CN108773598A - 一种用于埋地油罐渗漏的在线监测装置及方法 - Google Patents

一种用于埋地油罐渗漏的在线监测装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种用于埋地油罐渗漏的在线监测装置及方法，包括地下监测装置和地面监测装置，地下监测装置由三个测漏传感器构成了阵列式平板电容传感器，并将测量结果传送给ARM处理器，计算出各个测漏传感器内部区域物质对应的介电常数，埋地油罐在下放安装过程中周围填充物为沙体，沙体对应的介电常数与各个测漏传感器内部区域物质对应的介电常数进行比较，从而准确、实时地判断埋地油罐的渗漏情况，并给出油罐渗漏的定位信息，实时发出预警信号，为及时、有效地消除安全隐患提供了准确可靠的渗漏信息。

Description

一种用于埋地油罐渗漏的在线监测装置及方法
技术领域
本发明涉及油罐渗漏在线监测技术领域，特别涉及一种用于加油站埋地油罐渗漏情况的在线监测装置及方法。
背景技术
目前国内大多数加油站采用埋地油罐进行油品的存储，然而埋地油罐长期埋于地下在地质灾害和自然腐蚀作用下，随着使用年限的增加，会发生渗漏。如果渗漏不能及时被发现，不仅会造成安全隐患和经济损失，还会污染土壤和地下水，对环境造成严重危害。
目前埋地油罐的渗漏检测多采用间接测量方法，最常用的测量方法是使用液位计或手动量尺通过核实罐内油品在一段时间内的总量的变化来判断是否存在渗漏。在实际应用中，由于受液位计精度、其它环境、现场因素等影响往往不能及时准确地检测出油罐的渗漏及小量泄漏。而且常用方法对油罐渗漏的检测不具备实时在线监测和报警功能，对油品渗漏起不到预防的作用。上述埋地油罐渗漏测量技术存在以下缺陷：(1)测量结果受液位计精度的影响，通常无法检测出微小渗漏情况；(2)只能对整个油罐的渗漏情况进行粗略分析，不能实现渗漏的定位；(3)不具备在线监测和预警功能。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种用于埋地油罐渗漏的在线监测装置及方法，能够实现埋地油罐等地下储油设备的实时、在线、渗漏定位监测，及时准确地判断埋地罐体是否存在渗漏事件，及时消除安全隐患。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于埋地油罐渗漏的在线监测装置，包括地下监测装置和地面监测装置，所述的地下监测装置包括由油罐1的一个侧面2和A极板5组成的测漏传感器Ⅰ，由油罐1的另一个侧面3和B极板6组成的测漏传感器Ⅱ，油罐1底面4和C极板7组成的测漏传感器Ⅲ；测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ和测漏传感器Ⅲ分别通过各自对应的A测量电路8、B测量电路9和C测量电路10最终与ARM处理器11信号端相连，ARM处理器11通过地下无线通信接口12与地下天线13信号连接；所述的地面监测装置包括地面天线14，地面天线14与地面通信接口15连接，地面通信接口15与地面监测计算机16信号相连。
所述的A极板5位于油罐1侧面2的外侧，且与油罐1的侧面2平行放置，与罐体侧面2相距1米；
所述的B极板6位于油罐1侧面3的外侧，且与油罐1的一个侧面3平行放置，与罐体侧面3相距1米；
所述的C极板7位于油罐1底面4的下方，且与油罐1中心轴方向垂直居中放置，距离罐体底面4的最低点1米。
所述的A极板5、B极板6、C极板7材质均为耐腐蚀且导电良好的不锈钢，且厚度为5mm。
基于上述装置的一种用于埋地油罐渗漏的在线监测方法，步骤如下：
(1)首先由A测量电路8、B测量电路9、C测量电路10分别测量出测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ上的电容值C1、C2、C3，并将测量结果传送给ARM处理器11；
(2)根据分别计算出测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ内部区域物质的介电常数ε1、ε2、ε3，其中S为极板面积，d为极板到对应最近罐体面的垂直距离；
(3)通过地下无线通信接口12和地下天线13将介电常数ε1、ε2、ε3传输至地面天线14，并由地面无线通信接口15传输至地面监测计算机16；
(4)埋地的油罐在下放安装过程中周围填充物为沙体，将介电常数ε1、ε2、ε3分别与标准沙体的介电常数εs进行比较，若ε1>εs，则表明测漏传感器Ⅰ对应的油罐侧面2出现了渗漏；反之ε1≤εs，则表明测漏传感器Ⅰ对应的油罐侧面2区域正常，没有渗漏；同理可通过比较ε2、ε3与εs，判断出测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ对应的油罐另一侧面3和油罐底面4的渗漏情况；
(5)当ε1>εs，ε2>εs，ε3>εs中满足任何一个条件时，则由地面监测计算机16发出预警信号，并给出相应的渗漏方位；反之，返回继续进行下一轮监测。
本发明利用埋地油罐的材料特性和结构特点与三个极板组成阵列式测漏传感器，全方位的覆盖埋地油罐周围绝大部分区域，同时结合地下测量和信号处理电路、埋地天线以及地面处理电路和计算机，可实现埋地油罐等地下储油设备的实时、在线和渗漏点定位，及时准确地判断埋地罐体是否存在渗漏事件，及时消除安全隐患，具有准确性高、实时性强等特点。
附图说明
图1为本发明埋地罐渗漏在线监测装置结构框图。
