CN201028286Y - 管道实时监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种管道实时监控系统，此系统可以实时监测管道运营时的各种参数，为使用者提供实时的数据。此系统主要对管道内流体的压力、温度和管道上的各种振动信号进行监测。系统包括顺序相连的各种传感器、信号采集分析系统、GPRS模块和GPS模块及主站控制台等部分，还包括供电系统，它为上述传感器、信号采集分析系统部分提供工作电源；所述的信号采集分析系统包括顺序连接的滤波放大器和信号采集分析子系统，其中，所述的滤波放大器的输入连接所述的传感器的输出，信号采集分析子系统上的微功耗单片机完成数据的采集和数据的简单分析，如果符合预设条件则将数据送到DSP进行复杂的神经网络计算，将数值通过GPRS模块上传到主站控制台进行处理。

Description

管道实时监控系统

技术领域

本实用新型涉及管道实时监控领域。

背景技术

目前，管道的实时监控系统一般都单一地采用流量计或者压力传感器的方法，实时检测管道运营时的流量采数或是压力变化情况。采用这些方法不便于管理者对管道的运营情况进行全方位的掌握，在面对不断变化的破坏管道的手法时更是有其自身不可克服的缺点，比如，流量计或者压力传感器的测量误差较大，对小流量放油信号无法检测。而在长距离管道运营管理中，如果每隔一段距离安装一套外置设备对管道进行监控，既不便于使用者的日常管理，设备本身也容易受到损坏。

发明内容

本新型管道实时监控系统所要解决的主要技术问题在于克服现有技术所存在的缺陷，利用管道上的阴极保护电位、现有的GPRS网络和GPS系统，提供一套准确、有效又便于管理的管道实时监控系统。

本实用新型的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：依据本实用新型提出的一种管道实时监控系统，其特征在于：包括顺序相连的各种传感器、信号采集分析系统、GPRS通讯模块、GPS授时模块及主站控制台等部分，还包括一供电系统，它为上述传感器、信号采集分析系统、GPRS通讯模块、GPS授时模块等提供工作电源；

所述的分站信号处理系统包括顺序连接的滤波放大器和DSP+MCU板，其中，所述的滤波放大器的输入连接所述的低功耗的传感器的输出，实现微弱信号的模拟滤波放大，抑制部分干扰信号，DSP+MCU板主要实现以下功能：其中MCU对信号进行进一步的滤波放大，控制滤波、放大参数；实现分站系统的控制功能，数据采集和简单的信号分析；DSP利用其高速性能实现复杂的神经网络计算。

所述的主站控制台由GPRS模块、工业控制计算机、显示器、报警音箱、打印机、不间断电源等组成；

所述的供电系统由电源管理模块、锂电池两部分组成，由管道上的阴极保护负弱电位提供微小电流，经由电源管理模块进行高效率的升压、限流，在管道防腐要求的范围内获取管道上的电流，为锂电池进行充电。分站设备均采用目前功耗最小的芯片组成，使系统在微弱电流充电的情况下保持正常工作，减少人员的现场维护工作。

GPRS模块主要是用来将分站系统采集到的数据发送到主站控制台，利用基本已覆盖全国移动的GPRS进行数据传输。

所述的GPS模块，利用GPS进行系统的授时校准，为系统提供准确的授时时间。

本系统所包含的放置于野外的分站系统采用埋藏在地下的方式，进一步提高了设备自身的安全性。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，由以上技术方案可知，本实用新型是对管道运营的实时情况，可以在最短时间内将管道上的异常情况汇总到监控室进行声光报警显示，从而避免可能造成的重大损失。并且系统采用GPRS模块进行数据传输，有速度快、通讯可靠程度高、无通讯距离限制等优点。系统在投入使用后，在正常情况下无需人为维护，安全可靠，更由于采用了神经网络等信号判别方法，从而保证了极高的报警准确率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型总的系统原理图；

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对该系统的结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1所示，安装在管道上的各种传感器实时采集管道上的各种参数(包括：温度、压力、声音和振动)，并将信号通过滤波放大器送入到MCU进行预判断处理，若符合MCU预判断处理的条件则将数据通过异步串口送入到DSP里进行神经网络的运算，如果计算结果认为是有效信号，则将数据转换成约定的通讯格式，通过GPRS模块发回到监控室进行定位报警提示。其中MCU每一小时接收一次GPS信号进行时钟校准，保证进行定位报警的数据计算准确，每间隔一小时往监控室发送阴极保护电位。安装在管道起始端和末端的压力传感器和温度传感器实时监控管道的温度变化和压力变化，如果不出现异常情况，按照用户设定的时间间隔发送相应的参数，如果数值波动较大，则实时地将数值发送到监控室进行报警显示。

