CN208861444U - 一种石油泄漏污染环境的报警终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了石油管道检测技术领域中的一种石油泄漏污染环境的报警终端，该报警终端包括报警装置探针和报警装置顶壳，报警装置探针的下侧设有若干石油元素采集板，石油元素采集板的探测位槽内侧设有微动开关、纳米孔聚合物及离子选择性电极探测探头，报警装置顶壳内设有环境污染报警控制主板和电源控制主板，环境污染报警控制主板内设有环境污染控制DSP集成模块、环境污染数据分析模块、自动电位探测板以及石油有机物检测探头。本实用新型实现了石油泄漏的自动检测及上报，泄漏数据探测准确、精度高，节约了人力、物力和财力，减少了环境污染。

Description

一种石油泄漏污染环境的报警终端

技术领域

本实用新型涉及石油管道检测技术领域，具体的说，是涉及一种石油泄漏污染环境的报警终端。

背景技术

在输油管道运行过程中，由于人为打孔、施工震动、腐蚀穿孔及其它外力破坏等原因，泄漏事故时有发生，给油田造成了巨大的经济损失。特别是有组织的打孔盗油活动严重干扰了正常的输油生产，也带来了重大安全隐患。因此，泄漏监测不仅成为输油管道安全生产管理的重要工作内容，也是保证管道正常运行不可缺少的保障。

输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，由于历史原因，我国建国初期技术和工艺底子差，石油管线制造工艺、防护措施差，再加上管内几十年的腐蚀综合以上因素，多地发生管线泄漏事故，不可避免地渗入并残留于土壤环境中，并对其造成危害。由于石油类污染物对土壤性质的影响非常显著且至今没有安全妥善的措施，因此，石油对植物、动物以及人体的影响是极具破坏性的。

石油污染过程中，报警系统的设计存在报警数量大、误报警或者无效报警多等技术难题，因此找到石油泄漏后，在影响生态安全之前有可靠低成本的对应方案和设备是当务之急。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本实用新型提供一种石油泄漏污染环境的报警终端。

本实用新型技术方案如下所述：

一种石油泄漏污染环境的报警终端，其特征在于，包括报警装置探针和报警装置顶壳，所述报警装置探针位于所述报警装置顶壳的下端：

所述报警装置探针的下侧设有若干深度不同的石油元素采集板，所述石油元素采集板的探测位槽内侧设有若干均匀分布的微动开关，所述探测位槽的内部空间设有石油吸附可溶胀的纳米孔聚合物，所述纳米孔聚合物内设有离子选择性电极探测探头，所述纳米孔聚合物与石油中的有机混合物接触接触膨胀后，与所述微动开关上的报警压板挤压接触；

所述报警装置顶壳内设有环境污染报警控制主板和电源控制主板，所述电源控制主板为所述环境污染报警控制主板供电，所述环境污染报警控制主板与所述微动开关电气连接。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述石油元素采集板还包括外壳和固定卡槽，所述微动开关设于所述外壳的内侧，所述纳米孔聚合物通过固定卡槽固定在所述外壳上，所述离子选择性电极探测探头位于所述纳米孔聚合物中央。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述离子选择性电极探测探头内固定有离子选择性电极探测集成电路板。

进一步的，离子选择性电极探测集成电路板中控制芯片的型号为EV-COG-AD4050。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述报警装置探针的上端表面设有埋入深度标识。

根据上述方案的本实用新型，其特征在于，所述环境污染报警控制主板内设有环境污染控制DSP集成模块、环境污染数据分析模块、自动电位探测板以及石油有机物检测探头，所述环境污染控制DSP集成模块通过所述自动电位探测板与所述石油有机物检测探头连接，所述石油有机物检测探头与所述微动开关电气连接，所述环境污染报警控制主板还与云服务器连接。

进一步的，所述电源控制主板内设有电源控制电路休眠模块、太阳能转电模块以及电源混合接入模块，所述太阳能转电模块和所述电源混合接入模块均与所述电源控制电路休眠模块连接。

进一步的，所述环境污染报警控制主板上还设有无线通讯模块和北斗定位模块，所述无线通讯模块和所述北斗定位模块均与所述环境污染控制DSP集成模块连接，所述无线通讯模块和所述北斗定位模块与所述报警装置顶壳内的定位、通讯器连接，所述环境污染控制DSP集成模块通过所述无线通讯模块与所述云服务器进行通讯。

