CN111810851A - 基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统及方法，属于输酸管道技术领域，包括：严重泄漏检测部，配置为监测输酸管道是否发生泄漏并获得第一检测信号；轻微泄漏检测部，配置为监测输酸管道是否发生泄漏并获得第二检测信号；监测控制中心，配置为根据第一检测信号判断输酸管道是否发生第一泄漏，并配置为根据第二检测信号判断输酸管道是否发生第二泄漏；至少一个的无线网关，严重泄漏检测部和轻微泄漏检测部均通过至少一个的无线网关与监测控制中心无线连接。本发明公开的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，实现了针对严重泄漏和轻微泄漏均可及时自动监测，并大量节约电缆、桥架等常规材料及敷设成本。

Description

基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统及方法

技术领域

本发明涉及输酸管道技术领域，尤其涉及一种基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统及方法。

背景技术

输酸管道即是对酸性介质进行输送的管道。例如，铜冶炼厂常用烟气中的SO₂酸性气体来制造硫酸，目前，浓硫酸已成为各个铜冶炼厂的主要产品之一，每年的产量巨大。厂区内酸库中浓硫酸对外输出的主要手段有汽车、火车、管道输送等。在采用管道输送的运送方式输出浓硫酸等酸性介质时，由于输酸管道一般需要数公里甚至数十公里的长度，一般采用架空敷设的方式，不可避免的会经过一些公路、建筑物、人流点等风险区域，易导致管道受损，若管道发生泄漏，会对环境及人体构成较大危害。因此需要对输酸管道进行泄漏监测。

现有对管道进行泄漏监测的方式中，存在人工携带监测仪器设备进行检测和定位，但其效率低下且无法及时发现泄漏情况，存在管内设置探测球的方式进行管内检漏，但其成本高昂且不适用于管内输送浓硫酸等酸性介质的管道，存在通常传感器对管道进行检测的方式，但其无法全面地对管道各种泄漏情况进行监测。

针对输送浓硫酸等传输介质的长距离输酸管道的泄漏情况，会存在大流量泄漏的严重泄漏情况，渗漏和滴漏等轻微泄漏情况，而对长距离输酸管道的这些泄漏情况的监测，目前尚无较好的处理方法，无法及时、全面地对输酸管道的严重泄漏和轻微泄漏情况进行有效监测。同时，长距离输酸管道由于距离较长，现有检测点信号传输方式通常为有线模式，需要敷设大量电缆，搭建大量桥架，且许多桥架须穿越道路，需搭设过顶天桥，工程量巨大，工程周期较长，成本较高。

发明内容

本申请实施例通过提供一种基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统及方法，解决了现有技术中无法及时、全面地对输酸管道的严重泄漏和轻微泄漏情况进行有效监测的技术问题，以及泄漏监测电缆敷设成本高、工程量大、工程周期长的技术问题，实现了针对严重泄漏和轻微泄漏均可及时自动监测，较全面地对长距离输酸管道泄漏自动监测，可提高监测效率，极大地减少管道泄漏的发现及定位时间，降低泄漏造成的安全及经济损失风险，提高输酸系统整体可维护性，同时大量节约电缆、桥架等常规材料及敷设成本。

本申请实施例提供了一种基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，所述基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统应用于输送酸性介质的输酸管道，所述基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统包括：严重泄漏检测部，其检测端设置于输酸管道上，所述严重泄漏检测部配置为监测输酸管道是否发生泄漏并获得第一检测信号；轻微泄漏检测部，其检测端设置于输酸管道上，所述轻微泄漏检测部配置为监测输酸管道是否发生泄漏并获得第二检测信号；监测控制中心，所述监测控制中心配置为接收所述第一检测信号并根据所述第一检测信号判断输酸管道是否发生第一泄漏，并配置为接收所述第二检测信号并根据所述第二检测信号判断输酸管道是否发生第二泄漏；其中，所述第一泄漏的泄漏严重程度远大于所述第二泄漏的泄漏严重程度；以及至少一个的无线网关，所述严重泄漏检测部和所述轻微泄漏检测部均通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心无线连接。

在一些实施例中，所述严重泄漏检测部包括：头尾流量差监测装置，配置为检测输酸管道的输入流量和输出流量，并获得输入流量信号和输出流量信号；以及管道压力监测装置，配置为检测输酸管道沿其输送方向的多处内部压力，并获得多个压力信号；其中，所述头尾流量差监测装置和所述管道压力监测装置均通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心无线连接，所述监测控制中心配置为接收所述输入流量信号和所述输出流量信号并根据所述输入流量信号和所述输出流量信号判断输酸管道是否发生第一严重泄漏，并配置为接收多个所述压力信号并根据多个所述压力信号判断输酸管道是否发生第二严重泄漏以及根据多个所述压力信号确定所述第一严重泄漏发生处在输酸管道上的位置和所述第二严重泄漏发生处在输酸管道上的位置。

在一些实施例中，所述头尾流量差监测装置包括：入口无线流量计，设置于输酸管道的入口段上，配置为检测输酸管道的输入流量，并获得输入流量信号，所述入口无线流量计通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心无线连接以将所述输入流量信号传输至所述监测控制中心；以及出口无线流量计，设置于输酸管道的出口段上，配置为检测输酸管道的输出流量，并获得输出流量信号，所述出口无线流量计通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心无线连接以将所述输入流量信号传输至所述监测控制中心。

