CN208566212U - 一种智慧城市燃气管线运行监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智慧城市燃气管线运行监测系统，包括壳体、悬架、电路壳、弹簧、电容上板、电容下板、立柱、支架、扇叶、滚轮、连杆；壳体两侧设有先向下弯折再向内侧弯折的悬架，悬架底部焊接有电路壳，电路壳内设有电容电压转换和通信等电路，电容上板粘在壳体下端的伸缩壳的底面，电容下板粘贴在电路壳的顶面，电容上板和电容下板组成平行板电容器；弹簧装在电容上下板的外部，顶部端面焊接在伸缩壳底面，底部端面焊接在电路壳顶面；立柱顶端焊接在壳体内腔的顶面中央处，支架套在立柱上，扇叶套装在支架的水平杆上，扇叶外侧竖直管底端铰接滚轮；扇叶竖直管中间和立柱底端间铰接有连杆。

Description

一种智慧城市燃气管线运行监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种监测系统，特别是涉及一种智慧城市燃气管线运行监测系统。

背景技术

智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应，其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。随着人类社会的不断发展，未来城市将承载越来越多的人口。目前，我国正处于城镇化加速发展的时期，为解决城市发展难题，实现城市可持续发展，建设智慧城市已成为当今世界城市发展不可逆转的历史潮流。

燃气系统是城市基础设施的重要组成部分，对社会环境和现代化城市建设起着举足轻重的作用。为了保证然气输配管网的安全运行和稳定供气，提高现代化的供气管理水平，燃气管网监控系统应运而生。燃气管道内流量的变化每天呈现一定的规律，通过监测固定位置管线内流量的不符合规律的变化，为燃气管道泄漏的监测提供有力的数据佐证，对于提高天然气管道输送自动化和智能化管理水平等有着重要的意义。

因为燃气具有极易燃烧爆炸的特性，所以需要设计一种电气设施与燃气管线内部完全分隔的系统，通过燃气流速的变化能够驱动外界电路中电容或电压值的变化，在保证安全性的基础上，实现燃气管线安全运行的监测。

发明内容

因此，本实用新型为实时监测燃气管线内燃气流量的变化，辅助管线泄漏等问题的发现与解决，同时为检查管线布局是否合理等提供数据支撑，将燃气管线内燃气流量的变化转化为管线外的监测电路中电压的变化。

本实用新型所采用的技术方案是：一种智慧城市燃气管线运行监测系统，其特征在于：包括壳体、悬架、电路壳、弹簧、电容上板、电容下板、立柱、支架、扇叶、滚轮、连杆。

所述壳体为水平截面轮廓为方形的长方体壳，壳体的左右两侧竖直壁上均开设有管线接口，两个管线接口上分别装有进气管线和出气管线；壳体的底部为可上下伸缩的伸缩壳。

进一步讲，所述伸缩壳的四周面为褶皱面，褶皱面的纹路为水平方向。

所述壳体的左右两侧的竖直壁上设有先向下弯折，再向内弯折的悬架；所述悬架由四根横截面为圆形的细杆组成，左右各有两根细杆。

所述悬架的底部末端，焊接有长方体形的电路壳；所述电路壳内包含电容转换电压电路、数模转换电路、处理器、通信电路、通信天线；所述电容上板粘贴在伸缩壳的底面，所述电容下板粘贴在电路壳的顶面。

