CN103185201B - 油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端。涉及测量数值的传输系统、数字信息的传输、其它类不包括的测试和管道系统技术领域。它由泄漏监测单元、电源单元、通信单元组成；泄漏监测单元与通信单元通过以太网接口连接；通信单元通过自身光纤通信接口与通信光纤连接，将泄漏监测数据传到泄漏监测中心。泄漏监测单元包括泄漏监测传感器、泄漏监测模块；泄漏监测模块的数据采集信号输入接口与泄漏监测传感器输出连接；泄漏监测模块与通信模块通过以太网接口连接；所述泄漏监测模块具有时间同步装置和能实现装置死锁后自动重启的装置。本发明集泄漏监测数据处理、光纤通信、太阳能供电为一体，具有工业级设计、功耗低、体积小的特点。
Description
技术领域
本发明是一种油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端。涉及测量数值的传输系统、数字信息的传输、其它类不包括的测试和管道系统技术领域。
背景技术
目前，我国油气管道的总体安全形势是好的，但在一些地区，以打孔盗油为主要形式的第三方管道破坏案件还时有发生。一旦油气管线上发生此类案件，经常会伴随发生跑油跑气事故，这不仅使管道被迫停输，影响正常生产，而且会污染管道周边环境，给当地人民生命财产带来严重威胁，直接影响该地区的原油生产和油品市场供给，甚至影响国家的能源安全。如果因抢修管道造成停输时间过长，还可能造成管道凝管等恶性事故，损失会进一步扩大。所以为了及时制止上述情况的发生，泄漏监测技术在管道安全方面得到了广泛应用。
随着管道技术的发展，油气管道站场与RTU阀室间和站场之间的距离越来越大，有些地区已经超过了目前在役泄漏监测系统的有效覆盖范围。为解决此问题，可行的办法是在相隔较远的站场与RTU阀室之间或站场之间的手动阀室内增设泄漏监测终端。但目前只有在站场和RTU阀室才具备通信供电条件，而且一般的手动阀室室内占地面积较小，如果按照建设RTU阀室的方式对手动阀室进行改建，会出现征地和通信、供电等方面成本过高的问题，所以迫切需要设计一种占地面积小、功耗低、通信稳定、能实现户外工作的泄漏监测终端解决该问题。
发明内容
本发明的目的是发明一种集泄漏监测数据处理、光纤通信、太阳能供电为一体的具有工业级设计、功耗低、体积小的油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端。
本发明是基于光纤通信技术的泄漏监测终端，集泄漏监测信号采集处理、通信传输和供电于一体。其所在手动阀室平面图如图1所示，泄漏监测终端1位置在防爆区3以外，并与设置在管道6周围的泄漏监测传感器2相连；泄漏监测终端1通过光纤4与阀室外的光纤接续盒5连接，从而建立与远端的泄漏监测中心的通信链路。
泄漏监测终端原理如图2所示，它由泄漏监测单元、电源单元、通信单元组成。泄漏监测单元与通信单元通过以太网接口连接；通信单元通过自身光纤通信接口与通信光纤连接，将泄漏监测数据传到监控中心；电源单元对其他两个单元进行供电。
所述泄漏监测单元包括泄漏监测传感器、泄漏监测模块。泄漏监测模块的数据采集信号输入接口与泄漏监测传感器输出连接；泄漏监测模块与通信模块通过以太网接口连接；泄漏监测模块对现场传感器进行供电，同时将从传感器获得的模拟信号转换为数字信号，并将其发送给通信模块；泄漏监测模块将所采集数据存储在内部存储空间，模块会自动定期删除部分较早的数据以节省空间；所述泄漏监测模块具有时间同步装置和能实现装置死锁后自动重启的装置；泄漏监测模块具有时间同步功能，保证整个泄漏监测终端时间同步；泄漏监测模块可实现装置死锁后自动重启，避免出现因死锁导致的数据无法采集上传至监控中心的情况。
