一种管道堵塞监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种管道堵塞监测系统，它包括一设置在管道首站/末站的低频音波发射装置，一设置在管道首站/末站的传感器阵列，一输入端与传感器阵列连接的数据采集及预处理装置，一与数据采集及预处理装置的另一输入端连接的GPS接收装置，一与数据采集及预处理装置的输出端连接的堵塞监测定位装置，以及一与堵塞监测定位装置的输出端连接的监控终端。本实用新型通过测量发射音波和反射音波的时间延迟，并结合管道内声速，可精确定位出管道内堵塞点的位置，具有定位精度高，抗干扰能力强，对管道无破坏性，误报率低，漏检率低，具有良好的容错性等优点；特别当堵塞面积小或干扰较强时，检测及定位能力比单传感器方法具有较大提升。本实用新型可以广泛应用于各种领域的管道监测中。
【专利说明】一种管道堵塞监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种管道堵塞监测系统，具体涉及一种基于音波传感器阵列的管道堵塞监测系统。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的快速发展，管道运输在国民经济、国防工业生产中正发挥着越来越重要的作用。在管道运输过程中，时常会出现管道堵塞的情况，这不仅会造成严重的经济损失、环境污染，甚至会带来人身伤害。现有的主流管道堵塞监测方法有正压波法、管道模拟仿真法和音波法，且上述三种堵塞监测方法的性能对比如表I所示:
[0003]表I
[0004]
监测方法I安全性I灵敏度 I定位精度I响应时间
正压波法II^
管道模拟仿真法 IIHI
音波法MWM-MW
[0005]由上表可见，音波法具有检测灵敏度高、定位精度高等优点，具有较好的应用前景。但是当管道堵塞面积较小，且存在较强干扰时，如何从强干扰环境中提取微弱的堵塞音波信号是音波法的难点。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种管道堵塞监测系统。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:一种管道堵塞监测系统，其特征在于，该系统包括:一设置在管道首站/末站的低频音波发射装置，一设置在管道首站/末站的传感器阵列，一输入端与所述传感器阵列连接的数据采集及预处理装置，一与所述数据采集及预处理装置的另一输入端连接的GPS接收装置，一与所述数据采集及预处理装置的输出端连接的堵塞监测定位装置，以及一与所述堵塞监测定位装置的输出端连接的监控终端；其中，所述低频音波发射装置用于向管道内持续发射低频的发射音波；所述传感器阵列用于采集所述低频音波发射装置发射低频的发射音波、由所述管道内堵塞点反射回来的反射音波以及外部的干扰音波，并将采集到的发射音波和反射音波传输至所述数据采集及预处理装置；所述GPS接收装置用于确定发射音波的发射时间和反射音波的反射时间，并将发射时间和反射时间传输至所述数据采集及预处理装置；所述数据采集及预处理装置对接收到的发射音波和反射音波进行放大、滤波处理，并将处理后的发射音波和反射音波传输至所述堵塞监测定位装置；所述堵塞监测定位装置用于对被处理后的发射音波和反射音波进行时延估计和堵塞位置计算，然后将计算的堵塞点位置传输至所述监控终端，由所述监控终端进行显示与报警提示。
[0008]在一个优选的实施例中，所述低频音波发射装置由一电磁阀、一电磁阀控制器和一气源构成；所述气源设置在所述管道外部并通过设置在管道首站/末站的所述电磁阀与所述管道连通，所述电磁阀控制器控制电磁阀的开启/关闭。
[0009]在一个优选的实施例中，所述低频音波发射装置采用正压音波或负压音波。
[0010]在一个优选的实施例中，所述传感器阵包括若干个沿轴向均匀布置在管道首站/末站内的音波传感器。
[0011]本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本实用新型在管道首端(或末端)安装多个音波传感器组成传感器阵列，通过采用基于阵列信号处理的抗干扰技术，能够实现强干扰环境下的微弱堵塞音波信号检测。2、本实用新型的GPS接收装置能够精确给出每个传感器采集的音波信号时间，通过采用多传感器相关估计，能够得到音波信号到达不同传感器的时间，再利用传感器间距，能够对管内音波速度进行估算，提高定位精度。3、本实用新型的信号检测处理方法基于由低频音波发射装置、音波传感器阵列、数据采集及预处理装置、GPS接收装置、堵塞监测定位装置和监控终端构成的监测系统实现，通过往管道里发射音波，当音波遇到堵塞点时，会沿着管道传输回到发射点，通过测量发射音波和反射音波的时间延迟，并结合管道内声速，可精确定位出管道内堵塞点的位置；具有定位精度高，抗干扰能力强，对管道无破坏性，误报率低，漏检率低，具有良好的容错性等优点；特别当堵塞面积小或干扰较强时，检测及定位能力比单传感器方法具有较大提升。本实用新型可以广泛应用于各种领域的管道监测中。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]以下结合附图来对本实用新型进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。
