CN117386879A - 一种排补气阀健康状态在线监测预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种排补气阀健康状态在线监测预警系统，包括：分布式光纤传感器、解调仪及控制器，沿输水管道的内壁上设置所述分布式光纤传感器，且所述分布式光纤传感器到达排补气阀位置时引入竖管内，并向上设置在排补气阀的竖管内壁，且在分布式光纤传感器接近阀门时向下引入输水管道内，继续向下游的一个阀门敷设，如此反复。输水管道的一端设置所述解调仪，所述分布式光纤传感器连接所述解调仪，所述解调仪连接所述控制器。本发明提供的排补气阀健康状态在线监测预警系统，结构简单，便于使用，能够实现排补气阀的健康状态监测。
Description
技术领域
本发明涉及排补气阀监测技术领域，特别是涉及一种排补气阀健康状态在线监测预警系统。
背景技术
排气阀用于供水管道排出气体、或管道产生负压时补气，输水管线高处或较长输水管线在停电或停泵过程中常因压力降低而产生水柱分离，为保护管线可以加装空气阀(空气阀有时也叫补气阀或进气阀)，由于供水管道中的水不可压缩，而水中分离出来的空气是可压缩的，如果大量空气聚集于管道高处不能及时排出管道，将可能导致爆管事故，或者管道内压力为负压时，如果补气阀不能给管道补气，负压将导致管道被吸瘪，可见补气阀能否正常工作，对管道安全非常重要。自然，如何通过技术手段来监测补气阀是否正常工作，也显得尤为重要。
在实际工程中，由于技术和环境制约，补气阀的健康在线监测技术很少，绝大数管道上都没有安装补气阀监测系统，少数的大型引调水管道上安装了压电陶瓷的主动声纳(水听器)系统，通过监听补气阀的声音来判断补气阀是否正常工作，但是，该系统存在以下技术问题：
1、引调水管道沿途没有电源给压电陶瓷系统供电；
2、引调水管道远离城市，沿途没有电信运营商的无线信号供信息传输；
3、管道补气阀潮湿的环境和野生动物的破坏，经常导致传感器以及电源线、信号线的损坏；
4、系统的维修和保养难度大、费用高。
因此，设计一种排补气阀健康状态在线监测预警系统是十分有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种排补气阀健康状态在线监测预警系统，结构简单，便于使用，能够实现排补气阀的健康状态监测。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种排补气阀健康状态在线监测预警系统，包括：输水管道、排补气阀、光纤传感器、解调仪及控制器，所述输水管道上设置多个所述排补气阀，所述输水管道的内壁其中一侧30°线上设置所述光纤传感器，且所述光纤传感器到达排补气阀时，将光纤传感器引入竖管，设置在所述输水管道排补气阀的竖管壁，向上接近阀门时，将光纤传感器在竖管内壁壁环绕2圈，通过环氧树脂胶水将竖管内壁分布式光纤传感器周长1/4长度范围进行粘贴，使得3/4长度的光纤传感器悬挂在空气中，并在悬空的光纤传感器上粘贴带有中通孔且开口的泡沫浮球，中通孔的内径和光纤传感器的外径一致，将光纤传感器从竖管对侧向下返回输水管道内，继续向下游的下一个排补气阀，直至所有的排补气阀竖管内均敷设光纤振动传感器，光纤传感器安装在排补气阀下方阀门启闭碰不到的高度，记录每个排气阀内2圈光纤传感器的长度，并和阀门的编号对应好，同时记录阀门的经纬度，以便确定异常阀门的位置，所述输水管道的一端设置所述解调仪，所述光纤传感器连接所述解调仪，所述解调仪连接所述控制器。
可选的，所述光纤传感器为耐管道水压的水密性食品级PE护套的线性紧包光纤振动传感器，所述线性光纤振动传感器从所述输水管道的一端进入所述输水管道的内部，设置在所述输水管道的内壁其中一侧30°线上，其中，在设置排补气阀的输水管道处，所述线性管线振动传感器沿设置在排补气阀的竖管壁上，直至引出所述输水管道，所述线性光纤振动传感器连接所述解调仪。
