CN1114178C - 输油气管道防盗报警系统及其报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输油气管道防盗报警系统，它由一个中心主站和若干个终端分站构成。主站包括显示屏、计算机、声光报警器、接口电路、装有天线的无线数传模块、打印机、不间断电源、直流稳压电源；分站包括声传感器、小信号放大器、信号调理器、A/D变换器、单片机、接口电路、无线数传模块及天馈系统、太阳能电池、电源变换电路、蓄电池、充放电保护电路、电源开关控制电路。本发明能在偷盗未遂时，及时准确的发现输油气管道将被偷盗破坏，而发出声光报警，使保卫人员能及时采取措施，防止管道被破坏及油气损失，避免由于管道被破坏而使大量油气外泄、污染良田、着火爆炸、停产等重大事故的发生。并可扩展对管线阴极保护电位的测量，管线温度、输送压力的测量。

Description

输油气管道防盗报警系统及其报警方法

                     技术领域

本发明涉及一种输油气管道的防盗报警系统，更确切的说涉及一种能使油气田及炼油厂正常生产、油气输运正常进行、附近居民安乐生活的的安全保护措施。

                     背景技术

输油气管道是国民经济建设的命脉。然而近年来有些输油气管道，被一些不法分子破坏得伤痕累累、触目惊心，给管道运输安全造成严重危害，给国家财产和人民生活造成巨大损失。人民日报2001年6月19日报道的《输油气管道在“呻吟”》一文中说到，某管道储运公司“管道全长2600公里，自1993年发现第一起打孔盗油案以来，共发现打孔盗油案1100多起，呈逐年上升趋势。…XX线XX段是不法分子打孔盗油的“重灾区”之一，在一段仅1米的管道上竟有5个盗油孔，有时一夜之间被打孔盗油五六次”。不法分子破坏性的偷盗，使输油气管道遭到严重破坏，原油、天然气大量外泄，污染良田，着火爆炸事故随时可能发生，如果停输抢修时间过长，使原油温度降低造成“凝管”事故，将使整条管道被毁，生产企业陷于瘫痪。

因此，各油田迫切希望有一个自动报警系统，当偷盗活动开始和进行中，即能及时自动发出报警信息，使保卫人员和各级领导能适时采取防范和打击措施。

实现输油气管道防盗报警可有多种方案，如监测压力，监测流量等都可以实现。但这些方法都属于被动式的，被偷了才知道，而且报警准确度很低，成本高，难以实现。空中或地面摄象监测是容易想到的理想方法，但耗资巨大，亦难以采用。

鉴于偷盗活动必然会产生声响，因此可以利用声音侦听方法监测偷盗活动。

                  发明内容

本发明的任务是提供一种报警准确度高，误报漏报率低，成本低，易于实现的输油气管道防盗报警系统，该系统在偷盗未遂时，能及时准确的发现输油气管道将被偷盗破坏，而发出声光报警，使保卫人员能及时采取措施，防止管道被破坏及油气损失，避免由于管道被破坏而停产等重大事故的发生。

