CN212960932U - 基于光纤的输油管道监测预警终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工程施工技术领域，提出了基于光纤的输油管道监测预警终端，包括壳体，壳体内设置有依次连接的信号发射模块、信号处理模块和管理模块，壳体内还设置有监测模块，监测模块包括依次连接的温度采集电路、电压比较电路、开关管放大电路和继电器电路，温度采集电路用于采集壳体内温度，继电器电路用于控制外部风扇的通断。通过上述技术方案，解决了现有技术中输油管道监测预警终端运行不稳定问题。

Description

基于光纤的输油管道监测预警终端

技术领域

本实用新型涉及工程施工技术领域，具体的，涉及基于光纤的输油管道监测预警终端。

背景技术

目前管道在防止第三方破坏方面主要是沿线设置巡线工和群众举报的方式。巡线人员大多是沿线雇的老乡，根据沿线环境复杂程度，通常每几公里雇佣一个人。技术检测上往往使用流量平衡法，和压力波动法，在油品损失后从技术上发现管道有泄漏发生。但这些技术的方法只是在管道遭到破坏后的检测技术，不能在管道破坏方面起到预防作用。并且由于时代的变化，犯罪分子利欲熏心，打孔盗油的案例日益增多，给国家财产造成巨大损失，同时也带来巨大的安全隐患。因此，利用高新技术手段防止管道第三方破坏和打孔盗油的需求日益迫切。

目前在管道安全预警技术方面，最为成熟的技术是基于相干瑞利散射原理：该技术利用与管道同沟敷设的光缆做传感器，长距离连续实时地监测管道沿线的土壤振动信号，借助于综合信息管理平台及时分辨各种信息，对可能危害管道安全的动土事件进行报警，通过分析计算，可对事件位并判断事件的类型。目前，市场上很多光缆预警终端都是根据这一原理制成，在实际运行过程中仍存在运行不稳定的问题。

实用新型内容

本实用新型提出基于光纤的输油管道监测预警终端，解决了现有技术中输油管道监测预警终端运行不稳定问题。

本实用新型的技术方案如下：包括壳体，所述壳体内设置有依次连接的信号发射模块、信号处理模块和管理模块，所述壳体内还设置有监测模块，

所述监测模块包括依次连接的温度采集电路、电压比较电路、开关管放大电路和继电器电路，

所述温度采集电路用于采集壳体内温度，所述继电器电路用于控制外部风扇的通断。

进一步，所述温度采集电路包括依次连接的热敏电阻接口、第一电位器和第二电阻，所述热敏电阻接口的一端连接基准源电路，所述第二电阻的一端连接地信号，

所述热敏电阻接口用于接入外部热敏电阻。

进一步，所述基准源电路包括TL431、第六十三电阻、第六十四电阻和第六十五电阻，

所述第六十三电阻、所述第六十四电阻和所述第六十五电阻依次连接，所述第六十三电阻还与直流辅助电源连接，所述第六十五电阻还与地信号连接，

所述TL431的阳极与地信号连接，所述TL431的阴极与第六十三电阻的一端连接，

所述第六十四电阻与所述第六十五电阻连接的一端与所述TL431的参考端连接。

进一步，所述监测模块还包括电源电压监测电路，所述电源电压监测包括电路结构相同的三路，分别为电源一监测电路、电源二电压监测电路和电源三监测电路453，

所述电源一监测电路包括电阻分压电路一、比较电路一和比较电路二，所述电阻分压电路一的输入端与第一路直流电源连接，所述电阻分压电路一的输出分别送入比较电路一的反相输入端、比较电路二的同相输入端，

所述比较电路一的同相输入端、所述比较电路二的反相输入端接固定电压，且所述比较电路一同相输入端的电压大于比较电路二反相输入端的电压，

所述比较电路一的输出端和所述比较电路二的输出端连接，且所述比较电路一的输出端与所述管理模块连接。

进一步，电源一监测电路的输出端和所述管理模块之间依次通过电平翻转电路一、二极管十连接，

所述电源二监测电路的输出端和所述管理模块之间依次通过电平翻转电路二、二极管十一连接，

所述电源三监测电路的输出端和所述管理模块之间依次通过电平翻转电路三、二极管十二连接，

所述二极管十、所述二极管十一和所述二极管十二的阴极连接为一点，且所述二极管十的阴极与所述管理模块连接。

进一步，所述电阻分压电路一包括依次连接的第十电阻、第二电位器和第十一电阻，所述第十一电阻与地信号连接，

所述第二电位器的滑动端分别与所述比较电路一的反相输入端、比较电路二的同相输入端连接。

进一步，还包括防抖电路一，所述防抖电路一包括依次连接的第二十七电阻和第二十七电容，所述第二十七电阻的一端与第一路直流电源的输出端连接，所述第二十七电容的一端与地信号连接，所述第二十七电容的另一端与所述第十电阻连接。