进一步的，所述环境污染报警控制主板上还设有设备激活、自检模块，所述环境污染控制DSP集成模块通过设备激活、自检模块与状态指示灯连接。

进一步的，所述环境污染控制DSP集成模块内的控制芯片型号为ADSP-SC570。

根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于：

本实用新型采用吸附石油里的有机混合物应激化学反应，通过体积和形态的变化，机械式的触发报警微动开关，实现了石油泄漏污染的报警远程采样和警情及时发现，数据采集更加精准、及时，解放人力成本，报警实时查看和定位，解决警情无法及时获知、漏报、误报的痛点；

本实用新型设备使用简便，部署移动灵活，解决了管线发展速度快，技术跟不上的痛点，通过与云端连接，实现数据的集中化处理，提升数据上传能力和设备在线的资产管理，同时节省了人力物力的投入；

设备能耗低，节省了能源的浪费。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中微动开关分布的侧面剖视图。

图3为本实用新型中微动开关分布的俯视图。

图4为本实用新型中控制系统结构图。

图5为本实用新型中自动电位探测板实现的电路原理图。

图6为本实用新型中DSP检测应激反应触发短路电路原理图。

在图中，10、报警装置探针；20、太阳能采集板；30、高清抓拍机；40、定位、通讯器；50、埋入深度标识；60、石油元素采集板；601、微动开关；602、离子选择性电极探测探头；603、纳米孔聚合物；604、外壳；605、固定卡槽；61、第一石油元素采集板；62、第二石油元素采集板；63、第三石油元素采集板；64、第四石油元素采集板。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本实用新型进行进一步的描述：

如图1所示，一种石油泄漏污染环境的报警终端，包括报警装置探针和报警装置顶壳，报警装置探针位于报警装置顶壳的下端。

报警装置探针的下侧设有若干深度不同的石油元素采集板，石油元素采集板的探测位槽内侧设有若干均匀分布的微动开关，探测位槽的内部空间设有石油吸附可溶胀的纳米孔聚合物，纳米孔聚合物内设有离子选择性电极探测探头，纳米孔聚合物与石油中的有机混合物接触接触膨胀后，与微动开关上的报警压板挤压接触。

在本实施例中，石油元素采集板包括了第一石油元素采集板61、第二石油元素采集板62、第三石油元素采集板63以及第四石油元素采集板64。由于石油类污染物质在土壤入渗过程中，由于土壤中存在着大量的有机和无机的胶体，使得进入土壤中的污染物不断地被吸附，使得石油类污染物质在土壤中出现迁移转化过程。因此，本实用新型中报警装置顶壳上还设有空气采集孔，用来采集地下泄漏并挥发到空气中的石油气体，通过4个石油元素采集板及空气采集孔分别探测地下不同深度的污染源、地面上的石油挥发出来化学气体，使得更加全面采集数据。

地下四个探测位（石油元素采集板）和地面空气探测，形成了48个地下探头加1个地面气体探头组成探测网，使得数据探测更加准确。

报警装置探针的上端表面设有埋入深度标识，用来辨别深入地下的深度，便于工作人员进行识别和操作。由于烃类化合物是非极性有机物，地表的石油可以在重力作用下入渗，其渗入土壤深度为0.2-0.8M，也可能随地面水或雨水沿着土壤毛细管孔隙向下渗透污染更深层的土壤，甚至进一步向下淋滤污染地下水。因此本实用新型中报警装置探针底端到埋入深度标识底端距离为0.5m，其距离埋入深度标识的顶端为1.5m，使得本实用新型可以充分对土壤中的石油泄漏物进行检测。

报警装置顶壳内还设有高清抓拍机、太阳能采集板及定位、通讯器，高清抓拍机对采集现场的图像进行高清采集，太阳能采集板采集太阳能并未整个报警终端供电，定位、通讯器用来对该报警装置进行定位，并与云服务器或专网服务器监控端通讯。

如图2-3所示，石油元素采集板还包括外壳和固定卡槽，外壳的截面呈圆环形，微动开关设于外壳的内侧，纳米孔聚合物通过固定卡槽固定在外壳上，离子选择性电极探测探头位于纳米孔聚合物中央。