[0013]图1是本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
[0015]如图1所示，本实用新型的管道堵塞监测系统包括一低频音波发射装置1、一传感器阵列2、一数据采集及预处理装置3、一 GPS接收装置4、一堵塞监测定位装置5和一监控终立而6 ο
[0016]其中，低频音波发射装置I设置在管道首站7，其用于向管道9内持续发射低频的发射音波，发射音波由管道首站7沿着管道9传播。传感器阵列2亦设置在管道首站7，且其输出端与数据采集及预处理装置3的输入端连接，用于采集各种音波信号，包括由低频音波发射装置I发射低频的发射音波、由管道9内堵塞点8反射回来的反射音波以及外部的干扰音波(指除发射音波和反射音波以外的其他音波信号，如启停泵信号、减压阀信号、分离器信号等)，并将采集到的发射音波和反射音波传输至数据采集及预处理装置3。数据采集及预处理装置3的另一输入端连接GPS接收装置4，GPS接收装置4用于准确确定发射音波的发射时间和反射音波的反射时间，并将发射时间和反射时间传输至数据采集及预处理装置3。数据采集及预处理装置3的输出端通过网络与堵塞监测定位装置5的输入端连接，其对接收到的发射音波和反射音波进行放大、滤波等处理，并将处理后的发射音波和反射音波通过网络传输至堵塞监测定位装置5。堵塞监测定位装置5的输出端与监控终端6连接，其用于对被处理后的发射音波和反射音波进行时延估计和堵塞位置定位，然后将定位到的堵塞点位置传输至监控终端6，由监控终端6进行显示与报警提示。
[0017]上述实施例中，低频音波发射装置I由一电磁阀、一电磁阀控制器和一气源构成。气源设置在管道9外部并通过设置在管道首站7的电磁阀与管道9连通，电磁阀控制器控制电磁阀的开启/关闭，进而由电磁阀控制气源内气体通入管道9内的流量。
[0018]上述实施例中，低频音波发射装置I可采用正压音波或负压音波，其中正压音波定义为当管道9外的压力高于管道9内的压力时，电磁阀控制器控制电磁阀突然打开，管道9外流体会突然膨胀，产生类似泄漏的正压音波信号；负压音波定义为当管道9外的压力低于管道9内的压力时，电磁阀控制器控制电磁阀突然打开，管道9内流体会突然膨胀，产生类似泄漏的负压音波信号。
[0019]在上述实施例中，传感器阵列2包括若干个沿轴向均匀布置在管道首站7内的音波传感器。
[0020]在上述实施例中，低频音波发射装置I和传感器阵列2也可以设置在管道末站。[0021 ] 上述各实施例仅用于对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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】
1.一种管道堵塞监测系统，其特征在于，该系统包括： 一设置在管道首站/末站的低频音波发射装置， 一设置在管道首站/末站的传感器阵列， 一输入端与所述传感器阵列连接的数据采集及预处理装置， 一与所述数据采集及预处理装置的另一输入端连接的GPS接收装置， 一与所述数据采集及预处理装置的输出端连接的堵塞监测定位装置，以及 一与所述堵塞监测定位装置的输出端连接的监控终端； 其中，所述低频音波发射装置用于向管道内持续发射低频的发射音波；所述传感器阵列用于采集所述低频音波发射装置发射低频的发射音波、由所述管道内堵塞点反射回来的反射音波以及外部的干扰音波，并将采集到的发射音波和反射音波传输至所述数据采集及预处理装置；所述GPS接收装置用于确定发射音波的发射时间和反射音波的反射时间，并将发射时间和反射时间传输至所述数据采集及预处理装置；所述数据采集及预处理装置对接收到的发射音波和反射音波进行放大、滤波处理，并将处理后的发射音波和反射音波传输至所述堵塞监测定位装置；所述堵塞监测定位装置用于对被处理后的发射音波和反射音波进行时延估计和堵塞位置定位，然后将定位到的堵塞点位置传输至所述监控终端，由所述监控终端进行显示与报警提示。 2.如权利要求I所述的一种管道堵塞监测系统，其特征在于，所述低频音波发射装置由一电磁阀、一电磁阀控制器和一气源构成；所述气源设置在所述管道外部并通过设置在管道首站/末站的所述电磁阀与所述管道连通，所述电磁阀控制器控制电磁阀的开启/关闭。 3.如权利要求I所述的一种管道堵塞监测系统，其特征在于，所述低频音波发射装置采用正压音波或负压音波。 4.如权利要求2所述的一种管道堵塞监测系统，其特征在于，所述低频音波发射装置采用正压音波或负压音波。 5.如权利要求I或2或3或4所述的一种管道堵塞监测系统，其特征在于，所述传感器阵包括若干个沿轴向均匀布置在管道首站/末站内的音波传感器。
【文档编号】F17D5/00GK203948955SQ201420378390
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】李清平, 王珏, 郭路, 姚海元, 于学文, 程兵, 卢键, 秦蕊 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油研究总院, 北京寰宇声望智能科技有限公司