在一些实施例中，所述管道压力监测装置包括：多个无线压力变送器，多个所述无线压力变送器沿输酸管道的输送方向依次设置在输酸管道上，以分别检测输酸管道的内部压力，并分别获得一压力信号；其中，多个所述无线压力变送器通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心无线连接，以将多个所述压力信号传输至所述监测控制中心。

在一些实施例中，所述监测控制中心还配置为监测多个所述压力信号是否发生跳变。

在一些实施例中，输酸管道具有多处焊缝，所述轻微泄漏检测部包括：多个泄漏感应线，多个所述泄漏感应线分别环绕设置于输酸管道的多个焊缝处的外部，以使每一所述泄漏感应线分别检测输酸管道的一焊缝处是否发生泄漏；以及至少一个的泄漏控制器，每一所述泄漏控制器至少与一所述泄漏感应线相连，所述泄漏控制器通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心无线连接。

在一些实施例中，所述泄漏感应线的数量与所述泄漏控制器的数量一一对应，每一所述泄漏感应线与一所述泄漏控制器相连。

在一些实施例中，所述轻微泄漏检测部还包括：保护垫层，在所述泄漏感应线环绕设置于输酸管道的焊缝处后，所述保护垫层包覆于所述泄漏感应线的外部；以及固定件，设置于所述保护垫层的外部，配置为将所述泄漏感应线和所述保护垫层固定于输酸管道上。

在一些实施例中，所述监测控制中心为PLC控制系统，所述严重泄漏检测部和所述轻微泄漏检测部通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心的网络通信交换机无线连接。

本申请实施例还提供了一种基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测方法，适用于上述任一项所述的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，所述方法包括：

通过严重泄漏检测部监测输酸管道是否发生泄漏并获得第一检测信号，并通过无线网关将所述第一检测信号传输至监测控制中心；

通过轻微泄漏检测部监测输酸管道是否发生泄漏并获得第二检测信号，并通过无线网关将所述第二检测信号传输至监测控制中心；

监测控制中心接收所述第一检测信号并根据所述第一检测信号判断输酸管道是否发生第一泄漏，以及接收所述第二检测信号并根据所述第二检测信号判断输酸管道是否发生第二泄漏，其中，所述第一泄漏的泄漏严重程度远大于所述第二泄漏的泄漏严重程度。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过设置严重泄漏检测部监测输酸管道的严重泄漏情况并获得第一检测信号、轻微泄漏检测部监测输酸管道的轻微泄漏情况并获得第二检测信号，且严重泄漏检测部和轻微泄漏检测部均通过无线网关与监测控制中心相连，通过监测控制中心接收第一检测信号并根据第一检测信号判断输酸管道是否发生第一泄漏，接收第二检测信号并根据第二检测信号判断输酸管道是否发生第二泄漏，第一泄漏的泄漏严重程度远大于第二泄漏的泄漏严重程度，从而可以针对输酸管道的严重泄漏情况和轻微泄漏情况均自动监测到位，从而及时、较全面地实现长距离输酸管道泄漏的自动监测，极大地减少管道泄漏的发现及定位时间，降低泄漏造成的安全及经济损失风险，提高输酸管道整体可维护性。且通过监测控制中心进行自动监测判断，实现了长距离输酸管道的无人值守及在线智能监测，有效节省人力物力，提高运行效率。

同时，严重泄漏检测部和轻微泄漏检测部均通过无线网关与监测控制中心无线连接，无线网关将严重泄漏检测部和轻微泄漏检测部与监测控制中心进行通讯，可以将现场数据集成到高速数据网或现有工厂通讯网络，基于无线网络架构，可以省去有线信号传输方式中布线、桥架、接线端子等部件，大量节约电缆、桥架、接线盒等常规材料及敷设成本，大量减少工程量，有效缩短工程周期。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1是输酸管道由酸库区域向码头区域输酸的结构示意图；

图2是根据一些实施例的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统的结构示意图；

图3是根据一些实施例的严重泄漏检测部和轻微泄漏检测部安装在输酸管道上的结构示意图；

图4是根据一些实施例的泄漏感应线、保护垫层、固定件安装在输酸管道上的结构示意图；

图5根据一些实施例的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测方法的流程图。

图中：

100、基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统；200、输酸管道；10、严重泄漏检测部；20、轻微泄漏检测部；30、监测控制中心；11、头尾流量差监测装置；12、管道压力监测装置；111、入口无线流量计；112、出口无线流量计；121、无线压力变送器；21、泄漏感应线；22、泄漏控制器；23、保护垫层；24、固定件；40、无线网关。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

铜冶炼厂常用烟气中的SO₂酸性气体来制造硫酸，目前，浓硫酸已成为各个铜冶炼厂的主要产品之一，每年的产量巨大。目前厂区内酸库中浓硫酸对外输出的主要手段有汽车、火车、管道输送等。其中，对于工厂附近存在码头的冶炼厂来说，越来越多的采用管道输送这一方式，通过输酸管道将厂区酸库区域的浓硫酸输送至码头区域的装酸设施。对于管道输送这一运送方式，酸库区域与码头区域之间的输酸管道，一般需要数公里甚至数十公里的长度，一般采用架空敷设的方式，不可避免的会经过一些公路、建筑物、人流点等风险区域，易导致管道受损，若管道发生泄漏，会对环境及人体构成较大危害。因此需要对输酸管道进行泄漏监测。

