基于物聯(lián)網(wǎng)的智能燃氣閥門控制系統(tǒng)設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)分析

李金陸

摘 要 隨著城市燃氣的普及和人們安全意識的提高，燃氣設(shè)備的安全管理成為社會關(guān)注的重點，尤其是使用鋼瓶燃氣的用戶，燃氣鋼瓶的安全風險更高，一旦出現(xiàn)安全事故，也更易引起人們的恐慌心理。本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計了燃氣智能閥門的控制系統(tǒng)，為降低燃氣鋼瓶的安全隱患，提升燃氣鋼瓶的安全度提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);智能燃氣閥門;燃氣安全

隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，城市之中燃氣的普及率不斷上升，無論是管道燃氣還是鋼瓶燃氣，選擇使用燃氣來提供能源已經(jīng)非常普遍。管道燃氣在維護與安全管理中，燃氣管理部門能夠通過管道數(shù)據(jù)的追蹤和用戶之間的互動交流實現(xiàn)安全管理和安全監(jiān)測，而鋼瓶燃氣存在著經(jīng)營管理混亂，甚至有違規(guī)操作的現(xiàn)象，嚴重影響了燃氣的安全管理，影響人們的生命安全[1]。本文對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之下的燃氣閥門控制系統(tǒng)進行分析，提出了智能化的燃氣閥門控制設(shè)計方法，提升了傳統(tǒng)燃氣閥門的安全性和功能性，降低了燃氣的安全隱患，對燃氣的安全管理和人民的正常生活有重要的價值。

1智能燃氣閥門的控制系統(tǒng)需求

本文所探討的智能燃氣閥門是在傳統(tǒng)智能燃氣閥門的基礎(chǔ)之上進行升級改造的，包括對燃氣閥門，充氣槍、定位功能和遠程監(jiān)控系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的燃氣閥門變身成為能夠?qū)崿F(xiàn)智能定位，防拆，防充，信息跟蹤等多種功能。防拆功能能夠保證安裝這一閥門的燃氣管理單位能夠?qū)崿F(xiàn)對鋼瓶燃氣的有效管理，防止因用戶隨意拆卸閥門裝置，影響后續(xù)的管理追蹤;防充功能是為了控制鋼瓶燃氣的燃氣來源，只能在指定的有資質(zhì)燃氣充裝地點進行燃氣充裝，保證了氣體的質(zhì)量;信息追蹤功能能夠記錄鋼瓶的生產(chǎn)與使用信息，芯片能夠?qū)崿F(xiàn)對鋼瓶的遠程監(jiān)控，實現(xiàn)長期的安全追蹤管理;定位功能既能防止燃氣鋼瓶被盜，也能防止不合格的鋼瓶再次流入市場或者鋼瓶超期服役。此外，燃氣鋼瓶的智能燃氣閥門控制系統(tǒng)需要電池供應的部分都遠離鋼瓶的閥門，而裝在鋼瓶瓶身的防爆盒中，提升智能燃氣閥門的安全性。

一方面實現(xiàn)了燃氣管理部門對鋼瓶燃氣來源與使用時限的監(jiān)控管理，避免了來源不明的黑心燃氣鋼瓶造成社會危害，又提升了燃氣鋼瓶的管理效率，對鋼瓶的信息追蹤能夠?qū)崿F(xiàn)鋼瓶的找回和燃氣安全管理的追蹤與回訪，有利于將鋼瓶燃氣也納入到管道燃氣的管理范疇，提升燃氣公司的管理效率。

2基于物聯(lián)網(wǎng)的智能燃氣閥門設(shè)計

2.1 設(shè)計思路

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能燃氣閥門設(shè)計，防拆功能的原理是利用防拆桿與彈簧的組合，完成閥門安裝之后彈簧上升將防拆桿彈出從而實現(xiàn)機械防拆的目的;防充的原理是在傳統(tǒng)燃氣閥門的基礎(chǔ)之上裝載磁鐵閥芯，當不明來源的充氣站對鋼瓶進行充裝時，閥芯中的磁鐵吸住了貼片，鐵片保持一定的傾斜度從而阻擋了外界的充氣槍進行充裝。當用戶到正規(guī)充氣站充氣，打開閥門中的壓力則使磁鐵與鐵片分離，可以正常充裝燃氣;信息追蹤的設(shè)計原理是，當用戶到正規(guī)燃氣充氣站進行充裝時，充氣槍上的讀寫器能夠掃描閥門上的序列號，此時序列號的信息則會系統(tǒng)收集，當序列號信息與系統(tǒng)中已經(jīng)存儲的信息一致，則充氣槍的電路導通，繼電器的電路能夠?qū)㈦姶盆F切斷，從而使得電磁鐵與鐵片分離，正常充裝燃氣。充氣槍的讀寫器還能夠根據(jù)用戶的情況將燃氣每次充裝數(shù)據(jù)進行寫入，實現(xiàn)芯片信息的填充，結(jié)合定位系統(tǒng)，有利于對燃氣鋼瓶的安全監(jiān)控管理[2]。

