一种矿浆管道堵塞预警与定位装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种矿浆管道堵塞预警与定位装置，属于矿物管道输送技术领 域。
【背景技术】
[0002] 随着我国国民经济的迅速发展和科技的不断进步，管道在运输中发挥了越来越重 要的作用，管道运输以其独有的优势被广泛运用在气体、液体、浆体等流体的运输过程中， 矿浆管道输送也在国内外金属矿山和煤矿中得到了广泛的应用。21世纪以来，矿浆管道输 送在我国得到了快速的发展。
[0003] 由于矿产资源多集中在崇山峻岭间，其复杂的地形条件约束了公路和铁路运输的 安全性与经济性。同时，特殊的地形在铺设的过程中矿浆管道会形成多个大U型起伏状，矿 浆管道扬送高差很大，使得输送难度非常大，极易在管道弯道处和U型起伏点处发生堵塞。 这不仅会造成不必要的经济损失，还会给堵塞位置的查找和疏浚工作带来困难，建立矿浆 管道堵塞预警预报与定位显得很有必要。
[0004] 建立矿浆管道堵塞预警预报与定位，需要考虑堵塞预警预报与定位装置的构成、 连接等问题。
【发明内容】
[0005] 本实用新型提供了一种矿浆管道堵塞预警与定位装置，以用于解决对现有矿浆管 道进行堵塞预警与定位时堵塞预警与定位装置的结构、连接问题。
[0006] 本实用新型的技术方案是：一种矿浆管道堵塞预警与定位装置，包括堵塞定位信 号采集端1、堵塞定位信号处理模块2、单片机控制模块3、GPRS模块4、预警信号采集端5、 预警信号处理模块6、供电模块7、网络8、远程PC机9 ;
[0007] 所述堵塞定位信号采集端1的输出端与堵塞定位信号处理模块2的输入端连接， 预警信号采集端5的输出端与预警信号处理模块6的输入端连接，堵塞定位信号处理模块 2、预警信号处理模块6的输出端与单片机控制模块3连接，GPRS模块4通过RS232串口通 信与单片机控制模块3连接，GPRS模块4通过网络8与远程PC机9远程通信。
[0008] 所述堵塞定位信号采集端1采用两个罗斯蒙特3051型压力传感器。
[0009] 所述预警信号采集端5采用薄膜式压力传感器。
[0010] 所述堵塞定位信号处理模块2、预警信号处理模块6采用16位的AD976A数模转换 芯片的A/D转换电路模块。
[0011]另，单片机控制模块3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；GPRS模块4可选用WG-8010 GPRS-DTU ;远程PC机9可选用IBM-PC机。
[0012] 本预警信号采集端的传感器为薄膜式压力传感器，与堵塞定位信号采集端的压力 传感器间距为8-12m;本堵塞定位信号采集端的压力传感器可以为两个，采用的是罗斯蒙 特3051型压力传感器，彼此间距为8-12m。
[0013] 如图2所示：在实际中所述的矿浆管道堵塞预警与定位装置为一个以上分别固定 在栗站的左右两侧，距离栗站45-55m。
[0014] 本实用新型的工作原理是：
[0015] 本堵塞预警的工作原理为：当矿浆管道的压力值发生变化时，预警信号采集端5 的薄膜式压力传感器通过预警信号处理模块6,预警信号处理模块6为16位的AD976A数模 转换电路。模拟输入端设计了一个有源二阶巴特沃斯低通滤波器，以起到对压力信号滤波 的作用、保证AD976A的模拟输入被低阻抗源驱动，任何通用运放都可用于驱动AD976A的模 拟输入、同时，对压力信号进行失调和增益调整以及压力信号放大、与微机接口方面，压力 信号经过处理后储存于STM32单片机最小系统控制模块的存储器中，同时STM32单片机最 小系统控制模块发出比较指令，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，如果超出矿浆管道正常工作下的压力值范围，STM32单片机最小系统将发出报 警指令，通过GPRS模块4、网络8进行数据传输，最后，远程PC机9接收到报警指令后发出 警报，实现矿浆管道堵塞预警的作用。
[0016] 其中，已发表的(李宏胜，朱欣华，许向华，戴达强.16位A/D转换器一A/D976A 及应用[刀.仪器仪表学报，2003,24(4):274-277.)期刊文献，文中提到"由图1可知，启动 A/D转换的条件是芒和否均为低，具体到图3,要求P27和薇为低电平(此时为低， 所以CS为低)，因此对.0分：x.方轉贫'....._妓.3 知，A/D转换结果是通过AD976A的(22引脚-15引脚）输出的，由图2可知BYTE和 (匿为低，f为高时，藝输出低8位数据，BYTE和及/之为高，纖g为低时，巧~汉输出 M 8 S 3, ^ ^ byte , @itb, ,???? pi? 行读操作即可读入A/D转换结果的低8位，对地址 即可读入A/D转换结果的高8位。另外，由图3还可知，启动A/D转换后，通过单片机INTO 中断可以了解A/D转换是结束"。可见利用A/D976A数模转换电路对信号进行滤波、放大以 及模数转换是现有的已成熟的技术。