如何全面自动的监测长距离输酸管道泄漏问题，国内目前尚无较好的处理方法，现存主要方法主要集中于石化行业的长距离输油管道或者天然气管道，有基于硬件和基于软件的检测方法两大类。其中基于硬件的检测定位方法主要分为放射性示踪法、探测法、电缆法和光纤传感检测法等；基于软件的检测方法主要有管道模型法、信号处理法、神经网络法和统计检漏法等。对于对浓硫酸这一传输介质进行传输的管道泄漏监测，相关研究及产品较少，目前尚无成熟的解决方案。针对输送浓硫酸等传输介质的长距离输酸管道的泄漏情况，会存在大流量泄漏的严重泄漏情况，渗漏和滴漏等轻微泄漏情况，而对长距离输酸管道的这些泄漏情况的监测，目前尚无较好的处理方法，无法及时、全面地对输酸管道的严重泄漏和轻微泄漏情况进行有效监测。

同时，长距离输酸管道由于距离较长，检测点较多，现有检测点信号传输方式通常为有线模式，需要敷设大量电缆，搭建大量桥架，且许多桥架须穿越道路，需搭设过顶天桥，工程量巨大，工程周期较长，成本较高。

为了解决现有技术中无法及时、全面地对输酸管道的严重泄漏和轻微泄漏情况进行有效监测的技术问题，以及泄漏监测电缆敷设成本高、工程量大、工程周期长的技术问题，本申请实施例提供了一种基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统及方法。

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1至图4所示，本申请实施例提供了一种基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统100，该基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统100应用于输送酸性介质的输酸管道200，尤其适用于对输送浓硫酸的输酸管道进行泄漏监测，但不限于浓硫酸这一介质，基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统100包括严重泄漏检测部10、轻微泄漏检测部20、监测控制中心30以及至少一个的无线网关。

严重泄漏检测部10的检测端设置于输酸管道200上，严重泄漏检测部10配置为监测输酸管道200是否发生大流量泄漏的严重泄漏并获得第一检测信号。

轻微泄漏检测部20的检测端设置于输酸管道200上，轻微泄漏检测部20配置为监测输酸管道200是否发生渗漏、滴漏等轻微泄漏并获得第二检测信号。

监测控制中心30用于发出控制指令、接收检测信号及进行数据分析，监测控制中心30可以对严重泄漏检测部10和轻微泄漏检测部20进行控制并根据其采集的检测信号判断是否发生泄漏，以便及时发出警报，提醒人工干预。严重泄漏检测部10和轻微泄漏检测部20均通过无线网关与监测控制中心30相连，严重泄漏检测部10可将第一检测信号传输至监测控制中心30，轻微泄漏检测部20可将第二检测信号传输至监测控制中心30。监测控制中心30配置为接收第一检测信号并根据第一检测信号判断输酸管道200是否发生第一泄漏，并配置为接收第二检测信号并根据第二检测信号判断输酸管道200是否发生第二泄漏，其中，第一泄漏的泄漏严重程度远大于第二泄漏的泄漏严重程度。第一泄漏即相当于严重泄漏，第二泄漏即相当于轻微泄漏。

无线网关将现场严重泄漏检测部10和轻微泄漏检测部20与监测控制中心30进行通讯，可以将现场数据集成到高速数据网或现有工厂通讯网络，进行网络组态、调度设备之间通讯、管理信息路由、监测网络健康状态等。单台无线网关可管理100台无线设备，并且可通过增加网关数量的方法来扩大系统的监测规模，有效解决长距离的输酸管道的检测信号传输问题。无线网关可安装在户外，也可以安装在室内而采用远程天线至室外的方法。现场可以同时安装多个无线网络，分别由各自无线网关管理。严重泄漏检测部10和轻微泄漏检测部20将采集的数据通过无线方式传送至无线网关后，无线网关可以通过以太网ModbusTCP/IP将网关数据接入监测控制中心30，但不限于此。

本申请实施例提供的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统100，通过设置严重泄漏检测部10监测输酸管道200的严重泄漏情况并获得第一检测信号、轻微泄漏检测部20监测输酸管道200的轻微泄漏情况并获得第二检测信号，且严重泄漏检测部10和轻微泄漏检测部20均通过无线网关与监测控制中心30相连，通过监测控制中心30接收第一检测信号并根据第一检测信号判断输酸管道200是否发生第一泄漏，接收第二检测信号并根据第二检测信号判断输酸管道200是否发生第二泄漏，第一泄漏的泄漏严重程度远大于第二泄漏的泄漏严重程度。从而可以针对输酸管道的严重泄漏情况和轻微泄漏情况均自动监测到位，从而及时、较全面地实现长距离输酸管道泄漏的自动监测，极大地减少管道泄漏的发现及定位时间，降低泄漏造成的安全及经济损失风险，提高输酸管道整体可维护性。且通过监测控制中心进行自动监测判断，实现了长距离输酸管道的无人值守及在线智能监测，有效节省人力物力，提高运行效率。

同时，严重泄漏检测部和轻微泄漏检测部均通过无线网关与监测控制中心无线连接，无线网关将严重泄漏检测部和轻微泄漏检测部与监测控制中心进行通讯，可以将现场数据集成到高速数据网或现有工厂通讯网络，基于无线网络架构，可以省去有线信号传输方式中布线、桥架、接线端子等部件，大量节约电缆、桥架、接线盒等常规材料及敷设成本，大量减少工程量，有效缩短工程周期。

