CN213018946U - 基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工程施工技术领域，提出了一种基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端，包括依次连接的信号发射模块、信号处理模块和管理模块，管理模块包括与主控芯片连接的数据采集电路，数据采集电路包括依次连接的电阻分压电路和滤波电路一，电阻分压电路与信号处理模块连接，滤波电路一与主控芯片连接。通过上述技术方案，解决了现有技术中光缆管道安全预警终端对故障点定位精度差的问题。

Description

基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端

技术领域

本实用新型涉及工程施工技术领域，具体的，涉及基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端。

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，实现了管道安全的准确预警，但是故障点定位精度还有待改进。

实用新型内容

本实用新型提出基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端，解决了现有技术中光缆管道安全预警终端对故障点定位精度差的问题。

本实用新型的技术方案如下：包括依次连接的信号发射模块、信号处理模块和管理模块，所述管理模块包括与主控芯片连接的数据采集电路，所述数据采集电路包括依次连接的电阻分压电路和滤波电路一，所述电阻分压电路与所述信号处理模块连接，所述滤波电路一与所述主控芯片连接。

进一步，所述管理模块还包括无线通信电路，所述无线通信电路包括依次连接的光耦隔离电路、滤波电路二和无线通信模块，

所述光耦隔离电路的输入端与所述主控芯片连接，所述无线通信模块用于与上级管理终端连接。

进一步，还包括声音报警电路，所述声音报警电路包括依次连接的开关管放大电路一和蜂鸣器电路，所述开关管放大电路一的一端与所述主控芯片连接。

进一步，所述蜂鸣器电路包括蜂鸣器，所述蜂鸣器的一端与所述开关管放大电路一连接，所述蜂鸣器的另一端与第二路直流电源连接，所述蜂鸣器与所述第二路直流电源连接的一端还与稳压电路连接，

所述稳压电路包括并联的第八电解电容和第三十二电容，所述第八电解电容的一端与所述蜂鸣器连接，所述第三十二电容的一端与地信号连接。

进一步，还包括LED报警电路，所述LED报警电路的一端与所述主控芯片连接，另一端与第三路直流电源连接。

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，还包括故障信号接口和故障关机控制电路，所述故障信号接口的一端与所述主控芯片连接，另一端用于与监测模块连接，

所述故障关机控制电路包括依次连接的开关管放大电路二和继电器电路，所述开关管放大电路二的输入端与所述主控芯片连接，所述继电器电路的输出触点连接在所述电压转换电路一和所述电压转换电路二之间。

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，并转换为电压信号，再经电阻分压电路进行电平转换、经滤波电路一滤波后，送入主控芯片，主控芯片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和泄漏地点。

本实用新型实现了光缆中光信号的准确监测，进而实现了光缆管道泄漏点的准确定位。

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为本实用新型电路原理框图；

图2为本实用新型中主控芯片及其外围电路原理图；

图3为本实用新型中数据采集电路原理图；

图4为本实用新型中无线通信电路原理图；

图5为本实用新型中声音报警电路原理图；

图6为本实用新型中LED报警电路原理图；

图7为本实用新型中电源电路原理图；

图中：1-信号发射模块，2-信号处理模块，3-管理模块，31-主控芯片，32-数据采集电路，321-电阻分压电路，322-滤波电路一，33-无线通信电路，331-光耦隔离电路，332-滤波电路二，333-无线通信模块，34-声音报警电路，341-开关管放大电路一，342-蜂鸣器电路，3421-蜂鸣器，3422-稳压电路，35-LED报警电路，36-故障关机控制电路，361-开关管放大电路二，362-继电器电路，7-电源电路，71-电压转换电路一，72-电压转换电路二，73-电压转换电路三，74-电压转换电路四，75-交流电源接口，76-直流电源接口，8-故障信号接口，9-监测模块。

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7所示，基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端包括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，管理模块3包括与主控芯片31连接的数据采集电路32，数据采集电路32包括依次连接的电阻分压电路321和滤波电路一322，电阻分压电路321与信号处理模块2连接，滤波电路一322与主控芯片31连接。

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，并转换为电压信号，再经电阻分压电路321进行电平转换、经滤波电路一322滤波后，送入主控芯片31，主控芯片31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和泄漏地点。

本实施例实现了光缆中光信号的准确监测，进而实现了光缆管道泄漏点的准确定位。

如图3所示，为数据采集电路32原理图，其中，RJ17和RJ16组成电阻分压电路321，将输入的电压信号转换为主控芯片31能够识别的电压，R10、C11、R11和C12组成二阶低通滤波电路，滤除电压信号中的高频干扰，再经运放U4进行阻抗匹配后，送入主控芯片31，保证主控芯片31读取到准确的电压信号。

进一步，管理模块3还包括无线通信电路33，无线通信电路33包括依次连接的光耦隔离电路331、滤波电路二332和无线通信模块333，

光耦隔离电路331的输入端与主控芯片31连接，无线通信模块333用于与上级管理终端连接。

本实施例中无线通信模块333用于将主控芯片31的分析结果发给给上级管理终端，一个上级管理终端可以连接1~8个管理模块3，便于实现对管理模块3的集中监控。其中，光耦隔离电路331用于实现主控芯片31和外部电路的电气隔离，避免外部干扰信号进入主控芯片31，保证主控芯片31的可靠工作；滤波电路二332用于对无线通信模块333的供电电源进行滤波，避免因电源干扰信号造成的数据误传。

