CN103697334B - 一种套管式地下埋设物自动预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种套管式地下埋设物自动预警系统，包括标识带、通信电缆、安装在电缆上的传感预警器、与通信电缆固定在一起的安全切换绳索、套管、窖井以及为传感预警器供电的供电装置，套管壁上与传感预警器相对应的位置前后1m内设有孔。当地下埋设物发生泄漏时，泄漏物通过孔到达传感预警器的监测范围内，实现对地下埋设物泄漏情况的自动预警。当传感预警器发生故障需要更换时，只需要在窖井处，从发生故障的传感预警器所在的套管的一端将安全切换绳索拉出，即可拉出套管内所有的传感预警器，更换好后再将由另一端加长的安全切换绳索拉回原位即可。本发明实现了自动预警，同时便于更换传感预警器。

Description

一种套管式地下埋设物自动预警系统

技术领域

本发明涉及一种套管式地下埋设物自动预警系统，用于对地下埋设物泄漏情况下实现自动预警，并提供地下埋设物的有关信息。

背景技术

随着社会的进步和国家经济的发展，人们对基础建设的技术要求越来越高、国家对基础建设的投入也越来越大，与其配套的水、电、暖、燃气等管道、电线电缆以及通信光缆等地下埋设物也在随之增多，它已经是人们日常生活、工作密不可分的重要组成部分，基础建设每投一分钱都与地下埋设物有关联。为此，对地下埋设物的合理设计、立体规划、安全保护、尤其是在合理铺设之后，如何在非开挖的情况下对复杂的地下埋设物进行“透明”和“可视化”管理、对地下埋设物在冒漏和破损的情况下能够自动预警，这就需要多方面和多方向的技术方案和技术支撑。

为防止再建设过程中对地下埋设物造成破坏，本申请人于2004年11月25日申请了授权公告号为CN2745074Y的实用新型专利“地下埋设物标识带”，当挖掘机对地下进行挖掘时，埋于地表浅层与埋设物之间的地下埋设物行踪标识带折叠部会随挖掘机斗被动打开。施工者发现后会根据标识带上标注的地下埋设物的相关信息小心处理，因此地下埋设物会受到保护，不会因挖坏地下管线造成经济损失，保证了人们生产、生活的正常进行。然而，这种地下埋设物行踪标识带只能在即将挖到地下埋设物时显示此处具有地下埋设物的警示标识，无法对埋设物的具体信息如埋设时间、深度、管线交叉的具体形状或地下埋设物的类型用途等进行识别和定位，不能实现透明、“可视”地智能管理。为解决此问题，本申请人于2012年4月18日申请了公开号为102707335A的发明专利“地下埋设物标识装置”，包括铺设于地下埋设物上部与地表之间的标识带和芯片组件，芯片组件中的芯片可储存规范具有互通性的各种数据，如埋设沟的信息；地下埋设物自身的信息；地下埋设物的埋设时间、埋设深度、管线间的距离及位置、具体交叉情况等，并通过探测装置实现对地下埋设物的识别，用计算机网络展现信息交换和共享，以达到对地下埋设物的透明管理。但是在应用过程中发现该技术还存在以下不足：

1.地下埋设物由于产品质量、铺设技术、自然破损以及人为因素所造成的漏水、漏气、漏油、漏电等情况，每天都在不同程度的发生，该装置不能在埋设物初级冒漏时期进行自动预警。

2.其中芯片组件通过芯片组件包直接固定放置在标识带上，当芯片组件发生故障需要更换时，必须在故障发生处将其挖掘拖至地面进行更换，给施工及现场交通、人们生活等带来了不便。

3.建立自动预警系统的前提条件是有源，如果用有源芯片埋于地下预警，一旦电源耗尽切换电源成为难题。

4.自动预警系统的核心是传感器，目前，对地下埋设物传输物质在地上的传感器识别技术，能够达到自动预警的有效年限也只在2-3年，如果放置于地下其防潮、防腐的管理难度将会加大，传感器的有效识别时间会更短，这又给切换工作带来了极大的困难。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种套管式地下埋设物自动预警系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种套管式地下埋设物自动预警系统，包括埋设于地下埋设物上部与地表之间的标识带，其特征在于：还包括铺设于所述标识带上的传感预警器、用于传输报警信号的通信电缆以及为所述传感预警器供电的供电装置；所述传感预警器与所述通信电缆相连，所述传感预警器通过电源线与所述供电装置相连，所述供电装置用于将市电或太阳能电变压整流至传感预警器所需的直流电源。