本实施例中，严重泄漏检测部10包括头尾流量差监测装置11和管道压力监测装置12。

头尾流量差监测装置11配置为检测输酸管道200的输入流量和输出流量，并获得输入流量信号和输出流量信号。输入流量即指输酸管道200的输入一端的流量，输出流量即指输酸管道200的输出一端的流量。头尾流量差监测装置11在于检测出输酸管道的输入流量和输出流量，在输酸管道不存在泄漏而正常运行状态时，输酸管道的输入流量和输出流量应该相等，在输酸管道发生泄漏时，输入流量和输出流量必然产生流量差，上游泵站的流量较大，下游泵站的流量较少。通过输入流量和输出流量对比，可判断输酸管道是否发生泄漏。监测控制中心30的PLC接收输入流量信号和输出流量信号后即进行对比，在输入流量和输出流量之间的差值大于预设值时即为发生第一严重泄漏。

管道压力监测装置12配置为检测输酸管道200沿其输送方向的多处内部压力，并获得多个压力信号。第一检测信号包括输入流量信号、输出流量信号以及压力信号。当输酸管道发生泄漏时，由于输酸管道内外的压差，泄漏点的压力突降，由于压差的存在泄漏处周围的液体向泄漏处流动，在管道内产生负压波动，并从泄漏点向上、下游传播。当检测到输酸管道200沿其输送方向的内部压力发生瞬变时，即可判断存在泄漏发生。通过泄漏时产生的瞬时负压波到达上游、下游两端的时间差、输酸管道内的负压波的传播速度、输酸管道的长度即可计算出泄漏点的位置。泄漏时产生的瞬时负压波到达上游、下游两端的时间差可以是检测输酸管道内部压力时所记录的两端压力发生变化的时间差。监测控制中心30的PLC接收多个压力信号并记录接收压力信号的时间，并对各压力信号进行比对，若产生两压力差大于预设值时即为发生第二严重泄漏。

负压波在管道内的传播速度决定于液体的弹性、密度和管材的弹性：

式中：

a：管内负压波的传播速度，m/s；

K：液体的体积弹性系数，Pa；

ρ：液体密度，kg/m3；

E：管道弹性，Pa；

D：管道直径，m；

e：管壁厚度，m；

C₁：与管道约束条件有关的修正系数。

式中，弹性系数和密度随着液体的温度变化而变化，因此，须考虑温度对负压波波速的影响，对负压波波速进行温度修正。在理论计算的基础上，结合现场试验，可以比较准确的确定负压波的波速。

其中，头尾流量差监测装置11和管道压力监测装置12均通过至少一个的无线网关与监测控制中心30相连，监测控制中心30配置为接收输入流量信号和输出流量信号并根据输入流量信号和输出流量信号判断输酸管道200是否发生第一严重泄漏，并配置为接收多个压力信号并根据多个压力信号判断输酸管道200是否发生第二严重泄漏以及根据多个压力信号确定第一严重泄漏发生处在输酸管道200上的位置和第二严重泄漏发生处在输酸管道200上的位置。第一泄漏包括第一严重泄漏和第二严重泄漏。

由于输酸管道架设或敷设于外界，在受到外力破坏或管道破损易造成大口径的泄漏或者喷射。由于通过对比输酸管道的输入流量和输出流量之差而判断是否发生泄漏，泄漏程度越严重，泄漏判断精度越高，如果仅仅采用头尾流量差监测装置11，针对小流量的泄漏判断精度下降，误差较大，且头尾流量差监测装置11无法确定泄漏点的具体位置。本申请实施例中，通过采用头尾流量差监测装置11和管道压力监测装置12相结合，并通过监测控制中心30根据头尾流量差监测装置11的输入流量信号和输出流量信号判断输酸管道200是否发生第一严重泄漏，判断简单，在发生第一严重泄漏情况时，可及时反馈并提醒人工干预，同时发生第一严重泄漏情况时，监测控制中心30接收到的管道压力监测装置12检测的管道内部压力必然会发生变化，即可判断输酸管道发生第二严重泄漏，且该第二严重泄漏与第一严重泄漏情况相同，监测控制中心30根据管道压力监测装置12检测的压力信号，可以确定泄漏时产生的瞬时负压波到达上游、下游两端的时间差、输酸管道内的负压波的传播速度、输酸管道的长度，从而可获得第一严重泄漏发生处或第二严重泄漏发生处在输酸管道200上的位置，从而实现了技术反馈泄漏情况并可及时确定泄漏点的位置。在泄漏情况还不够严重而监测控制中心30根据输入流量信号和输出流量信号未判断出输酸管道200发生第一严重泄漏时，通过管道压力监测装置12检测的压力信号则可判断输酸管道发生第二严重泄漏，并可确定第二严重泄漏发生处在输酸管道200上的位置。

本实施例中，头尾流量差监测装置11包括入口无线流量计111和出口无线流量计112。

入口无线流量计111设置于输酸管道200的入口段上，配置为检测输酸管道200的输入流量，并获得输入流量信号，入口无线流量计111通过至少一个的无线网关与监测控制中心30无线连接以将输入流量信号传输至监测控制中心30。入口无线流量计111可以采用市购的无线流量计，其自带无线发射装置和接收装置。

