本發(fā)明涉及檢測儀表相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種具有組網(wǎng)功能的智慧儀表系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的繁榮，國內(nèi)的煤氣技術(shù)也得到了前所未有的進(jìn)步，一些新型燃料能夠符合清潔能源的要求被廣泛發(fā)展。但是，在清潔能源發(fā)展的過程之中也發(fā)生了一些嚴(yán)重的問題，由煤氣泄漏引發(fā)的煤氣中毒、爆炸和火災(zāi)被廣為詬病，2015年11月29日在山東鄒平縣發(fā)生煤氣毒，導(dǎo)致17人中毒，致使10人死亡，這些慘痛的教訓(xùn)讓我們不寒而栗。

目前，煤氣在我國家庭中已普遍使用，而煤氣泄漏檢測裝置雖已得到部分家庭的使用，但是，由于煤氣管道鋪設(shè)一般在建筑里、道路下，這種無人監(jiān)管的條件下，并沒有很好的煤氣泄漏檢測預(yù)警設(shè)備。有的只會(huì)自動(dòng)關(guān)閉煤氣管道控制閥，而有些程度輕微的情況下，是沒有必要關(guān)閉煤氣控制閥。這很容易影響了居民的日常生活。大部分煤氣管道傳輸?shù)倪^程之中，沒有很好的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管設(shè)備，導(dǎo)致室外煤氣泄漏難以覺察。在我國大部分的農(nóng)村，煤氣檢測預(yù)警信息發(fā)送儀表還沒有普及。因此，一些具有煤氣泄漏等級、泄漏周圍的煤氣濃度、泄漏時(shí)間及地點(diǎn)的智慧儀表大有用武之地，這對廣大地區(qū)的煤氣安全提供了必要的保障和技術(shù)支持，減少煤氣所帶來的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在上述的不足，提供了一種安全性能好且可靠性高的具有組網(wǎng)功能的智慧儀表系統(tǒng)及其控制方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種具有組網(wǎng)功能的智慧儀表系統(tǒng)，安裝在煤氣管道上，包括zigbee組網(wǎng)模塊、供電模塊和煤氣控制模塊，所述的zigbee組網(wǎng)模塊和煤氣控制模塊均與供電模塊連接，所述的煤氣控制模塊包括控制器、煤氣控制閥和氣體流量計(jì)，所述的zigbee組網(wǎng)模塊、煤氣控制閥和氣體流量計(jì)均與控制器連接。

煤氣管道輸送流量狀況采用氣體流量計(jì)進(jìn)行計(jì)算煤氣的流量，能夠根據(jù)當(dāng)前的煤氣量進(jìn)行合理的分配。通過zigbee組網(wǎng)模塊可以實(shí)現(xiàn)查看每個(gè)小區(qū)的每棟煤氣用量，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)煤氣用量，能夠更加合理的分配煤氣用量滿足廣大用戶對于煤氣的需求。煤氣控制閥可以準(zhǔn)確的分配煤氣給所需要的用戶。在煤氣管道鋪設(shè)的過程中，在煤氣管道的接口處安裝本智慧儀表可以直接查看煤氣傳輸狀況，并把這些信息通過zigbee組網(wǎng)模塊及時(shí)發(fā)送給計(jì)算機(jī)控制中心，查看并處理相應(yīng)的信息。若室外煤氣管道泄露超出正常范圍之后，本智慧儀表會(huì)及時(shí)發(fā)送地理位置及泄漏流量等信息，通知煤氣公司派出相應(yīng)的維修人員進(jìn)行處理，暫不關(guān)閉煤氣管道的煤氣控制閥，不影響其他用戶的煤氣使用；若煤氣泄漏較為嚴(yán)重，本智慧儀表會(huì)通過控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉煤氣管道的煤氣控制閥，并通過zigbee組網(wǎng)模塊發(fā)送相應(yīng)的信息通知煤氣公司及時(shí)派出維修人員進(jìn)行及時(shí)處理，避免造成人員財(cái)產(chǎn)的損失；同時(shí)，通過這些信息的發(fā)送，可以對煤氣管道運(yùn)輸安全進(jìn)行評估，為安全生產(chǎn)提供保障。

作為優(yōu)選，所述的氣體流量計(jì)包括殼體和傳感器，所述的傳感器安裝在殼體的中間處，所述的傳感器與控制器連接，所述的殼體安裝在煤氣管道的外側(cè)，所述傳感器的一端置于煤氣管道的內(nèi)側(cè)。

作為優(yōu)選，所述的煤氣控制閥包括的zigbee模塊、控制電機(jī)和三通氣動(dòng)球閥，所述的控制電機(jī)安裝在三通氣動(dòng)球閥上，所述的zigbee模塊安裝在控制電機(jī)的上方且與控制電機(jī)連接，所述的zigbee模塊與控制器連接。