各模块具体实现如下：

1、安装在管道上的高灵敏度的声波传感器实时监听管道上的各种声音，可以收到1000米以外1千克重物在空气中做1米自由落体时产生振动声波信号，并将声信号转变成电信号输出。可采用型号为K3S06的声波传感器；装在管道外壁的振动传感器实时检测管道上的各种振动信号，可采用型号为KSS06的振动传感器；装在管道起始端和末端的温度传感器和压力传感器实时检测管道运营时的温度和压力变化，可采用的型号分别为KSTS02和KSCS02。

2、滤波放大器型号为K3SMF06，它把从声波传感器输出的电信号进行滤波放大，根据对先前数据的分析可以知道在钢管上的敲击钢管和钻击钢管信号的频率和信噪比，通过设定滤波放大器的放大倍数和滤波频段，可有效地提高信噪比(信号与外界噪声包括系统本身的白噪声的比值)，滤波放大器为多路输出，每一路的参数根据现场情况设定；

3、DSP+MCU板型号为K3SPS06，滤波放大器输出的模拟信号经过DSP+MCU板上的多路A/D转换成数字信号，并从多路的信号中选取不饱和且信号强度最大的一路数据作为分析对象，先对这些数据进行幅值和频谱的预判断后，将符合判断条件的数据通过异步串口传送到DSP的缓冲区内，由DSP完成复杂的神经网络运算。如果计算结果符合预设条件则认为是有效的偷盗信号，将有效信号转换成通讯数据，经由GPRS模块发送到监控室。

4、供电系统由电源管理模块和锂电池组成，管道上的阴极保护电位提供-0.8V～-1.5V的负电位，经由电源管理模块进行升压、限流等管理，输出4.3V电压给锂电池充电，再由锂电池给分站信号采集分析系统和传感器供电，在阴极保护电位出现故障的情况下，信号采集分析系统转入休眠状态，减少系统损耗，避免锂电池能量过放。分站采集分析系统每隔十五分钟检查阴极保护电位情况，待阴极保护电位恢复后再启动信号采集分析系统进入正常工作。

5、总站控制台，由GPRS模块、计算机、报警音箱、打印机、不间断电源等组成。工业控制计算机对各个分站进行监控，主要是对各个分站的报警记录进行判断和定位计算，如果有报警数据则在电子地图上进行方位显示，由报警音箱输出报警声音。计算机专用的软件还提供报警记录的查询和打印功能，可以随时制作报表。并且可以制作温度、压力变化曲线，阴极保护电位管理曲线等。

系统工作方式及其特点：

本系统由一个主站和若干个分站构成。分站实时监控管道上的运行情况。主站处于被动接受状态，分站发送有效报警信号时，由GPRS网络自动实现并发数据的排序，然后将报警数据发送到主站。主站每间隔一小时还要收取管道起始端和末端的温度和压力的检测数值，还有接收分站上传的阴极保护电位数值。分站每间隔一小时接收GPS信号，进行分站的时钟校准；分站主动上报本分站的工作状态。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (4)

1.本实用新型涉及到的是一种管道的实时监控系统，此系统由分站和主站组成，分站由温度传感器、压力传感器和声波传感器、信号采集分析系统、GPRS模块、GPS模块和供电系统组成，其中分站所包含的三种传感器将所检测到的信号经分站的信号采集分析系统进行采集分析，信号采集分析系统将分析后的结果数据通过GPRS模块发送到主站，由主站软件对所收到的数据进行综合分析和判断，其中，GPS模块为分站系统提供精确的时钟校准。

2.根据权利要求1所述的管道实时监控系统，其特征在于：分站所用的电源可以利用管道上原有的阴极保护电位为分站设备提供充电电源，也可以直接利用长效锂电池的电源为分站设备供电。

3.根据权利要求1所述的管道实时监控系统，其特征在于：主站根据分站发回的各种网络神经元向量进行不同级别的报警显示，包括白色报警、黄色报警和红色报警三种报警类别。

4.根据权利要求1所述的管道实时监控系统，其特征在于：分站设备放置于设备保护盒内，设备保护盒埋于地下，将GPRS通讯所需要的天线和GPS信号接收时所需的天线装于水泥标志桩内。