本发明的任务可通过以下方案实现：

一种输油气管道防盗报警系统，由一中心主站和若干终端分站构成，其中：

中心主站包括：

主站管理机，用于控制整个系统工作；

数据收发系统，其与主站管理机相连，用于和终端分站实现通信，

终端分站包括：

拾音系统，用于拾取偷盗活动发出的声音，将其变换为电信号；

放大器系统，其输入接所述拾音系统的输出，用于将声传感器输出的音频信号进行滤波、放大后输出到A/D变换器；

A/D变换器，其输入接所述放大器系统的输出，用于进行模数转换；

智能管理系统，其输入接A/D变换器的输出，用于控制分站系统工作；

数据收发系统，其与智能管理系统相连，用于和中心主站实现通信；

电源系统，为分站各单元电路提供电源。

所述主站管理机包括：

计算机，用于控制整个系统工作；

显示屏，与计算机连接，用于显示监测范围内的输油气管道平面图及各分站位置；

声光报警器，与所述计算机连接，用于发出报警信号；

打印机，与所述计算机连接，用于输出数据；

接口电路，一端与所述计算机连接，作为所述计算机与主站无线数传模块间的接口；

直流稳压电源，为所述主站无线数传模块供电；

不间断电源，为所述计算机、打印机、直流稳压电源供电；

所述主站数据收发系统为装有天线的无线数传模块，其与所述接口电路的另端相连，

所述拾音系统为声传感器；

所述放大器系统包括：

信号放大器，其输入接所述声传感器的输出，用于放大声音信号；

信号调理器，其输入接所述信号放大器的输出，对信号进行整流、滤波、幅值调整；

所述智能管理系统包括：

单片机，其数据输入端与所述A/D变换器的输出相连，用于控制分站系统工作；

接口电路，一端与所述单片机相连，作为所述单片机与分站无线数传模块间的接口；

所述分站数据收发系统为连接天馈系统的分站无线数传模块，其与所述接口电路的另端相连；

所述电源系统包括：

太阳能电池，为蓄电池充电；

蓄电池，为电源变换电路供电；

充放电保护电路，与所述蓄电池连接，用于保护蓄电池不过充和过放电；

电源变换电路，为分站各单元电路提供电源；

电源开关控制电路，其输入接所述单片机的输出，其输出接所述分站无线数传模块，用于根据单片机的指令启闭分站无线数传模块的电源。

该系统中采用如下报警方法：

1)中心主站对多个分站的工作状态依次进行“巡检”或“抽检”，并实时处理、显示、报告个分站运行情况；

2)中心主站连续记录本系统内各分站24小时运行状态参数，并及时做出相应的处理；

3)中心主站对各分站发来的报警数据随时进行分析判断，及时准确的发出报警信息，并监控整个报警处理过程；

4)各分站在无市电、无人职守的情况下24小时连续运行，采集、处理、记录、发送各种现场数据给主站。

本发明具有以下优点：

系统采用侦听偷盗活动的声音，属主动式的报警系统，可在偷盗未遂时发现偷盗活动，从而避免可能造成的重大损失；

系统采用无线数字传输信道传输数据，速度块、成本低，易于实现，新老管线皆可使用，且安全可靠、报警准确度极高，误报、漏报率很低；

系统由太阳能电池供电，由蓄电池储存电能，在太阳能电池停止工作后(如连阴天等)，可继续工作10天以上，适合系统在野外无市电场所工作的实情；

总之，系统具有野外长期使用的稳定性、高灵敏性、防破坏性等突出特点。

                             附图说明

图1是系统组成框图；

图2是主站结构框图；

图3是分站结构框图；

图4是分站安装示意图。

                         具体实施方式

本发明的输油气管道防盗报警系统，由一个中心主站和若干个终端分站构成。其中：

请参阅图1：中心主站包括：主站管理机1，用于控制整个系统工作；数据收发系统2，其与主站管理机相连，用于和终端分站实现通信。各终端分站包括：拾音系统3，用于拾取偷盗活动发出的声音，将其变换为电信号；放大器系统4，其输入接拾音系统3的输出，用于将声传感器输出的音频信号进行滤波、放大后输出到A/D变换器；A/D变换器5，其输入接放大器系统4的输出，用于进行模数转换；智能管理系统6，其输入接A/D变换器5的输出，用于控制分站系统工作；数据收发系统7，其与智能管理系统6相连，用于和中心主站实现通信；电源系统8，为分站各单元电路提供电源。

请参阅图2：所述主站管理机1包括：计算机102，用于控制整个系统工作；显示屏101，与计算机102连接，用于显示监测范围内的输油气管道平面图；声光报警器103，与计算机102连接，用于发出报警信号；打印机106，与计算机102连接，用于输出数据；接口电路104，其一端与计算机102连接，作为计算机102与主站无线数传模块105间的接口；直流稳压电源108，为主站无线数传模块105供电；不间断电源107，为计算机102、打印机106、直流稳压电源108供电；所述主站数据收发系统2为装有天线的无线数传模块105，其与接口电路104的另端相连。