所述电源单元包括太阳能电池板、蓄电池和电源控制模块。太阳能电池板和蓄电池的输出接电源控制模块，电源控制模块的输出分别接泄漏监测模块和通信模块；电源控制模块中有太阳能电池板和蓄电池切换控制和蓄电池低压保护以及温度补偿装置。当日照充足时，电源控制模块可选择由太阳能电池板为系统负载供电、为蓄电池充电，在夜晚或阴雨天，也可选择由蓄电池向系统负载放电；当蓄电池放电至限定的最低电压时，电源控制模块可自动切断主要负载电源，以保护蓄电池，当系统电压恢复后，电源控制模块根据电压自动连接负载供电；蓄电池箱内设有与电源控制模块相连的温度传感器，电源控制模块可根据蓄电池温度对蓄电池的浮充电压进行温度补偿。
所述通信单元包括通信模块。通信模块通过以太网接口连接泄漏监测模块；通信模块通过自身光纤通信接口与通信光纤连接，将泄漏监测数据传到泄漏监测中心。
通信单元的原理如图3所示，1#RTU阀室、2#RTU和一体化泄漏监测终端所在的3#手动阀室各有光纤与B站连接；泄漏监测中心站由双绞线与B站连接，也可通过光纤与3#手动阀室实现点对点连接；3#手动阀室也可通过光纤与A站、1#RTU阀室建立通信链路。泄漏监测终端中的通信模块实现系统与外界的通信功能，通信模块具有全双工和半双工的以太网接口和单模光纤接口，可通过以太网接口接收泄漏监测模块处理后的数据，并通过光纤接口将数据上传至泄漏监测中心站的泄漏监测主机；也可接收来自泄漏监测中心站泄漏监测主机的控制信息并转发给泄漏监测模块。
本油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端的安装图如图1和图4所示。泄漏监测终端1位置在防爆区3以外，并与设置在管道6周围的泄漏监测传感器2相连；泄漏监测终端1通过光纤4与阀室外的光纤接续盒5连接，从而建立与远端的泄漏监测中心的通信链路。
泄漏监测终端1包括太阳能电池板7、电池板固定支架8、一体化泄漏监测终端柜9、空心支撑柱10、出线孔11、走线管道12、防水蓄电池槽13、蓄电池保温箱14、泄漏监测传感器电缆过孔15和光纤过孔16。泄漏监测传感器电缆与通信光缆可通过泄漏监测传感器电缆过孔15和光纤过孔16进入到防水蓄电池槽13；蓄电池保温箱14置于防水蓄电池槽13中，起到保持蓄电池正常工作温度的作用；走线管道12及空心支撑柱10使从防水蓄电池槽13引入的所需线缆通过出线孔11接入到一体化泄漏监测终端柜9，起到减缓线缆老化速度的作用；一体化泄漏监测终端柜9对泄漏监测终端起到保护作用，避免恶劣天气影响终端的正常工作；太阳能电池板7安装在电池板固定支架8上并位置朝向正南，保证最大太阳光强度照射。
泄漏监测终端支撑柱基座及防水蓄电池槽13的构造如图5、图6所示；它包括螺栓17、基座法兰18、防水突台19、导水凹槽20、走线管道21、过孔22和锁扣23、防水蓄电池槽内部24、基座与防水蓄电池槽外壁25。螺栓17将支撑柱底座与基座法兰18固定连接在一起；焊接在基座法兰18的防水突台19直径略大于走线管道21，起进一步防水作用；走线管道21下端通入到防水蓄电池槽13里，它由PVC材料制成，对其中穿入的接线起到保护作用；基座与蓄电池槽之间的导水凹槽20，起到将积水导引到地面的作用；防水蓄电池槽13另一侧上方通入多个将光纤和泄漏监测传感器电缆引入防水蓄电池槽13的过孔22到防水蓄电池槽内部24；防水蓄电池槽盖的两侧的基座与防水蓄电池槽外壁25上有多个锁扣23，起到固定防水蓄电池槽盖的作用。
本发明所提出的油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端完全具备常规泄漏监测设备的基本功能，而且具有结构紧凑占地面积小，低功耗、建设周期短、维护便利、适应野外环境等特点，是一种符合管道泄漏监测发展方向的泄漏监测终端。
