专利名称：油气管道输送计量及泄漏报警的无线管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油气管道输送计量及泄漏报警的无线管理系统，尤其是天然气、
石油、成品油、水和有害化学物质管道输送的计量、泄漏报警的无线管理系统。
背景技术：
随着我国最长的西气东输管道的建成，加上各大油田纵横交错的输油、输气管道 和炼油厂成品油输送管道等已长达数万公里；生产单位、经销单位、分销商在油气计量方面 相当复杂，如采用无线计量管理系统，无疑会减少许多麻烦，提高工作效率。而在这长达数 万公里的地下管网中，其零部件法兰、阀门、泵及其密封圈老化引起的渗漏，管道腐蚀和在 各种外力作用下，管道损坏后引起的渗漏，无疑都会给国家财产造成损失，严重的还会危及 人民的生命安全。
发明内容
本发明的目的是针对目前油气输送管道存在的计量问题和输送中的安全隐患，提 供一种油气管道输送计量及泄漏报警的无线管理系统，以保障在油气输送管道发生泄漏后 能及时报警，减少损失。 本发明是通过下述技术方案实现的 油气管道输送计量及泄漏报警的无线管理系统，包括超声波换能器(5)，超声波发
射、接收模块(4)，单片机(7)、时钟电路(6)、 LCD液晶显示屏(1)、键盘控制模块(2)、声光
报警模块(3)、通信模块(8);基于微控制器的GPS+GPRS系统，其中包括微控制器(9)、GPS
模块(13)、 GPRS模块(12)、 sim卡(11)、时钟电路(10)。其特征在于 所述超声波换能器(5)，通过超声波发射接收模块(4)与单片机(7)相连接。 所述时钟电路(6)与单片机(7)相连接。 所述单片机(7)通过通信模块(8)与微控制器(9)相连接。 所述LCD液晶显示屏(1)与单片机(7)相连接。 所述键盘控制模块(2)与单片机(7)相连接。 所述声光报警模块(3)与单片机相(7)连接。 所述GPS模块(13)与微控制器(9)相连接。 所述GPRS模块(12)与微控制器(9)相连接。 所述sim卡(11)与微控制器(9)相连接。 所述时钟电路(10)与微控制器(9)相连接 所述GPS模块(13)通过GPS星地面监控系统(19)与专线服务器(18)相连接， 通过交换机(20)向总控中心(22)发送数据。 所述GPRS通信模块(12)通过GPRS网络路由器(17)与专线服务器(18)相连接； 通过交换机(20)向总控中心(22)发送数据。 所述油气管道输送计量及泄漏报警的无线管理系统，其适用范围包括天然气、石油、成品油、水和有害化学物质的管道输送。
本发明的有益效果 1、使用超声波换能器可作非接触计量、检测，安装无需停流、截管、打孔，只要在铺 设管道外部安装超声波换能器即可，无流动阻挠检测，无额外压力损失，适用于大型圆形管 道和矩形管道，且原理上不受管径限制，其造价基本上与管径无关，给大型输送管道带来经 济实惠和方便。 2、使用超声波换能器作计量、检测和GPS+GPRS系统相结合，可实现油气输送的远 程智能化管理，节约大量的人力、物力，而计量准确。 3、使用超声波换能器作计量、检测和GPS+GPRS系统相结合，通过GPS定位系统能 及时发现泄漏地段，及时处理事故，减少损失。 4、采用功能强大的微控制器，通过通信接口，能方便地接入其它换能器和检测仪 器，能方便组网；实现生产、运输、销售联合调度、统一指挥。 5、应用范围广泛，能适用于天然气、石油、成品油、水和有害化学物质的管道输送。
下面结合附图对本发明的优选方法作进一步描述。
图1为本发明的计量及泄漏报警部分的一种基本结构示意图；
图2为实现本发明方法的计量及泄漏报警部分主程序框图； 图3为实现本发明方法的GPS+GPRS系统部分总控制结构示意图，虚线框内为GPRS 系统部分。
具体实施例方式
