一种埋地燃气管道泄漏源定位装置的制作方法

本实用新型涉及燃气管道泄漏定位的公共安全科学领域，具体来说是一种通过传感器阵列实现对燃气管道泄漏源进行定位的装置。

背景技术：

当前，我国的城市燃气管网多以直埋方式布置，同时早年埋设的管网由于管道母材不合格、焊接质量存缺陷、长期受到土壤中水分及化学成分的腐蚀、地质沉降和泥石流等自然影响，使管壁变薄甚至穿孔，加之地下设施越来越密集，地面及地下的各类干扰多而严重，各类干扰体(源)形式多样，使埋地燃气管道泄漏事故时有发生。但当燃气管道泄漏发生后，由于其上层土壤的覆盖，泄漏源位置难以直接观测且由于管道极长，仪器定位也极为困难，泄漏到地面的天然气在达到爆炸下限后，极易引发爆炸，造成更恶劣的影响。因此，需要设计一种燃气管道泄漏的定位装置，来对泄漏源进行定位。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于设计一种由传感器阵列组成的埋地燃气管道泄漏源的定位装置，通过传感器之间数据计算以及合成算法实现泄漏源位置的快速、准确的定位，避免传统方法铺设繁琐，时间冗长的缺点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种埋地燃气管道泄漏源定位装置，包括3×3×3的传感器阵列，放大器，控制主板，信号转换装置，无线通讯装置，控制中心，控制器以及供电装置。

其中，所述3×3×3的传感器阵列，其特征在于，所述传感器阵列由3×3×3的传感器所组成，阵列中央的传感器为声发射传感器，外围的26个传感器为甲烷传感器。外围传感器与中央传感器之间通过一根伸缩杆固定连接，伸缩杆原长0.4m，最大可伸长至1.2m。所述外围传感器上设有刀片，便于传感器深入土壤，所述刀片外围设有凹槽，防止土壤颗粒堵塞伸缩杆。所述伸缩杆由三段不同粗细的杆相互嵌套，粗杆位于外围，细杆位于最内部，这样设计可以防止伸缩杆堵塞停止运行。所述伸缩杆内部装有电机，电机具有信号接收功能，在接收到伸缩信号后，电机发动从而带动伸缩杆伸长或缩短，以此改变传感器所在位置。电机的运动由外接在传感器阵列上的第二供电装置进行供电。

其中，所述第一放大器与传感器阵列直接相连，另一端与控制主板相连。

其中，所述控制主板有ram存储器、cpu处理器、fpga和rtc实时时钟所组成，整个控制主板由外接的第一供电装置进行供电。

其中，所述第一信号转换装置与控制主板的cpu处理器相连，第一无线通讯装置与第一信号转换装置相连，第一无线通讯装置将处理得到的信息发送到控制中心的高性能计算机。

其中，所述控制器与控制主板中的fpga相连，接收远程计算机传输的反馈信息，另一端与传感器阵列相连，负责对阵列中的电机进行调整。

其中，第二放大器、第二信号转换装置和第二无线通讯装置直接连接传感器阵列，与控制中心保持联系，负责声发射传感器数据的传输。

其中，所述控制中心设置高性能计算机，可对大量数据进行处理，当计算机计算处理数据后，可将泄漏源位置在显示面板上显示出来。

本实用新型的优点：

本实用新型设计的装置通过设计一个传感器阵列，并且阵列中内部的甲烷传感器间距可以通过计算机的控制进行自动调节，阵列外围的甲烷传感器负责初步定位，阵列中央的声发射传感器进行辅助定位，主副传感器的设计提高了定位的准确性；由于传感器位置可调节，在高性能计算机处理数据确定泄漏源位置时，控制中心可按照计算的结果自动调整传感器位置，以反复计算定位，提高定位准确性；本实用新型设计的装置仅需要在泄漏可疑点的一个地方进行安置即可，无需在整个管道全段埋设器件，省时省力，极大地减少了定位时间，快速、精准、高效地找准泄漏源位置。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型设计的传感器阵列示意图。

图2是本实用新型电路方框图。

具体实施方式

下面将结合本附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1，传感器阵列(1)包括甲烷传感器(1-2)，声发射传感器(1-1)，伸缩杆(1-5)，电机(1-6)以及刀片(1-3)，刀片(1-3)设有凹槽(1-4)，将整个传感器阵列(1)垂直埋入土壤中，仅把最上层的九个甲烷传感器(1-2)露出地表，甲烷传感器(1-2)负责测量土壤中的甲烷浓度数据，中央的声发射传感器(1-1)负责测量燃气管道的声学特性。

在本实施例中，甲烷传感器(1-2)得到的数据先通过第一放大器(2)进行放大处理，之后传输到ram(4)中进行短暂储存，与此同时，cpu(5)提取ram(4)中的数据，将不同传感器的间距及其甲烷浓度进行简单的匹配、分析、整理，再将整理得到的数据通过第一信号转换装置(7)和第一无线通讯装置(8)发送到控制中心(9)的高性能计算机中。并且，声发射传感器(1-1)也在另一条通道，由第二放大器(15)、第二信号转换装置(14)和第二无线通讯装置(13)将数据发往控制中心(9)。

在本实施例中，高性能计算机会对传感器阵列(1)传输的数据进行计算处理，通过传感器两两组合可以得出传感器间距与甲烷浓度差的一条数据组，26个传感器两两组合总共能得到个数据组，计算机通过自动筛选保存有用的数据组，将数据组中的距离和甲烷浓度数据代入内置的计算公式中，利用合成算法估算大致的泄漏源位置，而声发射传感器(1-1)传输的数据也可确定一块泄漏源疑似区域，两种传感器联合工作进行精准定位。

在本实施例中，由于甲烷的扩散极易受到土壤性质的影响，因此以上的定位工作可能仍不准确，当计算机确定出泄漏源的大致位置后，控制中心(9)向控制主板(3)发出指令，控制主板(3)上的fpga(10)向控制器(11)发出信息，控制器(11)指挥传感器阵列(1)中的电机(1-6)发动，带动伸缩杆(1-5)伸长，伸缩杆(1-5)带动甲烷传感器(1-2)，在刀片(1-3)切割土壤下，甲烷传感器(1-2)的位置发生改变，甲烷浓度也随着甲烷传感器(1-2)位置的变化而发生改变，记录的新的数据组重新传回计算机，继续计算对泄漏源位置进行精确分析，控制中心(9)将泄漏源的疑似位置通过显示面板显示出来，经过多次迭代，定位较为精准后便可指挥维修人员进行抢修。

在本实施例中，由于数据的传输和传感器阵列变动的时间间隔很短，整个装置可以在很短时间内不断地对泄漏源位置进行多次、反复的定位、校准，以快速地确定泄漏源的准确位置，为开挖管道、泄漏抢修争取时间。

以上所描述的实施例仅是本实用新型中一部分实施例，而不是全部的实施例，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。