所述电容上板和电容下板组成完整的平行板电容器。

进一步讲，所述电容上板和电容下板均为圆形的薄板。

所述弹簧的顶部端面焊接在伸缩壳的底面，弹簧的底部端面焊接在电路壳的顶面；所述电容上板和电容下板在弹簧的内部。

进一步讲，所述弹簧的内径大于电容上板和电容下板的外径，弹簧的压缩和伸长不影响电容上板和电容下板构成的电容器的电容值。

所述立柱为中线竖直的细圆柱，立柱的顶部设有中心轴线竖直的扁圆柱形的顶部安装片，所述顶部安装片焊接在壳体的内腔的顶面的中央位置处。

进一步讲，所述壳体底端的伸缩壳的底部到最高位置时，所述立柱的底部端面仍与壳体内腔的底面间留有间隙。

所述支架的中央为中心轴线竖直的中心管，所述中心管外设有多个辐射状的水平横杆；所述中心管套装在立柱上，沿着立柱中心轴线方向上下滑动。

所述扇叶为一面凹陷另一面凸起的片状，沿着扇叶的中间高度设有水平管，水平管的外端设有向下弯折的竖直管；所述水平管套在支架的水平横杆上，所述滚轮铰接在竖直管的底端。

进一步讲，所述扇叶的横截面形状为弧形，扇叶的中心轴线水平。

进一步讲，所述滚轮的中心轴线水平。

所述连杆为直杆，连杆的外端铰接在扇叶的竖直管的中间位置，连杆的内端铰接在立柱的外圆柱面的底端。

本实用新型的原理为：燃气管线内的燃气流经壳体内腔时，带动扇叶环绕立柱转动，由于离心力的作用，扇叶向支架的外侧滑动，由于连杆的限定，扇叶向下移动，扇叶的竖直管底端的滚轮在壳体内腔的底面滚动。

由于弹簧的弹力作用，壳体的伸缩壳底部始终受到向上支撑力，随着燃气流速的增加，扇叶环绕立柱转动的速度增加，扇叶继续向下移动，滚轮下压壳体内腔的底面，克服弹簧的弹力，伸缩壳底部向下移动。

在伸缩壳收缩和伸展的过程中，电容上板和电容下板之间的间距不断变化，电容上板和电容下板构成的电容器的电容值不断变化。

本实用新型一种智慧城市燃气管线运行监测系统具有如下优点：

(1)将燃气管线内燃气的流速的变化转换为扇叶的转速变化；

(2)利用弹簧和扇叶的离心力，将扇叶的转速变化转换为伸缩壳的伸缩动作；

(3)将伸缩壳的伸缩动作转换为平行板电容的电容值的变化。

所以，这种智慧城市燃气管线运行监测系统，能将燃气管线内燃气流量的变化转化为管线外的监测电路中电压的变化，实时监测燃气管线内燃气流量的变化，辅助管线泄漏等问题的发现与解决，同时为检查管线布局是否合理等提供数据支撑，对于提高天然气管道输送自动化管理水平等有着重要的意义。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是监测数据传输原理示意图。

图2是仰视角度的监测系统的整体结构示意图。

图3是俯视角度的监测系统的整体结构示意图。

图4是壳体沿前后对称面剖开的内部装配结构示意图。

图5是拆除弹簧后的壳体沿前后对称面剖开的内部装配结构示意图。

图6是拆除弹簧后的壳体沿前后对称面剖开的内部结构示意图。

图7是立柱、扇叶、连杆的装配结构示意图。

图8是单一扇叶与支架、连杆的装配结构示意图。

图9是连杆外端铰接在扇叶的竖直管上的结构示意图。

图10是连杆内端铰接在立柱底端的结构示意图。

图11是扇叶的结构示意图。

图12是支架的结构示意图。

图13是电容波动值转换为电压波动值的电路图。

图14是电路壳内的电路连接示意图。

图中标号：a-管线、d-后台数据库、1-壳体、101-伸缩壳、102-内腔、103-管线接口、2-悬架、3-电路壳、4-弹簧、5-电容上板、6-电容下板、7-立柱、701-顶部安装片、8-支架、801-中心管、9-扇叶、901-水平管、902-竖直管、10-滚轮、11-连杆、e-高频电源。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本实用新型一种智慧城市燃气管线运行监测系统作进一步的详细描述。

一种智慧城市燃气管线运行监测系统，其特征在于：包括壳体1、悬架2、电路壳3、弹簧4、电容上板5、电容下板6、立柱7、支架8、扇叶9、滚轮10、连杆11。

如图2、图3、图4、图5、图6所示，所述壳体1为水平截面轮廓为方形的长方体壳，壳体1的左右两侧竖直壁上均开设有管线接口103，两个管线接口103上分别装有进气管线和出气管线；壳体1的底部为可上下伸缩的伸缩壳101。

进一步讲，所述伸缩壳101的四周面为褶皱面，褶皱面的纹路为水平方向。

所述壳体1的左右两侧的竖直壁上设有先向下弯折，再向内弯折的悬架2；所述悬架2由四根横截面为圆形的细杆组成，左右各有两根细杆。

所述悬架2的底部末端，焊接有长方体形的电路壳3；所述电路壳3内包含电容转换电压电路、数模转换电路、处理器、通信电路、通信天线；所述电容上板5粘贴在伸缩壳101的底面，所述电容下板6粘贴在电路壳3的顶面。