出口无线流量计112设置于输酸管道200的出口段上，配置为检测输酸管道200的输出流量，并获得输出流量信号，出口无线流量计112通过至少一个的无线网关与监测控制中心30无线连接以将输入流量信号传输至监测控制中心30。出口无线流量计112可以采用市购的无线流量计，其自带无线发射装置和接收装置。

入口无线流量计111和出口无线流量计112可以通过工业级本安认证的锂电池供电。使用高密度电池以保障仪表的长时间运行，通过设定测量间隔时间，最长可支持仪表连续工作10年。

需要说明的是，头尾流量差监测装置11具体组成不限于此，其还可以是其他可获取输酸管道输入流量和输出流量的装置或设备。

本实施例中，管道压力监测装置12包括多个无线压力变送器121，多个无线压力变送器121沿输酸管道200的输送方向依次设置在输酸管道200上，以分别检测输酸管道200的内部压力，并分别获得一压力信号。多个无线压力变送器121可以沿输酸管道200的输送方向均匀分布。其中，多个无线压力变送器121分别通过至少一个的无线网关与监测控制中心30无线连接，以将多个压力信号传输至监测控制中心30。无线压力变送器121可以直接采用市购的无线压力变送器，其自带无线发射装置和接收装置。

本实施例中，监测控制中心30还配置为监测多个压力信号是否发生跳变。当输酸管道存在泄漏点时，与该泄漏点相近的压力测点会发生压力跳变的情况，通过监测控制中心30的自动监测记录，可以反向追溯出跳变源头，相对接近的找到泄漏源，提醒人工干预。

需要说明的是，管道压力监测装置12的组成不限于此，可以是其他可获得输酸管道内部多处压力的装置或设备。可选地，管道压力监测装置12可以包括多个压力传感器，每一压力传感器连接至控制器，控制器再通过无线网关与监测控制中心30无线连接。

本实施例中，输酸管道200具有多处焊缝，轻微泄漏检测部20包括多个泄漏感应线21和至少一个的泄漏控制器22。

多个泄漏感应线21分别环绕设置于输酸管道200的多个焊缝处的外部，以使每一泄漏感应线21分别负责检测输酸管道200的一焊缝处是否发生泄漏。泄漏感应线21可以采用市购产品，例如可以是XW2000酸碱泄漏感应线、TT3000测酸感应线等。当输酸管道发生泄漏时，有酸接触泄漏感应线，其两根检测线便会短接，从而发生电流的变化，即可通过控制器的快速处理而获得泄漏信号。泄漏感应线21可以是感酸电缆，感酸电缆可以是在铜丝、铝丝等导电金属丝的外部包裹聚醚醚酮PEEK材料制作的外包皮，聚醚醚酮PEEK材料可适应水、碱或其混合物及多种介质，仅对浓硫酸敏感，输酸管道发生泄漏或渗漏时，聚醚醚酮PEEK聚合体被泄漏或渗漏出的浓硫酸溶蚀，造成感酸电缆短路，控制器即发出脉冲信号。泄漏感应线21可以配置为仅对酸性液体有反应，对于自然雨水不起反应，可以避免由于雨雪天气原因造成误测。

每一泄漏控制器22至少与一泄漏感应线21相连，至少一个的泄漏控制器22均通过无线网关与监测控制中心30无线连接，以将泄漏感应线21接触到泄漏的酸性介质而导致泄漏控制器发出的泄漏信号传输至监测控制中心30。第二检测信号包括泄漏感应线21检测的多个泄漏信号。泄漏控制器22可以为市购的与泄漏感应线21相适配的控制器，其自带无线发射装置和接收装置。

长距离输酸管道由多段管道焊接或连接而成，管道与管道之间、管道与管件(弯头、三通)之间形成有焊缝，因此长距离输酸管道除了出现大口径严重泄漏的情况之外，易在输酸管道的管道连接处和/或焊缝处发生渗漏、滴漏等轻微泄漏，较多情况属于施工不过关或者长时间损耗后的渗漏或轻微滴漏，对于这种情况，严重泄漏检测部10难以检测出。通过采用以上设置，对于每一条焊缝，采用一泄漏感应线21进行监控，可全面监测到位，并可节省查找漏液位置时间，迅速确认漏液问题。因此，本申请通过泄漏感应线21和泄漏控制器22与头尾流量差监测装置11、管道压力监测装置12、监测控制中心30的结合设置，泄漏感应线21和泄漏控制器22对焊缝处渗漏、滴漏等轻微泄漏进行监测，提高轻微泄漏情况的检测效率，头尾流量差监测装置11和管道压力监测装置12对管道破损等较严重泄漏情况进行检测，监测控制中心30进行判断泄漏发生情况并进行定位，实现了对长距离输酸管道泄漏情况的全面自动监测，极大地减少输酸管道泄漏的发现及定位时间，降低泄漏造成的安全及经济损失风险，提高输酸管道整体可维护性。

本实施例中，泄漏感应线的数量可以与泄漏控制器的数量一一对应，即一泄漏控制器22控制一泄漏控制器22，每一泄漏感应线与一泄漏控制器相连。泄漏控制器22与泄漏感应线可以一一对应并集成为一个整体。