可选的，所述解调仪为分布式光纤微振动信号解调仪，所述分布式光纤微振动信号解调仪连接所述控制器。
可选的，所述系统还包括无线通信模块或光纤通信模块，所述控制器通过无线通信模块或光纤通信模块通信连接后台监控主机，用于将监测预警系统采集的信息发送至后台监控主机。
可选的，所述系统还包括报警模块，所述报警模块为声光报警器，在所述后台监控主机的后台监控室和管道维抢修单位现场设置所述声光报警器，所述声光报警器连接所述后台监控主机。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的排补气阀健康状态在线监测预警系统，包括光纤传感器、解调仪、控制器、无线通信模块或光纤通信模块、报警模块，其中，光纤传感器为线性光纤振动传感器，沿输水管道的内壁布置，在遇到排补气阀时，伸入排补气阀的竖管壁中，解调仪为分布式光纤微振动信号解调仪，用于对线性光纤振动传感器的信号进行解调，设置有无线通信模块或光纤通信模块，能够实现信息传输，设置有报警模块，当信号发生异常时进行报警。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例排补气阀健康状态在线监测预警系统结构示意图。
附图标记：1、输水管道；2、排补气阀；3、光纤传感器；4、解调仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种排补气阀健康状态在线监测预警系统，结构简单，便于使用，能够实现排补气阀的健康状态监测。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明实施例提供的排补气阀健康状态在线监测预警系统，包括：输水管道1、排补气阀2、光纤传感器3、解调仪4及控制器，所述输水管道1上设置多个所述排补气阀2，所述输水管道1的内壁上设置所述光纤传感器3，且所述光纤传感器3设置在安装所述排补气阀2的输水管道1的竖管壁，向上接近阀门时，将分布式光纤传感器在竖管内壁壁环绕2圈，用环氧树脂胶水将竖管内壁分布式光纤传感器周长1/4长度范围粘贴好，让3/4长度的分布式光纤传感器悬挂在空气中，以便保证对阀门启闭所发出振动(声音)的敏感性，在悬空的光纤传感器3上粘贴带有中通孔且开口的泡沫浮球，中通孔的内径和光纤传感器3的外径一致，然后将分布式光纤传感器从竖管对侧向下返回管道内，继续向下游的下一个排补气阀，如此反复，直到所有的排补气阀竖管内都敷设好分布式光纤振动传感器。为了避免排补气阀动作过程中损坏分布式光纤传感器，分布式光纤传感器安装在阀门下方阀门启闭碰不到的高度，所述输水管道1的一端设置所述解调仪4，所述光纤传感器3连接所述解调仪4，所述解调仪4连接所述控制器。
记录每个排气阀内2圈光纤传感器的长度，并和阀门的编号对应好，同时记录阀门的经纬度，以便确定异常阀门的位置。
所述光纤传感器3为耐管道水压的水密性食品级PE护套的线性紧包光纤振动传感器，所述线性光纤振动传感器从所述输水管道1的一端进入所述输水管道的内部，设置在所述输水管道1的内壁其中一侧30°线上，其中，在设置排补气阀2的输水管道1处，所述线性管线振动传感器沿设置排补气阀2的输水管道1的竖管壁设置，直至引出所述输水管道1，所述线性光纤振动传感器连接所述解调仪4；
具体的设置过程为：输水管道1内壁安装线性光纤振动传感器，遇到有排补气阀2的地方时将传感器引到安装排补气阀2的竖管内壁至接近排补气阀2处再向下引入输水管道1，往下一处排补气阀2，如法炮制，直到输水管道1的另一端引出输水管道1，在输水管道1的其中一端连接分布式光纤微振动信号解调仪。
所述解调仪4为分布式光纤微振动信号解调仪，所述分布式光纤微振动信号解调仪连接所述控制器。
