UTSense-Cloud 超声腐蚀监测系统

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UTSense-Cloud超声腐蚀监测系统

UTSense-Cloud Corrosion Management Solution

项目概述
R & D background

UTSense-Cloud 是在超声波监测系统应用上开发的针对在线腐蚀厚度监测系统，可实现多平台远程监测，并可提供ExdIIBT4防爆设计，可应用于石油天然气管道腐蚀减薄监测，水电风电主轴螺栓疲劳裂纹监测，系统长时间低功耗免维护免布线。UTSense-Cloud 系统是提高能源传输系统和高危化工设备安全性的智能守护者。

系统包括稳定可靠的超声波传感器技术，无线通信技术，IoT物联网相结合，后台数据库，前台客户端页面组成的完整监测信息统计数据系统。最大限度地降低非计划停运的风险和实现最大可用性，以及最大程度地降低设备重大事故的风险。同时，UTSense-Cloud 通过布局传感器代替人工，减少检测人员暴露在危险作业环境中的几率来提高安全性。系统拓扑图如图1所示。

运行场景
operational scenarios

系统部分详细介绍
System Introduction

基于以上监测系统拓扑图，根据网络资源和实际应用对该系统分部分介绍如下：

1、低能耗的传感器部分

传感器内置微型控制系统，通常部署在存在易出问题的区域。传感器的上部装置中，集成有压电晶片、超声信号发射/采集、信号处理、无线传输、电池等模块和电路。其中电池为可拆卸更换的工业锂亚硫酰氯电池，3~5年左右更换一次（取决于用户的使用频率）。

2、Lora无线网络系统该套监测系统采用LoRa协议，以其“一长三短”（长距离，低功耗，低成本，低速率）的特点，特别适合大量的实地监测物联网需求。使用基于线性调频的专有扩频调制技术，并主要在无许可证1GHz以下频带中工作，LoRa使边缘设备可以实现长距离连接到云，而消耗的功率却很小。安装前无需铺设任何电缆或无线基础设施，多个传感器的阈值和相关波形通过无线网络发送至网关，它接收信号进行再生和发送，从而增加信号传输的距离。

3、服务器与客户端数据通过MQTT传递至云端或者本地控制室内承载数据管理的服务器，MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT），在控制室内给出实时的监测信息，同时通过交换机及服务器等上传至公司内部局域网，在距离工业现场控制室几公里外的办公区也能实时看到监测信息. 用户可以根据自身数据安全出发，将数据服务设置在私有网络或者专有云平台之上。

图6 数据服务架构

4、智能化的应用软件在电脑客户端输入相应的地址，即能找到存储的监测数据和相关波形，并提供可视化和报告，诸如阈值、波形、预警信息等。如下图所示，分别是多点信息显示界面，能看到多个测点的监测数据以及测点数据随时间走势图。和某个测点带波形的厚度值，实时显示了超声波测厚最原始的信号。可进行所有节点的监视（反应节点状态，正常，超标，脱机等），每个节点的时点细节信息查询，对每个节点的参数分别设置发送。