一种硫酸泄漏监测的控制方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种硫酸泄漏监测的控制方法，包括：在需要进行硫酸监测的部分设置漏酸接受带，其中漏酸接受带的结构为：在热塑性树脂材料基底上敷设铜线，铜线上涂敷聚醚醚酮保护层；判断若漏酸接受带的电阻值发生变化，则进行硫酸泄漏报警；获得漏酸接受带变化后的稳定电阻值后，根据获取的稳定电阻值、铜线截面积和未发生泄漏前铜线电阻率之间的关系，进而获得具体的硫酸泄露位置并发送通知信息。本发明解决了当前存在监测不到硫酸微小泄漏且不能进行泄漏点定位的问题。
【专利说明】 —种硫酸泄漏监测的控制方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动监测【技术领域】，特别涉及一种硫酸泄漏监测的控制方法及装置。
【背景技术】
[0002]硫酸是一种重要的工业原料，管道输送是常用的硫酸输送方法。硫酸输送管道一旦发生泄漏，不仅造成硫酸浪费，更严重的是在周边环境中造成极大的危险，甚至危及人身安全。目前硫酸输送管道大部分没有安装泄漏自动监测装置，依靠人工巡检，发生泄漏不能及时发现，对于微小泄漏容易漏检，而且浪费人力。当前一些管线采用负压波法进行在线监测，利用硫酸泄漏时造成管线内压力的变化来监测硫酸泄漏，但是这种方法监测不到小于1%流量的泄漏，而且难以精确定位泄漏点。还有少部分管线采用硫酸泄漏电缆进行监测，这种电缆能够感受到滴落在其表面的硫酸，但是其监测距离短(约300m)，感受面窄(约2mm),价格贵(约3000元/米),不具备泄漏点定位功能。
[0003]因此，当前需要一种硫酸泄漏监测的自动控制的技术方案，来解决上述问题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于提供一种硫酸泄漏监测的控制方法及装置，以解决当前存在监测不到硫酸微小泄漏且不能进行泄漏点定位的问题。
[0005]为了解决上述问题，本发明提供了一种硫酸泄漏监测的控制方法，包括:
[0006]在需要进行硫酸监测的部分设置漏酸接受带，其中漏酸接受带的结构为:在热塑性树脂材料基底上敷设铜线，铜线上涂敷聚醚醚酮保护层；
[0007]判断若漏酸接受带的电阻值发生变化，则进行硫酸泄漏报警；获得漏酸接受带变化后的稳定电阻值后，根据获取的稳定电阻值、铜线截面积和未发生泄漏前铜线电阻率之间的关系，进而获得具体的硫酸泄露位置并发送通知信息。
[0008]本发明还提供了一种硫酸泄漏监测的控制装置，包括:
[0009]监测单元包括相互连接的一漏酸接受带和一信号采集器，其中，
[0010]漏酸接受带，设置于需要进行硫酸监测的部分，其中漏酸接受带的结构为:在热塑性树脂材料基底上敷设铜线，铜线上涂敷聚醚醚酮保护层；
[0011]信号采集器，用于获取漏酸接受带的电阻值的信息；及
[0012]集中显示报警器，用于根据接收的漏酸接受带的电阻值的信息，判断若漏酸接受带的电阻值发生变化，则发送硫酸泄漏报警；获得漏酸接受带变化后的稳定电阻值后，根据获取的稳定电阻值、铜线截面积和未发生泄漏前铜线电阻率之间的关系，进而获得具体的硫酸泄露位置并发送通知信息。
[0013]与现有技术相比，应用本发明，可以监测到5ml流量的硫酸微小泄漏；每个监测单元长度较长，且各个监测单元采用链状结构进行通信，可以无限扩展监测长度；硫酸传感带监测单元采用铜线回型敷设结构，增加了对泄漏硫酸感知的面积，提高了灵敏度；可以采取跟踪阻值变化过程的方式，提高监测的可靠性；同时通过对比阻值变化定位泄漏点，使得定位更加准确泄漏点，定位精度能达到<10m，并且具有更高的可靠性；通信采用SHDSL(对称高速数字用户线路)方式，只用一对双绞线就可以实现远距离通信。集中显示报警器具有声光报警和短信报警功能，可以及时通知现场的和远程的相关人员采取应对措施。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1是本发明的硫酸泄漏监测的控制方法的流程示意图；
[0016]图2是本发明的硫酸泄漏监测的控制装置的结构示意图；
[0017]图3是本发明的控制装置的具体结构示意图；
[0018]图4是本发明的信号采集器的原理示意图；
[0019]图5是本发明的网络延伸器组结构的原理示意图；
