一种基于Zigbee及5G通信技术的LNG低温阀门远程控制系统的制作方法

一种基于zigbee及5g通信技术的lng低温阀门远程控制系统
技术领域
1.本实用新型涉及天然气阀门控制系统技术领域，具体涉及一种基于zigbee及5g通信技术的lng低温阀门远程控制系统。


背景技术：

2.lng(液化天然气)主要成分为甲烷、乙烷、丙烷以及少量氮气，它是一种无色、无味和无腐蚀性的低温液体，密度比空气小，安全性比较高，燃烧后二氧化硫和粉尘排放量几乎为零，因此作为一种清洁能源被广泛使用。在lng的生产、输送以及接收过程中，一般通过若干个低温阀门执行切断、止回和调节等动作，则需要将lng低温阀门通过线路连接至控制系统，由控制系统输送控制信号对低温阀门进行动作控制。目前，lng低温阀门的线路安装及控制方式有三种：(1)通过铺设电源线及信号线将每个lng低温阀门连接至控制中心，电源线提供阀门动作所需能量，信号线用于传输控制中心的动作指令并反馈阀门状态；(2)采用5g物联网技术，在每个低温阀门上安装5g通信模块，控制中心通过5g信号对每个阀门进行控制，这种方式只需要铺设电源线即可；(3)采用wifi或者蓝牙通信技术，在每个低温阀门上安装wifi或蓝牙通信模块，由于wifi及蓝牙不具备远程传输能力，需要通过网关将信号收集后进行传输，这种方式需要铺设电源线，同时在阀门近距离内安装网关收集无线信号，还需要近距离铺设网线。
3.上述第一种方式为目前使用最广泛的一种，但使其技术相对落后，且施工时需要分别铺设电源线及信号线，布线难度大，而且一旦出现故障，除了排查阀门本身状态，还需要检测信号线路，后期维护也困难；第二中方式安装虽然相对简单，但是每个低温阀门都需要安装5g模块，这样每个低温阀门均需要向网络运营商缴费，由于低温阀门数量巨大，长期维护成本高；第三种方式受限于wifi或蓝牙的传输距离，必须在阀门附件安装网关并且铺设网线，wifi传输距离通常在百米之内，蓝牙传输距离设置只有几米至几十米，所以需要铺设大量网关及网线才能保证工业现场所有低温阀门的全面覆盖，不仅安装布线繁琐，且维护成本高。因此，需要研究一种施工布线简便且维护成本相对较低的lng低温阀门远程控制系统。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于zigbee及5g通信技术的lng低温阀门远程控制系统，通过将若干个lng低温阀门与zigbee和5g通信技术结合，降低了lng低温阀门现场施工布线难度与后期维护成本。
5.本实用新型为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：
6.一种基于zigbee及5g通信技术的lng低温阀门远程控制系统，用于控制若干个lng低温阀门执行控制指令并监测低温阀门的状态，包括主控制器、zigbee无线通信单元和5g无线通信单元，所述主控制器与5g无线通信单元通信连接，所述5g无线通信单元通过第一mcu单元与zigbee无线通信单元通信连接，且每个lng低温阀门均与zigbee无线通信单元通
信连接。
7.通过上述技术方案，可以实现lng低温阀门与主控制器无线通信连接，不需要为每个lng低温阀门铺设信号线。
8.进一步地，所述5g无线通信单元包括5g控制端服务器及若干个5g通信模块，所述zigbee无线通信单元包括若干个zigbee网关及若干个zigbee节点模块，所述5g控制端服务器与主控制器通信连接，所述5g通信模块通过第一mcu单元与zigbee网关通信连接，每个所述zigbee网关至少与一个zigbee节点模块通信连接，所述zigbee节点模块设置在lng低温阀门内且每个lng低温阀门内均设置独立的zigbee节点模块。
9.进一步地，所述5g通信模块的数量与zigbee网关的数量一致，每个zigbee网关连接一个5g通信模块。
10.通过上述技术方案，zigbee网关的网络覆盖范围可达到1-3千米，最多可组成65535个节点，所以整个工业现场仅需要几个zigbee网关即可覆盖所有的lng低温阀门；另外，将zigbee网关与5g通信模块结合，无需在每个lng低温阀门上设置5g通信模块，只需要在每个lng低温阀门上设置zigbee节点模块即可，而且一个zigbee网关就可连接若干个zigbee介电，因此，整个工业现场仅需要几个zigbee网关及5g通信模块即可完全覆盖，节省网络运营费用。
11.进一步地，每个lng低温阀门上均设置有第二mcu单元，每个lng低温阀门通过第二mcu单元与其相应的zigbee节点模块通信连接。
12.进一步地，所述主控制器为远程计算机。
13.通过上述技术方案，主控制器采用远程计算机，可便于工作人员实现远程控制操作，不仅可按照需求直接下发控制指令，还可根据所接收的数据下发相应的控制指令。
14.进一步地，每个lng低温阀门均铺设电源线与供电电源连接。
