堵杆插入至通孔内并对通道进行封堵。
21.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
22.1、本发明利用管理平台通过三维可视化感知管理信息系统，实现现场数据处理，实现三维模拟场站展示、监控、预警、预案一体化解决方案，完成各燃气管网计量硬件设备在三维组态监控平台中的功能定义、界面定义；
23.2、本发明利用设置的移动巡检设备能够在燃气管上爬行，爬行的过程中能够利用设置的检测头组件能够检测出燃气管是否发现泄漏，一旦发现燃气管发生泄漏，将发生信号至传感网络平台，并调节燃气管道内天然气的压力和流量，避免造成更多的天然气泄漏。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
25.图1为本发明移动巡检设备的结构示意图；
26.图2为本发明检测头组件的结构示意图；
27.图3为本发明活动板的结构示意图。
28.附图中标记及对应的零部件名称：
29.1-燃气管，2-气泵，3-气管，4-移动件，5-弹簧，7-检测头组件，8-固定块，9-横板，11-活动板，12-伸缩管，13-第一弹性件，14-条形口，15-垫片，16-锁紧杆，17-转轴，18-检测块，19-移动板，20-圆环，21-环形凹槽，22-容纳槽，23-进气管，24-封堵杆，25-活动杆，26-支撑架，27-第二弹性件。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
31.实施例
32.如图1至图3所示，本发明包括传感网络平台和对象平台，所述传感网络平台包括数据采集与监控系统，所述数据采集与监控系统用于实现各种计量数据、设备状态信息、安全反馈信息、远程控制信息的上传和下达，并用于监测燃气管1内天然气的压力和流量；所述对象平台包括移动巡检设备，所述移动巡检设备与数据采集与监控系统连接，移动巡检设备设置于燃气管1上，用于巡检燃气管1内的天然气是否泄漏，并将巡检信息发送至数据采集与监控系统。
33.针对现有技术中的计量系统无法对天然气进行实时监测，用户无法获取到天然气的实时信息，为此，本技术方案利用设置的传感网络平台的数据采集与监控系统实现各种计量数据、设备状态信息、安全反馈信息、远程控制信息等上传下达，且协议统一，数据与信息传输稳定且安全可靠；设置的数据采集与监控系统获取燃气管1内天然气的压力和流量，并且能够对压力和流量进行调节，对燃气管1内天然气的信息进行实时值进行监测，能够及时获取到燃气管1内压力和流量的变化；同时，本技术方案还在燃气管1上设置有移动巡检设备，能够在燃气管1上移动，对燃气管1的泄露状态进行实时监测，一旦发现燃气管1上出现泄露时，移动巡检设备能够将泄露信息发送至数据采集与监控系统，利用数据采集与监控系统调节燃气管1内的流量和压力，及时避免燃气管1内天然气更多的泄露，并提醒维护人员及时对燃气管1泄露处进行修复。
34.还包括与传感网络平台连接的管理平台，所述对象平台采集实景数据，通过传感网络平台将采集到的实景数据传输至管理平台，由管理平台构建三维可视化模型，所述管理平台包括三维组态监控平台，所述三维组态监控平台与数据采集与监控系统连接。
35.本技术方案中的管理平台为天然气能量计量三维可视化的管理中心，通过三维可视化管理模块提供展示、监控、预警、预案一体化解决方法，三维可视化采用轻量化建模的方式搭建场景效果，模型效果主要以贴图呈现，以保证在网页中高效加载和流畅运行；通过三维组态监控平台的可视化界面定义，结合功能设计定义，将三维可视化模拟场景通过空间实景三维数据采集，虚拟实际场景信息，实现所见即所得的三维虚拟可视化体验；通过三维可视化感知管理信息系统，实现现场数据处理；根据需要，通过控制管理信息管理系统可向对象平台发送控制指令。所述移动巡检设备包括充气后能够膨胀的移动件4和位于移动件4两端上的监测头组件7，其中一个所述检测头组件7上设置有气泵2，气泵2通过气管3与移动件4连接，所述气泵2向移动件4内充气后，移动件4能够驱动检测头组件7在燃气管2的外壁上移动；所述检测头组件7内设有锁紧件，所述锁紧件能够将检测头组件7固定至燃气
管1外壁上。