进一步，还包括声音报警电路34，声音报警电路34包括依次连接的开关管放大电路一341和蜂鸣器3421电路342，开关管放大电路一341的一端与主控芯片31连接。

当主控芯片31检测到有管道泄漏时，通过开关管放大电路一341驱动蜂鸣器3421报警，便于工作人员及时得到报警信号并迅速采取应对措施。

其中，开关管放大电路一341用于将主控芯片31输出的控制信号进行放大，以满足蜂鸣器3421的驱动要求，保证蜂鸣器3421准确报警。

进一步，蜂鸣器3421电路342包括蜂鸣器3421，蜂鸣器3421的一端与开关管放大电路一341连接，蜂鸣器3421的另一端与第二路直流电源连接，蜂鸣器3421与第二路直流电源连接的一端还与稳压电路3422连接，

稳压电路3422包括并联的第八电解电容和第三十二电容，第八电解电容的一端与蜂鸣器3421连接，第三十二电容的一端与地信号连接。

蜂鸣器3421工作时，会将第二路直流电源拉低，在蜂鸣器3421与第二路直流电源连接的一端设置稳压电路3422，蜂鸣器3421工作时，第八电解电容中储存的能量可以减小第二路直流电源的电压波动，从而不影响第二路直流电源网络中其他器件的工作。

进一步，还包括LED报警电路35，LED报警电路35的一端与主控芯片31连接，另一端与第三路直流电源连接。

在蜂鸣器3421进行声音报警的同时，LED报警电路35进行灯光报警，声光报警相结合，保证工作人员及时得到报警信息。

进一步，还包括电源电路7，电源电路7包括依次连接的电压转换电路一71、电压转换电路二72、电压转换电路三73和电压转换电路四74，

电压转换电路一71的输入端用于与交流电源接口75连接，电压转换电路二72的输入还与直流电源接口76连接，直流电源接口76用于外接直流电源。

电压转换电路一71用于将交流220V电源转换为24V直流电源，电压转换电路二72用于将24V直流电源转换为12V电源，电压转换电路三73用于将12V直流电源转换为5V电源，电压转换电路四74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75和24V 直流电源接口76，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，还包括故障信号接口8和故障关机控制电路36，故障信号接口8的一端与主控芯片31连接，另一端用于与监测模块9连接，

故障关机控制电路36包括依次连接的开关管放大电路二361和继电器电路362，开关管放大电路二361的输入端与主控芯片31连接，继电器电路362的输出触点连接在电压转换电路一71和电压转换电路二72之间。

监测模块9用于对电源电路7进行监测，当发现异常时，故障信号通过故障信号接口8接入主控芯片31，主控芯片31输出控制信号，控制继电器线圈断电，继电器输出触点断开，电压转换电路一71和电压转换电路二72断开连接，24V电源断电，避免电源异常造成的部件损坏。

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 (7)

1.一种基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端，包括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，所述管理模块（3）包括与主控芯片（31）连接的数据采集电路（32），所述数据采集电路（32）包括依次连接的电阻分压电路（321）和滤波电路一（322），所述电阻分压电路（321）与所述信号处理模块（2）连接，所述滤波电路一（322）与所述主控芯片（31）连接。

2.根据权利要求1所述的基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端，其特征在于，所述管理模块（3）还包括无线通信电路（33），所述无线通信电路（33）包括依次连接的光耦隔离电路（331）、滤波电路二（332）和无线通信模块（333），

所述光耦隔离电路（331）的输入端与所述主控芯片（31）连接，所述无线通信模块（333）用于与上级管理终端连接。

3.根据权利要求1所述的基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端，其特征在于，还包括声音报警电路（34），所述声音报警电路（34）包括依次连接的开关管放大电路一（341）和蜂鸣器（3421）电路（342），所述开关管放大电路一（341）的一端与所述主控芯片（31）连接。

4.根据权利要求3所述的基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端，其特征在于，所述蜂鸣器（3421）电路（342）包括蜂鸣器（3421），所述蜂鸣器（3421）的一端与所述开关管放大电路一（341）连接，所述蜂鸣器（3421）的另一端与第二路直流电源连接，所述蜂鸣器（3421）与所述第二路直流电源连接的一端还与稳压电路（3422）连接，

所述稳压电路（3422）包括并联的第八电解电容和第三十二电容，所述第八电解电容的一端与所述蜂鸣器（3421）连接，所述第三十二电容的一端与地信号连接。

5.根据权利要求3所述的基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端，其特征在于，还包括LED报警电路（35），所述LED报警电路（35）的一端与所述主控芯片（31）连接，另一端与第三路直流电源连接。

6.根据权利要求1所述的基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端，其特征在于，还包括电源电路（7），所述电源电路（7）包括依次连接的电压转换电路一（71）、电压转换电路二（72）、电压转换电路三（73）和电压转换电路四（74），

所述电压转换电路一（71）的输入端用于与交流电源接口（75）连接，所述电压转换电路二（72）的输入还与直流电源接口（76）连接，所述直流电源接口（76）用于外接直流电源。

7.根据权利要求6所述的基于相干瑞利散射的光缆管道安全预警终端，其特征在于，还包括故障信号接口（8）和故障关机控制电路（36），所述故障信号接口（8）的一端与所述主控芯片（31）连接，另一端用于与监测模块（9）连接，

所述故障关机控制电路（36）包括依次连接的开关管放大电路二（361）和继电器电路（362），所述开关管放大电路二（361）的输入端与所述主控芯片（31）连接，所述继电器电路（362）的输出触点连接在所述电压转换电路一（71）和所述电压转换电路二（72）之间。

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