请参阅图3：所述拾音系统3由声传感器201构成；所述放大器系统4包括：信号放大器202，其输入接声传感器201的输出，用于放大声音信号；信号调理器203，其输入接信号放大器202的输出，用于对信号进行整流、滤波、幅值调整；所述A/D变换器5由A/D变换器204构成；所述智能管理系统6包括：单片机205，其数据输入端与A/D变换器204的输出相连，用于控制分站系统工作；接口电路206，其一端与单片机205相连，作为单片机205与分站无线数传模块207间的接口；所述分站数据收发系统7为连接天馈系统的分站无线数传模块207，其与接口电路206的另端相连；所述电源系统8包括：太阳能电池209，为蓄电池211充电；蓄电池211，为电源变换电路210供电；充放电保护电路212，与蓄电池211连接，用于保护蓄电池不过充和过放电；电源变换电路210，为分站各单元电路提供电源；电源开关控制电路213，其输入接单片机205的输出，其输出接分站无线数传模块207，用于根据单片机205的指令启闭分站无线数传模块207的电源。

主站安装在值班室内，分站安装在防盗现场(所谓遥测点)。主站和分站之间的通讯联络均为无线数传模块及全向鞭状天线。

请参阅图4：声传感器201安装在输油气管道217的外壁上；小信号放大器、信号调理器、A/D变换器、单片机、接口电路、无线数传模块、电源变换电路、充放电保护电路、电源开关控制都装在一个密封罐214内埋入地下；蓄电池装入另一个密封罐埋入地下；太阳能电池209和天馈系统208装在水泥电线杆215上，引线电缆由电线杆215内分别引入两个密封罐内，216为避雷器。

本发明的输油气管道防盗报警系统是同频无线遥测、遥控系统，网络形式为主从结构方式，一个中心站可管理60个分站(约120公里长的管线)。分站设置于输油气管线的监测点上，通过装在管线上的声传感器及与之相连的小信号放大器、信号调理器、A/D变换器及其它设备，连续不断的把偷盗现场的声音信号(包括偷盗时刨土、清理管道表面、装卡子、焊接、打孔等的声音，破坏分站设备的声音及环境噪声)变成数字信号传给单片机，太阳能电池及蓄电池的电压信号也通过A/D变换器变成数字信号传给单片机，单片机对这些信号进行初步的分析处理存储，除去环境噪声，判断有无偷盗活动及设备被破坏的信息。如有则在报警周期内，通过接口电路、无线数传模块及天馈系统把存储的数据发送给主站。主站收到数据后，经过进一步分析处理，必要时查询相邻分站，决定是否向值班员发布报警信号；同时还要检查各分站包括单片机、拾音系统、电源系统和数据收发系统工作是否正常。该系统按如下程式工作：