进一步地，所述套管式地下埋设物自动预警系统还包括窖井，所述供电装置位于所述窖井内。

进一步地，所述套管式地下埋设物自动预警系统还包括与通信电缆固定在一起的安全切换绳索，套在所述通信电缆、传感预警器和安全切换绳索外的套管；所述安全切换绳索的长度延伸至所述窖井内，其末端具有切换扣，所述套管的套管壁上设有孔，且所述孔位于套管轴线以下的位置。

进一步地，所述孔设在套管壁上与传感预警器相对应的位置处前后1m内。

进一步地，所述通信电缆与安全切换绳索每隔10m~20m通过连接部件固定在一起。

进一步地，所述连接部件包括加厚包覆物和捆扎带，且加厚包覆物例如橡胶垫的宽度大于捆扎带的宽度。

进一步地，所述传感预警器两端通过软体强力绳连接至安全切换绳索上。

进一步地，所述传感预警器包括包括MCU控制器、传感器以及芯片模块，所述传感器用于检测地下埋设物泄漏信息，并将泄漏信息传送至所述MCU控制器，所述芯片模块为具有储存信息和与外界交换信息功能的芯片，所述MCU控制器将泄漏信息以及芯片模块中存储的位置信息发送至监控中心。

进一步地，所述套管的材料可为PP、PE或PVC材料。

本发明还提出了一种实现所述套管式地下埋设物自动预警系统的安装方法，包括如下几个步骤：

（1）在地下埋设物与地表之间铺设标识带，所述标识带与地下埋

设物的距离为30~70cm，然后在标识带上铺设本发明套管式地下埋设物自动预警系统；

（2）将通信电缆与安全切换绳索每隔10m~20m设定一个连接

点，在连接点用连接部件将通信电缆与安全切换绳索固定在一起，连接部件包括加厚包覆物和捆扎带，固定方式如下：先在连接点用加厚包覆物将通信电缆与安全切换绳索包覆起来，再在加厚包覆物上系上捆扎带，从而将通信电缆与安全切换绳索固定在一起。加厚包覆物的厚度为0.5cm，宽度比捆扎带的宽度大；

（3）在通信电缆上，每隔50~100m或者与地下埋设物衔接处、变接处、坡度变化处、拐弯处、铁路和道路穿越处、管线交叉处、窖井处及特别强调处等相应的位置安装传感预警器；

（4）每隔1500~2000m、或者按传感预警器所需电源能够保证正常工作的距离、或者按照通过安全切换绳索能够安全拉出传感预警器并正常切换的距离设置一个窖井，窖井内放置供电装置，供电装置用于将市电（或太阳能电）变压整流至传感预警器所需的直流电源，并通过电源线分别给该距离内的每个传感预警器供电。

（5）在安装传感预警器后的通信电缆与安全切换绳索外安装套

管，所述套管的套管壁上，在传感器前后1m的范围内设有孔，且所述孔位于套管轴线以下的位置，所述安全切换绳索的长度延伸至所述窖井内，其末端具有切换扣，正常工作时，相邻两条安全切换绳索的切换扣通过连接锁相连在一起，所述套管的材料可为PP、PE或PVC材料；其中，套管的安装方式可选择以下其中一种：

方式一：根据传感预警器所处的位置预先在无孔套管相应位置处打孔，形成有孔套管，然后将有孔套管依次套在通信电缆与安全切换绳索外；

方式二：预先将若干个无孔套管陆续套在通信电缆与安全切换绳索外，无孔套管可水平自由活动，然后在传感预警器位置处，用带孔或网状材料包覆成有孔套管，其直径与无孔套管一致，两者互相连接在一起；为了防止水从有孔套管上方的孔渗入管内对传感预警器造成损害，因此在有孔套管上方铺上一层防水材料，防水材料的宽度应当大于套管的直径。

本发明的有益效果是：

1.当地下埋设物由于产品质量、铺设技术、自然破损以及人为因素造成泄漏时，本发明的自动预警系统能够及时自动预警，保证第一时间处理泄漏事故，保障了人民和社会财产安全。

2.当传感预警器发生故障需要更换时，只需要在窖井处将安全切换绳索从套管拉出，即可取出传感器，当完成更换后，再在管道另外一端将安全切换绳索拉回原位置即可，当发生故障的传感预警电路数目较多时，这种方法尤其突显其价值。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细阐述：