入口无线流量计111、出口无线流量计112、无线压力变送器121、泄漏控制器22等现场无线设备组成的通讯网络，可以采用全网格拓扑结构(Mesh Topology)，集成工业级的安全措施，通过高度可靠的冗余路径进行通讯。但是现场无线设备通讯网络但不限于此，还可采用现有其他通讯网络。

本实施例中，轻微泄漏检测部20还包括保护垫层23和固定件24。

在泄漏感应线21环绕设置于输酸管道200的焊缝处后，保护垫层23包覆于泄漏感应线21的外部。保护垫层23可以为橡胶保护垫层，以对泄漏感应线21进行保护。

固定件24设置于保护垫层23的外部，配置为将泄漏感应线21和保护垫层23固定于输酸管道200上。从而使泄漏感应线21贴合于输酸管道，可提高其对焊缝处轻微泄漏的精度。固定件24可以为卡箍，也可以为其他固定件，例如铁丝等。

采用以上设置，不不仅便于泄漏感应线21的安装，并可使泄漏感应线21与输酸管道的紧密贴合，减少误报，保证泄漏检测的可靠性和灵敏度，从而提高泄漏检测精度。

本实施例中，监测控制中心30为PLC控制系统，严重泄漏检测部10和轻微泄漏检测部20均通过无线网关与监测控制中心30的网络通信交换机无线连接。PLC控制系统可以包括PLC(可编程逻辑控制器)、与PLC相连的控制面板、DCS系统(DCS系统是指集散控制系统，也称“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”，它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。目前DCS在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用)、网络通信交换机。控制面板上的所有显示都可以传输到DCS上。通过控制面板可以对PLC进行控制。当操作条件不在预先设定的运行条件范围内时，PLC会发出警报，一旦运行条件达到不安全条件设定，预先设定的联锁动作会停止工艺中某些或全部设备的运行。监测控制中心30可以由独立的PLC(可编程逻辑控制器)操控。入口无线流量计111、出口无线流量计112、无线压力变送器121、泄漏控制器22将检测信号通过无线网关传输至网络通信交换机，网络通信交换机再接入PLC，并在控制面板的显示屏幕上显示检测数据，且PLC自动运算判断，根据第一检测信号判断输酸管道200是否发生第一泄漏，并根据第二检测信号判断输酸管道200是否发生第二泄漏，并可以在判断发生第一泄漏和第二泄漏时进行警报。监测控制中心30可以直接采用市购产品。

通过采用监测控制中心30与严重泄漏检测部10和轻微泄漏检测部20的配合全自动运行方式，实现了长距离输酸管道的无人值守及在线智能监测，有效节省人力物力，提高运行效率。

需要说明的是，监测控制中心30的组成不限于此，其还可以包括计算机。

如图5所示，本申请实施例还提供一种基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测方法，该方法适用于上述任一项的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测方法包括：

步骤S100：通过严重泄漏检测部10监测输酸管道200是否发生泄漏并获得第一检测信号，并通过无线网关将第一检测信号传输至监测控制中心30；

步骤S200：通过轻微泄漏检测部20监测输酸管道200是否发生泄漏并获得第二检测信号，并通过无线网关将第二检测信号传输至监测控制中心30；

步骤S300：监测控制中心30接收第一检测信号并根据第一检测信号判断输酸管道200是否发生第一泄漏，以及接收第二检测信号并根据第二检测信号判断输酸管道200是否发生第二泄漏，其中，第一泄漏的泄漏严重程度远大于第二泄漏的泄漏严重程度。

在步骤S100之前还包括，布置无线网关，在输酸管道200上设置严重泄漏检测部10和轻微泄漏检测部20。

其中，在输酸管道200上设置严重泄漏检测部10包括：在输酸管道上设置头尾流量差监测装置11和管道压力监测装置12。

其中，在输酸管道上设置头尾流量差监测装置11包括：

在输酸管道的输入一端设置入口无线流量计111、在输酸管道的输出一端设置出口无线流量计112，并使入口无线流量计111和出口无线流量计112均通过无线网关与监测控制中心30无线连接。

其中，在输酸管道上设置管道压力监测装置12包括：

沿输酸管道的输送方向在输酸管道上设置多个无线压力变送器121，并使多个无线压力变送器121均通过无线网关与监测控制中心30无线连接。

其中，在输酸管道200上设置轻微泄漏检测部20包括：

在输酸管道200的每一焊缝处环绕设置一泄漏感应线21，泄漏感应线21连接于泄漏控制器22，并使泄漏控制器22通过无线网关与监测控制中心30无线连接。

其中，在输酸管道200的每一焊缝处环绕设置一泄漏感应线21，包括：

在将泄漏感应线21环绕设置于泄漏感应线21的焊缝处后，在泄漏感应线21的外部包覆保护垫层23，以使泄漏感应线21贴合输酸管道，在保护垫层23的外部设置固定件24，以将泄漏感应线21和保护垫层23固定于输酸管道200上。

其中，步骤S100中，通过严重泄漏检测部10监测输酸管道200是否发生泄漏并获得第一检测信号，包括：

通过入口无线流量计111检测输酸管道200的输入流量，并获得输入流量信号，通过出口无线流量计112检测输酸管道200的输出流量，并获得输出流量信号；

通过多个无线压力变送器121沿输酸管道200的输送方向分别检测输酸管道200的内部压力，获得多个压力信号。其中，所述第一检测信号包括所述输入流量信号、所述输出流量信号、多个所述压力信号。