1)中心主站对多个分站的工作状态依次进行“巡检”或“抽检”，并实时处理、显示、报告个分站运行情况；

2)中心主站连续记录本系统内各分站24小时运行状态参数，并及时做出相应的处理；

3)中心主站对各分站发来的报警数据随时进行分析判断，及时准确的发出报警信息，并监控整个报警处理过程；

4)各分站在无市电、无人职守的情况下24小时连续运行，采集、处理、记录、发送各种现场数据给主站。

主站除对主站无线数传模块进行监测外，对各分站定期进行“巡检”或“抽检”。

所谓“巡检”是由主站每2秒钟依次呼叫一个分站站号，每呼叫一次，便立即返回到接收状态。本系统内各分站都能接收到呼叫信号，只是各分站内都有两个周期：一个是“报警”周期，时间为两分钟，定时打开无线数传模块的电源，等待主站呼叫时，向主站发出报警信息，主站认可后，即关闭无线数传模块的电源，等待下一个周期；另一个是“巡检”周期，时间从2分钟至30分钟，由主站设置。没有报警信号时，只有“巡检”周期的时间到了，分站才打开无线数传模块的电源，等待主站的呼叫，向主站发出安全检查数据。主站呼叫时，只有与呼叫站号相同的分站做出反应。如主站呼叫“1”号分站，如果“1”号分站无线数传模块的电源是打开的，“1”号分站接到呼叫信号后，经过处理，看主站是要数据，还是修改参数，如果是要数据，“1”号分站便将所采集并已存储的数据，连同站号一起发送出去；如果是修改参数，则按主站要求修改自己的控制参数。无论发数据还是修改参数，都要有确认信号返回。

如果有哪一个分站没有回答，就要进行所谓“抽检”。“抽检”是对其继续呼叫10分钟，如果还没回答，以后每30分钟对其呼叫一次，至正常回答为止。

分站内有两个周期，即“巡检”周期和“报警”周期，“巡检”周期由主站设定，“报警”周期固定为2分钟，如有报警信号，分站在两分钟内，打开无线数传模块的电源，等待主站呼叫时向主站发出报警信息，主站认可后，即关闭无线数传模块的电源，等待下一个周期。

为节省电源，分站无线数传模块电源平时是关闭的，在单片机控制下，定期打开无线数传模块电源，等待主站呼叫，最长等待时间为2分钟。主站每两秒钟呼叫一次，两分钟之内可呼叫60次，所以本系统主站最多可管理60个分站。

中心主站的核心是计算机，主站开始运行后，便以“巡检”或“抽检”方式进行工作，每两秒钟呼叫一个分站，并将各分站发回的数据，进行分析处理存储，再以声光画面的形式显示出来。其主要功能如下：

基本画面：本系统监测范围内的输油气管道平面图，标出各分站和主站的位置，范围较大时，亦可分页显示。

系统控制：管理整个防盗报警系统的工作，负责定期检查各分站的工作，设定或修改分站“巡检”周期，电源管理功能，发布和解除报警信号，显示或打印报表等。

系统自检：接收各分站发回的数据，检查各分站包括单片机、拾音系统、电源系统和数据收发系统工作是否正常。

电源管理：分站的电源由单片机管理。主站接到报警信息后，亦可在应答命令中禁止分站关闭无线数传模块的电源，以便连续查询该分站报警情况或满足其它功能需要。但在此后(至少不迟于警报解除时)，必须及时恢复单片机的电源管理功能。

报警判断：接到分站的报警信号后，进行必要的分析判断，必要时要进一步查询各相关分站，确认为偷盗活动后，即发布报警信号。

报警过程监视：发布报警信息后，定时命令该分站发回数据，对其进行监视，直至警报解除。

报警方式：画面声光报警。画面显示报警点位置及简要说明，亮出红色闪烁标志。喇叭发出声响。

报警处理：值班人员确认报警后，可根据要求停止声报警，但画面显示继续，解除报警，画面亦不再显示。

历史数据查询：主站可存储一年的数据。可以查询某日、周、月数据。

报表功能：可打印日周月报。

分站主要部件性能指标如下：

1.声传感器—工作电压：6VDC/工作电流：0.2mA/频带宽度：80Hz～15Khz/环境条件：-40℃～80℃，防潮。

2.无线数传模块—数据形式：二进制脉冲信号/无线传送波特率：1200bps/工作频段：227.000MHz-233.400Mhz/信道间隔：25Khz/频率容差：±5ppm/天线阻抗：50Ω/工作电源：12V2A/待机电流：约70mA/发射电流：1.3A。

3.全向鞭状天线—中心频率：227Mhz/带宽：±10Mhz/增益：5db/阻抗：50Ω/电压驻波比：≤1.5。

4.电源系统—电压种类：12V2A、6V1mA、5V40mA/工作时间：12V2A间歇工作、6V1mA、5V40mA连续工作/电源装置：由太阳能电池向蓄电池充电，蓄电池为分站系统供电。在太阳能电池不能供电情况下，蓄电池亦能维持供电10天以上。