所述系统还包括无线通信模块或光纤通信模块，所述控制器通过无线通信模块或光纤通信模块通信连接后台监控主机，用于将控制器采集的信息发送至后台监控主机，分布式光纤微振动信号解调仪、控制器及无线通信模块或光纤通信模块设置在有运营商提供的信号的地方，便于进行传输，可采用5G通信等等，本发明首选采用光纤通信模块。
所述系统还包括报警模块，所述报警模块为声光报警器，设置所述后台监控主机的后台监控室和管道维抢修单位现场设置所述声光报警器，所述声光报警器连接所述后台监控主机。
在使用时，利用排气或者补气时排补气阀及安装排补气阀的竖管壁会产生声音或者微振动的原理，来监测排补气阀的健康状态：如果排补气阀长期静默，管道压力正常，则排补气阀正常，系统监测不到异常的振动，如果管道压力升高而系统没有监测到排补气阀的振动，则判断排补气阀排气功能异常，如果管道负压大于0.2MPa的情况下，系统没有监测到排补气阀振动，则判断排补气阀的补气功能丧失，排补气阀异常时，后台监控主机报警，需要派员检查维修。
本发明提供的排补气阀健康状态在线监测预警系统，包括光纤传感器、解调仪、控制器、无线通信模块或光纤通信模块、报警模块，其中，光纤传感器为线性光纤振动传感器，沿输水管道的内壁布置，在遇到排补气阀时，伸入排补气阀的竖管壁中，解调仪为分布式光纤微振动信号解调仪，用于对线性光纤振动传感器的信号进行解调，设置有无线通信模块或光纤通信模块，能够实现信息传输，设置有报警模块，当信号发生异常时进行报警。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种排补气阀健康状态在线监测预警系统，包括：输水管道及排补气阀，其特征在于，还包括：光纤传感器、解调仪及控制器，所述输水管道上设置多个所述排补气阀，所述输水管道的内壁其中一侧30°线上设置所述光纤传感器，且所述光纤传感器到达排补气阀时，将光纤传感器引入竖管，设置在所述输水管道排补气阀的竖管壁，向上接近阀门时，将光纤传感器在竖管内壁壁环绕2圈，通过环氧树脂胶水将竖管内壁分布式光纤传感器周长1/4长度范围进行粘贴，使得3/4长度的光纤传感器悬挂在空气中，并在悬空的光纤传感器上粘贴带有中通孔且开口的泡沫浮球，中通孔的内径和光纤传感器的外径一致，将光纤传感器从竖管对侧向下返回输水管道内，继续向下游的下一个排补气阀，直至所有的排补气阀竖管内均敷设光纤振动传感器，光纤传感器安装在排补气阀下方阀门启闭碰不到的高度，记录每个排气阀内2圈光纤传感器的长度，并和阀门的编号对应好，同时记录阀门的经纬度，以便确定异常阀门的位置，所述输水管道的一端设置所述解调仪，所述光纤传感器连接所述解调仪，所述解调仪连接所述控制器。
2.根据权利要求1所述的排补气阀健康状态在线监测预警系统，其特征在于，所述光纤传感器为耐管道水压的水密性食品级PE护套的线性紧包光纤振动传感器，所述线性光纤振动传感器从所述输水管道的一端进入所述输水管道的内部，设置在所述输水管道的内壁其中一侧30°线上，其中，在设置排补气阀的输水管道处，所述线性管线振动传感器沿设置在排补气阀的竖管壁上，直至引出所述输水管道，所述线性光纤振动传感器连接所述解调仪。
3.根据权利要求2所述的排补气阀健康状态在线监测预警系统，其特征在于，所述解调仪为分布式光纤微振动信号解调仪，所述分布式光纤微振动信号解调仪连接所述控制器。
4.根据权利要求1所述的排补气阀健康状态在线监测预警系统，其特征在于，所述系统还包括无线通信模块或光纤通信模块，所述控制器通过无线通信模块或光纤通信模块通信连接后台监控主机，用于将监测预警系统采集的信息发送至后台监控主机。
5.根据权利要求1所述的排补气阀健康状态在线监测预警系统，其特征在于，所述系统还包括报警模块，所述报警模块为声光报警器，在所述后台监控主机的后台监控室和管道维抢修单位现场设置所述声光报警器，所述声光报警器连接所述后台监控主机。
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