纳米孔聚合物的强吸附性除与它的孔隙结构和巨大的比表面积有关外（其比表面积可达550-1700m2/g），也与细孔的形状和分布及表面化学性质有关，因此纳米孔聚合物设置成外形为直径0.05M、高0.03M的圆柱体，并套装在报警装置的探针内壁的固定卡槽中，探针内壁的微动开关的压板与该材料有0.001M的间隙，使得微动开关的数据采集更加精准。在本实施例中，12个微动开关以4×3的排列方式均匀分布在外壳的内侧，这样的排列方式使得探测到的石油泄漏数据更加准确。

在使用过程中，直接将棒尖插入沙土、淤泥、碎石等地质环境，根据现场情况插入深度达到设备深度标识区域即可；然后左右旋转，让4处探测位槽充分与地下物质接触采集石油元素，设备头部有空气采集孔来采集空气石油元素。本实用新型安装、使用方便。

如图4所示，报警装置顶壳内设有环境污染报警控制主板和电源控制主板，电源控制主板为环境污染报警控制主板供电，环境污染报警控制主板内设有环境污染控制DSP集成模块、环境污染数据分析模块、自动电位探测板以及石油有机物检测探头，环境污染控制DSP集成模块通过自动电位探测板与石油有机物检测探头连接，石油有机物检测探头与微动开关电气连接。

环境污染报警控制主板上设有广角高清图像抓拍采集模块，广角高清图像抓拍采集模块与环境污染控制DSP集成模块连接，广角高清图像抓拍采集模块与报警装置顶壳内的高清抓拍机连接；环境污染报警控制主板上还设有无线通讯模块（优选为4G通讯模块或5G通讯模块）和北斗定位模块，无线通讯模块和北斗定位模块均与环境污染控制DSP集成模块连接，无线通讯模块和北斗定位模块与报警装置顶壳内的定位、通讯器连接，环境污染控制DSP集成模块通过无线通讯模块与云端进行通讯；环境污染报警控制主板上还设有设备激活、自检模块，环境污染控制DSP集成模块通过设备激活、自检模块与状态指示灯连接，通过设备激活、自检模块，整个报警装置实现自检及激活，其与电源控制主板的休眠模式相配合，实现报警终端的休眠，节省了能源。

电源控制主板内设有电源控制电路休眠模块、太阳能转电模块以及电源混合接入模块，太阳能转电模块和电源混合接入模块均与电源控制电路休眠模块连接，实现电源控制主板进入和退出休眠模式，节省能源。电源控制主板内还设有电源稳压短路保护模块，电源稳压短路保护模块与电源控制电路休眠模块、电源混合接入模块连接，电源稳压短路保护模块实现电源控制主板的稳压及短路保护。

本实用新型的实现原理为：石油泄漏后，报警装置采用吸附石油里的有机混合物应激化学反应来实现物理接触式触发报警信号。具体的：

纳米孔聚合物快速向四周膨胀0.002米，此时，每处探测位分布有12个微动开关，每个微动开关的压板会先后在溶胀的纳米孔聚合物的物理挤压下，给微动开关不停的触发短接信号，形成了应激式的化学反应触发报警信号。具体的：石油元素采集板内的离子选择性电极探测探头内固定有离子选择性电极探测集成电路板（即探测板），探测板与离子选择性电极探测探头通过信号线连接，离子选择性电极探测探头埋置于可溶胀的纳米孔聚合物内，在通过聚合物膨胀后体积和物理空间挤压压力的变化让微动开关被触发，报警线路形成短路电气回路（短接信号）。

如图5所示，在自动电位探测板（电路采用的芯片型号为EV-COG-AD4050）实现自动电位探测的过程中：

探测物通过薄膜扩散到传感器内，并与工作电极（RE）向放大器U2-A（左侧）提供反馈，以便通过改变反电极（CE）上的电压，保持（WE）引脚的恒定电位。

（WE）引脚上的电流方向取决于传感器内发生的反应是反应还是还原。电流会流入工作电极（RE），这要求反电极（CE）相对于工作电极（RE）处于负电压（通常为300mV-400mV）。驱动（CE）引脚的运算放大器U2-A相对于Vref应具有正负1V的输出电压范围，将石油元素探测电压输出，从而提供充足信号源；流入（WE）引脚的电流对于石油元素浓度低时电流转换为输出极低输入偏置电流的跨阻放大器，向放大器U2-A从（CE）引脚吸取足够电流，以便在传感器的（WE）和（RE）引脚间保持OV电位，（RE）引脚连接到放大器U2-A的反相输入.此时其中无电流流动。