作為優(yōu)選，所述的zigbee組網(wǎng)模塊包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、zigbee通訊模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，所述的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、zigbee通訊模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊均與控制器連接。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通過gprs接收計(jì)算機(jī)命令，通過單播或者廣播的方式向網(wǎng)內(nèi)的儀表節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制。煤氣流量檢測數(shù)據(jù)以及相關(guān)位置信息都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中，然后以電信號的方式傳送到控制電路，經(jīng)放大電路并模數(shù)轉(zhuǎn)換后以數(shù)字方式出現(xiàn)在智慧儀表顯示上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊會(huì)儲(chǔ)存10天內(nèi)的讀表數(shù)據(jù)信息，可在數(shù)據(jù)發(fā)送失敗時(shí)作為備份，并在有效期內(nèi)隨時(shí)調(diào)用。

本發(fā)明還提供了一種具有組網(wǎng)功能的智慧儀表系統(tǒng)的控制方法，煤氣管道包括總管和支管，當(dāng)某支管的煤氣需求量增大，以控制其它臨近支管的煤氣控制閥減少供應(yīng)量，而增大需要的支管供應(yīng)量，其中設(shè)定兩個(gè)閾值m和n，m為需要調(diào)配其他支管流量的煤氣流量值，n為最低需要的煤氣流量值，具體操作步驟如下：

(1)當(dāng)某支管的煤氣需求量增大時(shí)，通過該支管上的氣體流量計(jì)計(jì)算煤氣流量值并與m進(jìn)行比較；其中，定義該支管為支管a；當(dāng)該支管的煤氣流量值大于m時(shí)，進(jìn)入到步驟(2)中；當(dāng)該支管的煤氣流量值不大于m時(shí)，則仍停留在步驟(1)中；

(2)通過zigbee組網(wǎng)模塊控制臨近的幾個(gè)支管，并開始啟動(dòng)支管上的煤氣控制閥限制煤氣流量；其中，定義臨近支管為支管b；

(3)每控制一次支管b的煤氣控制閥，通過氣體流量計(jì)計(jì)算支管a的煤氣流量值；

(4)直到支管a穩(wěn)定在一個(gè)高值x上，并設(shè)定氣體流量計(jì)在一定次數(shù)的取樣下煤氣流量值波動(dòng)在(x-a，x+a)之間的時(shí)候，認(rèn)為支管a處于穩(wěn)定，這個(gè)時(shí)候所有支管b的煤氣控制閥停止調(diào)整；其中，a為支管a在高值x上的波動(dòng)范圍；

(5)當(dāng)支管a的煤氣流量峰值開始回落且低于m的時(shí)候，開始調(diào)整支管b的煤氣控制閥，讓支管b的煤氣流量回升，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

作為優(yōu)選，當(dāng)作為支援的支管b中任意一個(gè)支管的煤氣流量降低到了n，則該支管的煤氣控制閥就會(huì)停止動(dòng)作，以保證該支管能維持正常的用戶使用。

作為優(yōu)選，當(dāng)正在支援的支管b中任意一個(gè)支管忽然煤氣流量增大，直到達(dá)到m值，則去掉這個(gè)支管作為支援，再尋找其他臨近支管進(jìn)行支援，并對這個(gè)支管進(jìn)行標(biāo)記。

本發(fā)明的有益效果是：能夠更好的保證煤氣傳輸?shù)陌踩?，很好的降低煤氣中毒、爆炸事故的發(fā)生可能性，具有可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)、方便操作、成本低等特性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明煤氣控制閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明氣體流量計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.zigbee模塊，2.控制電機(jī)，3.三通氣動(dòng)球閥，4.殼體，5.傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

一種具有組網(wǎng)功能的智慧儀表系統(tǒng)，安裝在煤氣管道上，包括zigbee組網(wǎng)模塊、供電模塊和煤氣控制模塊，zigbee組網(wǎng)模塊和煤氣控制模塊均與供電模塊連接，煤氣控制模塊包括控制器、煤氣控制閥和氣體流量計(jì)，zigbee組網(wǎng)模塊、煤氣控制閥和氣體流量計(jì)均與控制器連接。如圖1所示，煤氣控制閥包括的zigbee模塊1、控制電機(jī)2和三通氣動(dòng)球閥3，控制電機(jī)2安裝在三通氣動(dòng)球閥3上，zigbee模塊1安裝在控制電機(jī)2的上方且與控制電機(jī)2連接，zigbee模塊1與控制器連接。如圖2所示，氣體流量計(jì)包括殼體4和傳感器5，傳感器5安裝在殼體4的中間處，傳感器5與控制器連接，殼體4安裝在煤氣管道的外側(cè)，所述傳感器5的一端置于煤氣管道的內(nèi)側(cè)。zigbee組網(wǎng)模塊包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、zigbee通訊模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、zigbee通訊模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊均與控制器連接。

一種具有組網(wǎng)功能的智慧儀表系統(tǒng)的控制方法，煤氣管道包括總管和支管，當(dāng)某支管的煤氣需求量增大，以控制其它臨近支管的煤氣控制閥減少供應(yīng)量，而增大需要的支管供應(yīng)量，其中設(shè)定兩個(gè)閾值m和n，m為需要調(diào)配其他支管流量的煤氣流量值，n為最低需要的煤氣流量值，具體操作步驟如下：