所述电容上板5和电容下板6组成完整的平行板电容器。

进一步讲，所述电容上板5和电容下板6均为圆形的薄板。

如图2、图3、图4所示，所述弹簧4的顶部端面焊接在伸缩壳101的底面，弹簧4的底部端面焊接在电路壳3的顶面；所述电容上板5和电容下板6在弹簧4的内部。

进一步讲，所述弹簧4的内径大于电容上板5和电容下板6的外径，弹簧4的压缩和伸长不影响电容上板5和电容下板6构成的电容器的电容值，电容值的变化仅与电容上板5和电容下板6之间的间距相关。

如图4、图5、图6、图7所示，所述立柱7为中线竖直的细圆柱，立柱7的顶部设有中心轴线竖直的扁圆柱形的顶部安装片701，所述顶部安装片701焊接在壳体1的内腔102的顶面的中央位置处。

进一步讲，所述壳体1底端的伸缩壳101的底部到最高位置时，所述立柱7的底部端面仍与壳体内腔102的底面间留有间隙。

如图7、图8所示，所述支架8的中央为中心轴线竖直的中心管801，所述中心管801外设有多个辐射状的水平横杆；所述中心管801套装在立柱7上，沿着立柱7的中心轴线方向上下滑动。

如图7、图8、图9所示，所述扇叶9为一面凹陷另一面凸起的片状，沿着扇叶9的中间高度设有水平管901，水平管901的外端设有向下弯折的竖直管902；所述水平管901套在支架8的水平横杆上，所述滚轮10铰接在竖直管902的底端。

进一步讲，所述扇叶9的横截面形状为弧形，扇叶9的中心轴线水平。

进一步讲，所述滚轮10的中心轴线水平。

如图9、图10所示，所述连杆11为直杆，连杆11的外端铰接在扇叶9的竖直管902的中间位置，连杆11的内端铰接在立柱7的外圆柱面的底端。

燃气管线内的燃气流经壳体内腔102时，带动扇叶环绕立柱转动，由于离心力的作用，扇叶9向支架8的外侧滑动，由于连杆11的限定，扇叶9向下移动，扇叶9的竖直管902底端的滚轮11在壳体内腔102的底面滚动。

由于弹簧4的弹力作用，壳体1的伸缩壳101底部始终受到向上支撑力，随着燃气流速的增加，扇叶9环绕立柱7转动的速度增加，扇叶9继续向下移动，滚轮10下压壳体内腔102的底面，克服弹簧4的弹力，伸缩壳101底部向下移动。

在伸缩壳101收缩和伸展的过程中，电容上板5和电容下板6之间的间距不断变化，电容上板5和电容下板6构成的电容器的电容值不断变化。

电路壳3内的电容转换电压电路采用二极管双T交流电桥电路，如图13所示，其连接方式为：二极管D1和D2为特性完全相同的两个二极管，电阻R1和R2为特性完全相同的两个电阻，所述电容上板和电容下板构成的电容器c1和另一电容器c2的电容值不同。

高频电源一端上引出两条支路，第一条支路依次串接二极管D1和电阻R1，第二条支路依次串接二极管D2和电阻R2，两条支路末端均接在电阻RL的一端，电阻RL的另一端接在高频电源的另一端上。

另外，第一条支路的二极管D1和电阻R1之间，引出一条线路串接电容器c1后，接在高频电源的另一端上；第二条支路的二极管D2和电阻R2之间，引出一条线路串接电容器c2后，接在高频电源的另一端上。

其中，高频电源的另一端接地；二极管D1和D2的串接方向相反。

设高频电源的电压值为Ui，电阻R1和R2的阻值为R，电容器c1和c2的电容值分别为C1和C2，那么这种二极管双T交流电桥电路的RL两端的电压值Ui=U0*RL*R*(R+2RL)*(C1-C2)/(R+RL)²。

利用处理器和A/D转换电路，将燃气管线内燃气流速转换为对应的数值，最后通过通信电路和通信电路，将数据传递到检测系统后台，实现燃气管线内燃气流速变化的监测。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智慧城市燃气管线运行监测系统，其特征在于：包括壳体(1)、悬架(2)、电路壳(3)、弹簧(4)、电容上板(5)、电容下板(6)、立柱(7)、支架(8)、扇叶(9)、滚轮(10)、连杆(11)；

所述壳体(1)为水平截面轮廓为方形的长方体壳，壳体(1)的左右两侧竖直壁上均开设有管线接口(103)，两个管线接口(103)上分别装有进气管线和出气管线；壳体(1)的底部为可上下伸缩的伸缩壳(101)；

