CN101153827A - 常压储罐罐底泄漏光纤检测系统 - Google Patents

常压储罐罐底泄漏光纤检测系统 Download PDF

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CN101153827A CNA2006100160839A CN200610016083A CN101153827A CN 101153827 A CN101153827 A CN 101153827A CN A2006100160839 A CNA2006100160839 A CN A2006100160839A CN 200610016083 A CN200610016083 A CN 200610016083A CN 101153827 A CN101153827 A CN 101153827A
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李春树
高文
赵启大
郭团
刘丽辉
赵路明
董波
黄桂岭
吕俊峰
康红
闫宇
陈少华
高世钰
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Abstract

一种常压储罐罐底泄漏光纤检测系统，它由多路传感系统组成，多路传感系统采用激光器作为入射光源，入射光源由光纤连接至光强型光纤传感探头，再经光纤耦合器分为多路，到达多个传感探头，传感探头探测到的反射光进入PIN管，经光电转换和放大电路，然后与数据采集卡连接，数据采集卡连接工控机进行数据分析、处理、显示和记录。检测系统由软件自动报警。该系统监测精度高、速度快、报警及时、定位准确、抗干扰力强、安全性高，系统操作简便，能以曲线和数字两种形式，实时显示储罐泄露的区域位置、和漏泄时间，声光报警。系统通讯方式灵活，能实现异地查询和监控，从而加快处理速度，降低经济损失，减少环境污染。

