摘要：随着城市建设与经济的迅速发展，城市燃气能源的需求量日趋变大，燃气调压器设备也随之大量增加，随之而来的燃气安全使用问题也越来越重要。但国内在使用燃气方面还存在许多安全隐患，特别是缺乏有效即时的监控手段，造成许多事故发生，因此，保证燃气管网的安全运行至关重要。
关键词：低功耗；燃气压力无线监测终端；调压器
引言
燃气调压器俗称减压阀，是通过自动改变经调节阀的燃气流量，使出口燃气保持规定压力的设备。调压器的安全正常运行直接关系到整个城市燃气系统的安全，关系到广大燃气用户的生命财产安全。及时掌握调压器的工作状态，是保障燃气管网的运行安全的一个重要手段。
目前，各大城市都有成千上万的调压器在运行着，随着调压器设备不断老化，市场对调压器的运行状态实时监控的需求越来越紧迫。低功耗燃气压力无线监测终端具有自带锂电池供电、体积小、安装方便等优势，市场对该类型产品的需求比较大。据了解，公司多个客户都有相关应用需求，如葫芦岛新奥燃气、长沙新奥燃气、无锡华润燃气等。综合市场人员反馈，并进行实地调研，目前葫芦岛新奥燃气有1600多台调压器，都需陆续安装调压器压力监控设备，长沙新奥燃气目前已在与相关公司洽谈上万台的意向协议，低功耗燃气压力无线监测终端在其它地方也具有广泛应用前景，市场需求较大。
1 市场竞争力分析
1.1创新性
本项目研发的燃气压力无线监测终端采用本安防爆型技术，提供本安防爆型接口，在易燃易爆场所使用更安全；同时项目采用短信息的方式，方便的用于终端的数据查询与参数配置。
1.2可替代性
1）产品的功能
低功耗燃气压力无线监测终端能实现低功耗压力采集和预警，同时通过GPRS网络进行压力数据的远程传送，具备本安防爆和结构防水的功能特点。终端还带有一个段式屏，能够显示实时数据，信号强度、电池电量等信息。
2）市场占有率
第一事业部从事测控自动化产品研发三十多年，先后在广东、河南、湖南、广西、新疆等20多个省市供水、供气、供电、供热、机场、环保行业，成功应用了近万套智能终端产品，获得了用户好评，积累了广泛的客户资源，具有很好的市场占有率。
3）价格
目前市场上本安防爆型测控终端的市场价格在10000-15000元，燃气监测终端价格暂定为14000元/台，经过对研发过程中的成本控制后，成本较低，有很好的利润空间。
4）技术含量
本项目终端提供本安型模拟量采集接口、4.2V电源输出接口，支持GPRS无线通讯方式。同时，终端还具备自诊断功能，适应环境能力强。
综上所述，本项目研发的燃气监测终端的不可替代性较高。
2 项目主要研发内容及应用领域
本项目主要研制一款具备本安型接口的低功耗燃气压力无线监测终端，支持各种不同协议的数据采集，实现低功耗压力采集和预警，同时通过远程网络传送压力数据，帮助管理方在用气过程中提前发现各种安全问题并帮助用户解决，大大提高了广大用户的燃气使用安全，适用于水务和燃气管网监测领域。
2.1 产品技术方案选择
2.2.1 技术方案特点及选择依据
燃气监测终端主要采用了本安防爆技术、GPRS无线通讯技术、和电源管理技术，具体优点如下：
1）本安防爆技术
本质安全型防爆技术（以下简称本安防爆技术）的基本原理是从限制能量入手，可靠地将电路中的电压和电流限制在一个允许的范围内，以保证电器设备在正常工作或发生短接和元器件损坏等故障情况下产生的电火花和热效应不至于引起其周围可能存在的危险气体的爆炸。终端输入输出接口均采用本安防爆技术，具备本安防爆功能。
2）GPRS无线通讯技术
项目采用高性能工业GPRS通讯模块将传统的DTU核心部分整合到终端里，实现GPRS数据通讯和短消息通讯两种通讯方式。项目实践和分析了通讯模块工作特征，通过软硬件设计保证通讯数据能完整的上传到调度中心。
3）电源管理技术
终端各单元供电电路由MOS管控制，最大限度的保证各用电单元在需要使用时才进行供电；终端选用的7.2V/26Ah一次性锂电池可以保证端机一年以上的供电需求，符合环保节能的设计要求。
2.2.2 技术来源
