智能音波管道泄漏监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能音波管道泄漏监测系统，包括在管道上间隔设置的音波传感器，所述音波传感器通过信号调理器与音波数据采集器相连，所述音波传感器通过连接头与所述管道相连；本实用新型的优点在于：运行更为可靠、维护便利与安全，提高了管道泄漏监测系统的灵敏度、可靠性和稳定性，降低了误报率，能实时监测管道的运行情况。
【专利说明】智能音波管道泄漏监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种管道泄漏监测装置，具体地说是一种智能音波管道泄漏监测系统，属于管道泄漏监测装置领域。
【背景技术】
[0002]如今，能源已经成为制约一个国家经济发展的最重要因素之一，基于管道的能源输送因运量大、耗能低、经济环保等优点，迅速成为石油、天然气的最安全、有效的主要运输方式。但是，由于管道的自然腐蚀、老化、自然灾害和人为破坏等原因，管道泄漏事故时有发生，造成了严重的能源损失和环境污染。因此，作为国家经济命脉的油气输送管道的泄漏问题引起了人们的广泛关注和重视。名称为“管道泄露监测系统”申请号为“CN201120057224.8”的中国实用新型专利提供了一种管道泄漏监测系统，包括感应组件、处理组件和显示器，处理组件分别与感应组件和显示器相连接，感应组件包括感应装置、数据采集装置和数据传输装置，数据采集装置分别与数据感应装置和数据传输装置相连接。然而，该设备结构简单，响应时间长，检测精确度较低。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于，设计了一种管道泄漏监测装置，该装置能实时监测管道的运行情况，及时发现并确定泄漏发生的位置，减少因管道泄漏造成的经济损失，响应时间短，精确度高。
[0004]本实用新型的技术方案为:
[0005]一种管道泄漏监测装置，包括在管道上间隔设置的音波传感器，所述音波传感器通过信号调理器与音波数据采集器相连，音波传感器实时接收和监控管道中的音波信号并转化为通信信号，将音波信号实时传递给音波数据采集器。在微小泄漏孔径的情况下，泄漏产生的微弱音波信号，经过长距离传输进一步衰减，使信号的捕捉变得更加困难，本实用新型通过使用定制化的音波传感器，并设置信号调理器对信号进行放大处理，音波数据采集器对信号进行除噪处理，有效的解决了微弱信号的捕捉、放大和噪声抑制的问题。
[0006]所述的信号调理器与音波数据采集器均设置在防爆壳内，防止在管道破裂的同时损坏防爆壳内的信号调理器与音波数据采集器等元件。另外，所述防爆壳内还设有5芯屏蔽线，防止信号受到干扰。
[0007]所述音波传感器的采样频率为5-lOms，通过采用双音波传感器检测，动态测量，
2.5μ s的瞬时响应时间，能够避免产生误警。
[0008]所述音波数据采集器通过数据传输装置与处理器通讯连接，所述处理器分别与显示器和存储装置相连。音波数据采集器将采集到的音波信号进行预处理，转换为数字域的多通道音波信号，并通过通讯网络等数据传输装置实时传输到处理器，处理器对收到的数据进行计算，并将判断结果传输至显示器显示出来，储存装置将收到的处理器的数据储存以便以后调用和核对。[0009]所述数据传输装置为无线传输装置，采用的通讯网络可由无线传输网络、无线通讯基站或数据传输专网。
[0010]所述数据传输装置包括与所述音波数据采集器通讯相连的第一无线传输装置，以及与所述处理器通讯相连的第二传输装置，所述第一无线传输装置与所述第二传输装置无线通讯连接。
[0011 ] 所述信号调理器还连接有A/D转换器，将音波信号转换为数据信号。所述A/D转换器与单片机相连，所述单片机为AVR系列ATmegal 128L单片机。ATmegal 128L芯片是ATMEL公司生产的AVR系列处理器，该系列处理器为增强RISC内载闪存的芯片，能够对采集到的异常信号进行有效的去噪、识别处理，大大提高了检测的精确度。