[0020]图6是本发明的集中显示报警器结构的原理示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]如图1所示，本发明的硫酸泄漏监测的控制方法的流程示意图，包括如下步骤:
[0023]步骤10、在需要进行硫酸监测的部分设置漏酸接受带，其中漏酸接受带的结构为:在热塑性树脂材料基底上敷设裸铜线，其中铜线采用多周回型环绕的方式且铜线间存在间隔，铜线上涂敷聚醚醚酮保护层；
[0024]需要进行硫酸监测的部分可以使输送硫酸的管道或存放硫酸的容器等，本发明并不以此为限定。
[0025]所述热塑性树脂包括PE (聚乙烯)、PVC (聚氯乙烯)、PS (聚苯乙烯)、PA (聚酰胺)、POM (聚甲醛)、PC (聚碳酸酯)、聚苯醚、聚砜或橡胶等材料。只要是具有受热软化、冷却硬化的性能，而且不起化学反应，无论加热和冷却重复进行多少次都能保持上述特性的热塑性树脂材料都可以为本发明应用，本发明并不以此为限定。
[0026]本发明采用铜线回型敷设结构(即多周回型环绕)，增加了对泄漏硫酸感知的面积，提闻了灵敏度。
[0027]聚醚醚酮具有刚性和柔性，特别是对交变应力下的抗疲劳性非常突出，可与合金材料相媲美。聚醚醚酮具有耐高温和耐腐蚀性的特点，具有很高的化学稳定性，但是聚醚醚酮对硫酸很敏感，会被硫酸所腐蚀，除硫酸外的强酸、强碱都不能腐蚀聚醚醚酮，因此本发明中铜线上涂敷聚醚醚酮保护层是非常重要的技术特征，可以确保浓硫酸泄露时，立刻融化漏酸接受带表面的聚醚醚酮涂层，引起漏酸接受带阻值变化，以获知浓硫酸泄露。
[0028]多个所述漏酸接受带可以采用链状结构进行连接，通过这种方式可以无限扩展监测长度，例如漏酸接受带为1000米长度，10个链状连接的漏酸接受带就可以达到10km，若100个链状连接的漏酸接受带就可以达到100km，这样既可以达到扩展监测长度的技术效果O
[0029]步骤20、判断若漏酸接受带的电阻值发生变化，则进行硫酸泄漏报警；获得漏酸接受带变化后的稳定电阻值后，根据获取的稳定电阻值、铜线截面积和未发生泄漏前铜线电阻率之间的关系，进而获得具体的硫酸泄露位置并发送通知信息。
[0030]所述获得漏酸接受带变化后的稳定电阻值后，根据获取的稳定电阻值、铜线截面积和未发生泄漏前铜线电阻率之间的关系，进而获得具体的硫酸泄露位置的步骤，包括:
[0031]获取漏酸接受带直到回型环绕的铜线各环全部短路后电阻达到的稳定值R，硫酸和铜线组成一个串并联电阻回路，根据关系式R=P X1/S求得铜线长度1，从而获得具体的硫酸泄露位置；其中电阻率P为未发生泄漏前铜线电阻率，S是铜线截面积。
[0032]如图2所示，一种硫酸泄漏监测的控制装置，包括:监测单元和集中显示报警器，其中，
[0033]监测单元包括相互连接的一漏酸接受带和一信号采集器，其中，
[0034]漏酸接受带，设置于需要进行硫酸监测的部分，其中漏酸接受带的结构为:在热塑性树脂材料基底上敷设铜线，铜线上涂敷聚醚醚酮保护层；
[0035]信号采集器，用于获取漏酸接受带的电阻值的信息；及
[0036]集中显示报警器，用于根据接收的漏酸接受带的电阻值的信息，判断若漏酸接受带的电阻值发生变化，则发送硫酸泄漏报警；获得漏酸接受带变化后的稳定电阻值后，根据获取的稳定电阻值、铜线截面积和未发生泄漏前铜线电阻率之间的关系，进而获得具体的硫酸泄露位置并发送通知信息。
[0037]所述漏酸接受带的结构中铜线为多周回型环绕的敷设结构且铜线间存在间隔；
[0038]各所述监测单元的信号采集器之间是通过对称高速数字用户线路的网络延伸器组相互连接；
[0039]各所述监测单元的漏酸接受带为通过链状结构进行连接。
[0040]所述集中显示报警器获得漏酸接受带变化后的稳定电阻值后，根据获取的稳定电阻值、铜线截面积和未发生泄漏前铜线电阻率之间的关系，进而获得具体的硫酸泄露位置，是指:
[0041]所述集中显示报警器获取漏酸接受带直到回型环绕的铜线各环全部短路后电阻达到的稳定值R，硫酸和铜线组成一个串并联电阻回路，根据关系式R=P X1/S求得铜线长度1，从而获得具体的硫酸泄露位置；其中电阻率P为未发生泄漏前铜线电阻率，S是铜线截面积。