[0017] 已发表的(孟敏，崔莉.仪器仪表中报警电路设计[J].宁夏工学院学 报，1995, 7 (4)，21-25+44.)期刊文献，文中提到"在通常情况下，利用微机化仪器仪表中微 处理器的某些I/O 口，可以构成简单实用的报警电路。下面以MCS8051为例，介绍一种结构 简单，功能较完全的报警电路。它的工作流程是这样的：设定的上、下限通过键盘给定，当 CHJ确认测量值超限后，其P30 口产生频率为500HZ的反波，通过反相驱动后，由扬声器发出 报警声。P31 口产生频率为1HZ的方波，通过反相驱动后，由LED闪烁报警，报警原因和测量 值可由仪表的显示器来显示"。可见微机化仪器仪表的信号报警电路设计是现有的已成熟 的技术。
[0018] 已发表的(李涛，马殷元，杨东.基于STM32的GPRS远程监测终端设计[J].电子 世界，2012,（11) : 126-127.)期刊文献，文中提到"远程数据监控终端以STM32为主控制器， 实现现场数据采集和远程传输两大功能。传感器采集模拟信号转换成相应的数字量，通过 串口发送给GPRS模块，GPRS模块自动将要发送的数据打包成TCP/IP数据包，并通过GPRS 网络与Internet上的服务器建立连接，将采集到的数据发送给服务器"。可见基于GPRS的 无线网络通信技术是现有的已成熟的技术。
[0019] 本堵塞定位的工作原理为：当矿浆管道发生堵塞后，在相邻的栗站两侧，堵塞点上 下游压力波的传播速度不同，堵塞定位信号采集端1的压力传感器将信号送入堵塞定位信 号处理模块2 (与预警信号处理模块工作原理和实现的功能一致），堵塞定位信号处理模块 2对信号处理的结果送至STM32单片机最小系统控制模块，即分别存储安装在两栗站之间 的压力传感器组捕捉压力波达到的时刻_:、(均为二进制格式）。STM32单片机最小系统 控制模块将信号处理后的二进制数据传输给RS232串口通信线，将数据传输给GPRS模块4， GPRS模块4通过网络8将数据传输给远程PC机9,远程PC机9对传输来的数据信息进行 处理(转换为十进制)，由此，根据定位公式实现矿浆管道堵塞的定位。
[0020] 如图3所示：定位计算部分：当管道发生堵塞时，堵塞点处由于矿浆的聚集引起该 处密度的增加形成憋压，使得压力变大，这种依次向上下游传播，产生水力学上的压力波。 安装在两栗站间的压力传感器组捕捉压力波达到的时刻，便可进行堵塞定位。
[0021] 定位公式为
[0022] 式子中Z为堵塞点距离栗站首端声波采集点距离（m); Z为管道测量长度（m); a为 压力波的传播速度；A为压力波到栗站首端采集点的时刻；卷:为压力波到下一级栗站首端 采集点的时刻。
[0023] 其中，已发表的(李涛，马殷元，杨东.基于STM32的GPRS远程监测终端设计[J]. 电子世界，2012,（11) : 126-127.)期刊文献，文中提到"微控制器模块通过串口实现数据采 集模块与GPRS模块的数据传输，并实现各个部分的控制。GPRS模块主要是把采集的数据转 发并接入Internet网"。可见利用串口通信实现数据传输是现有的已成熟的技术。
[0024] 已发表的(刘恩斌，李长俊，彭善碧，张红兵.基于压力波法的管道堵塞检测技 术[J].天然气工业，2006, 26(4) :112-114.)期刊文献，文中提到"当管道堵塞时，在管道首 端发出一个脉冲正压波，正压波沿管道向下游传播堵塞物后反弹向首端传播，在管道首端 可以获得两次正压波信息；通过采集管道首端压力信号，并利用小波变换法提取压力信号 突变信息，获得正压波两次通过传感器的时间差，最后结合正压波波速便可以确定管道堵 塞的位置"。可见基于压力波法对管道的堵塞定位检测是现有已成熟的技术。
[0025] 本实用新型的有益效果是：
[0026] 分别通过监测预警信号采集端和堵塞定位信号采集端的压力信号，不仅能对管道 进行堵塞预警，而且在接收到预警信号后可立即监测管道具体的堵塞点。本装置硬件设备 少，简单易行，工作可靠稳定。
【附图说明】
[0027] 图1为本实用新型的结构框图；
[0028] 图2为本实用新型的实际装配图；
[0029] 图3为本实用新型的矿浆管道堵塞定位示意图；
[0030] 图中各标号：1_堵塞定位信号采集端，2-堵塞定位信号处理模块，3-单片机控制 模块，4-GPRS模块，5-预警信号采集端，6-预警信号处理模块，7-太阳能供电模块，8-网络， 9-远程PC机。
【具体实施方式】<