随石油元素浓度呈现线性变化，跨阻放大器U2-B（右侧）将传感器电流转换为石油元素浓度成正比的电压，形成串行数据上传。

如图6所示，环境污染控制DSP集成模块（控制芯片型号为ADSP-SC570）通过无线通讯模块上传数据信息到云管理服务器或专网服务器，并通过北斗定位模块提示原油外输管线的漏点经纬信息，完成石油泄漏污染环境的检测及汇报工作。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本实用新型专利进行了示例性的描述，显然本实用新型专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种石油泄漏污染环境的报警终端，其特征在于，包括报警装置探针和报警装置顶壳，所述报警装置探针位于所述报警装置顶壳的下端：

所述报警装置探针的下侧设有若干深度不同的石油元素采集板，所述石油元素采集板的探测位槽内侧设有若干均匀分布的微动开关，所述探测位槽的内部空间设有石油吸附可溶胀的纳米孔聚合物，所述纳米孔聚合物内设有离子选择性电极探测探头，所述纳米孔聚合物与石油中的有机混合物接触接触膨胀后，与所述微动开关上的报警压板挤压接触；

所述报警装置顶壳内设有环境污染报警控制主板和电源控制主板，所述电源控制主板为所述环境污染报警控制主板供电，所述环境污染报警控制主板与所述微动开关电气连接，所述环境污染报警控制主板还与云服务器连接。

2.根据权利要求1所述的石油泄漏污染环境的报警终端，其特征在于，所述石油元素采集板还包括外壳和固定卡槽，所述微动开关设于所述外壳的内侧，所述纳米孔聚合物通过固定卡槽固定在所述外壳上，所述离子选择性电极探测探头位于所述纳米孔聚合物中央。

3.根据权利要求1所述的石油泄漏污染环境的报警终端，其特征在于，所述离子选择性电极探测探头内固定有离子选择性电极探测集成电路板。

4.根据权利要求3所述的石油泄漏污染环境的报警终端，其特征在于，离子选择性电极探测集成电路板中控制芯片的型号为EV-COG-AD4050。

5.根据权利要求1所述的石油泄漏污染环境的报警终端，其特征在于，所述报警装置探针的上端表面设有埋入深度标识。

6.根据权利要求1所述的石油泄漏污染环境的报警终端，其特征在于，所述环境污染报警控制主板内设有环境污染控制DSP集成模块、环境污染数据分析模块、自动电位探测板以及石油有机物检测探头，所述环境污染控制DSP集成模块通过所述自动电位探测板与所述石油有机物检测探头连接，所述石油有机物检测探头与所述微动开关电气连接。

7.根据权利要求6所述的石油泄漏污染环境的报警终端，其特征在于，所述电源控制主板内设有电源控制电路休眠模块、太阳能转电模块以及电源混合接入模块，所述太阳能转电模块和所述电源混合接入模块均与所述电源控制电路休眠模块连接。

8.根据权利要求6所述的石油泄漏污染环境的报警终端，其特征在于，所述环境污染报警控制主板上还设有无线通讯模块和北斗定位模块，所述无线通讯模块和所述北斗定位模块均与所述环境污染控制DSP集成模块连接，所述无线通讯模块和所述北斗定位模块与所述报警装置顶壳内的定位、通讯器连接，所述环境污染控制DSP集成模块通过所述无线通讯模块与所述云服务器进行通讯。

9.根据权利要求6所述的石油泄漏污染环境的报警终端，其特征在于，所述环境污染报警控制主板上还设有设备激活、自检模块，所述环境污染控制DSP集成模块通过设备激活、自检模块与状态指示灯连接。

10.根据权利要求6所述的石油泄漏污染环境的报警终端，其特征在于，所述环境污染控制DSP集成模块内的控制芯片型号为ADSP-SC570。