CN106257245A - 管道断面监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明是管道断面监测系统，该系统构成有三层设备构架，分别为太阳能电源、动力控制柜和采水检测架。本系统采用太阳能供电，供电功率为300W；动力控制柜安装在地面上，内部集成太阳能电池组、采水驱动系统、采水驱动机构、氮气储能罐；采水检测架安装于检查井管道壁内，集成采水机构、监测机构；每一小时自动采集一次管道各参数，并通过无线上传至监控中心。

Description

管道断面监测系统

技术领域

本发明涉及监测，更具体地来说，特别涉及管道断面监测系统。

背景技术

环境监测(environmental monitoring)，指通过对影响环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量(或污染程度)及其变化趋势。环境检测的过程一般为接受任务，现场调查和收集资料，监测计划设计，优化布点，样品采集，样品运输和保存，样品的预处理，分析测试，数据处理，综合评价等。环境监测的对象：自然因素，人为因素，污染组分。环境监测包括：化学监测，物理监测，生物监测，生态监测。环境监测的目的：环境监测按监测目的可分为三种。

①研究性监测：研究确定污染物从污染源到受体的运动过程，鉴定环境中需要注意的污染物。这类监测需要化学分析、物理测量、生物和生理生化检验技术，并涉及大气化学、大气物理、水化学、水文学、生物学、流行病学、毒理学、病理学等学科的知识。如果监测数据表明存在环境污染问题时，则必须确定污染物对人、生物和其他物体的影响。

②监视性监测：监测环境中已知有害污染物的变化趋势，评价控制措施的效果，判断环境标准实施的情况和改善环境取得的进展，建立各种监测网，如大气污染监测网、水体污染监测网，累积监测数据，据此确定一个城市、省、区域、国家，甚至全球的污染状况及其发展趋势。

③事故性监测：对事故性污染，如石油溢出事故所造成的海洋污染，核动力厂发生事故时放射性微尘所造成的大气污染等进行监测，包括用监测车或监测船的流动监测、空中监测、遥测、遥感等，确定污染范围及其严重程度，以便采取措施。按监测对象的不同，可分为大气污染监测、水质污染监测、土壤污染监测、生物污染监测等。按污染物的性质不同，可分为化学毒物监测、卫生(包括病原体、病毒、寄生虫、霉菌毒素等的污染)监测、热污染监测、噪声污染监测、电磁波污染监测、放射性污染监测、富营养化监测等。

建筑物沉降监测

监测实施方法

a、测点埋设：

在地表下沉的纵向和横向影响范围内的建筑物应进行建筑物下沉及倾斜监测，基点的埋设同地表沉降观测。沉降测点埋设，用冲击钻在建筑物的基础或墙上钻孔，然后放入长直径200～300mm，20～30mm的半圆头弯曲钢筋，四周用水泥砂浆填实。测点的埋设高度应方便观测，对测点应采取保护措施，避免在施工过程中受到破坏。每幢建筑物上一般布置4个观测点，特别重要的建筑物布置6个测点。

b、测量方法：

观测方法采用精密水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制，每测点读数高差不宜超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不宜超过3个，超过时应重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续两次观测，两次高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值。

c、沉降计算：

在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，然后按照测站进行平差，求得各点高程。施工前，由基点通过水准测量测出隆陷观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。则高差ΔH＝Hn-H0即为沉降值。

d、数据分析与处理：

绘制位移-时间曲线散点图，具体分析同地表沉降监测。当位移-时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析。预测最大沉降量。根据所测建筑物倾斜与下沉值，判断建筑物倾斜是否超过安全控制标准及采用的工程措施的可靠性。

建筑物倾斜监测

监测实施方法

在待测建筑物不同高度(应大于2/3建筑物高度)贴上反射膜片，建立上、下两观测点，并在大于两倍上、下观测点距离的位置建立观测站，采用徕卡全站仪(1″2mm+2ppm)按国家二级位移观测要求测定待测建筑物上、下观测点的坐标值，两次观测座标差值即可计算出该建筑物的倾斜变化量。

管道监测对管道运行工况的监测和控制，是实现密闭输送工艺，管道安全、平稳和最优化运行所必需的手段。

运输管道线路长，站库多，全线密切相连，因此，其运行工艺既需要站库和线路的就地监控，也需要全线的遥测和遥控。管道监控的主要任务是：收集、处理、显示和记录管道系统的运行状态和工艺参数；按输送计划、动态工况分析结果，选择最优运行方案；协助调度人员迅速准确地开关阀门和启停设备，以实现选定的输送工艺流程；调节流量、压力和温度等运行参数；预测、分析和处理事故；进行起点站、终点站和分输站的油、气交接以及帐务结算等。