15.通过上述技术方案，无需给每个lng低温阀门铺设信号线，只需要铺设电源线即可，工业现场施工布线工作量可减少一半。
16.本实用新型的有益效果为：
17.(1)本实用新型利用了zigbee无线通信技术及5g无线通信技术，并将lng低温阀门与zigbee和5g通信技术相结合，实现lng低温阀门与主控制器无线通信连接，不需要为每个lng低温阀门铺设信号线，只需要铺设电源线即可，工业现场施工布线工作量可减少一半，且便于后期维护；
18.(2)通过将lng低温阀门与zigbee和5g通信技术相结合，由于zigbee网关的网络覆盖范围可达到1-3千米，整个工业现场仅需要几个zigbee网关及5g通信模块即可覆盖所有的lng低温阀门，节省网络运营费用。
附图说明
19.为了清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本实用新型一个实施例的整体结构示意图。
21.图中标注：1.主控制器；2.5g控制端服务器；3.5g通信模块；4.第一mcu单元；5.zigbee网关；6.zigbee节点模块；7.第二mcu单元；8.lng低温阀门。
具体实施方式
22.本实用新型提供了一种基于zigbee及5g通信技术的lng低温阀门远程控制系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
23.下面结合附图对本实用新型进行详细说明：
24.实施例1
25.参照图1，本实施例提供一种基于zigbee及5g通信技术的lng低温阀门远程控制系统，用于控制若干个lng低温阀门执行控制指令并监测低温阀门的状态，该远程控制系统具体包括主控制器1、zigbee无线通信单元和5g无线通信单元，所述主控制器1与5g无线通信单元通信连接，所述5g无线通信单元通过第一mcu单元4与zigbee无线通信单元通信连接且每个所述lng低温阀门8均与zigbee无线通信单元通信连接。该远程控制系统可以实现lng低温阀门8与主控制器1无线通信连接，不需要为每个lng低温阀门8铺设信号线，只需要为每个lng低温阀门8铺设电源线与供电电源连接。
26.具体地，上述5g无线通信单元包括5g控制端服务器2及若干个5g通信模块3，上述zigbee无线通信单元包括若干个zigbee网关5及若干个zigbee节点模块6，所述5g控制端服务器2与主控制器1通信连接，所述5g通信模块3通过第一mcu单元4与zigbee网关5通信连接，5g通信模块3的数量与zigbee网关5的数量一致，且每个zigbee网关5连接一个5g通信模块3，每个所述zigbee网关5可以与若干个zigbee节点模块6无线通信连接，所述zigbee节点模块6设置在lng低温阀门8内且每个lng低温阀门8内均设置独立的zigbee节点模块6。
27.另外，上述每个lng低温阀门8上均设置有第二mcu单元7，每个lng低温阀门8通过第二mcu单元7与其相应的zigbee节点模块6通信连接。
28.另外，上述主控制器1为远程计算机，可便于工作人员实现远程控制操作，不仅可按照需求直接下发控制指令，还可根据所接收的数据下发相应的控制指令。
29.具体地，上述5g控制端服务器2用于接收主控制器1的控制指令并将控制指令下发，同时还可以将监测的lng低温阀门状态传输给主控制器1；上述5g通信模块3通过第一mcu单元4与zigbee网关5通信连接，5g通信模块3接收5g控制端服务器2的控制指令，经第一mcu单元4转换处理后输送至zigbee网关5，然后zigbee网关5将控制指令输送至相应的zigbee节点模块6；上述zigbee节点模块6用于接收zigbee网关5发送过来的控制指令并可以将对应的阀门状态上传至zigbee网关5，上述第二mcu单元7用于识别zigbee节点模块6的控制指令并控制相应的lng低温阀门8执行控制指令。且上述主控制器1、5g控制端服务器2、5g通信模块3、第一mcu单元4、zigbee网关5、zigbee节点模块6及第二mcu单元7等电子元器件均可以从市场购买，其相互之间的通信连接方式也可从已有技术获取。
30.基于上述lng低温阀门远程控制系统，其在使用时，主控器输送阀门控制指令至5g控制端服务器，5g控制端服务器将控制指令通过5g通信模块及第一mcu单元输送至zigbee网关，然后zigbee网关将控制指令无线传输给相应的zigbee节点模块，zigbee节点模块接
收zigbee网关的控制指令，并通过第二mcu单元进行识别，控制与其连接的lng低温阀门执行相应的控制指令，同时zigbee节点模块将对应的lng低温阀门的实时状态输送至zigbee网关，然后经由5g无线通信单元输送至主控制器。
31.需要说明的是，本实用新型中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
32.当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。