一种地下管网数据采集系统的制作方法

本发明涉及地下管网的监测领域，特别是一种地下管网的数据采集系统。

背景技术：

1、城市供热管网的一次管网的作用主要是将热源产生的热量输送至热力站，一次管网管道内输送的介质大多数为热水，设计温度一般在130℃。一次管网中如果出现水利不平衡的问题，终端用户的水温就会不均匀，供热效果会变差。水力不平衡的问题经常出现，例如有些用户流量偏大，有些用户流量偏小，还有一些用户室温始终达不到供热的标准。为了解决这种冷热不均、热力失调的情况，需要调节供热管网的水利平衡度，以保证整个系统的冷热均匀。对供热管网进行数据采集是管网水力平衡管理的重要基础，有了信息化数据化的支持才能进行管网的平衡调节。

2、然而供热管网的信息化存在以下难题：

3、1、供电难。供热管井一般分布于室外、野外等场景，无市电供电，采用太阳能供电施工费用高，且容易被破坏。

4、2、通讯难。管井埋在地底下，通讯环境极其恶劣，数据采集设备的通信能力变差。例如，放置于管井底的通讯模块为了提升通讯效果需要加装长天线，且长天线需拉到井口，造成信号衰减、通讯成功率低下。

5、3、管井维护难。为了维护管井，经常需要人员下井操作。由于井下长时间的封闭，内部环境高温高湿，还可能存在其他有害气体，因此需要有监测设备监测井内环境，符合条件的管井才能下去运维，否则可能造成人员的生命危险。但这种监测设备价格昂贵且难以实际安装使用。

6、这种地下管井监测的问题广泛应用于供水、供燃气等领域。因此，现有技术中亟需一种管井监测系统，该系统能够在无市电供电的场景下正常工作，通讯质量可靠、能够将数据顺利完整地上传，且无需人员下井维护。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题中的至少一个，本发明提供一种地下管网数据采集系统，所述系统包括：

2、平台端、网关端及终端；

3、所述网关端位于地下管井的入口处；

4、所述终端位于地下管井内部，并用于采集所述地下管井中的传感器或执行器的数据；

5、所述网关端具有第一通讯模块，及第二通讯模块；所述网关端通过第一通讯模块与所述平台端进行数据通讯；所述网关端通过第二通讯与所述终端进行数据通信；

6、所述网关端为从设备，其在不进行数据通讯时处于低功耗广播状态；

7、所述终端为主设备，其在不进行数据通讯时处于休眠模式，即主控器处于休眠状态，其他单元模块处于断电状态，当其达到数据通讯时刻时，主控器结束休眠状态，并控制其他单元模块上电处于工作状态，同时控制第二通讯模块扫描网关端的广播信号，当扫描到相应信号时尝试与网关端进行数据通讯，若未扫描到网关端的广播信号则在计算防冲突偏移时间后重新进入休眠模式。

8、进一步的，所述终端达到数据通讯时刻时，若第二通讯模块扫描到网关端的广播信号，则进入步骤s1，若未扫描到相应信号则进入步骤s2；

9、其中，步骤s1包括如下子步骤：

10、s11：终端与网关端建立数据连接关系；

11、s12：终端向网关端发送唤醒信号，将网关端唤醒并进入正常工作模式；

12、s13：终端向网关端发送数据，网关端接收数据；网关端向终端发送数据，终端接收数据；

13、s14：终端进入休眠模式；

14、步骤s2包括如下子步骤：

15、s21：终端缓存数据；

16、s22：终端计算防冲突偏移时间，所述防冲突偏移时间为其到达下一次数据通讯时刻需要经过的时间长度；

17、s23：终端进入休眠模式。

18、进一步的，所述步骤s13中，网关端在接收终端发送的数据后，进行防冲突调度计算，并根据该终端的地址下发相应的配置信息，所述配置信息中包括该终端到达下一次数据通讯时刻需要经过的时间长度。

19、进一步的，所述防冲突调度计算是根据平台端下发的终端采集周期和/或终端上传周期、新接收到的终端信息进行所有终端的时间调度，最小化各个终端与网关端进行数据通讯的冲突概率。

20、进一步的，所述终端计算防冲突偏移时间的公式为：防冲突偏移时间＝该终端的rtc时刻+终端的id×可调时间阈值；其中所述可调时间阈值为一个常数，可以进行设置或修改。

