用于长输管线的球阀的远程监控系统及其使用方法

1.一种用于长输管线的球阀的远程监控系统，其特征在于包括球阀、球阀工况采集模块、智能应急模块、电液控制模块、单片机、GPRS模块、GSM/CDMA无线网、移动物联网服务器、控制终端服务器、企业方远程服务器、客户方远程服务器和监控中心；电液控制模块和球阀相连, 单片机的输出口和电液控制模块连接，GPRS模块和单片机的I/O口相连，球阀工况采集模块的输入端和球阀相连, 球阀工况采集模块的输出端分别与单片机的输入口和智能应急模块相连，智能应急模块和电液控制模块连接，GPRS模块和GSM/CDMA无线网相连，移动物联网服务器和GSM/CDMA无线网相连，控制终端服务器和移动物联网服务器相连，监控中心和控制终端服务器相连，企业方远程服务器和客户方远程服务器分别和控制终端服务器相连。
2.根据权利要求1所述的用于长输管线的球阀的远程监控系统，其特征在于所述的球阀工况采集模块包括数字摄像头、压力传感器、温度传感器、电位器、智能高速数据采集器，数字摄像头、压力传感器、温度传感器、电位器的输入端分别和球阀相连，压力传感器、温度传感器、电位器的输出端分别和智能高速数据采集器的输入端相连；数字摄像头获得长输管线的实时图像，压力传感器用于测量长输管线内的压力，温度传感器测量长输管线内的温度，电位器是将阀门开启或关闭进度的位置情况转化为电信号，智能高速数据采集器不断的接收来自数字摄像头、压力传感器、温度传感器和电位器的信号并经过处理后输出。
3.根据权利要求1所述的用于长输管线的球阀的远程监控系统，其特征在于所述的电液控制模块包括电磁阀、液压罐、液压泵、液压传动装置；电磁阀、液压罐、液压泵分别和液压传动装置相连，液压传动装置为执行机构，是电液控制模块的输出端；液压罐为储能元件，液压泵为动力元件；电磁阀是激励响应元件，是电液控制模块的输入端。
4.一种如权利要求1所述的用于长输管线的球阀的远程监控系统的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
1）通过数字摄像头，获得长输管线的实时图像，并传输到智能高速数据采集器；
2）压力传感器、温度传感器、电位器分别对球阀的压力、温度、以及阀门的位置信息进行采集，并将信号传送到智能高速数据采集器；智能高速数据采集器将接收到的模拟信号经A/D转换变为数字信息；
3)智能高速数据采集器将压力传感器、温度传感器、电位器的模拟信号经过Ａ/Ｄ转换成数字信号，连同从数字摄像头获取的数字图象进行缓存，然后对这些数据分析处理后，将所有数据输出到单片机，将压力和温度数据根据请求输出到智能应急模块；
4）设备运行过程中的各种突发事件时，将引起球阀内的压力和温度变化，智能应急模块初始化后，对智能高速数据采集器发出数据发送请求，接收球阀的压力和温度的实时数据，然后分别判断压力和温度是否正常；如果正常，则清除接收缓冲区，并再次对智能高速数据采集器发出数据发送请求；如果其中任何一个不正常，则发出电磁阀控制信号，使球阀产生相应的应急动作，并报警警示；
5）单片机将接收的数据经过数据存储与筛选、图像压缩与格式转换、数据加密、数据压缩、数据打包后，发送到GPRS模块，然后通过GPRS模块和GSM/CDMA无线网将数据发送到移动物联网服务器，移动物联网服务器再将接收的信息传给控制终端服务器，最终传送到监控中心；
6）监控中心对数据进行数据解包、数据解压缩、数据解密、图像处理和数据存储后，对图像信息进行分析处理来判断长输管线是否发生异常，并对球阀的压力、温度、位置数据进行分析；企业方或客户方以监控中心得出的数据与分析为依据，下达相应的控制指令；
7）控制指令通过控制终端服务器、移动物联网服务器、GSM/CDMA无线网、GPRS模块，最终传送到单片机；单片机再通过电磁阀，使液压传动装置动作，最终控制球阀进行相应的动作。