此外，如要扩展对管线阴极保护电位、管线温度、地温、输送压力等进行测量，只要在本系统中增加相应的测量传感器及放大电路即可。如此，便可构成一个完整的多参数检测网。

Claims (7)

1.一种输油气管道防盗报警系统，它由一中心主站和若干终端分站构成，其中：

中心主站包括：

主站管理机，用于控制整个系统工作；

数据收发系统，其与主站管理机相连，用于和终端分站实现通信，

终端分站包括：

拾音系统，用于拾取偷盗活动发出的声音，将其变换为电信号；

放大器系统，其输入接所述拾音系统的输出，用于将声传感器输出的音频信号进行滤波、放大后输出；

数据收发系统，其与智能管理系统相连，用于和中心主站实现通信；

电源系统，为分站各单元电路提供电源；

其特征在于终端分站还包括：

A/D变换器，其输入接所述放大器系统的输出，用于进行模数转换；

智能管理系统，其输入接A/D变换器的输出，用于控制分站系统工作；

所述分站内的放大器系统、A/D变换器、智能管理系统、电源系统的电路部分装在密封罐内埋入地下。

2.根据权利要求1所述的输油气管道防盗报警系统，其特征在于：

所述主站管理机包括：

计算机，用于控制整个系统工作；

显示屏，与所述计算机连接，用于显示监测范围内的输油气管道平面图以及各分站位置；

声光报警器，与所述计算机连接，用于发出报警信号；

打印机，与所述计算机连接，用于输出数据；

接口电路，一端与所述计算机连接，作为所述计算机与主站无线数传模块间的接口；

直流稳压电源，为所述主站无线数传模块供电；

不间断电源，为所述计算机、打印机、直流稳压电源供电；

所述主站数据收发系统为装有天线的无线数传模块，其与所述接口电路的另端相连，

所述拾音系统为声传感器；

所述放大器系统包括：

信号放大器，其输入接所述声传感器的输出，用于放大声音信号；

信号调理器，其输入接所述信号放大器的输出，对信号进行整流、滤波、幅值调整；

所述智能管理系统包括：

单片机，其数据输入端与所述A/D变换器的输出相连，用于控制分站系统工作；

接口电路，一端与所述单片机相连，作为所述单片机与分站无线数传模块间的接口；

所述分站数据收发系统为连接天馈系统的分站无线数传模块，其与所述接口电路的另端相连；

所述电源系统包括：

太阳能电池，为蓄电池充电；

蓄电池，为电源变换电路供电；

充放电保护电路，与所述蓄电池连接，用于保护蓄电池不过充和过放电；

电源变换电路，为分站各单元电路提供电源；

电源开关控制电路，其输入接所述单片机的输出，其输出接所述分站无线数传模块，用于根据单片机的指令启闭分站无线数传模块的电源。

3.根据权利要求2所述的输油气管道防盗报警系统，其特征在于所述太阳能电池的输出和蓄电池的输出还接所述A/D变换器的输入，使得所述单片机能采集太阳能电池的输出信号和蓄电池的输出信号。

4.根据权利要求2所述的输油气管道防盗报警系统，其特征在于所述声传感器装在输油气管道的外壁上，以拾取管路被撞击、管路埋土被挖刨、分站设备被破坏的各种声音。

5.根据权利要求2所述的输油气管道防盗报警系统，其特征在于所述分站无线数传模块的供电电源由所述单片机控制，平时关闭，发送周期到了才打开电源。

6.根据权利要求2所述的输油气管道防盗报警系统，其特征在于所述分站内信号放大器、信号调理器、A/D变换器、单片机、接口电路、无线数传模块、电源变换电路、充放电保护电路、电源开关控制都装在一个密封罐内埋入地下，蓄电池装入另一个密封罐埋入地下。

7.根据权利要求2所述的输油气管道防盗报警系统，其特征在于所述主站和分站之间的通讯联络装置均为无线数传模块及全向鞭状天线。

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