城市环境下天然气管道泄漏监测系统设计

作     者：刘海磊 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩迎鸽

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：天然气管道 传感器 STM32F103芯片 NB-IoT技术 云平台技术 

摘      要：如今由于城市居民的日常生活不断改善,城市天然气的需求量随着生活质量的提高也不断增多,天然气和人们日常生活的联系正在日趋密切。城市环境下天然气的运输方式大多采用的是管道运输,然而管道在运输天然气的过程中由于种种原因很容易发生泄漏事故,所以管道的运行安全成为城市管理关注的重点。为了保证管道的安全运行,本文设计了一种基于NB-IoT无线传输技术的天然气管道泄漏监测系统,该系统不仅运用了物联网、传感器以及云平台的有关技术,实时、准确地获取管道附近的环境参数,还将传感器监测到的环境信息灵活运用到泄漏算法中去,实现了对天然气管道的远程监测。系统设计的工作内容如下:根据系统的需求,系统的硬件采集终端利用NB-IoT技术的高覆盖、低功耗的特性实现了数据的远程传输。采集终端的硬件设计包括STM32主控模块、传感器模块以及NB-IoT通信模块;终端的软件设计则包括设计主应用程序、终端采集节点软件设计以及BC26的通信设计。采集终端主要负责对温湿度信息、天然气浓度信息以及震动信号进行实时采集,并根据终端与平台的通信协议,通过NB-IoT技术将采集数据传输至监测平台,而在监测平台上,工作人员可以清楚查看管道运行状态,做到实时监控和处理,泄漏源的位置则通过震动信号与泄漏定位算法进行迭代计算进行定位。为了方便巡检人员在工作时能随时随地监测管理设备,本文还设计了手机客户端APP来进行监测数据的实时查看和报警提示。通过实验验证:本系统不仅功耗低、监测范围广,而且能通过NB-IoT无线网络实时监控天然气管道的运行状态,若发现数据异常随即进入危险状态,并可在第一时间进行反馈和报警,能够实时有效的完成天然气管道的监测和管理,大大缩短了故障的抢修时间,保障了天然气管道安全稳定的运行。