本发明的优点是：
1)本发明在整个集成系统在满足功能需求的前提下，结构紧凑，占地面积小，完全满足在手动阀室进行安装的条件，并且安装及运行维护便利。
2)本发明使用与油气管道同沟敷设的通信光缆向监控中心传输泄漏监测数据，同时节省通信建设成本。
3)本发明采用低功耗嵌入式架构，终端各模块均为低功耗工业级模块，系统工作状态稳定，使用寿命长，能适应最苛刻的现场环境要求。
4)本发明仅需要太阳能电池供电，蓄电池作为备用电源，从而保证系统在恶劣天气仍能正常工作。同时电源控制模块具有蓄电池保护功能，可以延长电源使用寿命。
附图说明
图1油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端所在手动阀室平面图
图2油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端原理框图
图3油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端光纤以太网接入原理图
图4油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端安装图
图5油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端支撑柱基座及蓄电池槽侧视图
图6油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端支撑柱基座及蓄电池槽俯视图
其中1-泄漏监测终端2-泄漏监测传感器
3-防爆区4-光纤
5-光纤接续盒6-油气管道
7-太阳能电池板8-电池板固定支架
9-一体化泄漏监测终端柜10-空心支撑柱
11-出线孔12-走线管道
13-防水蓄电池槽14-蓄电池保温箱
15-泄漏监测传感器电缆过孔16-光纤过孔
17-螺栓18-基座法兰
19-防水突台20-导水凹槽
21-走线管道22-过孔
23-锁扣24-防水蓄电池糟内壁
25-基座与防水蓄电池槽外壁
具体实施方式
实施例.本例是一现场实验系统，它主要由三部分组成：泄漏监测单元(泄漏监测传感器、泄漏监测模块)，电源单元(太阳能电池板、蓄电池、电源控制模块)，通信单元(通信模块)。防爆区域内的现场传感器的模拟信号输出接口(AO)接入到泄漏监测模块的模拟信号输入接口(AI)；泄漏监测模块的数字信号输出接口(RJ45)与通信模块连接；通信模块的光纤通信接口与由通信光缆引出的专用光纤相熔接，将泄漏监测数字信号数据发送给监控中心的泄漏监测主机进行处理；太阳能电池板和蓄电池与电源控制模块连接，电源控制模块通过电源线与泄漏监测模块和通信模块相连。
本实施例的设计安装图如图4所示。泄漏监测传感器信号传输用铠装电缆经去铠后与通信光缆泄漏监测传感器电缆过孔15和光纤过孔16进入到防水蓄电池槽13，然后与接地线、蓄电池电缆及蓄电池保温箱14温度传感器信号线捆绑在一起进入走线管道12，穿过空心支撑柱10，最后通过出线孔11后接入到一体化泄漏监测终端柜9；由电池板固定支架8支撑的太阳能电池板7通过电源线直接接入到一体化泄漏监测终端柜9；空心支撑柱10安装在基座法兰18上，利用螺栓17进行固定；将蓄电池槽盖盖在防水蓄电池槽13上，然后在锁扣23处进行固定。
本实施例已经稳定工作了1年时间，以下功能经测试正常：
1.泄漏监测功能
对由打孔盗油、非法挖掘等第三方破坏引起的油气管道泄漏事件进行监视；
2.历史数据保存功能
可以存储2G的历史数据；
3.免维护功能
泄漏监测终端始终工作正常；
4.电源供电功能
