随着我国基础设施建设的不断完善,城市天然气管网的建设也进入新阶段。针对天然气井因数量多且管理部门管理不善而造成的安全问题,我国采用人工巡检的方式来解决,但是这种方式不能全天候、全方位、实时地对天然气井进行监管,因此开发一套天然气井监测系统,对天然气井进行实时监测与管理具有很强的现实意义。本文以天然气井监测系统为研究对象,在总结分析检查井监测系统国内外研究现状的基础上,结合天然气井监测设备的工作环境,对常用物联网无线通信技术对比分析,明确了采用窄带物联网（NB-IoT）作为天然气井监测系统采集终端与云平台之间的无线传输方式。对天然气井监测系统的功能需求进行深入分析,并以NB-IoT技术为核心设计了系统的总体架构,从数据采集终端、服务器端、管理平台、手机客户端四个部分进行设计。数据采集终端以低功耗芯片STM32为主控制器采集天然气井的环境参数,通过以BC26模组为核心的NB-IoT模块将采集到的数据上传至云平台,服务器通过北向数据查询接口获取平台上的数据。服务器端和管理平台结合前后端分离技术,分别采用SpringBoot框架与Vue.js框架来完成搭建。针对数据采集终端数据量大、高并发以及权限管理等问题,采用MySQL作为数据库并设计了权限管理关系表,采用单容器单服务的微服务策略部署服务器,同时本文采用Element-UI作为前端组件,完美兼容不同分辨率PC端。为了方便巡检员管理终端设备,设计了手机客户端,完成了实时查看、定位导航、实时告警等功能。最后对天然气井监测系统进行联调测试,测试结果表明,该系统可以实现对天然气井的监测与管理,达到了预期目的。本文从数据采集终端、服务器端、管理平台、手机客户端四个方面对天然气井监测系统进行设计,实现了对城市天然气井的智能化管理,减轻了管理人员和检修人员的工作压力,并在一定程度上预防了安全事故的发生,具有一定的工程应用价值。
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