图1为本发明自动预警系统的其中一种结构的示意图。

图2为本发明中传感预警器的结构框图。

图3为本发明通信电缆与安全切换绳索连接示意图。

图4为本发明自动预警系统的另一种结构示意图。

图5为本发明安装套管前的结构示意图。

图中：1：地下埋设物；2：标识带；3：土层；4：通信电缆；5：传感预警器；51：MCU控制器；52：传感器；53：芯片模块；6：电源线；7：供电装置；8：窖井；9：安全切换绳索；10：连接点；11：加厚包覆物；12：捆扎带；13：软体强力绳；14：套管；15：孔；16：切换扣。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：

如图1所示，一种套管式地下埋设物自动预警系统，包括埋设于地下埋设物1上部与地表之间的标识带2，标识带2与地下埋设物的距离为30~70cm，中间为沙土层3，还包括铺设于所述标识带2上的通信电缆4，在通信电缆4上，每隔50-100m、或者与地下埋设物衔接处、变接处、坡度变化处、拐弯处、铁路和道路穿越处、管线交叉处、窖井处及特别强调处等相应的位置安装传感预警器5，传感预警器5通过电源线6与供电装置7相连，所述供电装置7用于将市电（或太阳能电）变压整流至传感预警器5所需的直流电源；每隔1500~2000m设置一个窖井8，或者按照传感预警器5所需电源能够保证正常工作的距离、或者按照通过安全切换绳索9能够安全拉出传感预警器5并正常切换的距离设置一个窖井8，窖井8内放置供电装置供电装置7位于窖井8内。

如图2所示，所述传感预警器5包括MCU控制器51、传感器52以及芯片模块53，所述芯片模块53为具有储存信息和与外界交换信息功能的芯片，芯片模块53中储存着规范具有互通性的各种数据，如埋设物的定位信息，埋设沟的宽度、深度、走向、地质等信息；地下埋设物自身的性能、特点、质地、内径、外径、流量、埋设时间等信息；埋设物相互间的平行距离和垂直距离，埋设物与地面、埋设物与埋设沟的平行和垂直距离以及埋设物间的相关信息等。当地下埋设物1如天然气管道发生泄漏时，泄漏气体通过沙土层3到达传感预警器5的监测范围内，传感预警器5将检测到的泄漏信号发送至MCU控制器51，MCU控制器51收到泄漏信号后，将读取芯片模块53中的已存信息，与泄漏信号一起通过通信电缆4传送至监控中心，监控中心结合地理信息系统在管理平台上显示具体的泄漏点，从而实现对地下埋设物泄漏地点的自动预警，便于管理者在第一时间准确应对。

在本实施例中，当传感预警器5发生损坏时，必须在故障发生处将其挖掘拖至地面进行更换，将给施工及现场交通、人们生活等带来不便。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上进行改进，使得传感预警器5的更换更加方便。如图3所示，所述套管式地下埋设物自动预警系统还包括与通信电缆4固定在一起的安全切换绳索9，通信电缆4与安全切换绳索9每隔一定距离例如10m的位置设定一个连接点10，在连接点10用加厚包覆物11（例如橡胶垫）将安全切换绳索9和通信电缆4包覆后再将二者用捆扎带12扎紧，加厚包覆物11应宽于捆扎带12，以防捆扎带12割伤通信电缆4。传感预警器5两端通过软体强力绳13连接至安全切换绳索9上。所述安全切换绳索9采用硬质材料制成如锦纶绳及钢丝绳等。

如图4所示，所述套管式地下埋设物自动预警系统还包括套在所述通信电缆4、传感预警器5和安全切换绳索9外的套管14；所述套管14的套管壁上与传感预警器5相对应的位置处前后1m内设有孔15，且所述孔15位于套管轴线以下的位置；所述安全切换绳索9的长度延伸至所述窖井8内，其末端具有切换扣16，正常工作时，相邻两条安全切换绳索9的切换扣16通过连接锁相连在一起。当地下埋设物1如天然气管道发生泄漏时，泄漏气体通过沙土层3、孔15到达传感预警器5的监测范围内，传感预警器5将检测到的泄漏信号发送至MCU控制器51，MCU控制器51收到泄漏信号后，将读取芯片模块53中的定位信息及其他信息，与泄漏信号一起通过通信电缆4传送至监控中心，监控中心结合地理信息系统在管理平台上显示具体的泄漏点，从而实现对地下埋设物泄漏位置的自动预警，便于管理者对泄露地点在第一时间采取处理措施。

当传感预警器5发生故障需要更换时，只需要在窖井8处，打开安全切换绳索9上的切换锁，从发生故障的传感预警器5所在的套管14的一端将安全切换绳索9拉出，另一端则加长安全切换绳索9，此时传感预警器5以及通信电缆4将在安全切换绳索9的带动下一起被拉出，故障修复后，通过反向拉动套管14内另一端的加长安全切换绳索9使系统恢复至原位。