图2为本发明埋地罐渗漏在线监测装置的测量方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见附图1，参见附图1，一种埋地油罐渗漏的在线监测装置，包括地下监测装置和地面监测装置；所述的地下监测装置包括由油罐1的一个侧面2和A极板5组成的测漏传感器Ⅰ、由油罐1的另一个侧面3和B极板6组成的测漏传感器Ⅱ、油罐1底面4和C极板7组成的测漏传感器Ⅲ、A测量电路8、B测量电路9、C测量电路10、ARM处理器11、地下无线通信接口12以及地下天线13组成，上述测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ构成了阵列式平板电容传感器，全方位的覆盖埋地油罐周围的绝大部分区域。其中测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ和测漏传感器Ⅲ分别通过各自对应的A测量电路8、B测量电路9和C测量电路10最终与ARM处理器11相连，ARM处理器11通过地下无线通信接口12与地下天线13连接；所述的地面监测装置包括地面天线14、地面无线通信接口15和地面监测计算机16，其中地面天线14与地面通信接口15连接，地面通信接口15与地面监测计算机16相连。
所述的A极板5位于油罐1侧面2的外侧，且与油罐1的侧面2平行放置，与罐体侧面2相距1米。
所述的B极板6位于油罐1侧面3的外侧，且与油罐1的一个侧面3平行放置，与罐体侧面3相距1米。
所述的C极板7位于油罐1底面4的下方，且与油罐1中心轴方向垂直居中放置，距离罐体底面4的最低点1米。
所述的A极板5、B极板6、C极板7材质均为耐腐蚀且导电良好的不锈钢，且厚度为5mm。
参见附图2，本发明埋地油罐渗漏的在线监测装置测量方法步骤如下：
(1)首先由A测量电路8、B测量电路9、C测量电路10分别测量出测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ上的电容值C1、C2、C3，并将测量结果传送给ARM处理器11；
(2)根据分别计算出测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ内部区域物质的介电常数ε1、ε2、ε3，其中S为极板面积，d为极板到对应最近罐体面的垂直距离；
(3)通过地下无线通信接口12和地下天线13将介电常数ε1、ε2、ε3传输至地面天线14，并由地面无线通信接口15传输至地面监测计算机16；
(4)埋地的油罐在下放安装过程中周围填充物为沙体，将介电常数ε1、ε2、ε3分别与标准沙体的介电常数εs进行比较，若ε1>εs，则表明测漏传感器Ⅰ对应的油罐侧面2出现了渗漏；反之ε1≤εs，则表明测漏传感器Ⅰ对应的油罐侧面2区域正常，没有渗漏；同理可通过比较ε2、ε3与εs，判断出测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ对应的油罐另一侧面3和油罐底面4的渗漏情况；
(5)当ε1>εs，ε2>εs，ε3>εs中满足任何一个条件时，则由地面监测计算机16发出预警信号，并给出相应的渗漏方位；反之，返回继续进行下一轮监测。
所述的测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ均为平板电容式传感器。所述的A测量电路8、B测量电路9、C测量电路10分别为测量对应测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ电容参数变化的电路。
参见附图1和附图2，本发明的工作原理如下：
本发明的地下监测装置采用由油罐1的一个侧面2和A极板5组成的测漏传感器Ⅰ，由油罐1的另一个侧面3和B极板6组成的测漏传感器Ⅱ，油罐1底面4和C极板7组成的测漏传感器Ⅲ。上述测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ构成了阵列式平板电容传感器，全方位的覆盖埋地油罐周围的绝大部分区域。A测量电路8、B测量电路9、C测量电路10用于测量测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ上的电容值C1、C2、C3，并将测量结果传送给ARM处理器11。根据其中S为极板面积，d为极板到对应最近罐体面的垂直距离，因此S、d均为已知数，由此可计算出测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ内部区域物质对应的介电常数ε1、ε2、ε3。埋地油罐在下放安装过程中周围填充物为沙体，当油罐没有渗漏时，测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ内部介质为沙体，对应的介电常数ε1、ε2、ε3为标准沙子的介电常数εs；而当油罐发生渗漏时，若为测漏传感器Ⅰ对应的一侧发生渗漏，则测漏传感器Ⅰ内部介质则转变为油沙混合物，对应的介电常数ε1将会增大，由此可以通过监测ε1的变化判断出是否为测漏传感器Ⅰ对应的一侧发生渗漏；同理可通过监测介电常数ε2、ε3的变化判断油罐另一侧和底部的渗漏情况。介电常数ε1、ε2、ε3的监测结果通过地下无线通信接口12和地下天线13传输至地面天线14，并由地面无线通信接口15传输至地面监测计算机16，由地面计算机实时、在线监测介电常数ε1、ε2、ε3的变化，从而准确、实时地判断埋地油罐的渗漏情况，并给出油罐渗漏的定位信息，实时发出预警信号，为及时、有效地消除安全隐患提供了准确可靠的渗漏信息。