管道输送工艺的发展和自控技术的进步，促进了管道输送自动化的发展。20世纪40年代的成品油管道用继电器控制全站设备的启停，实现了站内集中显示(指示灯)和按钮控制，这是单站自控阶段。50年代到60年代中期，调度中心普遍采用硬线逻辑控制台、通信接口装置和大型模拟板。调度中心和就地控制设备经历了从电子管到晶体管，进而到固态逻辑电路的发展过程；通信方式则由明线载波、通信电缆等有线通信发展到微波通信和卫星通信实现了全线遥测和遥控。60年代前期电子数字计算机在管道上主要用于财务、工程施工、设计、生产计划、水力模拟、最优运行条件和生产调度等计算工作。从60年代中期到70年代中期，则普遍采用以电子计算机为中心的全线监控系统。站内就地控制也大量地使用小型计算机，形成智能化的监控终端。70年代中期开始，由于可编程序控制器和微型计算机的普遍应用，管道监控由高度集中发展到多级分散监控。与此同时监控系统的可靠性大为提高。

管道监控系统一般由调度中心、远传通道和监控终端三大部分组成。其控制方式根据管道输送工艺确定，如长输管道开始广泛地采用多级分散控制方式。其结构方式取决于远传通道联系调度中心和监控终端的方式，主要有一对一、一对多和混合式三种。

现代调度中心通常设置两台电子数字计算机，一台在线工作，收集、处理和监视管道运行数据，提供控制指令或在必要情况下直接控制泵站设备和线路上的遥控截断阀；另一台计算机作为备用。备用机除能迅速地切换到在线状态外，还可进行软件开发、制订计划、管理器材，并可完成其他计算或管理工作。计算机外部设备主要包括屏幕显示终端(CRT)、打印机、磁盘存储器和通信接口等。带控制键盘或光笔的屏幕显示终端是最有效的人一机接口。调度员可以通过键盘或光笔输入数据，选择控制功能。CRT能分页显示全部遥测量，如流量、压力、温度、液位和设备状态及报警等信息。它既可以显示水力坡降、水击波、界面跟踪、系统平衡检漏、系统报警等全局量，又可以显示单站流程图、站内单体运行状态、界面比重变化等局部量。根据调度员的需要，CRT可按一定时间间隔顺序显示这些彩色画面，或稳定于某一画面。如果出现报警，CRT光标会自动闪烁或以醒目的颜色表示，必要时伴以音响。为了能够同时显示几个画面，可设置多台CRT显示终端。调度员不但可以从这些CRT直观地监视整个管道运行工况，而且可以通过CRT键盘或专用控制盘及时准确地向监控终端发出控制指令，进行流量、压力、温度控制和机组启停、阀门开关、流量计算定等作业。为确保遥控指令正确执行，一般采用遥控指令返回校核，并由调度员决定是否发出“执行”指令的开环控制方式。根据屏幕显示的实时遥测数据，如设备状态和参数发生变化，调度员即可确知指令执行情况。调度中心一般设置两台打印机：一台打印机记录实时报警和调度员的控制指令；另一台印制各种报表或业务票据。磁盘存储器，如流量存储磁盘系统用于常驻计算的计算机管理程序以及各种应用程序，并用磁带保存管道历年的运行数据。

管道监测其功能是将监测和控制信息迅速、准确地从发送端传送到接收端。在管道监控上已经应用的信道有：明线载波、地面微波、同轴电缆、超短波无线电通信以及通信卫星等。目前，通信干线以微波和同轴电缆为主；卫星通信用于地理、气候条件恶劣的地区，作为管道备用信道；超短波无线电通信常作为辅助的通信手段。数据传输速率一般为200、600、1200、2400比特。为提高信息传输的可靠性，可采用不同的通信手段作为备用，而且信息结构可纳入数据全链路控制规程，也可以在监控系统内自行约定。不论何种方式大都采用冗余码进行差错控制。一般要求远传通道误码率低于10。

包括站、库监控终端和管道线路监控终端。输油管道与输气管道的监控对象不同，但两者的结构和监控的基本内容是一样的。站、库监控终端由站控中心、就地控制装置和仪表系统组成。站、库监控终端除实施遥测遥控功能外，还必须具有站内集中控制功能和现场手动控制功能。

站控中心：设置有利用硬线逻辑或可编程序的远程控制终端和仪表盘、小型或微型计算机等。其功能是周期性地收集站内设备状态和参数；自动地或根据调度中心的要求向调度中心报送有关数据；接收调度中心的控制指令，并发送返回校核信息。接到“执行”指令后，站控的就地控制装置执行经过校核的控制指令。采用计算机的站控中心，作为智能终端，还可将搜集的数据作预处理，压缩远传信息量，完成紧急顺序停机、给定值调节和设备故障自检等多种功能。

