管道预警系统的制作方法

本申请涉及预警的领域，尤其是涉及一种管道预警系统。

背景技术：

管道是目前用于远距离运输资源最常用的一种输送设备。以输送天然气的西气东输工程最为代表性。其次，成品油、石油和水等资源的输送也以架设管道为主。而跨越数十公里，乃至数百公里的管道，不易实现人工监管。为了对管道和管道内的资源进行保护，管道预警系统应运而生。

相关技术中的预警系统，多为通过压力传感器、温度传感器及光纤震动传感等检测仪器对管道进行监测。当所监测指数异常时，检测仪器向与其连接的控制器传输信号，控制器分析所得指数变化规律以判断管道是否出现问题，进而控制报警器是否报警。相关负责人员通过报警器的报警状态对管道进行查看和保护。

针对上述中的相关技术，发明人认为压力传感器、温度传感器及光线震动传感等均是通过间接信号对管道进行监测，并不是直接监测管道本身是否发生破损。且管道通常埋设于地下或架设在室外，所处环境条件较为复杂。因外部环境触发检测仪器传输报警信号的概率较大，导致误报率升高，降低了预警系统的预警精度。

技术实现要素：

为了降低误报率，进一步提高预警精度，本申请提供一种管道预警系统。

本申请提供的一种管道预警系统采用如下的技术方案：

一种管道预警系统，包括交流电源电路，用于提供交流电；

直流电源电路，用于提供直流电；

薄膜电容器，与所述交流电源电路连接；

信号处理模块和控制终端；所述信号处理模块与直流电源电路连接，用于获取所述薄膜电容器中的电信号数据，并根据电信号数据的变化生成预警信号；所述信号处理模块还用于将预警信号传输至所述控制终端；

所述控制终端用于获取预警信号后，进行报警。

通过采用上述技术方案，将薄膜电容器包覆在管道外壁，当管道遭遇破坏性毁损时，例如钻孔、断裂或局部损坏。薄膜电容器损坏，薄膜电容器所处交流电路中的电信号数据会发生突变。信号处理模块基于电信号数据的突变生成预警信号给控制终端，控制终端进行报警，提醒工作人员。本方案相对于相关技术中的压力传感器或光线震动传感器等检测方式，一方面能够充分包覆在管道的外周侧，实现全面保护；另一方面在管道本身遭遇异常时才出发报警，有助于降低误报率，提高预警精度。

可选的，所述薄膜电容器包括两个层叠设置且用于构成电容器两极板的导电层，两个所述导电层之间设有绝缘层。

通过采用上述技术方案，导电层和绝缘层构成电容器结构，相比于传感器等检测仪器。通过电信号数据的变化实现对管道的预警检测，稳定性更高。导电层在自然环境下不易损坏，有助于降低误报率，提高预警精度。

可选的，所述导电层远离所述绝缘层的一侧设有用于遮盖导电层的保护层。

通过采用上述技术方案，保护层对导电层和绝缘层进行遮盖，使外界环境中的物体不易与导电层和绝缘层接触，从而不易损坏导电层或绝缘层。有助于提高薄膜电容器的稳定性，降低误报率，提高预警精度。

可选的，所述导电层由导电带铺设而成，所述导电带的宽度设置在0.5厘米～5厘米之间，所述导电层的厚度设置在0.1微米～1厘米之间。

通过采用上述技术方案，厘米级的带宽有助于提高导电带的破坏精度。即当导电带发生小于带宽宽度的破损时，信号处理模块获取的电信号数据不足以超过信号阈值，从而不易触发预警。使预警精度具有选择性，降低误报率。导电层的厚度设置在0.1微米～1厘米之间，有助于提高导电层的柔性，便于薄膜电容器充分包覆在管道的外周侧，对管道进行预警保护，提高了预警精度。

可选的，所述薄膜电容器设置有多个，多个所述薄膜电容器沿管道外周依次铺设；相邻所述薄膜电容器相互接触，所述薄膜电容器与管道固定连接。

通过采用上述技术方案，当管道的长度较长时，使用多个薄膜电容器包覆管道。相邻薄膜电容器相互接触。使他人不易通过相邻薄膜电容器之间的缝隙对管道进行破坏，造成检测漏洞，有助于提高预警精度，对管道进行更好的预警保护。

可选的，所述薄膜电容器设置有多个，多个所述薄膜电容器沿管道外周依次铺设；相邻所述薄膜电容器之间形成有重叠段。

通过采用上述技术方案，当他人对管道进行破坏时，若破坏位置位于相邻薄膜电容器的重叠段。则控制终端会同时接收到两个预警信号。此时便于相关负责人员得知破坏位置位于重叠段，有助于提高定位精度。