36.本技术方案中的移动巡检设备利用设置的气泵2向移动件4内充气，使得移动件4能够沿燃气管1的轴向膨胀，从而驱动位于移动件4两端上的检测头组件7在燃气管1上爬行，实现了移动巡检设备在燃气管1上的爬行，并且爬行的过程中，利用设置的检测头组件7能够对燃气管1的外壁进行实时检测，判断是否有气体泄漏；同时，为了保证移动巡检设备能够在燃气管1上正常爬行，故在检测头组件7上还设置有锁紧件，利用设置的锁紧件将移动件4一端上的检测头组件7固定至燃气管1上，再利用气泵2向移动件4内充气，使得移动件4另一端能够在燃气管1上膨胀并驱动该段上的检测头组件7在燃气管1上移动，待移动件4拉伸至最大位移量时，然后再将该检测头组件7上的锁紧件将其固定在燃气管1上，并对之前锁紧的检测头组件7进行解锁，这样，待将通入至移动件4内的气体排出之后，移动件4在缩回的过程中，能够拉动该检测头组件7向着另一个锁紧至燃气管1上的检测头组件7靠拢，从而实现了在燃气管1上爬行的目的。
37.所述移动件4为内径大于燃气管1外径的波纹管，所述移动件4套在燃气管1上；所述检测头组件7包括检测块18和内径大于燃气管1外径的圆环20，所述圆环20套在燃气管1上，所述检测块18上设有内径与燃气管1外径一致的通孔，所述检测块18通过通孔套在燃气管1上，且检测块18固定至圆环20的内壁上，将套在燃气管1上的移动件4两端处于密封状态。
38.由于设置的移动件4为波纹管，且在检测块18的作用下，使得波纹管的两端处于密封状态，因此，当利用气泵2向移动件4内充气后，移动件4能够顺利在燃气管1的外壁上拉伸，故工作时，先利用锁紧件将移动件4左端上的检测头组件7固定至燃气管1上，利用气泵2箱移动件4内充气，使得移动件4右端在燃气管1上拉伸，并推动右端上的检测头组件7在燃气管1的外壁上移动，对燃气管1进行移动巡检，而当移动件4拉伸至最大距离时，利用移动件4右端上的锁紧件将该检测头组件7固定在燃气管1上，并将左端上的检测头组件7进行解锁，将通入至移动件4内的气体排出之后，迫使移动件4恢复形变，拉动左端上的检测头组件7朝着右端的检测头组件7靠拢，当移动件4回缩至最小距离时，再对左端上的检测组件7进行固定，并对右端上的检测头组件7进行解锁，重复上述步骤，继续在燃气管1的外壁上进行爬行，从而实现了对燃气管1外壁上的移动巡检。
39.本技术方案采用波纹管充气后可膨胀的特性，实现了检测头组件7在燃气管1外壁爬行的目的，移动巡检设备在燃气管1上爬行的过程中，利用移动件4两端上的检测头组件7能够实时对燃气管1外壁同一位置进行两次检查，提高了检测精度；同时为了保证在将通入至移动件4内的气体排出之后，移动件4能够快速回缩，故在移动件4内还设置有弹簧5，弹簧5的两端分别与移动件4两端上的检测块18连接，初始状态移动件4为发生膨胀时，弹簧5处于自然状态，因此，当将通入至移动件4内的气体排出之后，在弹簧5的作用下，能够拉动移动件4快速回缩。
40.为了保证移动件4的气密性，在检测块18与燃气管1之间还设置密封圈，从而保证移动件4内的气体不从检测块18处泄露。
41.所述圆环20内设有空腔，圆环20内壁上还设有与空腔连通的条形口14，所述锁紧件包括锁紧杆16和驱动件，所述圆环锁紧杆16通过转轴17活动连接在空腔内，且锁紧杆16插入至条形口14内；所述驱动件位于圆环20的空腔内壁上，驱动件能够驱动锁紧件16绕着
转轴17转动，将锁紧杆16与燃气管1的外壁贴合。
42.为了保证在向移动件4内充气的过程中，移动件4只能一端发生膨胀，同时移动件4在回缩的过程中，也只能一端发生移动，故设置了锁紧件，使用时，利用设置的驱动件驱动锁紧杆16绕着转轴17转动，迫使解锁杆16朝着燃气管1的外壁方向转动，并最终紧压至燃气管1的外壁上，利用锁紧杆16与燃气管1外壁之间的摩擦阻力对圆环20进行固定，保证圆环20于燃气管1之间稳定固定，同时，为了提高锁紧杆16对圆环20的固定能力，在解锁杆16朝向燃气管1的外壁方向的末端上还设置有垫片15，垫片15能够增大锁紧杆16与燃气管1外壁之间的摩擦力。
43.所述驱动件包括伸缩管12和活动板11，所述圆环20的空腔内壁上设有凹槽，所述伸缩管12位于凹槽内，且伸缩管12一端通过导管与气泵2连通，另一端与活动板11连接，当向伸缩管12内充气时，所述伸缩管12能够驱动活动板11推动解锁杆16绕着转轴17转动。