用于长输管线的球阀的远程监控系统及其使用方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及远程监控领域，尤其涉及一种用于长输管线的球阀的远程监控系统及其使用方法。\n背景技术\n[0002] 随着时代的发展，石油和天然气的需求越来越大，以往的油气田日渐枯竭，不得不转向新的产地，而新产地大都在极严寒、荒漠、沼泽等气候恶劣、地形地貌极差、人迹罕见的地区，这就给输送这些产地的石油、天然气造成了极大的困难。环境和气候极其恶劣，介质和管道中砂石杂物多多，给管道的心脏部件——球阀提出更高的要求。这种情况下，如何及时的了解球阀的工作情况，以及如何控制球阀工作就是一个难题，而传统的派遣技术人员到达现场实地检测球阀的运行状况显然是难以实现，且成本高。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于长输管线的球阀的远程监控系统及其使用方法。\n[0004] 用于长输管线的球阀的远程监控系统包括球阀、球阀工况采集模块、智能应急模块、电液控制模块、单片机、GPRS模块、GSM/CDMA无线网、移动物联网服务器、控制终端服务器、企业方远程服务器、客户方远程服务器和监控中心；电液控制模块和球阀相连, 单片机的输出口和电液控制模块连接，GPRS模块和单片机的I/O口相连，球阀工况采集模块的输入端和球阀相连, 球阀工况采集模块的输出端分别与单片机的输入口和智能应急模块相连，智能应急模块和电液控制模块连接，GPRS模块和GSM/CDMA无线网相连，移动物联网服务器和GSM/CDMA无线网相连，控制终端服务器和移动物联网服务器相连，监控中心和控制终端服务器相连，企业方远程服务器和客户方远程服务器分别和控制终端服务器相连。\n[0005] 所述的球阀工况采集模块包括数字摄像头、压力传感器、温度传感器、电位器、智能高速数据采集器，数字摄像头、压力传感器、温度传感器、电位器的输入端分别和球阀相连，压力传感器、温度传感器、电位器的输出端分别和智能高速数据采集器的输入端相连；\n数字摄像头获得长输管线的实时图像，压力传感器用于测量长输管线内的压力，温度传感器测量长输管线内的温度，电位器是将阀门开启或关闭进度的位置情况转化为电信号，智能高速数据采集器不断的接收来自数字摄像头、压力传感器、温度传感器和电位器的信号并经过处理后输出。\n[0006] 所述的电液控制模块包括电磁阀、液压罐、液压泵、液压传动装置；电磁阀、液压罐、液压泵分别和液压传动装置相连，液压传动装置为执行机构，是电液控制模块的输出端；液压罐为储能元件，液压泵为动力元件；电磁阀是激励响应元件，是电液控制模块的输入端。\n[0007] 用于长输管线的球阀的远程监控系统的使用方法包括如下步骤：\n[0008] 1）通过数字摄像头，获得长输管线的实时图像，并传输到智能高速数据采集器；\n[0009] 2）压力传感器、温度传感器、电位器分别对球阀的压力、温度、以及阀门的位置信息进行采集，并将信号传送到智能高速数据采集器；智能高速数据采集器将接收到的模拟信号经A/D转换变为数字信息；\n[0010] 3)智能高速数据采集器将压力传感器、温度传感器、电位器的模拟信号经过Ａ/Ｄ转换成数字信号，连同从数字摄像头获取的数字图象进行缓存，然后对这些数据分析处理后，将所有数据输出到单片机，将压力和温度数据根据请求输出到智能应急模块；\n[0011] 4）设备运行过程中的各种突发事件时，将引起球阀内的压力和温度变化，智能应急模块初始化后，对智能高速数据采集器发出数据发送请求，接收球阀的压力和温度的实时数据，然后分别判断压力和温度是否正常；如果正常，则清除接收缓冲区，并再次对智能高速数据采集器发出数据发送请求；如果其中任何一个不正常，则发出电磁阀控制信号，使球阀产生相应的应急动作，并报警警示；\n[0012] 5）单片将接收的数据经过数据存储与筛选、图像压缩与格式转换、数据加密、数据压缩、数据打包后，发送到GPRS模块，然后通过GPRS模块和GSM/CDMA无线网将数据发送到移动物联网服务器，移动物联网服务器再将接收的信息传给控制终端服务器，最终传送到监控中心；\n[0013] 6）监控中心对数据进行数据解包、数据解压缩、数据解密、图像处理和数据存储后，对图像信息进行分析处理来判断长输管线是否发生异常，并对球阀的压力、温度、位置数据进行分析；企业方或客户方以监控中心得出的数据与分析为依据，下达相应的控制指令；\n[0014] 7）控制指令通过控制终端服务器、移动物联网服务器、GSM/CDMA无线网、GPRS模块，最终传送到单片机；单片机再通过电磁阀，使液压传动装置动作，最终控制球阀进行相应的动作。\n[0015] 本发明与现有技术相比具有有益效果：\n[0016] 1）通讯方式采用GPRS技术，无需铺设线路，成本低，移动方便；\n[0017] 2）能够对分散的长输管线的球阀实现集中管理，具有遥测、遥控、自动报警等功能，可将长输管线的图像以及管道内油气压力、温度等数据送到监控中心进行处理，企业方或客户方的操作员可在监控中心对歌球阀进行远程检测与控制，及时了解管道中的温度、压力等参数的变化与发展趋势；\n[0018] 3）当出现紧急情况时，智能应急模块自行发出控制信号给电液控制模块，使球阀开启或关闭，减少了因通讯带来的延时和故障的危险，增强了系统的可靠性。