Claims (7)

1.一种用于埋地油罐渗漏的在线监测装置，包括地下监测装置和地面监测装置，其特征在于，所述的地下监测装置包括由油罐(1)的一个侧面(2)和A极板(5)组成的测漏传感器Ⅰ、由油罐(1)的另一个侧面(3)和B极板(6)组成的测漏传感器Ⅱ，油罐(1)底面(4)和C极板(7)组成的测漏传感器Ⅲ；测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ和测漏传感器Ⅲ分别通过各自对应的A测量电路(8)、B测量电路(9)和C测量电路(10)最终与ARM处理器(11)信号端相连，ARM处理器(11)通过地下无线通信接口(12)与地下天线(13)信号端连接；所述的地面监测装置包括地面天线(14)，地面天线(14)与地面通信接口(15)信号连接，地面通信接口(15)与地面监测计算机(16)信号相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于埋地油罐渗漏的在线监测装置，其特征在于，所述的A极板(5)位于油罐1侧面2的外侧，且与油罐(1)的侧面(2)平行放置，与罐体侧面(2)相距1米。
3.根据权利要求1所述的一种用于埋地油罐渗漏的在线监测装置，其特征在于，所述的B极板(6)位于油罐(1)侧面(3)的外侧，且与油罐(1)的一个侧面(3)平行放置，与罐体侧面(3)相距1米。
4.根据权利要求1所述的一种用于埋地油罐渗漏的在线监测装置，其特征在于，
所述的C极板(7)位于油罐(1)底面(4)的下方，且与油罐(1)中心轴方向垂直居中放置，距离罐体底面(4)的最低点1米。
5.根据权利要求1所述的一种用于埋地油罐渗漏的在线监测装置，其特征在于，
所述的A极板(5)位于油罐1侧面2的外侧，且与油罐(1)的侧面(2)平行放置，与罐体侧面(2)相距1米；
所述的B极板(6)位于油罐(1)侧面(3)的外侧，且与油罐(1)的一个侧面(3)平行放置，与罐体侧面(3)相距1米；
所述的C极板(7)位于油罐(1)底面(4)的下方，且与油罐(1)中心轴方向垂直居中放置，距离罐体底面(4)的最低点1米。
6.根据权利要求1所述的一种用于埋地油罐渗漏的在线监测装置，其特征在于，所述的A极板(5)、B极板(6)、C极板(7)材质均为耐腐蚀且导电良好的不锈钢，且厚度为5mm。
7.基于权利要求1所述装置的一种用于埋地油罐渗漏的在线监测方法，其特征在于，步骤如下：
(1)首先由A测量电路(8)、B测量电路(9)、C测量电路(10)分别测量出测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ上的电容值C1、C2、C3，并将测量结果传送给ARM处理器11；
(2)根据分别计算出测漏传感器Ⅰ、测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ内部区域物质的介电常数ε1、ε2、ε3，其中S为极板面积，d为极板到对应最近罐体面的垂直距离；
(3)通过地下无线通信接口(12)和地下天线(13)将介电常数ε1、ε2、ε3传输至地面天线(14)，并由地面无线通信接口(15)传输至地面监测计算机(16)；
(4)埋地的油罐(1)在下放安装过程中周围填充物为沙体，将介电常数ε1、ε2、ε3分别与标准沙体的介电常数εs进行比较，若ε1>εs，则表明测漏传感器Ⅰ对应的油罐侧面(2)出现了渗漏；反之ε1≤εs，则表明测漏传感器Ⅰ对应的油罐侧面(2)区域正常，没有渗漏；同理可通过比较ε2、ε3与εs，判断出测漏传感器Ⅱ、测漏传感器Ⅲ对应的油罐另一侧面(3)和油罐底面(4)的渗漏情况；
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