若出现连续阴雨天气，系统可正常工作15天；
5.通信功能
实现泄漏监测终端与监控中心主机的数据通信正常。
经过1年的现场实验，油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端与在RTU阀室使用的常规泄漏监测系统效果相当，此方案是一种技术先进、广泛适用于泄漏监测系统手动阀室改造的经济可靠的普适方案。
Claims (2)
1.一种油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端，包括泄漏监测单元、电源单元、通信单元；泄漏监测单元与通信单元通过以太网接口连接；通信单元通过自身光纤通信接口与通信光纤连接，将泄漏监测数据传到泄漏监测中心；电源单元对其他两个单元进行供电；其特征在于泄漏监测单元包括泄漏监测传感器、泄漏监测模块；泄漏监测模块的数据采集信号输入接口与泄漏监测传感器输出连接；泄漏监测模块与通信模块通过以太网接口连接；所述泄漏监测模块具有时间同步装置和能实现装置死锁后自动重启的装置；
泄漏监测模块对现场传感器进行供电，同时将从传感器获得的模拟信号转换为数字信号，并将其发送给通信模块；泄漏监测模块将所采集数据存储在内部存储空间，模块自动定期删除部分较早的数据以节省空间；
安装结构是：泄漏监测终端(1)位置在防爆区(3)以外，并与设置在油气管道(6)周围的泄漏监测传感器(2)相连；泄漏监测终端(1)通过光纤(4)与阀室外的光纤接续盒(5)连接；
泄漏监测终端(1)包括太阳能电池板(7)、电池板固定支架(8)、一体化泄漏监测终端柜(9)、空心支撑柱(10)、出线孔(11)、走线管道(12)、防水蓄电池槽(13)、蓄电池保温箱(14)、泄漏监测传感器电缆过孔(15)和光纤过孔(16)；泄漏监测传感器电缆与通信光缆通过泄漏监测传感器电缆过孔(15)和光纤过孔(16)进入到防水蓄电池槽(13)；蓄电池保温箱(14)置于防水蓄电池槽(13)中；走线管道(12)及空心支撑柱(10)使从防水蓄电池槽(13)引入的所需线缆通过出线孔(11)接入到一体化泄漏监测终端柜(9)；太阳能电池板(7)安装在电池板固定支架(8)上并位置朝向正南；
通信单元的原理是：1#RTU阀室、2#RTU和一体化泄漏监测终端所在的3#手动阀室各有光纤与B站连接；泄漏监测中心站由双绞线与B站连接，或通过光纤与3#手动阀室实现点对点连接；3#手动阀室通过光纤与A站、1#RTU阀室建立通信链路；
具有全双工和半双工的以太网接口和单模光纤接口的通信模块，通过以太网接口接收泄漏监测模块处理后的数据，并通过光纤接口将数据上传至泄漏监测中心站的泄漏监测主机；或接收来自泄漏监测中心站泄漏监测主机的控制信息并转发给泄漏监测模块。
2.根据权利要求1所述的油气管道手动阀室一体化泄漏监测终端，其特征在于所述防水蓄电池槽(13)包括螺栓(17)、基座法兰(18)、防水突台(19)、导水凹槽(20)、走线管道(21)、过孔(22)和锁扣(23)、防水蓄电池槽内壁(24)、基座与防水蓄电池槽外壁(25)；螺栓(17)将支撑柱底座与基座法兰(18)固定连接在一起；焊接在基座法兰(18)的防水突台(19)直径略大于走线管道(21)；走线管道(21)下端通入到由PVC材料制成的防水蓄电池槽(13)里；基座与蓄电池槽之间有导水凹槽(20)；防水蓄电池槽(13)另一侧上方通入多个将光纤和泄漏监测传感器电缆引入防水蓄电池槽(13)的过孔(22)到防水蓄电池槽内壁(24)；防水蓄电池槽盖两侧的基座与防水蓄电池槽外壁(25)上有多个锁扣(23)。
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