进一步，还包括电源电路，所述电源电路包括依次连接的电压转换电路一、电压转换电路二、电压转换电路三和电压转换电路四，

所述电压转换电路一的输入端用于与交流电源接口连接，所述电压转换电路二的输入还与直流电源接口连接，所述直流电源接口用于外接直流电源。

进一步，所述电源电路还包括压敏电阻二，所述压敏电阻二并联在所述直流电源接口的两端。

进一步，所述电源电路还包括二极管三，所述二极管三的一端与所述压敏电阻二连接，另一端与所述电压转换电路一的输出端连接。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型中信号发射模块用于提供稳定可靠的光源，信号处理模块用于对光信号进行调理，并发送至管理模块，管理模块对接收到的光信号进行分析计算，并根据计算结果得到油气管道的泄漏情况。温度监测电路用于检测壳体内重要区域的温度，其中温度采集电路用于将壳体内的温度转换为电压信号，当温度升高时，温度采集电路的输出电压升高，该电压信号送入电压比较电路的同相输入端，当壳体内温度过高时，电压比较电路的同相输入端电压大于反相输入端电压，电压比较电路输出高电平，开关管电路导通，继电器线圈通电，继电器输出触点闭合，启动风扇运行，降低壳体内的温度，保证壳体内各模块的正常运行；启动风扇后，壳体内的温度逐渐降低，温度采集电路的输出电压逐渐降低，当壳体内的温度降低到设定值后，电压比较电路的同相输入端电压小于反相输入端电压，电压比较电路输出低电平，开关管电路断开，继电器线圈断电，继电器输出触点断开，风扇停止运行。

监测模块的设置，能够根据壳体内的温度控制风扇的运行，从而实现了壳体内温度的自动控制，有利于本实用新型的稳定运行。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型中监测模块电路原理图；

图3为本实用新型中基准源电路原理图；

图4为本实用新型中电源电路原理图；

图5为本实用新型中电源电压监测电路原理图；

图中：1-信号发射模块，2-信号处理模块，3-管理模块，4-监测模块，41-温度采集电路，411-热敏电阻接口，412-基准源电路，42-电压比较电路，43-开关管放大电路，44-继电器电路，45-电源电压监测电路，451-电源一监测电路，4511-电阻分压电路一，4512-比较电路一，4513-比较电路二，452-电源二监测电路，453-电源三监测电路，454-电平翻转电路一，455-防抖电路一，5-电源电路，51-电压转换电路一，52-电压转换电路二，53-电压转换电路三，54-电压转换电路四，55-交流电源接口，56-直流电源接口，57-压敏电阻二，58-二极管三。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。

如图1-图5所示，基于光纤的输油管道监测预警终端包括壳体，壳体内设置有依次连接的信号发射模块1、信号处理模块2和管理模块3，壳体内还设置有监测模块4，

监测模块4包括依次连接的温度采集电路41、电压比较电路42、开关管放大电路43和继电器电路44，

温度采集电路41用于采集壳体内温度，继电器电路44用于控制外部风扇的通断。

本实施例中信号发射模块1用于提供稳定可靠的光源，信号处理模块2用于对光信号进行调理，并发送至管理模块3，管理模块3对接收到的光信号进行分析计算，并根据计算结果得到油气管道的泄漏情况。温度监测电路用于检测壳体内重要区域的温度，其中温度采集电路41用于将壳体内的温度转换为电压信号，当温度升高时，温度采集电路41的输出电压升高，该电压信号送入电压比较电路42的同相输入端，当壳体内温度过高时，电压比较电路42的同相输入端电压大于反相输入端电压，电压比较电路42输出高电平，开关管电路导通，继电器线圈通电，继电器输出触点闭合，启动风扇运行，降低壳体内的温度，保证壳体内各模块的正常运行；启动风扇后，壳体内的温度逐渐降低，温度采集电路41的输出电压逐渐降低，当壳体内的温度降低到设定值后，电压比较电路42的同相输入端电压小于反相输入端电压，电压比较电路42输出低电平，开关管电路断开，继电器线圈断电，继电器输出触点断开，风扇停止运行。

监测模块4的设置，能够根据壳体内的温度控制风扇的运行，从而实现了壳体内温度的自动控制，有利于本实施例的稳定运行。

进一步，温度采集电路41包括依次连接的热敏电阻接口411、第一电位器和第二电阻，热敏电阻接口411的一端连接基准源电路412，第二电阻的一端连接地信号，

热敏电阻接口411用于接入外部热敏电阻。

温度采集电路41采用热敏电阻与第一电位器和第二电阻分压的方式，当温度升高时，热敏电阻的阻值减小，第一电位器和第二电阻分压增加，温度采集电路41的输出电压升高；反之，温度采集电路41的输出电压减小。

