[发明专利]一种基于4G的输油管道远程安全监测智能网关

说明书

技术领域

本发明涉及一种输油管道远程安全监测网关，尤其涉及一种利用4G、ZigBee、北斗定位、语音控制等技术的远程监测智能网关。

背景技术

截至2012上半年，我国油气管道已达9.3万千米，覆盖整个中国，许多为人迹罕至区。传统的输油管道安全监测主要是依靠工人巡视管道，定时对各监测点进行检查并记录运行参数。该方法需要大量的人力、物力和财力，且监测区域有限，只能定时监测输油管道安全，不能进行24小时实时监测，存在一定的局限性。虽然国内外出现多种输油管道安全监测系统，但大多是采用分布式电缆或光缆传感技术，整个系统成本高昂，原理较复杂，不利于大范围推广。

目前，将无线传输技术引入输油管道安全监测领域的研究已见报道，如专利200520031368.0，公开了一种输油管道防盗防泄漏预警系统，该系统利用超声波技术检测管道危险位置，但是存在定位精度较低、数据处理能力较差的问题；专利文献201220484869.4，公开了一种油田输油管道GPS-GPRS智能巡检终端，由工作人员携带该终端对管道进行巡检，适应于小范围输油管道的定时监测，存在实时性差、监测区域有限的问题；也有人提出一种GSM网络输油管道检测与定位系统，该系统将传感、定位、GSM通信功能都集成到节点上，这样会导致节点成本和上位机维护成本都较高，存在硬件功能较单一的问题。

随着传感器技术、无线传输技术以及定位技术的飞速发展，4G、北斗定位、语音控制等技术开始进入人们的视野。4G是第四代移动通信及其技术的简称，融合LTE、WiMAX以及“演进的3G技术”为一体，与3G技术相比,它可以实现更快的传输速度和更好的无缝“切换”，还可进行多媒体操作，而且计费方式灵活、通信费用较低。随着北斗二代导航卫星的发射成功,标志着我国北斗卫星导航系统技术的日趋成熟，国内市场上已经出现了多种北斗定位模块，该模块除了具有快速定位和精密授时功能外，最大特点是能进行短报文通信，一次可传送多达120个汉字的信息。语音控制技术现已广泛应用于各种智能产品中，极大地方便了人与机器之间的信息交流。如果将这些技术引入到输油管道安全监测领域中，将会使监测系统更高效、更智能。

发明内容

根据输油管道安全监测的实际应用要求以及应用环境，本发明提供了一种基于4G的输油管道远程安全监测智能网关，该网关在输油管道安全监测系统中负责汇聚各传感节点数据，并对数据进行备份处理，最后将数据转发给远程控制中心。此网关具有实时、快速高效、智能等特点，能有效地实现输油管道的远程安全监测。

本发明的技术方案如下：

一种基于4G的输油管道远程安全监测智能网关，该基于4G的输油管道远程安全监测智能网关包括微处理器、4G模块、北斗定位模块、语音控制模块、ZigBee模块、Flash存储器以及电源模块，其中微处理器分别与4G模块、北斗定位模块、语音控制模块、ZigBee模块、Flash存储器和电源模块相连接，电源模块分别与4G模块、北斗定位模块、语音控制模块、ZigBee模块和Flash存储器相连接，4G模块与语音控制模块相连接，此网关包括两路ZigBee模块，分别是ZigBee模块A和ZigBee模块B，作为两个不同ZigBee网络的协调器，且该网关能够通过4G网络或北斗短报文方式与远程控制中心通信。

该网关还包括电源接口防雷模块，使得该网关能够抵挡雷击或强静电干扰，保证网关安全稳定运行。

该两路ZigBee模块均采用链状方式组网，能够增加了网关利用率，降低了监测系统成本。

微处理器与4G模块、ZigBee模块A、ZigBee模块B之间通过SPI口方式连接，微处理器与Flash存储器之间通过并口连接，微处理器与语音控制模块、北斗定位模块之间通过UART方式连接，4G模块与语音控制模块通过两路音频线相连接。

网关中的防雷模块采用两级防雷方案，方案中使用GDT（陶瓷气体放电管）作为第一级防护，使用PPTC(自恢复保险丝)和TVS（双向瞬态抑制二极管）作为第二级防护。

本发明的有益效果有：

1、引入4G网络技术，它高效而快速的传输特点，为大量监测数据的转发提供了安全保障；

2、运用北斗定位技术，能够精确地定位出相应网关的位置，当传感节点或网关发生故障时，网关能够通过北斗定位模块给远程控制中心发送短报文信息，告知工作人员故障传感节点或网关的位置；