本安防爆技术是自主开发的技术，低功耗技术采用的MSP430单片机实现；自诊断功能是自主开发的技术。
2.2.3 技术路线
公司目前的低功耗产品采用MSP430主芯片，MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器。它具有处理能力强、运算速度快、超低功耗、片内资源丰富、方便高效的开发环境等居多优势。MSP430 系列单片机的电源电压采用的是1.8-3.6V 电压。因而可使其在1MHz 的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。其独特的时钟系统设计，系统时钟系统产生 CPU 和各功能所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。由于系统运行时开启的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同。在系统中共有一种活动模式（AM）和五种低功耗模式（LPM0~LPM4）。在实时时钟模式下，可达2.5μA，在RAM 保持模式下，最低可达0.1μA。公司在此平台开发的多款产品，已广泛应用在城市供水和供气行业。供水管网压力预警系统、燃气管网压力监控系统的监控终端，均采用MSP430主芯片。本项目产品由主控制器、GPRS无线通信模块、天线、显示及按键模块、压力变送器、一次性锂电池和防水机箱组成，原理框图如下图所示。
低功耗燃气压力无线监测终端能实现低功耗压力采集和预警，同时通过GPRS网络进行压力数据的远程传送，具备本安防爆和结构防水的特点，具体功能特点如下：
本安防爆功能：终端集成本安防爆功能模块，支持本安防爆功能；
防水机箱：终端采用带有防水槽的铝制金属外壳，具有防水功能；
采集功能：支持压力数据采集；
电量检测：通过电压监控判断电池电量，支持低电量报警；
通信功能：支持GPRS、短消息两种通信方式；
报警功能：监测数据越限，立即上报告警信息，如上限报警、下限报警、差值报警；
存储功能：终端带有备用电池，支持数据掉电不丢失功能；
显示功能：终端带有显示屏及按键，按键可以进行参数查询及设置等操作，显示屏可以显示当前模拟量数值、信号强度、电池电量等信息，一般处于休眠模式，有需要时通过按键点亮；
电源管理功能：各单元供电电路由MOS管控制，最大限度的保证各用电单元在需要使用时才进行供电。
3 项目主要风险因素识别
1）技术风险
该项目中应用了比较多的技术集成，在实际的应用过程中可能出现技术问题，此外在新的模块应用中，也可能出现问题。
2）延期风险
项目组成员遇其他紧急工作任务，可能会影响工作进度，进而影响项目开发时间，延迟产品上市时间，最终影响销售业绩。
3.1 风险程度分析
以上风险均可通过一些防范措施保证项目按时完成，属于一般风险。
3.2 风险防范对策
1）项目初期，负责软硬件工作的项目成员加强沟通，今早确立硬件平台和软件架构的搭建；
2）细化工作内容，具体到每天的工作任务完成情况，提高工作效率；
3）尽快做出样板，预留出充足的时间进行样板测试及样机测试；
4）软件、硬件及结构工作尽量齐头并进，统筹进行，以便按时完成项目验收。
4 研究结论
低功耗燃气压力无线监测终端市场前景较好，符合国家相关政策和市场实际需求，以及行业发展方向，并且公司具备相关研发能力。面对竞争激烈的市场，建议尽快立项研发，抢占市场。
参考文献：
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[5]基于MSP430和SD卡的低功耗压力采集系统[J].李楠，胡世安，韩威，张凯翊，王馨熠.微计算机信息.2009（26）
论文作者:刘桂林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/23
标签：终端论文; 燃气论文; 调压器论文; 压力论文; 技术论文; 低功耗论文; 功能论文; 《基层建设》2018年第18期论文;