Description

常压储罐罐底泄漏光纤检测系统
技术领域
本发明属于油罐检测装置，特别涉及一种常压储罐罐底泄漏光纤检测系统。
背景技术
目前，我国在油储罐泄漏检测技术大多数采用人工观测方法。这种方法存在一系列的问题，如检测精度低，受环境因素、人员因素影响大，需要花很大的人工工作量，工作效率低，无法实现全天候测量，只能在泄漏比较严重时才能发现，无法确定泄漏的位置，存在较严重的环境污染问题、安全保障性差等，会给油品的管理造成很大的损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种常压储罐罐底泄漏光纤检测系统。随着光纤传感技术的发展，光纤传感器正在逐步地应用于工业过程控制及其计量检测中。同时，因光纤传感探测单元和光纤信号传输线均不载有电流，因而就传感器本身来说是防爆的，且对现场电源没有任何依赖性。是一种安全监测报警系统。可以安全地用于石油、化工部门，尤其是对于易燃、易爆的石油、化工产品的检测，光纤传感器更显示出它本质上防燃、防爆的优点。
本发明的技术方案是：
一种常压储罐罐底泄漏光纤检测系统，其特征在于：它由多路传感系统组成，多路传感系统采用激光器作为入射光源，入射光源连接采用光纤作的光强型传感光纤，入射光经光纤分路耦合器分为多路，分别经过各路光纤到达多个传感探头，在传感探头附近有探测反射光用的光电探测器PIN管，光电探测器PIN管连接放大电路，放大电路与数据采集卡连接，数据采集卡连接工控机进行数据分析、处理、显示和记录检测系统软件自动报警。
放大电路是采用LM224低功耗4路放大芯片，放大后由1，2，3，4端口输出放大的信号电压值；LM224低功耗4路放大芯片中每路连接外围接口电路。
本发明效果是：
本项目采用光纤传感检测技术，强固型工控机系统对常压储罐的泄漏进行监测，比其他种类传感器具有的优点为：不受电磁干扰、灵敏度高、响应速度快、重量轻、结构紧凑、使用灵活。可以实现信号长距离传输和集中处理，可以利用多种复用技术，实现阵列传感检测。光纤传感器可在高温、腐蚀性或防电防爆环境应用，使用寿命长，安全可靠。系统安全性高、防爆防湿性强、抗干扰、长期可靠的常压储罐罐底泄漏光纤检测系统。本项目应用范围可以适用于多种常压储罐的监测，可以避免大量泄漏损耗，保证安全生产，减少环境污染。
安全型常压储罐罐底泄漏检测系统能在储罐密闭的情况下，实现对储罐中油品泄漏的自动实时监测，精确反映出储罐的运行情况，提高了测量数据的可信赖性和准确性。
该系统监测精度高、速度快、报警及时、定位准确、抗干扰力强，系统操作简便，能以曲线和数字两种形式，实时显示储罐泄露的区域位置、漏泄时间和泄漏量数值，声光报警。各项参数可长期保存，检索查询方便。系统通讯方式灵活，能实现异地查询和监控，从而加快处理速度，降低经济损失，减少环境污染。
附图说明
图1是系统结构示意图
图2.是放大电路
图3.是单路外围接口电路
图4是报警电路
具体实施方式
传感系统采用激光器作为入射光源，用单模光纤作为光强型传感光纤，入射光经光纤分路耦合器分为32路，分别经过各路光纤到达32个传感头，光在传感探头的光纤端面入射到油，水或者空气产生不同强度的反射，反射光用光电探测器PIN管检测并经过放大电路，与数据采集卡连接，由工控机进行数据分析、处理、显示、记录和报警。
系统包括传感器和信号采集分析处理整套装置。可以检测32路传感信号。进行模拟监测泄漏试验。
传感器分布点数为32个，位置可按使用要求布置。
监测时间：根据监测要求可实现定时周期性监测或连续实时监测，可按需要调整。
检测种类：油、水或其混合物等。
检测量：泄漏物料导致传感器浸润。
传感器监测距离：任意距离，根据需要可调。
传感器适用温度：-30℃～70℃
监测范围：罐底全位置可测，分区域显示泄漏部位。
主要技术内容
系统构成系统结构图如图1所示。
这种传感原理是根据菲涅耳公式阐述的基本原理进行工作的。当光束以小于全反射的临界角入射时，各种不同折射率的液体，在界面处其反射率也随之变化，通过检测反射光的强弱变化，确定是否有液体泄漏情况。
光路部分
入射光经单模光纤输入，经光纤分路耦合器分为32路，分别经过各路光纤到达32个传感头，光在传感探头的光纤端面入射到油，水或者空气产生不同强度的反射，反射光用PIN光电管转换成电信号并经过放大电路，检测器其电压值，根据电压值可以识别光纤传感头周围是否有油或水泄漏。
电路部分
包括32路光电转换电路，和32路放大电路
(1)放大电路：放大电路实现的功能：用32路PIN进行光强探测，完成光电转换后，把电信号放大。
放大电路如图2所示，我们采用LM224低功耗4路放大芯片，放大后由1，2，3，4端口输出放大的信号电压值(输出电压范围可调)。该芯片由四个独立而性能相近的电路组成，成本低，单电源供电，可节约安装空间、使用方便，适于多路放大。LM224低功耗4路放大芯片中每路外围接口电路如图3所示。
如图2我们取R1＝0.5k，R2＝100k，则该电路可以对信号进行201倍的放大，通过R3可以调整输出端放大电压值。我们选取了8个LM224芯片对32路光电探测信号进行放大，8个片子共用+5v的供电电压，一个公共地。经测试完全符合对信号的放大要求。
(2)报警电路
如图4所示，我们采用CA339芯片，一路输入的为放大后的信号电压，一路作为参考比较电压，当信号电压低于参考电压的时候，CA339开始出现输出电压，经过LM358放大后，然后经过9014电流放大以后，带动蜂鸣器报警。
报警说明：
对于手持的设备我们设置32路共用一个报警电路。
对于工控机进行检测的报警系统，我们设定为软件自动报警。
工控机部分
漏油监测系统软硬件部分功能：多点传感数据的采集与数值显示；全部测量点实测电压的分布曲线；测量数据的历史记录；报警阈值电压的设置。
我们基于VB软件进行了软件部分的设计，利用VB对PCI数据采集卡进行控制。建立了基于Access的用户数据库和采集的信号的数据库。具体介绍如下：
(1)启动界面。输入用户名和密码，点击“确定”，同时加载PCI数据采集卡。进入功能选择界面。点击“退出”，退出此系统。为了保密，该项目负责人可以自行设定帐号和密码，对整个系统进行管理。
(2)功能选择页面。点击“数据采集”会进入数据采集界面。点击“查看报告”会进入“查看报告”的界面。点击“用户设置”进入用户设置界面。点击“返回”为启动界面。“退出”为退出该系统。
(3)“数据采集”界面。同时对32路信号进行数据采集。左端为信号的波形图，可以看出噪音，稳定性。右端为32路的所采集到的电压值，同时会在左端的波形图中显示出来。中间的channel是32个按钮，通过控制按钮来进行通道选择。按键功能：“上次输出”为调用在上次所测的电压值。“开始记录”开始进行数据采集和处理。“暂停”暂时停止当前的工作。“停止”时当前的工作停止，需要重新进行数据采集。“当前电压保存”对当前采集的的数据进行保存，我们建立了基于Access的数据库，进行数据的处理和分析。“临时保存”为保存当前的电压值，便于和后续的数据进行比较。“退出”为退出工作系统。
(4)建立了基于Access的数据库进行数据的处理与分析，查询类型分两种：是否报警和按通道查询。选择前者，需要输入查询条件：“是”或者“不是”，可以查询到产生报警的通道。选择后者，输入通道数，可以对相应的通道数进行数据查询。功能键：“查询”开始进行查询。“返回”为返回功能界面。
(5)建立了用户数据库，通过它可以添加用户和删除用户。

Claims (2)

1.一种常压储罐罐底泄漏光纤检测系统，其特征在于：它由多路传感系统组成，多路传感系统采用激光器作为入射光源，入射光源连接采用光纤作的光强型传感光纤，入射光经光纤分路耦合器分为多路，分别经过各路光纤到达多个传感探头，在传感探头附近有探测反射光用的光电探测器PIN管，光电探测器PIN管连接放大电路，放大电路与数据采集卡连接，数据采集卡连接工控机进行数据分析、处理、显示和记录检测系统软件自动报警。
2.根据权利要求1所述的常压储罐罐底泄漏光纤检测系统，其特征在于：放大电路是采用LM224低功耗4路放大芯片，放大后由1，2，3，4端口输出放大的信号电压值；LM224低功耗4路放大芯片中每路连接外围接口电路。
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