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无线管道监测数据传输解决方案

关键词:ZigBee、管道监测、GPRS/CDMA、无线数据传输网络

应 用:石油管道远程监测、天然气管道监测、城市热网管道监测


一、应用需求

石油管道、天然气管道、城市热网管道等输送管道的维护监测中,如何保障输送管道的安全是石油、天然气和城市热力部门的一项重要责任。但是近年来针对输油、输气和热力管道的打孔盗油、盗气现象非常严重,各管道储运部门投入大量的人力物力进行管道的安全保障维护工作,很多储运公司都布置了大量的管道巡线人员,但是人工的巡线方式并不能有效保证管网的安全。因此对于管道的储运公司来讲,采用经济合理的方案布置24小时全天侯的输油管道监控系统,才能够对于管网的安全给予有效的技术至此,从而减少损失。

二、系统概述

由于油气管道的空间跨度很大,一般来讲都要绵延上百上千公里,所以管道监控装置要布置在较大的空间跨度上,各监测节点成链型线性分布,所以数据的传输必须满足这一空间要求,可以考虑采用经济的ZigBee无线数据传输方式。

由于油气管道一般都是露天布置、野外无人值守方式工作,所以要求监控设备必须适合野外工作,具有较高的稳定性和环境适应能力,系统供电具有双电源系统和蓄电池以及太阳能电池,停电时太阳能电池自动供电,确保正常有效工作,对山区和距离较远的监测点,还有遥测中继站,能接收并转发信号,亦由太阳能电池供电,保持长期可靠运行。

需要采集输油管道各个参数采集点的多种参数,比如压力、流量、温度等,数据返回监控中心便于进行综合分析。

随着无线通信技术的不断发展,近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术,称之为ZigBee,它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术,主要适合于自动控制、远程数据采集领域及家用设备联网,我们采用ZigBee技术和GPRS/CDMA技术结合,可以为管道监控系统的远程数据传输通信提供很好的解决方案。

三、基于ZigBee和GPRS结合的管道监测无线数据传输网络

通过前面对管道监测系统的通信技术要求分析,结合ZigBee技术特点和技术优势,我们采用ZigBee技术和GPRS相结合的无线数据传输系统,来实现管道远程监测是一个非常理想的无线数据通信解决方案。

在实际应用中,我们选择了将ZigBee技术与GPRS/CDMA结合起来,根据监测区域监测设备的不同分布,来灵活地构建监测数据传输无线网络。

监控点不止在管道的通过的途径上,每隔一段距离就布置一个监控点采集管道中的压力、流量、温度等参数,然后监控点通过ZigBee无线网络把采集到的数据传到ZigBee中心节点,中心节点的数据通过GPRS上传到监控中心,由监控中心负责分析记录数据,然后通过对数据的分析判断出哪一段的管道发生了泄露,通知管理人员进行处理。

所构建的ZigBee网络线型发散的网络拓扑,可以根据实际的组网需要,设计合理的网络结构。

zigbee Pipeline monitoring01.png

※ 采用线型网络结构,随管道方向设置监测节点,数据采用多条逐级路由发送

※ 每个监测节点设置一个ZigBee路由节点,负责发送本节点数据,并负责中继转发其他节点数据

※ 一个区域监测中心设置一个ZigBee中心节点

※ ZigBee中心节点数据通过GPRS/CDMA或ADSL上传到监测中心