所述壳体(1)的左右两侧的竖直壁上设有先向下弯折，再向内弯折的悬架(2)；所述悬架(2)由四根横截面为圆形的细杆组成，左右各有两根细杆；

所述悬架(2)的底部末端，焊接有长方体形的电路壳(3)；所述电路壳(3)内包含电容转换电压电路、数模转换电路、处理器、通信电路、通信天线；所述电容上板(5)粘贴在伸缩壳(101)的底面，所述电容下板(6)粘贴在电路壳(3)的顶面；

所述电容上板(5)和电容下板(6)组成完整的平行板电容器；

所述弹簧(4)的顶部端面焊接在伸缩壳(101)的底面，弹簧(4)的底部端面焊接在电路壳(3)的顶面；所述电容上板(5)和电容下板(6)在弹簧(4)的内部；

所述立柱(7)为中线竖直的细圆柱，立柱(7)的顶部设有中心轴线竖直的扁圆柱形的顶部安装片(701)，所述顶部安装片(701)焊接在壳体(1)的内腔(102)的顶面的中央位置处；

所述支架(8)的中央为中心轴线竖直的中心管(801)，所述中心管(801)外设有多个辐射状的水平横杆；所述中心管(801)套装在立柱(7)上，沿着立柱(7)的中心轴线方向上下滑动；

所述扇叶(9)为一面凹陷另一面凸起的片状，沿着扇叶(9)的中间高度设有水平管(901)，水平管(901)的外端设有向下弯折的竖直管(902)；所述水平管(901)套在支架(8)的水平横杆上，所述滚轮(10)铰接在竖直管(902)的底端；

所述连杆(11)为直杆，连杆(11)的外端铰接在扇叶(9)的竖直管(902)的中间位置，连杆(11)的内端铰接在立柱(7)的外圆柱面的底端。

2.根据权利要求1所述的智慧城市燃气管线运行监测系统，其特征在于：所述伸缩壳(101)的四周面为褶皱面，褶皱面的纹路为水平方向。

3.根据权利要求1所述的智慧城市燃气管线运行监测系统，其特征在于：所述电容上板(5)和电容下板(6)均为圆形的薄板。

4.根据权利要求1所述的智慧城市燃气管线运行监测系统，其特征在于：所述弹簧(4)的内径大于电容上板(5)和电容下板(6)的外径，弹簧(4)的压缩和伸长不影响电容上板(5)和电容下板(6)构成的电容器的电容值，电容值的变化仅与电容上板(5)和电容下板(6)之间的间距相关。

5.根据权利要求1所述的智慧城市燃气管线运行监测系统，其特征在于：所述壳体(1)底端的伸缩壳(101)的底部到最高位置时，所述立柱(7)的底部端面仍与壳体内腔(102)的底面间留有间隙。

6.根据权利要求1所述的智慧城市燃气管线运行监测系统，其特征在于：所述扇叶(9)的横截面形状为弧形，扇叶(9)的中心轴线水平。

7.根据权利要求1所述的智慧城市燃气管线运行监测系统，其特征在于：所述滚轮(10)的中心轴线水平。

8.根据权利要求1所述的智慧城市燃气管线运行监测系统，其特征在于：电路壳(3)内的电容转换电压电路采用二极管双T交流电桥电路，其连接方式为：二极管D1和D2为特性完全相同的两个二极管，电阻R1和R2为特性完全相同的两个电阻，所述电容上板和电容下板构成的电容器c1和另一电容器c2的电容值不同；

高频电源一端上引出两条支路，第一条支路依次串接二极管D1和电阻R1，第二条支路依次串接二极管D2和电阻R2，两条支路末端均接在电阻RL的一端，电阻RL的另一端接在高频电源的另一端上；

另外，第一条支路的二极管D1和电阻R1之间，引出一条线路串接电容器c1后，接在高频电源的另一端上；第二条支路的二极管D2和电阻R2之间，引出一条线路串接电容器c2后，接在高频电源的另一端上；

其中，高频电源的另一端接地；二极管D1和D2的串接方向相反；

设高频电源的电压值为Ui，电阻R1和R2的阻值为R，电容器c1和c2的电容值分别为C1和C2，那么这种二极管双T交流电桥电路的RL两端的电压值Ui=U0*RL*R*(R+2RL)*(C1-C2)/(R+RL)2。