一种矿浆管道堵塞或泄漏的预警监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种矿浆管道堵塞或泄漏的预警监测装置，属于矿浆管道输送技术领域。

背景技术：

浆体的管道输送是以运输固液混合物作为主要业务的一种运输方式。与其它运输方式相比，其不仅经济效益明显，且环境污染少，因而取得了较快的发展。随着我国工业的快速发展，矿石和煤炭等社会经济发展的基础性物质资源的开发力度越来越大，管道在运输中发挥了越来越重要的作用。

浆体极易在管道弯道处和U型起伏点处发生堵塞。此外，由于特殊自然灾害而发生的诸如雷击和山体滑坡所导致的管道破裂而发生泄漏的情况也是一个不能忽视的问题。这些情形不仅会造成不必要的经济损失，还将导致环境受到严重的污染。因此，需要建立矿浆管道堵塞或泄漏的预警监测。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种矿浆管道堵塞或泄漏的预警监测装置，以用于解决对现有矿浆管道进行堵塞或泄漏时的预警问题。

本实用新型的技术方案是：：一种矿浆管道堵塞或泄漏的预警监测装置，包括预警信号接收端1、信号调理模块2、数据采集端3、单片机控制模块4、计时器5、WiFi模块6、供电模块7、网络8、报警模块9、远程PC机10；所述预警信号接收端1的输出端与信号调理模块2的输入端连接，信号调理模块2与数据采集端3的输入端连接，数据采集端3与单片机控制模块4连接，计时器5与单片机控制模块4连接，WiFi模块6通过RS232串口通信与单片机控制模块4连接，WiFi模块6通过网络8与报警模块9和远程PC机10远程通信。

所述预警信号接收端1采用的是压力传感器和压电振动传感器，数量可以有若干组，每组的间距为10-15m。

所述信号调理模块2由低通滤波器和信号放大器组成，可采用有源二阶巴特沃斯低通滤波器和LT1028低噪声信号放大器。

所述数据采集端3可采用NI公司的USB-6366数据采集器。

所述报警模块9为声光报警器，且带有无线信号接收装置。

所述单片机控制模块4可采用STM32单片机最小系统；供电模块7可采用太阳能供电模块；远程PC机10可采用Dell-PC机。

本实用新型的工作原理是：当矿浆管道发生泄漏事故时, 高速逸出的矿浆会与泄漏孔壁发生液固耦合, 并产生应力波然后沿管道本体向泄漏孔两侧传播。同时，矿浆管道泄漏点周围的压力值也将发生变化。此外，当矿浆管道发生堵塞事故时，堵塞点处由于矿浆的聚集会引起该处密度的急剧增大并形成蹩压，该点周围的压力值同样将发生较大变化，同时也将产生一定程度的应力波并依次往上下游传播。通过利用以上原理，由预警信号接收端1的压力传感器和压电振动传感器接收信号，并通过信号调理模块2 对信号进行滤波并使信号放大，然后输入数据采集端3对数据作采集和处理。所采集的压力信号和应力波信号经过处理后储存于单片机控制模块4中的存储器上，并通过该模块发出比较指令，即与事先设置的矿浆管道正常工作下设置的二进制的压力值进行比较。如果超出了矿浆管道正常工作下的压力值范围，单片机控制模块4将发出指令驱动计时器5开始计时。若发生异常的持续时间不超过所设定的时间范围，则不会发出报警信号。反之，单片机控制模块4将发出报警指令，并通过WiFi模块6、网络8展开数据传输。于是报警模块9中的无线信号接收装置将接收到报警指令并开始报警，同时远程PC机10将接收到传输过来的应力波数据信息。

本实用新型的有益效果是：

通过预警信号接收端所采集到的压力信号，能够将管道发生堵塞或者泄漏的信息反馈到泵站，并实现预警。本装置硬件设备少，简单易行，工作可靠稳定。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的实际装配图；

图中各标号：1-预警信号接收端，2-信号调理模块，3-数据采集端，4-单片机控制模块，5-计时器，6-WiFi模块，7-供电模块，8-网络，9-报警模块，10-远程PC机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1所示，一种矿浆管道堵塞或泄漏的预警监测装置，包括预警信号接收端1、信号调理模块2、数据采集端3、单片机控制模块4、计时器5、WiFi模块6、供电模块7、网络8、报警模块9、远程PC机10；

所述预警信号接收端1的输出端与信号调理模块2的输入端连接，信号调理模块2与数据采集端3的输入端连接，数据采集端3与单片机控制模块4连接，计时器5与单片机控制模块4连接，WiFi模块6通过RS232串口通信与单片机控制模块4连接，WiFi模块6通过网络8与报警模块9和远程PC机10远程通信。

实施例2：如图2所示：在实际中所述的矿浆管道堵塞或泄漏的预警监测装置为一个以上，分别固定在泵站的左右两侧，距离泵站40-70m。

所述预警信号接收端1采用的是若干个压力传感器，彼此的间距为10-15m。

所述信号调理模块2由低通滤波器和信号放大器组成，可采用有源二阶巴特沃斯低通滤波器和LT1028低噪声信号放大器。

所述数据采集端3采用NI公司的USB-6366数据采集器。

所述单片机控制模块4可采用STM32单片机最小系统；供电模块6可采用太阳能供电模块；远程PC机8可选用Dell-PC机。

本实用新型对于堵塞或泄漏的定位采取的方式为互相关分析法。以往的时差线定位技术是通过直接采集堵塞或泄漏信号到达相邻两个传感器之前的时间差信息并根据声波在管道中的传播速度而计算得到的。由于堵塞或泄漏产生的应力波信号在管道中传播过程中发生的衰减、频散，以及多模态现象。一般情况下较难有效地提取到两传感器接收到的堵塞或泄漏信号的时差。相关分析是时域中描述信号特性的一种重要方法, 在远程PC机10接收到传输过来的应力波数据信息后，对这两个性状相近的应力波信号的波形进行相关运算, 便可以获得两个信号之间的时间差。其互相关函数表示如下：

的相关系数 为：

在对两信号的波形进行相关计算后, 相关结果最大时对应的采样点即为时差。获得信号的时差后, 利用如下公式就可以计算得到位于两传感器间的堵塞或泄漏点的位置：

式中，d为堵塞或泄漏点距离泵站首端应力波采集点的距离;D整条测量管线的长度；V为应力波的传播速度；为经过互相关分析法运算后得到堵塞或泄漏信号到达相邻两个压电振动传感器之间的时间差。

上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。