[0042]所述信号采集器为设置在印刷电路板上，包括:一端连接漏酸接受带的恒流源输出线，恒流源输出线的另一端连接恒流源模块和电压信号线，电压信号线与恒流源输出线和模数转换模块相连，模数转换模块和微处理器通过数据总线相连，微处理器和网络模块通过数据线相连，网络模块和印刷电路板外的对称高速数字用户线路的网络延伸器组通过网线相连。
[0043]所述集中显示报警器包括控制模块、报警模块和短信模块，其中，
[0044]所述控制模块，用于接收漏酸接受带的电阻值的信息，进行计算和确定硫酸泄露位置；
[0045]所述报警模块，用于通过声音和/或灯光进行硫酸泄露报警；
[0046]所述短信模块，用于通过短信方式发送硫酸泄露报警信息和硫酸泄露位置的信肩、O
[0047]所述报警模块通过串行通信口和控制模块相连，短信模块通过USB通信口和控制模块相连。
[0048]具体的方式:由于漏酸接受带中通入恒定电流I，检测铜线两端电压值V，从而根据欧姆定律R=V/I测得铜线电阻值R。没有硫酸泄漏时，漏酸接受带保持一恒定的电阻值，其阻值由铜线长度、铜线截面积和铜线电阻率决定。当硫酸泄漏时，将立刻融化漏酸接受带表面的聚醚醚酮涂层，由于硫酸良好的导电性，将相邻铜线短路，引起漏酸接受带的电阻值变化，例如I秒内减小超过I%，即可能发生了硫酸泄漏此时即可进行泄漏报警；随着硫酸泄漏增多，被短路铜线增多，电阻继续减小，直到回型环绕的铜线4环全部短路，电阻达到一稳定值。此时由硫酸和铜线组成一个串并联电阻回路。硫酸的电阻值在一定长度上是确定的，因此根据电阻计算公式R=P X 1/S，R被数据采集器检测到；电阻率P采用预警前的电阻值计算得到，以排除温度变化的影响；S是铜线截面积，可以求得铜线长度1，从而确定泄漏点的位置。本发明可以用于管道输送硫酸泄漏的监测。
[0049]【具体实施方式】:如图3所示，硫酸泄漏监测的控制装置可以包括漏酸接受带、信号采集器和集中显示报警器。漏酸接受带长1000m，在2mm厚度的聚乙烯塑料基底上敷设截面积为0.02平方毫米的裸铜线，铜线做回型环绕4周，线间隔5mm，铜线上涂敷0.1mm厚度聚醚醚酮保护层。如图4所示，信号采集器在印刷电路板上，恒流源模块上连接有恒流源输出线，电压信号线与恒流源输出线和模数转换模块相连，模数转换模块和微处理器通过数据总线相连，微处理器和网络模块通过数据线相连；网络模块和印刷电路板外的
SHDSL (Symmetric high-speed digital subscriber line-对称高速数字用户线路)网络延伸器组通过网线相连。图5是网络延伸器组结构原理图，在机箱中，SHDSL网络延伸器分别用网线和集线器相连。
[0050]如图6所示，集中显示报警器包括控制模块、报警模块和短信模块，其中控制模块可以采用工业平板电脑，报警模块可以采用声光报警器。
[0051]漏酸接受带的铜线连接到信号采集器的恒流源，每一条漏酸接受带和一个信号采集器组成一个监测单元；各个监测单元的信号采集器之间用双绞线相连；第一个信号采集器用以太网线和集中显示报警器相连。
[0052]硫酸泄漏监测的控制装置安装时采用必要的辅助设施使可能泄漏的硫酸滴落在漏酸接受带上。譬如确定两者的相对位置，就可以使可能泄漏的硫酸滴落在漏酸接受带上。
[0053]由于信号采集器供给漏酸接受带的电流是恒定的，因此采集漏酸接受带的电压信号，根据欧姆定律就可以检测到漏酸接受带的电阻值。没有硫酸泄漏时，漏酸接受带保持一恒定的电阻值，其阻值由铜丝长度、截面积和电阻率决定。当硫酸泄漏时，将立刻融化漏酸接受带表面的聚醚醚酮涂层，由于硫酸良好的导电性，将相邻铜线短路，引起漏酸接受带阻值变化。此时即可进行泄漏报警；随着硫酸泄漏增多，回型铜线相邻各线全部短路，电阻值达到一稳定值，根据此值和硫酸电阻值以及铜导线阻值计算公式，即可定位泄漏点。
[0054]各个监测单元将本单元的泄漏监测信息和前一单元的泄漏监测信息打包向后转发，所有信息依次传递到集中显示报警器，发生泄漏时集中显示报警器启动报警模块并通过短信模块通知相关人员。