在实际使用中，也可以在传感预警器5和安全切换绳索9的连接处，用一层保护层将传感预警器5与安全切换绳索9包覆起来，用以保护传感预警器5与通信电缆4的连接点在牵拉安全切换绳索9时不受损害。

实施例3：

本发明的安装步骤如下：

1、在地下埋设物1与地表之间铺设标识带2，所述标识带2与地下埋设物的距离为30~70cm；然后在标识带2上铺设本发明套管式地下埋设物自动预警系统；

2、如图3所示，首先将通信电缆4与安全切换绳索9每隔一定距离例如10m~20m设定一个连接点10，在连接点10用连接部件将通信电缆4与安全切换绳索9固定在一起，连接部件可以包括加厚包覆物11例如橡胶垫和捆扎带12，固定方式可以如下：先在连接点10用加厚包覆物11例如橡胶垫将通信电缆4与安全切换绳索9包覆起来，再在加厚包覆物11例如橡胶垫上系上捆扎带12，从而将通信电缆4与安全切换绳索9固定在一起。为了保护通信电缆4不被捆扎带12割坏，加厚包覆物11例如橡胶垫的宽度大于捆扎带12的宽度。

3、如图3所示，在通信电缆4上，每隔50-100m、或者与地下埋设物衔接处、变接处、坡度变化处、拐弯处、铁路和道路穿越处、管线交叉处、窖井处及特别强调处等相应的位置安装传感预警器5。

4、如图5所示，每隔1500~2000m、或者按传感预警器5所需电源能够保证正常工作的距离、或者按照通过安全切换绳索9能够安全拉出传感预警器5并正常切换的距离设置一个窖井8，窖井8内放置供电装置7，供电装置7用于将市电（或太阳能电）变压整流至传感预警器5所需的直流电源，并通过电源线6分别给该距离内的每个传感预警器5供电。

5、在安装传感预警器5后的通信电缆4与安全切换绳索9外安装套管14，所述套管14的套管壁上，在传感器前后1m的范围内设有孔15，且所述孔15位于套管轴线以下的位置，安装后其结构图如图4所示，所述安全切换绳索9的长度延伸至所述窖井8内，其末端具有切换扣16，正常工作时，相邻两条安全切换绳索9的切换扣16通过连接锁相连在一起。所述套管14的材料可为PP、PE、复合塑料材料及其他能够保护管内传感装置工作的材料；其中，套管14的安装方式可选择以下其中一种：

方式一：根据传感预警器5所处的位置预先在无孔套管14相应位置处打孔，形成有孔套管14，然后将有孔套管14依次套在通信电缆4与安全切换绳索9外；

方式二：预先将若干个无孔套管14陆续套在通信电缆4与安全切换绳索9外，无孔套管14可水平自由活动，然后在传感预警器5位置处，用带孔或网状材料包覆成有孔套管14，其直径与无孔套管14一致，两者互相连接在一起；为了防止水从有孔套管14上方的孔15渗入管内对传感预警器5造成损害，因此在有孔套管14上方铺上一层防水材料，防水材料的宽度应当大于套管14的直径。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本法迷宫呢的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种套管式地下埋设物自动预警系统，包括埋设于地下埋设物（1）上部与地表之间的标识带（2），还包括铺设于所述标识带（2）上的传感预警器（5）、用于传输报警信号的通信电缆（4）以及为所述传感预警器（5）供电的供电装置（7）；所述传感预警器（5）与所述通信电缆（4）相连，所述传感预警器（5）通过电源线（6）与所述供电装置（7）相连，所述供电装置（7）用于将市电或太阳能电变压整流至传感预警器（5）所需的直流电源；

其特征在于：

所述传感预警器（5）分布在选自以下位置的一种或几种：所述通信电缆（4）上每隔50-100m处、所述地下埋设物衔接处、所述地下埋设物变接处、所述地下埋设物的坡度变化处、所述地下埋设物的拐弯处、铁路和道路穿越处、所述地下埋设物交叉处；

还包括套在所述通信电缆（4）、传感预警器（5）外的套管（14）；所述套管（14）的套管壁上设有孔（15），且所述孔（15）位于套管轴线以下的位置；

所述传感预警器（5）包括MCU控制器（51）、传感器（52）以及芯片模块（53），所述传感器（52）用于检测地下埋设物泄漏信息，并将泄漏信息传送至所述MCU控制器（51），所述芯片模块（53）为具有储存信息和与外界交换信息功能的芯片，所述MCU控制器（51）将泄漏信息以及芯片模块（53）中存储的位置信息发送至监控中心。