[0012]在泄漏的瞬间，管道压力平衡被打破，造成管道内流体弹性力量的释放，此时引起瞬时音波震荡。在管道中，音波从破裂的泄漏点，透过流体导引，沿着管壁以音速向两侧扩张，安装在泄露管道两端的音波传感器实时接收并监控管道内音波信号，根据音波信号到达泄露管道两端音波传感器的时间差，计算出发生泄漏的具体位置。
[0013]所述音波数据采集器通过卫星接收装置还连接有授时卫星，所述授时卫星主要采用卫星授时应用，可以精确地将多个音波数据采集器时钟同步起来，减小了时间误差。
[0014]进一步地，所述音波传感器处还设有次声波传感器、流量计和负压波传感器，并通过所述数据传输装置与所述处理器相连，由处理器比较泄露点两侧的次声波、流量和负压波信号，进行补偿检测，提高精确度，对微小的泄漏报警和准确定位。根据次声波、流量和负压波信号分析异常情况，当发现有泄漏特征的次声波时，对比流量及负压波信号变化，在预设的时间内报警，利用次声波技术对异常泄漏点进行定位，提示定位信息。
[0015]进一步地，所述音波传感器与阀门相连通，所述阀门的一端与泄放管相连，所述阀门的另一端通过引压管与所述管道连通，所述音波传感器的间距为40到80米，优选为60米。更进一步地，所述泄放管与所述阀门之间、所述阀门与所述引压管之间、所述引压管与所述管道之间及所述阀门与所述音波传感器之间均由卡套或螺纹连接件连接。通过将两音波传感器的安装位置调整至适合的间距，减小了声波信号的衰减，确保所采集声波信号的准确；并且通过设置阀门、引压管和泄放管，使在冬季停输时检测系统中的存油便于排放，从而使音波传感器的运行更为可靠、维护便利与安全，提高了对管道泄漏监测的准确性。
[0016]本实用新型的优点在于:运行更为可靠、维护便利与安全，提高了管道泄漏监测系统的灵敏度、可靠性和稳定性，降低了误报率，能实时监测管道的运行情况。
[0017]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例音波传感器的连接示意图；
[0019]图2为本实用新型实施例的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0021]实施例1[0022]如图1和图2所示，一种管道泄漏监测装置，包括在管道9上间隔设置的音波传感器(声波传感器)I，所述音波传感器I通过信号调理器2与音波数据采集器3相连，所述音波传感器I通过连接头4与所述管道9相连，音波传感器实时接收和监控管道中的音波信号并转化为通信信号，将音波信号实时传递给音波数据采集器(声波数据采集器)。在微小泄漏孔径的情况下，泄漏产生的微弱音波信号，经过长距离传输进一步衰减，使信号的捕捉变得更加困难，本实用新型通过使用定制化的音波传感器，并设置信号调理器对信号进行放大处理，音波数据采集器对信号进行除噪处理，有效的解决了微弱信号的捕捉、放大和噪声抑制的问题。
[0023]所述的信号调理器I与音波数据采集器2均设置在防爆壳5内，防止在管道破裂的同时损坏防爆壳内的信号调理器与音波数据采集器等元件。另外，所述防爆壳5内还设有5芯屏蔽线6，防止信号受到干扰。
[0024]所述音波传感器I与阀门6相连通，所述阀门6的一端与泄放管7相连，所述阀门6的另一端通过引压管8与所述管道9连通，所述音波传感器的间距为40到80米，优选为60米。所述泄放管7与所述阀门6之间、所述阀门6与所述引压管8之间、所述引压管8与所述管道9之间及所述阀门6与所述音波传感器I之间均由卡套或螺纹连接件连接。通过将两音波传感器的安装位置调整至适合的间距，减小了声波信号的衰减，确保所采集声波信号的准确；并且通过设置阀门、引压管和泄放管，使在冬季停输时检测系统中的存油便于排放，从而使音波传感器的运行更为可靠、维护便利与完全，提高了对管道泄漏监测的准确性。
[0025]所述音波传感器I的采样频率为5-lOms，通过采用双音波传感器检测，动态测量，
2.5μ s的瞬时响应时间，能够避免产生误警。