(1)當(dāng)某支管的煤氣需求量增大時(shí)，通過該支管上的氣體流量計(jì)計(jì)算煤氣流量值并與m進(jìn)行比較；其中，定義該支管為支管a；當(dāng)該支管的煤氣流量值大于m時(shí)，進(jìn)入到步驟(2)中；當(dāng)該支管的煤氣流量值不大于m時(shí)，則仍停留在步驟(1)中；

(2)通過zigbee組網(wǎng)模塊控制臨近的幾個(gè)支管，并開始啟動(dòng)支管上的煤氣控制閥限制煤氣流量；其中，定義臨近支管為支管b；

(3)每控制一次支管b的煤氣控制閥，通過氣體流量計(jì)計(jì)算支管a的煤氣流量值；

(4)直到支管a穩(wěn)定在一個(gè)高值x上，并設(shè)定氣體流量計(jì)在一定次數(shù)的取樣下煤氣流量值波動(dòng)在(x-a，x+a)之間的時(shí)候，認(rèn)為支管a處于穩(wěn)定，這個(gè)時(shí)候所有支管b的煤氣控制閥停止調(diào)整；其中，a為支管a在高值x上的波動(dòng)范圍；

(5)當(dāng)支管a的煤氣流量峰值開始回落且低于m的時(shí)候，開始調(diào)整支管b的煤氣控制閥，讓支管b的煤氣流量回升，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

其中：當(dāng)作為支援的支管b中任意一個(gè)支管的煤氣流量降低到了n，則該支管的煤氣控制閥就會(huì)停止動(dòng)作，以保證該支管能維持正常的用戶使用。當(dāng)正在支援的支管b中任意一個(gè)支管忽然煤氣流量增大，直到達(dá)到m值，則去掉這個(gè)支管作為支援，再尋找其他臨近支管進(jìn)行支援，并對這個(gè)支管進(jìn)行標(biāo)記。

該智慧儀表功能設(shè)計(jì)：可以實(shí)現(xiàn)檢測煤氣管道輸送狀況、煤氣泄漏位置及時(shí)間發(fā)送給計(jì)算機(jī)控制中心、煤氣泄漏狀況判斷是否關(guān)閉煤氣流量控制閥、zigbee組網(wǎng)等功能。在正常的狀況下，智慧儀表可以檢測到煤氣在管道內(nèi)的流量傳輸狀況，根據(jù)用戶對于煤氣量的需求，開大或關(guān)小煤氣流量控制閥，以達(dá)到更合理的分配煤氣。在分配流量的過程之中，流量控制閥根據(jù)流量的控制方法以達(dá)到更加合理的分配煤氣流量，設(shè)計(jì)控制方法的目的主要是當(dāng)某些支管的煤氣需求量增大，以控制其它臨近節(jié)點(diǎn)的控制閥減少供應(yīng)量，而增大需要的支管。當(dāng)煤氣發(fā)生泄漏時(shí)，智慧儀表檢測出泄漏煤氣的流量，并向計(jì)算機(jī)控制中心發(fā)送警報(bào)，同時(shí)發(fā)送煤氣泄漏的位置及時(shí)間，同智慧儀表再開始判斷是否關(guān)閉煤氣流量的控制閥。這些都是基于zigbee組網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行信息的傳遞，通過智慧儀表的zigbee節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)各個(gè)智慧儀表的相連相通，實(shí)現(xiàn)對煤氣管道的運(yùn)輸狀況的監(jiān)管。另外，該智慧儀表在維修的過程之中，可以查看最近煤氣輸送狀況以及煤氣泄漏量的泄露趨勢。

煤氣控制模塊設(shè)計(jì)：各模塊是在全球定位系統(tǒng)、移動(dòng)通訊技術(shù)和zigbee技術(shù)開發(fā)的，設(shè)定好各個(gè)參數(shù)然后采集各個(gè)模塊所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，把這些信號處理之后通過zigbee模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字，反映在智慧儀表上，也傳送到計(jì)算機(jī)控制中心。

例如：在小區(qū)a連接著1、2、3棟的煤氣管道及a小區(qū)的總管道，管道之間連接著很多智慧儀表，監(jiān)管1、2、3棟的煤氣運(yùn)輸管道。基于zigbee組網(wǎng)技術(shù)，正常情況下，智慧儀表監(jiān)管著煤氣流量傳輸狀況；煤氣發(fā)生泄漏下，根據(jù)儀表檢測煤氣泄漏流量大小，智慧儀表自動(dòng)向計(jì)算機(jī)控制中心發(fā)送警報(bào)，判斷是否關(guān)閉煤氣控制閥，當(dāng)控制閥關(guān)閉之后，維修人員查看儀表查看發(fā)生狀況，維修之后，啟動(dòng)智慧儀表開啟煤氣傳輸。