2.根据权利要求1所述的套管式地下埋设物自动预警系统，其特征在于：还包括窖井（8），所述供电装置（7）位于所述窖井（8）内。

3.根据权利要求2所述的套管式地下埋设物自动预警系统，其特征在于：还包括与通信电缆（4）固定在一起的安全切换绳索（9），所述安全切换绳索（9）的长度延伸至所述窖井（8）内，其末端具有切换扣（16）。

4.根据权利要求3所述的套管式地下埋设物自动预警系统，其特征在于：所述孔（15）设在套管壁上与传感预警器（5）相对应的位置处前后1m内。

5.根据权利要求3所述的套管式地下埋设物自动预警系统，其特征在于：所述通信电缆（4）与安全切换绳索（9）每隔10m~20m通过连接部件固定在一起。

6.根据权利要求5所述的套管式地下埋设物自动预警系统，其特征在于：所述连接部件包括加厚包覆物（11）和捆扎带（12），且加厚包覆物（11）的宽度大于捆扎带（12）的宽度。

7.根据权利要求6所述的套管式地下埋设物自动预警系统，其特征在于：所述传感预警器（5）两端通过软体强力绳（13）连接至安全切换绳索（9）上。

8.根据权利要求7所述的套管式地下埋设物自动预警系统，其特征在于：所述套管（14）的材料可为PP、PE或PVC材料。

9.一种实现如权利要求1至8中任一项权利要求所述套管式地下埋设物自动预警系统的安装方法，其特征在于：包含如下几个步骤：

（1）在地下埋设物（1）与地表之间铺设标识带（2），所述标识带（2）与地下埋设物的距离为30~70cm，然后在标识带（2）上铺设套管式地下埋设物自动预警系统；

（2）将通信电缆（4）与安全切换绳索（9）每隔10m~20m设定一个连接点（10），在连接点（10）用连接部件将通信电缆（4）与安全切换绳索（9）固定在一起，连接部件包括加厚包覆物（11）和捆扎带（12），固定方式如下：先在连接点（10）用加厚包覆物（11）将通信电缆（4）与安全切换绳索（9）包覆起来，再在加厚包覆物（11）上系上捆扎带（12），从而将通信电缆（4）与安全切换绳索（9）固定在一起，加厚包覆物（11）的厚度为0.5cm，宽度比捆扎带（12）的宽度大；

（3）在通信电缆（4）上，每隔50m~100m或者所述地下埋设物衔接处、所述地下埋设物变接处、所述地下埋设物的坡度变化处、所述地下埋设物的拐弯处、铁路和道路穿越处、所述地下埋设物交叉处、窖井处安装传感预警器（5）；

（4）每隔1500~2000m、或者按传感预警器（5）所需电源能够保证正常工作的距离、或者按照通过安全切换绳索（9）能够安全拉出传感预警器（5）并正常切换的距离设置一个窖井（8），窖井（8）内放置供电装置（7），供电装置（7）用于将市电或太阳能电变压整流至传感预警器（5）所需的直流电源，并通过电源线（6）分别给该距离内的每个传感预警器（5）供电；

（5）在安装传感预警器（5）后的通信电缆（4）与安全切换绳索（9）外安装套管（14），所述套管（14）的套管壁上，在传感器前后1m的范围内设有孔（15），且所述孔（15）位于套管轴线以下的位置，所述安全切换绳索（9）的长度延伸至所述窖井（8）内，其末端具有切换扣（16），正常工作时，相邻两条安全切换绳索（9）的切换扣（16）通过连接锁相连在一起，所述套管（14）的材料可为PP、PE或PVC材料；其中，套管（14）的安装方式可选择以下其中一种：

方式一：根据传感预警器（5）所处的位置预先在无孔套管（14）相应位置处打孔，形成有孔套管（14），然后将有孔套管（14）依次套在通信电缆（4）与安全切换绳索（9）外；

方式二：预先将若干个无孔套管（14）陆续套在通信电缆（4）与安全切换绳索（9）外，无孔套管（14）可水平自由活动，然后在传感预警器（5）位置处，用带孔或网状材料包覆成有孔套管（14），其直径与无孔套管（14）一致，两者互相连接在一起；为了防止水从有孔套管（14）上方的孔（15）渗入管内对传感预警器（5）造成损害，因此在有孔套管（14）上方铺上一层防水材料，防水材料的宽度应当大于套管（14）的直径。