通过调节第一电位器滑动端的位置，可以调节温度采集电路41的输出电压，便于根据现场实际情况进行温度设定值的调节，有利于提高本实施例的通用性。

进一步，基准源电路412包括TL431、第六十三电阻、第六十四电阻和第六十五电阻，

第六十三电阻、第六十四电阻和第六十五电阻依次连接，第六十三电阻还与直流辅助电源连接，第六十五电阻还与地信号连接，

TL431的阳极与地信号连接，TL431的阴极与第六十三电阻的一端连接，

第六十四电阻与第六十五电阻连接的一端与TL431的参考端连接。

通过基准源电路412为温度采集电路41提供基准电压，有利于温度信号的准确收集，从而实现壳体内温度的实时控制；基准源电路412采用TL431电路，体积小、电路结构简单，而且通过调节第六十四电阻和第六十五电阻的阻值可以调节基准电压，有利于提高本实施例的通用性。

监测模块4还包括电源电压监测电路45，电源电压监测包括电路结构相同的三路，分别为电源一监测电路451、电源二监测电路452和电源三监测电路453，

电源一监测电路451包括电阻分压电路一4511、比较电路一4512和比较电路二4513，电阻分压电路一4511的输入端与第一路直流电源连接，电阻分压电路一4511的输出分别送入比较电路一4512的反相输入端、比较电路二4513的同相输入端，

比较电路一4512的同相输入端、比较电路二4513的反相输入端接固定电压，且比较电路一4512同相输入端的电压大于比较电路二4513反相输入端的电压，

比较电路一4512的输出端和比较电路二4513的输出端连接，且比较电路一4512的输出端与管理模块3连接。

本实施例中预警终端安装在管线阀室、泵站或分输站，用于采集管道沿线的土壤振动信号，其中信号发射模块1用于为光缆提供稳定可靠的光源，信号处理模块2用于对光缆中的光信号进行调理，并发送至管理模块3，管理模块3对接收到的光信号进行分析计算，并将计算结果发送给管理终端；管理终端对预警终端上传的数据分析处理后显示告警信息，并将数据上传到区域监控中心，区域管理中心的管理范围按行政区域进行划分，后台管理人员通过区域监控中心显示的数据即可了解本辖区内的管道泄漏情况。

监测模块4中电源电压监测电路45的设置，用于对电源电压进行监测，当电源电压异常时，及时将异常信息发送给管理模块3，便于管理模块3及时采取措施，避免电源电压异常导致的系统运行不稳定的问题。其中，比较电路一4512的同相输入端设定为电源一的电压上限、比较电路二4513的反相输入端设定为电源一的电压下限，电源一的电压经电阻分压电路一4511进行电平转换后，分别接入比较电路一4512的反相输入端、比较电路二4513的同相输入端，这样，当电源一电压落入电压上限和电压下限之间时，比较电路一4512和比较电路二4513均输出高电平，管理模块3读取到该高电平信号后，判定电源一电压正常；否则比较电路一4512和比较电路二4513均总有一个输出低电平，管理模块3读取到该低电平信号后，判定电源一电压异常，便于管理模块3及时采取措施，避免电源电压异常带来的系统运行不稳定或器件损坏。

本实施例中电源电压监测电路45的设置，实现了电源电压的有效监测，保证系统的稳定运行。

进一步，电源一监测电路451的输出端和管理模块3之间依次通过电平翻转电路一454、二极管十连接，

电源二监测电路452的输出端和管理模块3之间依次通过电平翻转电路二、二极管十一连接，

电源三监测电路453的输出端和管理模块3之间依次通过电平翻转电路三、二极管十二连接，

二极管十、二极管十一和二极管十二的阴极连接为一点，且二极管十的阴极与管理模块3连接。

当电源一异常时，电源一监测电路451输出低电平，经电平翻转电路一454之后，输出高电平，二极管十导通，管理模块3接收到高电平信号；同理，当电源一异常时，电源一监测电路451输出低电平，经电平翻转电路一454之后，输出高电平，二极管十一导通，管理模块3接收到高电平信号；当电源一异常时，电源一监测电路451输出低电平，经电平翻转电路一454之后，输出高电平，二极管十二导通，管理模块3接收到高电平信号。电源一、电源二和电源三中任一电源电压异常，均能导致对应的二极管导通，且二极管十、二极管十一和二极管十二的阴极连接为一点，管理模块3通过读取该点的电平信号即可得到三路电源电压的工作情况，电路结构简单、控制逻辑得到简化。