2.2 設(shè)計結(jié)構(gòu)

根據(jù)需求和設(shè)計思路智能燃氣閥門控制系統(tǒng)主要可分成四個部分，第一個部門是燃氣閥門本身，也就是傳統(tǒng)的燃氣閥門，第二部分是裝在瓶身上的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制器選用STM32單片機，加裝無線導航遠程定位系統(tǒng)和四頻GSM/GPRS模塊。第三個部門是裝在充氣槍上的芯片與讀寫器系統(tǒng)，裝載RFID射頻識別標簽，WIFI無線傳輸系統(tǒng)，繼電器等模塊第四部分是位于燃氣管理部門的遠程監(jiān)控管理服務(wù)器。

3基于物聯(lián)網(wǎng)的智能燃氣閥門控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能燃氣閥門控制系統(tǒng)涉及的技術(shù)主要是RFID無線射頻技術(shù)、GPS定位技術(shù)、GPRS通信技術(shù)和WIFI無線傳輸技術(shù)四種主要技術(shù)[3]。

在智能燃氣閥門控制系統(tǒng)中RFID無線射頻技術(shù)在一般狀態(tài)下，會不斷發(fā)出射頻信號，若有電子標簽進入無線射頻的視線則會產(chǎn)生共振，啟動電子標簽，電子標簽回應射頻器，將信息傳輸給讀寫器，再將信息傳送到控制系統(tǒng)。GPS定位技術(shù)采取的是偽距定位法。GPRS技術(shù)是在GSM網(wǎng)絡(luò)中加入GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點和業(yè)務(wù)節(jié)點，創(chuàng)建無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，利用BSS基站系統(tǒng)分配信息資源。有數(shù)據(jù)傳送時，信息首先傳到GPRS終端再傳送到基站，再傳到業(yè)務(wù)節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點，之后GGSN節(jié)點對數(shù)據(jù)進行處理，再發(fā)到系統(tǒng)終端。

4基于物聯(lián)網(wǎng)的智能燃氣閥門控制系統(tǒng)的應用

首先，通過智能燃氣閥門的軟硬件設(shè)置之后，對智能燃氣閥門控制系統(tǒng)進行測試。實驗員將智能燃氣閥門控制系統(tǒng)中的充氣槍打開開關(guān)進行燃氣的充裝，之后換成普通充氣槍對其進行充氣，從而測試智能燃氣閥門系統(tǒng)的運行狀況，測試其防拆、防充、定位和追蹤功能;其次，當智能燃氣閥門通過了功能測試真正投入生產(chǎn)指揮，一方面需要提高充氣站的質(zhì)量檢測和監(jiān)測力度，保證充氣站合規(guī)合規(guī)，將充氣站也并入物聯(lián)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)，提升充氣站的管理水平;再次，在利用GPS技術(shù)進行定位時，需要根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，若地形較為復雜可并入WIFI定位、基站定位等其他定位技術(shù)共同實現(xiàn)對定位信號的確定，提升定位的精準性;最后，智能燃氣閥門控制系統(tǒng)的研究是為了實現(xiàn)鋼瓶燃氣的數(shù)據(jù)化、智能化管理，增加鋼瓶燃氣用戶的安全保障。因此，在實際的推廣過程中需要進行一定的宣傳普及，提升大眾對鋼瓶燃氣安全性的重視程度，提高智能燃氣閥門的接受度和配合度，才能充分發(fā)揮出智能燃氣閥門的作用。

參考文獻

[1] 周乃卿.城鎮(zhèn)燃氣管理中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用[J].居舍，2019（13）：172.

[2] 李楊.設(shè)備管理模式對城鎮(zhèn)燃氣設(shè)備管理分析影響[J].城市燃氣，2019（2）：41-43.

[3] 俞翔，陳振農(nóng)，王偉棟，等.燃氣閥門井結(jié)構(gòu)優(yōu)化及應用設(shè)計計算[J].浙江建筑，2018，35（1）：21-24.