44.当需要利用锁紧杆16转动时，利用气泵2向伸缩管12内通入气体，迫使伸缩管12膨胀拉伸，并推动活动板11从凹槽内伸出，最终推动解锁杆16绕着转轴17转动，将解锁杆16紧压至燃气管1外壁上；而当需要解锁时，将通入至伸缩管12内的气体排出，迫使伸缩管12收缩，拉动活动板11回退至凹槽内，从而移除了对锁紧杆16的作用下。
45.所述圆环20的空腔内壁上还设有固定块8，固定块8一端与空腔内壁连接，另一端上设有盲孔，所述盲孔内设有第一弹性件13和横板9，所述第一弹性件13能够驱动横板9推动锁紧杆16绕着转轴17朝着远离燃气管1外壁方向转动。
46.为了保证圆环20在燃气管1的外壁上移动的过程中，避免设置的锁紧杆16的端部始终与燃气管1的外壁接触，从而减小锁紧杆16的磨损，故设置了第一弹性件13和横板9，当活动板11移除了对解锁杆16的作用力时，在第一弹性件13弹力的作用下，使得横板9能够推动锁紧杆16绕着转轴17朝着远离燃气管1外壁方向转动，迫使锁紧杆16与燃气管1外壁分离，保证圆环20在燃气管1外壁上移动的过程中，避免锁紧杆16的磨损。
47.所述检测块18的通孔内壁设有环形凹槽21，所述活动板11朝向解锁杆16方向的端部设有容纳槽22，所述容纳槽22内设有移动板19，所述活动板11上还设有进气管23，所述进气管23一端与容纳槽22连通，另一端与环形凹槽21连通。
48.本技术方案在利用移动件4驱动圆环20在燃气管1外壁上爬行的过程中，位于圆环20内的检测块18跟着一起移动，当燃气管1的发生泄漏时，检测块18移动至泄漏处时，由于燃气管1正常使用状态时其内部的天然气压力和流速较大，使得泄漏处的天然气流速较快，并快速进入至检测块18的环形凹槽21内，之后再通过进气管23进入至活动板11的容纳槽22内，使得瞬时产生的气压推动位于容纳槽22内的移动板19朝着锁紧杆16方向移动，并推动锁紧杆16绕着转轴17转动，将原本未与燃气管1外壁接触的锁紧杆16紧压至燃气管1外壁上，将圆环20固定至燃气管1上，此时的移动巡检设备将无法再在燃气管1上继续移动。
49.同时，为了提高从燃气管1内泄漏出来的气体能够有效作用于移动板19，故在进气管23内还设置有单向阀，使得从检测块18环形凹槽21内的气体只能通过进气管23进入至容纳槽22内，而容纳槽22内的气体无法回流至环形凹槽21内，保证移动板19能够持续对锁紧杆16施加作用力。
50.所述移动板19位于容纳槽22内的端部还设有压力传感模块，所述圆环20上还设有无线通信单元，将泄露出来的气体进入至容纳槽22内后，压力传感模块采集到容纳槽22内
压力的变化，利用无线通信单元向数据采集与监控系统发生信息，提醒燃气管1发生泄露，数据采集与监控系统调节燃气管1内部天然气的压力和流量大小，避免造成更多的天然气泄露，并及时通知维修人员进行维护。
51.所述活动板11的外壁上还设有支撑架26，所述支撑架26上设有活动杆25，活动杆25与支撑架26铰接，所述活动杆25朝向活动板11方向的端部设有封堵杆24；所述活动板11上还设有与封堵杆24匹配的通道；所述活动板11的外壁上还设有第二弹性件27，所述第二弹性件27能够推动封堵杆24插入至通孔内并对通道进行封堵。
52.由于进气管23内设置有单向阀，在进行维护时，为了方便将通入至容纳槽22内的气体排出，以便移动板19能够恢复至初始位置，故在活动板11的外壁上还设置有活动杆25和第二弹性件27，初始状态时，活动板11位于凹槽内时，在第二弹性件27的作用下，能够推动活动杆25绕着支撑架26转动，将活动杆25上的封堵杆24插入至活动板11的通道内，对通道进行封堵，使得进入至容纳槽22内的气体无法泄露，而当需要将移动板19缩回至容纳槽22内时，利用气泵2向伸缩管12内通入气体，迫使伸缩管12推动活动板11移动，即活动板11与移动板19之间发生相对移动，活动板11在移动的过程中能够压缩位于容纳槽22内的气体，当容纳槽22内气压大于第二弹性件27的弹力时，气压迫使活动杆25转动，将位于通道内的封堵杆24移出，使得位于容纳槽22内的气体排出，保证了移动板19能够恢复至初始状态，设置的第二弹性件27的弹力大于燃气管1内天然气的压力。
53.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。