可选的，所述信号处理模块设置有一个，每个所述薄膜电容器均与所述信号处理模块连接。

通过采用上述技术方案，多个薄膜电容器与一个信号处理模块连接，有助于降低成本，降低施工难度。从而保证安装精度，降低误报率，提高预警精度。

可选的，所述信号处理模块中设有差异模块；所述差异模块用于对多个所述薄膜电容器中的电信号数据进行差异化编号；所述差异模块还用于当信号处理模块生成预警信号时，根据预警信号对应的电信号数据的编号对预警信号进行编号。

通过采用上述技术方案，进一步降低成本和施工难度，保证安装精度，降低误报率，提高预警精度。

可选的，所述信号处理模块设置有多个，多个所述信号处理模块与所述薄膜电容器一一对应通信连接。

通过采用上述技术方案，每个薄膜电容器均对应设置一个信号处理模块，有助于提高电信号数据获取和传输的稳定性。从而降低误报率，提高预警精度。

可选的，所述薄膜电容器连接有定位模块，所述定位模块用于生成位置数据，并将位置数据传输给所述控制终端。

通过采用上述技术方案，定位模块便于相关负责人员得知受到破坏的薄膜电容器所处位置。从而及时赶到现场，对管道进行保护。

附图说明

图1是本申请实施例1中的管道预警系统的电路连接关系图；

图2是本申请实施例1中管道与薄膜电容器的连接结构示意图；

图3是本申请实施例1中的薄膜电容器剖视图；

图4是本申请实施例1中的薄膜电容器整体结构示意图；

图5是本申请实施例1中的信号处理模块的框架图；

图6是本申请实施例2的管道与薄膜电容器的连接侧视图；

图7是本申请实施例3中的管道预警系统的电路连接关系图；

图8是信号处理模块相关结构示意图。

附图标记说明：1、交流电源电路；2、薄膜电容器；21、导电层；22、绝缘层；23、保护层；24、连接端子；3、信号处理模块；31、差异模块；4、控制终端；5、定位模块；6、管道；7、直流电源电路。

具体实施方式

本申请实施例公开一种管道预警系统。

实施例1

参照图1，管道预警系统包括交流电源电路1、直流电源电路7、薄膜电容器2、信号处理模块3和控制终端4。交流电源电路1为薄膜电容器2提供交流电，使薄膜电容器2中生成电信号数据。直流电源电路7用于提供直流电，信号处理模块3与直流电源电路7连接。信号处理模块3获取薄膜电容器2中的电信号数据，并根据电信号数据的变化生成预警信号，而后将预警信号传输给控制终端4。控制终端4用于当接收到预警信号后，进行报警。便于相关负责人员及时得知预警信息。

参照图2，薄膜电容器2可以设置一个，也可以设置有多个。薄膜电容器2沿管道外周与管道6连接。具体的，当薄膜电容器2设置有多个时，多个薄膜电容器2沿管道外周依次包覆在管道上。相邻薄膜电容器2相互接触。薄膜电容器2均与管道6固定连接，固定连接的方式由具体施工决定，例如胶接或焊接。

参照图1和图3，薄膜电容器2包括两个层叠设置且用于构成电容器两极板的导电层21，两个导电层21之间设有绝缘层22。绝缘层22和两个导电层21构成电容器结构。每个导电层21均连接有连接端子24，连接端子24用于连接交流电源电路1和与其连接的导电层21。交流电源电路1、连接端子24和导电层21之间形成交流电路，使导电层21中形成有电信号数据。绝缘层22可以由橡胶材质制成，也可以由塑料材质制成。

参照图4，导电层21的厚度设置在0.1微米～1厘米之间，且导电层21至少由一条导电带铺设而成。具体的，导电带设置为具有导电性能的材料带，如铝带、铜带、石墨或导电炭黑。导电带从绝缘层22的一侧向另一侧以折线的形式往复铺设，期间形成有若干间隙。间隙使导电层21中的任意一处均流通有交流电。再如，当向导电带上施加直流电时，若干间隙使导电带中的直流电流沿导电带的铺设方向流动。导电带的宽度设置在0.5厘米～5厘米之间，有助于相关负责人员设定阈值，从而降低误报率。

参照图3，导电层21远离绝缘层22的一侧设有保护层23，保护层23由绝缘材质制成，如橡胶薄膜或塑料薄膜。导电层21和绝缘层22之间以及导电层21和保护层23之间的层间结合具体可根据薄膜电容器的制备工艺确定，例如电镀、蚀刻或通过高分子胶合物粘结。保护层23用于遮盖导电层21和绝缘层22，使外界的物体不易直接与导电层21或绝缘层22接触，从而使导电层21和绝缘层22不易被刮伤。有助于提高电信号数据的稳定性，从而有助于降低误报率，提高预警精度。此外，保护层23也可以设置成防腐膜，使导电层21和绝缘层22不易受到腐蚀。供电线和信号传输线等线路均设置在靠近管道外周面一侧的保护层23与导电层21之间，实现线路保护，使他人不易对管道预警系统的供电线等线路进行破坏。