[0026]所述信号调理器还连接有A/D转换器，将音波信号转换为数据信号，所述A/D转换器通过音波数据采集器与单片机相连，所述单片机为AVR系列ATmegall28L单片机。ATmegal 128L芯片是ATMEL公司生产的AVR系列处理器，该系列处理器为增强RISC内载闪存的芯片，能够对采集到的异常信号进行有效的去噪、识别处理，大大提高了检测的精确度。
[0027]所述单片机通过数据传输装置与处理器通讯连接，所述处理器分别与显示器和存储装置相连。音波数据采集器将采集到的音波信号进行预处理，转换为数字域的多通道音波信号，并通过通讯网络等数据传输装置实时传输到处理器，处理器对收到的数据进行计算，并将判断结果传输至显示器显示出来，储存装置将收到的处理器的数据储存以便以后调用和核对。
[0028]所述数据传输装置为无线传输装置，采用的通讯网络可由无线传输网络、无线通讯基站或数据传输专网。
[0029]所述数据传输装置包括与所述音波数据采集器通讯相连的第一无线传输装置，以及与所述处理器通讯相连的第二传输装置，所述第一无线传输装置与所述第二传输装置无线通讯连接。
[0030]在泄漏的瞬间，管道压力平衡被打破，造成管道内流体弹性力量的释放，此时引起瞬时音波震荡。在管道中，音波从破裂的泄漏点，透过流体导引，沿着管壁以音速向两侧扩张，安装在泄露管道两端的音波传感器实时接收并监控管道内音波信号，根据音波信号到达泄露管道两端音波传感器的时间差，计算出发生泄漏的具体位置。
[0031]所述单片机通过卫星接收装置还连接有授时卫星，所述授时卫星主要采用卫星授时应用，可以精确地将多个音波数据采集器时钟同步起来，减小了时间误差。
[0032]另外，所述音波传感器处还可以设置次声波传感器、流量计和负压波传感器，并通过所述数据传输装置与所述处理器相连，由处理器比较泄露点两侧的次声波、流量和负压波信号，进行补偿检测，提高精确度，对微小的泄漏报警和准确定位。根据次声波、流量和负压波信号分析异常情况，当发现有泄漏特征的次声波时，对比流量及负压波信号变化，在预设的时间内报警，利用次声波技术对异常泄漏点进行定位，提示定位信息。
[0033]另外，上述音波传感器、信号调理器、A/D转换器、处理器、显示器、存储装置、卫星接收装置、无线传输装置、单片机和处理器等作为单独的设备，除本实用新型所指出的改进结构外，其余结构均属于现有技术，在市场上均能买到，故不多述。
[0034]上述处理器也可以采用名称为“一种管道泄漏检测方法及装置”申请号为“CN200810223454.X”中所述的中心站装置的计算机，也能够实现本实用新型的目的。
[0035]上述单片机和处理器等设备的连接电路、控制电路均为常规电路设计，所属领域技术人员根据该领域的普通技术常识即可得到，只要能实现本实用新型的连接功能即可，具体结构可根据实际需要进行选择，故不再多述。
[0036]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种智能音波管道泄漏监测系统，其特征在于:包括在管道上间隔设置的音波传感器，所述音波传感器通过信号调理器与音波数据采集器相连，所述音波传感器通过连接头与所述管道相连； 所述信号调理器还连接有A/D转换器，所述A/D转换器通过音波数据采集器与单片机相连，所述单片机为AVR系列ATmegal 128L单片机； 所述单片机通过数据传输装置与处理器通讯连接，所述处理器分别与显示器和存储装置相连。
2.根据权利要求1所述的管道泄漏监测系统，其特征在于:所述的信号调理器与音波数据采集器均设置在防爆壳内，所述防爆壳内还设有芯屏蔽线。
3.根据权利要求1所述的管道泄漏监测系统，其特征在于:所述音波传感器与阀门相连通，所述阀门的一端与泄放管相连，所述阀门的另一端通过引压管与所述管道连通，所述音波传感器的间距为40到80米。
【文档编号】F17D5/06GK203771039SQ201420031968
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】张炳成, 林萧, 刘敬明, 雍昭 申请人:克拉玛依华油能源科技有限公司