其中，步骤S200中，通过轻微泄漏检测部20监测输酸管道200是否发生泄漏并获得第二检测信号，包括：

通过多个泄漏感应线21分别检测输酸管道200的多个焊缝处是否发生泄漏，并通过泄漏控制器22获得多个泄漏信号。其中，所述第二检测信号包括多个所述泄漏信号。

其中，步骤S300中，监测控制中心30接收第一检测信号并根据第一检测信号判断输酸管道200是否发生第一泄漏，包括：

监测控制中心30接收输入流量信号和输出流量信号并根据输入流量信号和输出流量信号判断输酸管道200是否发生第一严重泄漏；

监测控制中心30接收多个压力信号并根据多个压力信号判断输酸管道200是否发生第二严重泄漏；其中，所述第一泄漏包括所述第一严重泄漏和所述第二严重泄漏。

其中，步骤S300中，监测控制中心30接收第二检测信号并根据第二检测信号判断输酸管道200是否发生第二泄漏，包括：

监测控制中心30接收多个泄漏信号，并根据多个泄漏信号判断输酸管道是否发生第二泄漏。

其中，在步骤S300之后，还包括：监测控制中心30在判断输酸管道200发生第一泄漏和/或第二泄漏时，进行警报。

由于基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测方法采用了上述的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，因而其同样具有上述基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统的技术方案所带来的技术效果，在此不再赘述。

由以上可知，本申请实施例提供的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统及方法，同时解决了现有技术中无法及时、全面地对输酸管道的严重泄漏和轻微泄漏情况进行有效监测的技术问题，以及泄漏监测电缆敷设成本高、工程量大、工程周期长的技术问题，实现了可以针对输酸管道的严重泄漏情况和轻微泄漏情况均自动监测到位，从而及时、较全面地实现长距离输酸管道泄漏的自动监测，极大地减少管道泄漏的发现及定位时间，降低泄漏造成的安全及经济损失风险，提高输酸管道整体可维护性。且通过监测控制中心进行自动监测判断，实现了长距离输酸管道的无人值守及在线智能监测，有效节省人力物力，提高运行效率。同时，无线网关将严重泄漏检测部和轻微泄漏检测部与监测控制中心进行通讯，可以将现场数据集成到高速数据网或现有工厂通讯网络，基于无线网络架构，可以省去有线信号传输方式中布线、桥架、接线端子等部件，大量节约电缆、桥架、接线盒等常规材料及敷设成本，大量减少工程量，有效缩短工程周期。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，其特征在于，所述基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统应用于输送酸性介质的输酸管道，所述基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统包括：

严重泄漏检测部，其检测端设置于输酸管道上，所述严重泄漏检测部配置为监测输酸管道是否发生泄漏并获得第一检测信号；

轻微泄漏检测部，其检测端设置于输酸管道上，所述轻微泄漏检测部配置为监测输酸管道是否发生泄漏并获得第二检测信号；

监测控制中心，所述监测控制中心配置为接收所述第一检测信号并根据所述第一检测信号判断输酸管道是否发生第一泄漏，并配置为接收所述第二检测信号并根据所述第二检测信号判断输酸管道是否发生第二泄漏；其中，所述第一泄漏的泄漏严重程度远大于所述第二泄漏的泄漏严重程度；以及

至少一个的无线网关，所述严重泄漏检测部和所述轻微泄漏检测部均通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心无线连接。

2.根据权利要求1所述的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，其特征在于，所述严重泄漏检测部包括：

头尾流量差监测装置，配置为检测输酸管道的输入流量和输出流量，并获得输入流量信号和输出流量信号；以及

管道压力监测装置，配置为检测输酸管道沿其输送方向的多处内部压力，并获得多个压力信号；

其中，所述头尾流量差监测装置和所述管道压力监测装置均通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心无线连接，所述监测控制中心配置为接收所述输入流量信号和所述输出流量信号并根据所述输入流量信号和所述输出流量信号判断输酸管道是否发生第一严重泄漏，并配置为接收多个所述压力信号并根据多个所述压力信号判断输酸管道是否发生第二严重泄漏以及根据多个所述压力信号确定所述第一严重泄漏发生处在输酸管道上的位置和所述第二严重泄漏发生处在输酸管道上的位置。

3.根据权利要求2所述的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，其特征在于，所述头尾流量差监测装置包括：

入口无线流量计，设置于输酸管道的入口段上，配置为检测输酸管道的输入流量，并获得输入流量信号，所述入口无线流量计通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心无线连接以将所述输入流量信号传输至所述监测控制中心；以及

出口无线流量计，设置于输酸管道的出口段上，配置为检测输酸管道的输出流量，并获得输出流量信号，所述出口无线流量计通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心无线连接以将所述输入流量信号传输至所述监测控制中心。

4.根据权利要求2所述的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，其特征在于，所述管道压力监测装置包括：

多个无线压力变送器，多个所述无线压力变送器沿输酸管道的输送方向依次设置在输酸管道上，以分别检测输酸管道的内部压力，并分别获得一压力信号；

其中，多个所述无线压力变送器通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心无线连接，以将多个所述压力信号传输至所述监测控制中心。

5.根据权利要求4所述的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，其特征在于：

所述监测控制中心还配置为监测多个所述压力信号是否发生跳变。

6.根据权利要求1所述的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，其特征在于，输酸管道具有多处焊缝，所述轻微泄漏检测部包括：