参照图1，信号处理模块3设置有多个，多个信号处理模块3与薄膜电容器2一一对应通信连接。即每个薄膜电容器2中均设有一个信号处理模块3，信号处理模块3的输入端与对应薄膜电容器2中的连接端子24连接，从而获取导电层21中的电信号数据。电信号数据可以是电压信号、电流信号或电阻信号。

参照图1和图5，以电压信号为例，将正常状况下的电压平均值作为基准信号。采集薄膜电容器2中的电压信号并计算其平均值，比较电压平均值与电压基准信号。当薄膜电容器2遭到破坏后，例如刺穿、撕扯和腐蚀，导电带断裂，两者差值大于信号阈值，输出高电平信号，控制终端接收到高电平信号后进行报警，或驱动与其连接的报警器报警。

再例如，通过采集薄膜电容器2中的电流信号，当薄膜电容器2被破坏后，薄膜电容器2的电阻值增大，交流回路中的电流值减小，甚至薄膜电容器2使交流回路呈断路状态，电流值为零。此时获取的电流信号超过阈值范围，信号处理模块3输出高电平信号，促使控制终端报警。信号处理模块3可以是mcu或单片机。信号处理模块3可以通过比较电路或能够实现比较功能的程序实现电信号数据与阈值的比较，并输出低电平信号或高电平信号。低电平信号视为正常，高电平信号即报警信号。

参照图1，信号处理模块3中设有整流电路和切换单元，整流电路的输入端与交流电源电路1连接，切换单元连接在整流电路的输出端与信号处理模块3的供电端之间。切换单元与直流电源电路7连接，当交流电路处于断路状态时，切换单元导通直流电源与信号处理模块3的供电端，保证信号处理模块3的稳定工作。

参照图1和图2，薄膜电容器2连接有定位模块5，具体的，定位模块5嵌设于保护层23与导电层21之间。定位模块5可以是北斗芯片或gps芯片，用于生成位置数据，并将位置数据实时传输给控制终端4。当控制终端4接收到预警信号时，相关负责人员通过对应的位置数据得知被破坏的薄膜电容器2所处位置，从而及时赶到现场对管道6进行保护。控制终端4可以是plc控制系统或pc端。

作为本实施例的一种变形，定位模块5集成在信号处理模块3中，与控制终端4连接，将位置数据实时传输给控制终端4。

需要说明的是，在铺设薄膜电容器2时，将定位模块5和信号处理模块3设置在靠近管道6外周面的一侧。使他人对薄膜电容器2进行破坏时，优先将导电层21破坏，而非优先破坏定位模块5或信号处理模块3。此外，由于系统中的线路、定位模块5和信号处理模块3均位于保护层23和导电层21之间，且位于靠近管道6外周面的一侧，使他人不易在不破坏导电层21的情况下，对系统的线路、信号处理模块3和定位模块5进行破坏。

实施例1的实施原理为：交流电源电路1、薄膜电容器2和信号处理模块3构成交流电路，信号处理模块3获取薄膜电容器2中的电信号数据。当薄膜电容器2遭到破坏时，导电层21断裂，致使电信号数据发生突变。信号处理模块3生成对应的预警信号，并将预警信号传输给控制终端4。控制终端4接收到预警信号后进行报警，或控制与其连接的报警器进行报警。相关负责人员听到报警后，通过查看对应的位置数据，获知损坏的薄膜电容器2所处位置，而后赶到现场，对管道进行保护。由于电信号数据获取和传输较为稳定，不易受到外界环境的干扰，因此有助于降低预警系统的误报率。此外，多个薄膜电容器2充分包覆在管道的外周面上，有助于提高预警精度，对管道进行充分的预警保护。

实施例2

参照图6，本实施例与实施例1的不同之处在于，薄膜电容器2设置有多个，相邻薄膜电容器2之间形成有重叠段。重叠段即为相邻薄膜电容器2相重叠的部分，如图中的△1和△2。当他人对重叠段进行破坏时，控制终端4同时接收到两个预警信号，使相关负责人能够更精确的确定薄膜电容器2被破坏的位置，提高预警精度。

实施例3

参照图7和图8，本实施例与实施例1的不同之处在于，信号处理模块3设置有一个，信号处理模块3与多个薄膜电容器2连接，用于获取各个薄膜电容器2产生的电信号数据。信号处理模块3中设有差异模块31，差异模块31用于对多个薄膜电容器2中的电信号数据进行差异化编号。差异化编号即每个薄膜电容器2中的电信号数据的编号均互不相同。差异模块31还用于当信号处理模块3生成预警信号时，根据预警信号对应的电信号数据的编号对预警信号进行编号。相关负责人员通过控制终端4查看预警信号的编号，从而得知受到破坏的薄膜电容器2所处位置。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。