油气管道输送计量及泄漏报警的无线管理系统由图(1)、图(2)、图(3)所示，计 量、泄漏报警单元由超声波换能器、发射、接收、信号处理及流量显示和累积计算系统等组 成。 超声波换能器将电能转换为超声波能量，并将其超声波脉冲发射到被测流体中， 通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时的速度之差来反映流体的流速。接收器接收到的超 声波脉冲信号，即所测得的瞬时流量和累积流量值。经单片机进行数据处理，其内部的A\D 转换电路转换为代表流量的数字量或模拟量，一路供给显示屏显示数据，这样就实现了流 量的检测和计量。另一路信号通过GPS+GPRS系统总控中心发送数据。当某一检测点流量 减小(若发生泄漏)，其检测单元的单片机通过数据比较，向总控中心发送报警信号，总控 中心立即通过GPS定位系统确定事故位置，通过GPRS系统的短信平台和语音系统通知附近 工作人员进行处理。 下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述由图1可见，本发明 包括超声波换能器(5)，通过超声波发射接收模块(4)与单片机(7)相连接；超声波发射接 收模块(4)采用LM1812。 LM1812由美国国家半导体公司生产，是一种性能优良，且即能发送又能接收超声
波的通用型超声波集成器件。芯片内部包括脉冲调制C类振荡器、高增益接收器、脉冲调
制检测器及噪音抑制器。它除了可用于遥控器、报警器、自动门控制及通信方面外，还可用
于工业上的料位或液位的测量与控制、测距及测厚等方面，应用十分广泛。 单片机(7)通过通信模块(8)与微控制模块(9)相连接。LCD液晶显示屏(1)与单片机(7)，键盘控制模块(2)与单片机(7)相连接，声光报警模块(3)与单片机(7)相连 接。 单片机(7)通过通信模块(8)与微控制器(9)相连接，单片机(7)和微控制器(9) 由两只MSP430FG4618和外围电路构成，MSP430FG4618是16位超低功耗MCU，具有116KB闪 存、8KB RAM、 12位ADC、双DAC、DMA、3个OPAMP和16段LCD，采用外部8M Hz晶振(时钟)， 主要功能是根据用户的命令，完成键盘检测、液晶显示以及数据的发送与接收。它提供两个 双工串口 UartO、 Uartl，可实现与天线控制器和MODEM的异步数据通信，并可用UART多串 口扩展芯片(SP2338DP)按需要将其扩展至多个较高波特率的UART串口，由于界面显示程 序占用较大的RAM和Flash,并且要求较高的运算速率，MSP430FG4618系列恰能满足设计要 求。 微控制器(9)与GPS模块(13)相连接，GPS模块(13)通过GPS卫星地面监控系 统(19)与专线服务器(18)相连接，通过交换机(20)向总控中心(22)发送数据，通信服务 器(21)与交换机(20)相连接；总控中心(22)拥有整个系统唯一的数据中心，与信息发布 系统(23)、GPS卫星电子地图(24)、办公室PC机(25)和打印机(26)相连接，负责统一管 理调度整个系统的数据信息。 GPS模块采用西门子公司生产的XT55，XT55是西门子公司推出的第一款也是目前 的惟一一款集合了三频GSM/GPRS和GPS接收器的模块。预先配置的功能和超级紧凑的尺 寸(体积53X34X5. lmm3重llg)使其十分易于集成在新的小巧型的应用设备中，节省了 大量的时间和费用来做额外的硬件集成。可用于传输短信、语音、传真，用于数据传输时最 大理论传输速率可达85. 6kb/s，缺省值为14. kb/s，工作电压为3. 3 4. 8V，XT55内置GPS 接收器，能决定其当前的位置、速度、航向。这些数据可以由MCU保存，也可以直接发送到一 个控制中心。 微控制器(9)与GPRS通信模块(12)相连接，GPRS通信模块(12)通过GPRS网络 路由器(17)与专线服务器(18)相连接；通过交换机(20)向总控中心(22)发送数据；GPRS 路由器(17)与通信服务器(14)、程序服务器(15)以太网(16)相连接。总控中心(22)是 整个系统的控制中心，它可以控制本系统中任何数据采集点中心注册，可以控制各分控中 心的权限等。总控中心(22)提供整个系统唯一对外的通信接口 (通信服务器)，连接GPRS 路由器；控制(GPS+GPRS)之间通过通信，地理位置和信息实时上传、调度与信息发布，远程 参数设置与菜单修改等功能；通过中心系统实现基于卫星电子地图的地理信息查询、实时 定位、对采集点的所有信息进行采集、录入，而后向工作人员提供修改、删除以及查询功能。
GPRS通信模块采用西门子公司生产的MC391 : MC39i是新一代GSM/GPRS双模模块，它设计小巧、功耗很低，与MC35i完全兼容，为
用户提供了简单、内嵌式的无线GPRS连接。双信道传输模式极大的改善了 GPRS的传输性