21、进一步的，所述步骤s13中，网关端向终端发送的信息还包括平台端发送给其的终端采集周期和/或终端上传周期和/或校验值和/或终端的ota升级指令信息。

22、进一步的，所述终端包括管井供回温压监测终端、管井内气体检测终端、井盖异动检测终端中的一种或多种。

23、进一步的，当新增终端时，添加新增加的终端至网关端，网关端自动将其加入系统并自动上报平台端。

24、进一步的，所述网关端具备按键触发及显示功能，方便本地化抄表及现场数据查看，解决巡检人员需要下井查看的不便问题。

25、进一步的，所述终端接收网关端的信息后先进行识别，然后分别进入如下子流程：

26、a.如果所述信息中包括ota升级指令信息，则所述终端进入升级流程，完成之后再进入终端采集周期和/或终端上传周期和/或终端到达下一次数据通讯时刻需要经过的时间长度的调整流程。

27、b.如果所述信息中不包括ota升级指令信息，则所述终端直接进入终端采集周期和/或终端上传周期和/或终端到达下一次数据通讯时刻需要经过的时间长度的调整流程；

28、进一步的，所述网关端在完成步骤s1后进行如下步骤：

29、s3：网关端发送终端数据到平台端；

30、s4：平台端接收网关端数据并进行存储；

31、s5：网关端接收平台端下发的数据；

32、s6：网关端缓存平台端下发的数据中的需要转发给终端的数据。

33、进一步的，所述第一通讯模块为nbiot通讯模块或4g通讯模块或5g通讯模块，所述第二通讯模块为蓝牙ble通讯模块或lora通讯模块。

34、本发明提供的地下管网数据采集系统包括平台端、网关端和终端，终端的数据先发送给网关端，再由网关端发送给平台端，其中网关端和终端采用蓝牙通讯模式，且网关端为蓝牙从设备，终端为蓝牙主设备，在保障通讯效果的同时能够大大降低功耗，使得电池的续航时间长达六年，且网关端和终端均内置防冲突偏移时间算法，能够有效降低多个终端与网关端通讯时的冲突概率。

技术特征：

1.一种地下管网数据采集系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述终端达到数据通讯时刻时，若第二通讯模块扫描到网关端的广播信号，则进入步骤s1，若未扫描到相应信号则进入步骤s2；

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述步骤s13中，网关端在接收终端发送的数据后，进行防冲突调度计算，并根据该终端的地址下发相应的配置信息，所述配置信息中包括该终端到达下一次数据通讯时刻需要经过的时间长度。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述防冲突调度计算是根据平台端下发的终端采集周期和/或终端上传周期、新接收到的终端信息进行所有终端的时间调度，最小化各个终端与网关端进行数据通讯的冲突概率。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述终端计算防冲突偏移时间的公式为：防冲突偏移时间＝该终端的rtc时刻+终端的id×可调时间阈值；其中所述可调时间阈值为一个常数，可以进行设置或修改。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述步骤s13中，网关端向终端发送的信息还包括平台端发送给其的终端采集周期和/或终端上传周期和/或校验值和/或终端的ota升级指令信息。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述终端包括管井供回温压监测终端、管井内气体检测终端、井盖异动检测终端中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：当新增终端时，添加新增加的终端至网关端，网关端自动将其加入系统并自动上报平台端。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述网关端具备按键触发及显示功能，方便本地化抄表及现场数据查看，解决巡检人员需要下井查看的不便问题。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述终端接收网关端的信息后先进行识别，然后分别进入如下子流程：

11.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述网关端在完成步骤s1后进行如下步骤：

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述第一通讯模块为nbiot通讯模块或4g通讯模块或5g通讯模块，所述第二通讯模块为蓝牙ble通讯模块或lora通讯模块。

技术总结
本发明提供一种地下管网数据采集系统，其包括平台端、网关端及终端，网关端位于地下管井入口，终端位于地下管井内部，用于采集地下管井中的传感器或执行器的数据；网关端与平台端通过NB‑IoT模块通讯，网关端与终端通过蓝牙模块通讯，其中网关端为蓝牙从设备，其在不进行数据通讯时处于低功耗广播状态；终端为蓝牙主设备，其在不进行数据通讯时处于休眠状态，当其达到数据通讯时刻时，结束休眠状态，并开始扫描网关端的广播信号，并唤醒网关端进行通讯；网关端与终端的防冲突算法相结合能够保证终端上线及通讯的及时性。该系统能够极大降低设备功耗，使得电池供电时间达到六年之久，减少更换频率。

技术研发人员：洪莲,伊俊,张峻峰,余海波,谈世鹏
受保护的技术使用者：北京暖流科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29