多个泄漏感应线，多个所述泄漏感应线分别环绕设置于输酸管道的多个焊缝处的外部，以使每一所述泄漏感应线分别检测输酸管道的一焊缝处是否发生泄漏；以及

至少一个的泄漏控制器，每一所述泄漏控制器至少与一所述泄漏感应线相连，所述泄漏控制器通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心无线连接。

7.根据权利要求6所述的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，其特征在于：

所述泄漏感应线的数量与所述泄漏控制器的数量一一对应，每一所述泄漏感应线与一所述泄漏控制器相连。

8.根据权利要求6所述的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，其特征在于，所述轻微泄漏检测部还包括：

保护垫层，在所述泄漏感应线环绕设置于输酸管道的焊缝处后，所述保护垫层包覆于所述泄漏感应线的外部；以及

固定件，设置于所述保护垫层的外部，配置为将所述泄漏感应线和所述保护垫层固定于输酸管道上。

9.根据权利要求1所述的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，其特征在于：

所述监测控制中心为PLC控制系统，所述严重泄漏检测部和所述轻微泄漏检测部通过至少一个的所述无线网关与所述监测控制中心的网络通信交换机无线连接。

10.一种基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测方法，适用于权利要求1至9任一项所述的基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测系统，其特征在于，所述方法包括：

通过严重泄漏检测部监测输酸管道是否发生泄漏并获得第一检测信号，并通过无线网关将所述第一检测信号传输至监测控制中心；

通过轻微泄漏检测部监测输酸管道是否发生泄漏并获得第二检测信号，并通过无线网关将所述第二检测信号传输至监测控制中心；

监测控制中心接收所述第一检测信号并根据所述第一检测信号判断输酸管道是否发生第一泄漏，以及接收所述第二检测信号并根据所述第二检测信号判断输酸管道是否发生第二泄漏，其中，所述第一泄漏的泄漏严重程度远大于所述第二泄漏的泄漏严重程度；

优选地，在所述通过严重泄漏检测部监测输酸管道是否发生泄漏并获得第一检测信号，并通过无线网关将所述第一检测信号传输至监测控制中心之前，还包括：

布置无线网关，在输酸管道上设置严重泄漏检测部和轻微泄漏检测部；

优选地，所述在输酸管道上设置严重泄漏检测部，包括：

在输酸管道上设置头尾流量差监测装置和管道压力监测装置；

优选地，所述在输酸管道上设置头尾流量差监测装置，包括：

在输酸管道的输入一端设置入口无线流量计，在输酸管道的输出一端设置出口无线流量计，并使所述入口无线流量计和所述出口无线流量计均通过无线网关与监测控制中心无线连接；

优选地，所述在输酸管道上设置管道压力监测装置，包括：

沿输酸管道的输送方向在输酸管道上设置多个无线压力变送器，并使多个所述无线压力变送器均通过无线网关与监测控制中心无线连接；

优选地，所述在输酸管道上设置轻微泄漏检测部，包括：

在输酸管道的每一焊缝处环绕设置一泄漏感应线，并使泄漏感应线连接于泄漏控制器；

使泄漏控制器通过无线网关与监测控制中心无线连接；

优选地，所述在输酸管道的每一焊缝处环绕设置一泄漏感应线，包括：

将泄漏感应线环绕设置于输酸管道的焊缝处后，在泄漏感应线的外部包覆保护垫层，以使泄漏感应线贴合输酸管道；

在保护垫层的外部设置固定件，以将泄漏感应线和保护垫层固定于输酸管道上；

优选地，所述通过严重泄漏检测部监测输酸管道是否发生泄漏并获得第一检测信号，包括：

通过入口无线流量计检测输酸管道的输入流量，并获得输入流量信号；

通过出口无线流量计检测输酸管道的输出流量，并获得输出流量信号；

通过多个无线压力变送器沿输酸管道的输送方向分别检测输酸管道的内部压力，并获得多个压力信号；

其中，所述第一检测信号包括所述输入流量信号、所述输出流量信号、多个所述压力信号；

优选地，所述通过轻微泄漏检测部监测输酸管道是否发生泄漏并获得第二检测信号，包括：

通过多个泄漏感应线分别检测输酸管道的多个焊缝处是否发生泄漏，并通过泄漏控制器获得多个泄漏信号；

其中，所述第二检测信号包括多个所述泄漏信号；

优选地，所述监测控制中心接收所述第一检测信号并根据所述第一检测信号判断输酸管道是否发生第一泄漏，包括：

监测控制中心接收输入流量信号和输出流量信号并根据输入流量信号和输出流量信号判断输酸管道是否发生第一严重泄漏；

监测控制中心接收多个压力信号并根据多个压力信号判断输酸管道是否发生第二严重泄漏；

其中，所述第一泄漏包括所述第一严重泄漏和所述第二严重泄漏；

优选地，所述监测控制中心接收所述第二检测信号并根据所述第二检测信号判断输酸管道是否发生第二泄漏，包括：

监测控制中心接收多个泄漏信号并根据多个泄漏信号判断输酸管道是否发生第二泄漏；

优选地，基于无线网络的长距离输酸管道泄漏自动监测方法还包括：

监测控制中心在判断输酸管道发生第一泄漏和/或第二泄漏时，进行警报。

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