能，通过ZIF接口 (特殊电缆连接口)可以轻松建立模块和应用设备间的联系。 MC39i可广泛应用于企业短信广告、短信通知、短信查询、短信监控、GPRS上网等领域. MC39i具有永久在线功能，可实现快速数字接入和高速数据传输.将它应用于笔
记本电脑、PDAS(个人数字助理)和手机，可以提供更快的无线浏览网页的能力。 显然，本领域的技术人员对本发明的油气输送管道计量及泄漏报警的无线管理系统，进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和应用范围。这样，倘若本发明的这些修改 和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变 型在内。
权利要求
油气管道输送计量及泄漏报警的无线管理系统，包括超声波换能器(5)，超声波发射接收模块(4)，单片机(7)、时钟电路(6)、LCD液晶显示屏(1)、键盘控制模块(2)、声光报警模块(3)、通信模块(8)；基于微控制器的GPS+GPRS系统，其中包括微控制器(9)、GPS模块(13)、GPRS模块(12)、sim卡(11)、时钟电路(10)；微控制器(9)与GPS模块(13)相连接，GPS模块(13)通过GPS卫星地面监控系统(19)与专线服务器(18)相连接；通过交换机(20)向总控中心(22)发送数据；通信服务器(21)与交换机(20)相连接；总控中心(22)与信息发布系统(23)、GPS 星电子地图(24)、办公室PC机(25)和打印机(26)相连接，负责统一管理调度整个系统的数据信息；微控制器(9)与GPRS通信模块(12)相连接，GPRS通信模块(12)通过GPRS网络路由器(17)与专线服务器(18)相连接；通过交换机(20)向总控中心(22)发送数据；其适用范围包括天然气、石油、成品油、水和有害化学物质的管道输送。根据权利要求1所述，其特征在于
2. 所述超声波换能器(5)，通过超声波发射接收模块(4)与单片机(7)相连接。
3. 所述时钟电路(6)与单片机(7)相连接。
4. 所述单片机(7)通过通信模块(8)与微控制器(9)相连接。
5. 所述LCD液晶显示屏(1)与单片机(7)相连接。
6. 所述键盘控制模块(2)与单片机(7)相连接。
7. 所述声光报警模块(3)与单片机相(7)连接。
8. 所述GPS模块(13)与微控制器(9)相连接。
9. 所述GPRS模块(12)与微控制器(9)相连接。
10. 所述sim卡(11)与微控制器(9)相连接。
11. 时钟电路(10)与微控制器相(9)连接。
12. 所述GPRS通信模块(12)通过GPRS网络路由器(17)与专线服务器(18)相连接。
13. 所述GPS模块(13)通过GPS卫星地面监控系统(19)与专线服务器(18)相连接。
14. 所述的油气管道输送计量及泄漏报警的无线管理系统；其适用范围包括天然气管 道输送。
15. 所述的油气管道输送计量及泄漏报警的无线管理系统；其适用范围包括石油管道 输送。
16. 所述的油气管道输送计量及泄漏报警的无线管理系统；其适用范围包括成品油管道输送。
17. 所述的油气管道输送计量及泄漏报警的无线管理系统；其适用范围包括有害化学物质管道输送。
全文摘要
本发明公开了一种油气管道输送计量及泄漏报警的无线管理系统，包括超声波换能器，超声波发射接收模块，单片机、存储器、LCD液晶显示屏、键盘控制模块、声光报警模块、通信模块；基于微控制器的GPS+GPRS系统。利用超声波换能器将电能转换为超声波能，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，测得的瞬时流量和累积流量值。经微处理器进行数据处理后转换为代表流量的数字信号，一路供给显示屏显示数据，另一路信号通过GPS+GPRS系统总控中心发送数据。若发生泄漏，其检测单元的单片机通过数据比较，向总控中心发送报警信号，总控中心立即通过GPS定位系统确定事故位置，通过GPRS系统的短信平台和语音系统通知附近工作人员进行处理。
文档编号F17D5/00GK101749542SQ20081023259
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月1日 优先权日2008年12月1日
发明者谭汉卿 申请人:谭汉卿