这使站、库更具独立性，只须用极少数的遥控指令就能监控整个站、库正常运行，微型计算机的普及使这种站控中心日渐增加。

就地控制装置：包括各种控制器、阀门执行机构和调节阀等。控制器过去多用继电器逻辑电路或固态逻辑电路，近年来趋向用可编程序控制器。可编程序控制器既具有继电器那种适应工业环境、实用、控制逻辑简单和维护方便的优点，而且又具有计算机那种结构紧凑、功能多、灵活方便的优点。可编程序控制器作为一次控制部件按场区设置，可使控制功能分散化，就地完成数据收集，越限检查和状态报警，向站控中心传送数据或按要求报送有关数据。此外，还可完成就地计算、给定值控制、清管球收发控制和机组启停等顺序控制功能。它的广泛应用使得监控终端设备标准化。

仪表系统：监控的基础部分，包括一次敏感元件、信号变送器和二次显示仪表。仪表可分为气动和电动两类。气动仪表适用于易燃、易爆、潮湿的场合；电动仪表便于数据处理，适用于高度集中管理的场合。为了提高仪表系统可靠性并便于维护，就地显示的控制仪表仍是不可缺少的。

本发明是管道断面监测系统，运用本发明提供的管道断面监测系统，可以解决管道断面后没有及时通知相关工作人员的技术缺陷。

发明内容

本发明的目的是开发一种管道断面监测系统，该系统构成有三层设备构架，分别为太阳能电源、动力控制柜和采水检测架。动力控制柜安装在地面上，内部集成太阳能电池组、采水驱动系统、采水驱动机构、氮气储能罐；采水检测架安装于检查井管道壁内，集成采水机构、监测机构。

前面所述的管道断面监测系统，其特征在于：供电方式采用太阳能供电，供电功率为300W。

前面所述的管道断面监测系统，其特征在于：监测方式为在线监测、就地显示。

前面所述的管道断面监测系统，其特征在于：监测频率可达1小时/次。

前面所述的管道断面监测系统，其特征在于：采水检测架防护等级达到IP66。

前面所述的管道断面监测系统，其特征在于：监测默认参数是总氮、COD、SS。

前面所述的管道断面监测系统，其特征在于：监测可选参数是液位、流速、臭氧、甲烷、硫化氢、一氧化氮。

前面所述的管道断面监测系统，其特征在于：传输方式为无线传输。

前面所述的管道断面监测系统，其特征在于：数据上传至监控中心。

本发明的有益效果是，通过上述管道断面监测系统，加强对市政管道断面的管理，当出现情况时，及时发现并解决问题，防止对人民群众生产生活和生命财产造成重大损失。

实施方式

本发明涉及多种管道断面监测系统。

在管道中添加管道断面监测系统，就可以实现本发明。

例如：在给水管道中，添加本发明中的管道断面监测系统，就可以实现本发明。

例如：在排水管道中，添加本发明中的管道断面监测系统，就可以实现本发明。

Claims (10)

1.管道管道断面监测系统，其特征在于：该系统构成有三层设备构架，分别为太阳能电源、动力控制柜和采水检测架，动力控制柜内部集成太阳能电池组、采水驱动系统、采水驱动机构、氮气储能罐，采水检测架集成采水机构、监测机构。

2.如权利要求1所述的管道断面监测系统，其特征在于：供电方式采用太阳能供电，供电功率为300W。

3.如权利要求1所述的管道断面监测系统，其特征在于：监测方式为在线监测、就地显示。

4.如权利要求1所述的管道断面监测系统，其特征在于：监测频率可达1小时/次。

5.如权利要求1所述的管道断面监测系统，其特征在于：采水检测架防护等级达到IP66。

6.如权利要求1所述的管道断面监测系统，其特征在于：监测参数是氨氮、COD、SS、硝氮、亚硝氮、PH值、TOC、真色、表色、DOC、余氯。

7.如权利要求1所述的管道断面监测系统，其特征在于：采水检测架固定于井壁，动力控制柜与太阳能电源地面安装。

8.如权利要求1所述的管道断面监测系统，其特征在于：传输方式为无线传输。

9.如权利要求1所述的管道断面监测系统，其特征在于：每一小时自动采集一次管道各参数，检测反应周期60S。

10.如权利要求1所述的管道断面监测系统，其特征在于：系统自动采集，自动传输，自动汇总，自动生成报表，数据上传至监控中心。