[0055]更具体的:在100m长,2mm厚的聚乙烯塑料基底上敷设截面积0.02mm2的裸铜线，铜线做回型环绕4周，线间隔5mm，铜线上涂敷0.1mm厚聚醚醚酮保护层，制成漏酸接受带。在印刷电路板上，型号为CM3502的恒流源模块连接有恒流电源输出线，电压信号线与恒流源输出线和型号为AD7490的模数转换模块相连，模数转换模块和型号为AT91RM9200的微处理器通过数据总线相连，微处理器和型号为DM9161E的10M/100M自适应网络模块通过数据线相连；网络模块和印刷电路板外的SHDSL网络延伸器组中的集线器通过网线相连，制成信号采集器。网络延伸器组中两个型号为ACC3010的SHDSL网络延伸器分别与型号为FH08的集线器相连。漏酸接受带铜线连接到信号采集器的恒流源，每一条漏酸接受带和一个信号采集器组成一个监测单元；各个信号采集器的网络延伸器之间用双绞线相连；第一个信号采集器的网络延伸器用以太网线和集中显示报警器相连。集中显示报警器中型号为LW-EMS-10的声光报警器通过串行通信口和型号为TPC126-H的平板工业计算机相连，型号为HTGSM-1U的短信模块通过USB通信口和平板工业计算机相连。组成硫酸泄漏监测的控制装置的监测单元的数量由被监测管线长度确定，每1000米I个监测单元。硫酸泄漏监测的控制装置安装时，将漏酸接受带安装于硫酸输送管道下方，并采用必要的辅助设施使可能泄漏的硫酸滴落在漏酸接受带上。
[0056]硫酸泄漏监测的控制装置的工作时在漏酸接受带铜线中通入恒定电流I，同时实时检测铜线两端电压值V，从而根据欧姆定律R=V/I测得铜线电阻值R。R值会随环境温度发生变化，但是变化及其缓慢，一旦R值出现快速变化，例如I秒内减小超过1%，即可能发生了硫酸泄漏。硫酸泄漏时滴落在漏酸接受带上立刻融化其表面的聚醚醚酮涂层，由于硫酸良好的导电性，将相邻铜线短路，使电阻值减小。此时信号采集器发出预警，并保存预警前一时刻的电阻值。随着漏酸量增加，被短路铜线增多，电阻继续减小，直到回型环绕的铜线4环全部短路，电阻达到稳定值。此时由硫酸和铜线组成一个串并联电阻回路。硫酸的电阻值在一定长度上是确定的，因此根据电阻计算公式R=P Xl/S，R被数据采集器检测到；电阻率P采用预警前的电阻值计算得到，以排除温度变化的影响；S是铜线截面积0.02平方毫米，可以求得铜线长度1，从而确定泄漏点位置。
[0057]硫酸泄漏监测的控制装置工作时各个监测单元将本单元的泄漏监测信息和前一单元的泄漏监测信息打包向后转发，所有信息依次传递到集中显示报警器，发生泄漏预警时集中显示报警器启动声光报警器并通过短信模块通知相关人员进行必要检查；确定泄漏点位置后集中显示报警器显示泄漏点位置，使操作人员快速到达现场进行处理。
[0058]硫酸具有很强的腐蚀性，如不及时控制泄漏口，后果不堪设想，因此迅速确定硫酸泄露的位置是相当重要的。本发明的漏酸接受带的结构中，在采用多周回型环绕的敷设结构的铜线的回型结构中嵌入多根玻璃丝，该玻璃丝为一网状结构，该网状结构的宽度小于等于铜线间隔距离，优选为玻璃丝的直径为小于1mm，铜线间隔为5mm，网状结构的宽度为4mm，通过上述结构可以将泄漏硫酸迅速将回型环绕结构的铜线的电阻达到稳定值。本发明实际测试应用于35km的硫酸输送管道，选取玻璃丝的直径为0.04mm，铜线间隔为5mm，网状结构的宽度为4_时,设置一硫酸泄漏点,通过21秒即确定泄漏硫酸的位置,这样可以加快处理硫酸泄漏的流程，减少泄漏硫酸造成的损失。
[0059]本说明书中的各个实施例一般采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0060]一般来说，程序模块或单元可以由软件、硬件或两者的结合来实现，本申请可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块或单元可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
[0061]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0062]本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其主要思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
【权利要求】