\n附图说明\n[0019] 图1为本发明用于长输管线的球阀的远程监控系统的框架示意图；\n[0020] 图2为球阀工况采集模块的结构示意图；\n[0021] 图3为智能高速数据采集器工作示意图；\n[0022] 图4为智能应急模块的工作流程图；\n[0023] 图5为数据传输控制结构示意图。\n具体实施方式\n[0024] 用于长输管线的球阀的远程监控系统包括球阀、球阀工况采集模块、智能应急模块、电液控制模块、单片机、GPRS模块、GSM/CDMA无线网、移动物联网服务器、控制终端服务器、企业方远程服务器、客户方远程服务器和监控中心；电液控制模块和球阀相连, 单片机的输出口和电液控制模块连接，GPRS模块和单片机的I/O口相连，球阀工况采集模块的输入端和球阀相连, 球阀工况采集模块的输出端分别与单片机的输入口和智能应急模块相连，智能应急模块和电液控制模块连接，GPRS模块和GSM/CDMA无线网相连，移动物联网服务器和GSM/CDMA无线网相连，控制终端服务器和移动物联网服务器相连，监控中心和控制终端服务器相连，企业方远程服务器和客户方远程服务器分别和控制终端服务器相连。\n[0025] 球阀工况采集模块包括数字摄像头、压力传感器、温度传感器、电位器、智能高速数据采集器，数字摄像头、压力传感器、温度传感器、电位器的输入端分别和球阀相连，压力传感器、温度传感器、电位器的输出端分别和智能高速数据采集器的输入端相连；数字摄像头获得长输管线的实时图像，压力传感器用于测量长输管线内的压力，温度传感器测量长输管线内的温度，电位器是将阀门开启或关闭进度的位置情况转化为电信号，智能高速数据采集器不断的接收来自数字摄像头、压力传感器、温度传感器和电位器的信号并经过处理后输出。\n[0026] 电液控制模块包括电磁阀、液压罐、液压泵、液压传动装置；电磁阀、液压罐、液压泵分别和液压传动装置相连，液压传动装置为执行机构，是电液控制模块的输出端；液压罐为储能元件，液压泵为动力元件；电磁阀是激励响应元件，是电液控制模块的输入端。\n[0027] 选用GPRS模块型号为BLD9131，选用单片机型号为UPSD325X，选用智能高速数据采集器的型号为XMC5000。\n[0028] 用于长输管线的球阀的远程监控系统的使用方法包括如下步骤：\n[0029] 1）通过数字摄像头，获得长输管线的实时图像，并传输到智能高速数据采集器；\n[0030] 2）压力传感器、温度传感器、电位器分别对球阀的压力、温度、以及阀门的位置信息进行采集，并将信号传送到智能高速数据采集器；智能高速数据采集器将接收到的模拟信号经A/D转换变为数字信息；\n[0031] 3)智能高速数据采集器将压力传感器、温度传感器、电位器的模拟信号经过Ａ/Ｄ转换成数字信号，连同从数字摄像头获取的数字图象进行缓存，然后对这些数据分析处理后，将所有数据输出到单片机，将压力和温度数据根据请求输出到智能应急模块；\n[0032] 4）设备运行过程中的各种突发事件时，将引起球阀内的压力和温度变化，智能应急模块初始化后，对智能高速数据采集器发出数据发送请求，接收球阀的压力和温度的实时数据，然后分别判断压力和温度是否正常；如果正常，则清除接收缓冲区，并再次对智能高速数据采集器发出数据发送请求；如果其中任何一个不正常，则发出电磁阀控制信号，使球阀产生相应的应急动作，并报警警示；\n[0033] 5）单片将接收的数据经过数据存储与筛选、图像压缩与格式转换、数据加密、数据压缩、数据打包后，发送到GPRS模块，然后通过GPRS模块和GSM/CDMA无线网将数据发送到移动物联网服务器，移动物联网服务器再将接收的信息传给控制终端服务器，最终传送到监控中心；\n[0034] 6）监控中心对数据进行数据解包、数据解压缩、数据解密、图像处理和数据存储后，对图像信息进行分析处理来判断长输管线是否发生异常，并对球阀的压力、温度、位置数据进行分析；企业方或客户方以监控中心得出的数据与分析为依据，下达相应的控制指令；\n[0035] 7）控制指令通过控制终端服务器、移动物联网服务器、GSM/CDMA无线网、GPRS模块，最终传送到单片机；单片机再通过电磁阀，使液压传动装置动作，最终控制球阀进行相应的动作。