进一步，电阻分压电路一4511包括依次连接的第十电阻、第二电位器和第十一电阻，第十一电阻与地信号连接，

第二电位器的滑动端分别与比较电路一4512的反相输入端、比较电路二4513的同相输入端连接。

电阻分压电路一4511采用第十电阻、第二电位器和第十一电阻串联的形式，通过调节第二电位器滑动端的位置，可以调节电阻分压电路一4511的输出电压，有利于根据现场实际情况调节电源一电压的监测范围，提高电源电压监测电路45的准确性。

进一步，还包括防抖电路一455，防抖电路一455包括依次连接的第二十七电阻和第二十七电容，第二十七电阻的一端与第一路直流电源的输出端连接，第二十七电容的一端与地信号连接，第二十七电容的另一端与第十电阻连接。

本实施例中第二十七电阻和第二十七电容组成防抖电路一455，去除电阻分压电路一4511输入端的毛刺，避免造成电源一监测电路451的误判，进一步提高了本实施例的可靠性。

进一步，还包括电源电路5，电源电路5包括依次连接的电压转换电路一51、电压转换电路二52、电压转换电路三53和电压转换电路四54，

电压转换电路一51的输入端用于与交流电源接口55连接，电压转换电路二52的输入还与直流电源接口56连接，直流电源接口56用于外接直流电源。

电压转换电路一51用于将交流220V电源转换为24V直流电源，电压转换电路二52用于将24V直流电源转换为12V电源，电压转换电路三53用于将12V直流电源转换为5V电源，电压转换电路四54用于将5V电源转换为3.3V电源，为电路各元件提供需要的电源。

电路中预留有交流电源接口55和24V 直流电源接口56，用户根据现场实际情况可以选择使用交流电源或者24V电源，提高了本实施例的通用性。

进一步，电源电路5还包括压敏电阻二57，压敏电阻二57并联在直流电源接口56的两端。

如果用户不小心将220V电源接入24V直流电源接口56，将会对电路造成损坏，本实施例在直流电源接口56两端并联压敏电阻，电压超过设定值后，压敏电阻的阻值迅速减小，对直流电源接口56处电压起到钳位作用，从而对后续电路进行有效的保护，提高了本实施例的可靠性。

进一步，电源电路5还包括二极管三58，二极管三58的一端与压敏电阻二57连接，另一端与电压转换电路一51的输出端连接。

当使用交流电源时，二极管三58的设置，起到单向截止的作用，避免交流侧的电流流入24V直流电源，对24V直流电源造成损坏，进一步提高了本实施例的可靠性。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于光纤的输油管道监测预警终端，包括壳体，所述壳体内设置有依次连接的信号发射模块（1）、信号处理模块（2）和管理模块（3），其特征在于，所述壳体内还设置有监测模块（4），

所述监测模块（4）包括依次连接的温度采集电路（41）、电压比较电路（42）、开关管放大电路（43）和继电器电路（44），

所述温度采集电路（41）用于采集壳体内温度，所述继电器电路（44）用于控制外部风扇的通断。

2.根据权利要求1所述的基于光纤的输油管道监测预警终端，其特征在于，所述温度采集电路（41）包括依次连接的热敏电阻接口（411）、第一电位器和第二电阻，所述热敏电阻接口（411）的一端连接基准源电路（412），所述第二电阻的一端连接地信号，

所述热敏电阻接口（411）用于接入外部热敏电阻。

3.根据权利要求2所述的基于光纤的输油管道监测预警终端，其特征在于，所述基准源电路（412）包括TL431、第六十三电阻、第六十四电阻和第六十五电阻，

所述第六十三电阻、所述第六十四电阻和所述第六十五电阻依次连接，所述第六十三电阻还与直流辅助电源连接，所述第六十五电阻还与地信号连接，

所述TL431的阳极与地信号连接，所述TL431的阴极与第六十三电阻的一端连接，

所述第六十四电阻与所述第六十五电阻连接的一端与所述TL431的参考端连接。

4.根据权利要求1所述的基于光纤的输油管道监测预警终端，其特征在于，还包括电源电路（5），所述电源电路（5）包括依次连接的电压转换电路一（51）、电压转换电路二（52）、电压转换电路三（53）和电压转换电路四（54），

所述电压转换电路一（51）的输入端用于与交流电源接口（55）连接，所述电压转换电路二（52）的输入还与直流电源接口（56）连接，所述直流电源接口（56）用于外接直流电源。

5.根据权利要求4所述的基于光纤的输油管道监测预警终端，其特征在于，所述电源电路（5）还包括压敏电阻二（57），所述压敏电阻二（57）并联在所述直流电源接口（56）的两端。

6.根据权利要求5所述的基于光纤的输油管道监测预警终端，其特征在于，所述电源电路（5）还包括二极管三（58），所述二极管三（58）的一端与所述压敏电阻二（57）连接，另一端与所述电压转换电路一（51）的输出端连接。

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