1.一种硫酸泄漏监测的控制方法，其特征在于，包括: 在需要进行硫酸监测的部分设置漏酸接受带，其中漏酸接受带的结构为:在热塑性树脂材料基底上敷设铜线，铜线上涂敷聚醚醚酮保护层； 判断若漏酸接受带的电阻值发生变化，则进行硫酸泄漏报警；获得漏酸接受带变化后的稳定电阻值后，根据获取的稳定电阻值、铜线截面积和未发生泄漏前铜线电阻率之间的关系，进而获得具体的硫酸泄露位置并发送通知信息。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于， 所述漏酸接受带的结构中铜线采用多周回型环绕的敷设结构且铜线间存在间隔。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于， 所述在需要进行硫酸监测的部分设置漏酸接受带的步骤中，还包括设置的多个所述漏酸接受带采用链状结构进行连接。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于， 所述获得漏酸接受带变化后的稳定电阻值后，根据获取的稳定电阻值、铜线截面积和未发生泄漏前铜线电阻率之间的关系，进而获得具体的硫酸泄露位置的步骤，包括: 获取漏酸接受带直到回型环绕的铜线各环全部短路后电阻达到的稳定值R，硫酸和铜线组成一个串并联电阻回路，根据关系式R=P X1/S求得铜线长度1，从而获得具体的硫酸泄露位置；其中电阻率P为未发生泄漏前铜线电阻率，S是铜线截面积。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于， 所述热塑性树脂包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜或橡胶。
6.一种硫酸泄漏监测的控制装置，其特征在于，包括: 监测单元包括相互连接的一漏酸接受带和一信号采集器，其中， 漏酸接受带，设置于需要进行硫酸监测的部分，其中漏酸接受带的结构为:在热塑性树脂材料基底上敷设铜线，铜线上涂敷聚醚醚酮保护层； 信号采集器，用于获取漏酸接受带的电阻值的信息 '及 集中显示报警器，用于根据接收的漏酸接受带的电阻值的信息，判断若漏酸接受带的电阻值发生变化，则发送硫酸泄漏报警；获得漏酸接受带变化后的稳定电阻值后，根据获取的稳定电阻值、铜线截面积和未发生泄漏前铜线电阻率之间的关系，进而获得具体的硫酸泄露位置并发送通知信息。
7.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于， 所述漏酸接受带的结构中铜线为多周回型环绕的敷设结构且铜线间存在间隔； 各所述监测单元的信号采集器之间是通过对称高速数字用户线路的网络延伸器组相互连接； 各所述监测单元的漏酸接受带为通过链状结构进行连接。
8.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于， 所述集中显示报警器获得漏酸接受带变化后的稳定电阻值后，根据获取的稳定电阻值、铜线截面积和未发生泄漏前铜线电阻率之间的关系，进而获得具体的硫酸泄露位置，是指: 所述集中显示报警器获取漏酸接受带直到回型环绕的铜线各环全部短路后电阻达到的稳定值R，硫酸和铜线组成一个串并联电阻回路，根据关系式R= P X1/S求得铜线长度I，从而获得具体的硫酸泄露位置；其中电阻率P为未发生泄漏前铜线电阻率，S是铜线截面积。
9.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于， 所述信号采集器为设置在印刷电路板上，包括:一端连接漏酸接受带的恒流源输出线，恒流源输出线的另一端连接恒流源模块和电压信号线，电压信号线与恒流源输出线和模数转换模块相连，模数转换模块和微处理器通过数据总线相连，微处理器和网络模块通过数据线相连，网络模块和印刷电路板外的对称高速数字用户线路的网络延伸器组通过网线相连。
10.如权利要求6所述的控制装置，其特征在于， 所述集中显示报警器包括控制模块、报警模块和短信模块，其中， 所述控制模块，用于接收漏酸接受带的电阻值的信息，进行计算和确定硫酸泄露位置； 所述报警模块，用于通过声音和/或灯光进行硫酸泄露报警； 所述短信模块，用于通过短信方式发送硫酸泄露报警信息和硫酸泄露位置的信息。
【文档编号】F17D5/06GK104141883SQ201310669710
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】赵晨光, 魏丽, 幺琳, 雷振山 申请人:唐山学院