地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統的製作方法

2023-05-07 07:45:11

專利名稱：地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及管道無損檢測技術，又涉及數據採集和信息處理技術，又涉及無線或有線通信技術，特別是一種地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統。
背景技術：
現代都市地下管道縱橫。隨著城市建設的發展，高層樓宇、高架道路、地下隧道、地下交通的建設使地下管道受到的外力不斷變化，再加上管道本身的老化，因此，由於地下管道腐蝕與洩漏引發的事故日益頻繁。2001年5月2日公開的申請號為00135740.9的中國專利申請「管道防護洩漏檢測裝置及方法」，採用將發射天線和接受天線都固定在管道壁內的方法，應用電磁波在管道內輻射，利用管道裂縫、孔洞和管道結構特徵對電磁波反射的原理來檢測管道缺損、破裂、洩漏、管道結構特徵等運行概況。又如，2000年12月20日公開的申請號為98810578.0的中國專利申請「渦流管道檢驗裝置和方法」介紹了一種在管道中行進的管道檢驗裝置，包括用於在管道內產生渦流磁場的裝置；以及用於檢測在通過管道結構之後的合成磁場的裝置，這些裝置可以利用纜繩通過管道被拖動。通過檢測磁場的幅值和相位信息以及在管道內運動的裝置的方位信息就可定位與檢測管道的任何缺陷。這些發明必須在管道內部安裝特定的設備，由於這些設備佔有一定的空間，這樣一方面對管道內的流體增加了阻力，改變了管道內的流場分布，對檢測結果產生影響，另一方面，對於內徑尺寸不足以容納特定設備的管道，這些發明就無法應用。再如，1999年10月20日公開的申請號為97198060.8的中國專利申請「檢查管道的系統」，介紹一種用於檢查管道中特別是管子部件之間的管接頭中可移動或可變形層的系統，包括一X射線源，對X射線的檢測器裝置或對X射線敏感的照相膠片，用來接收輻射並被置於管壁或所述管道相對於所述射線源的相對側。對於深埋於地下的管道，該發明的應用受到限制。
本發明的智能在線無損檢測是基於被檢管道在外力作用下的聲發射。聲發射是一種應用日趨廣泛的現代無損檢測和結構材料研究的新技術。它的原理是受力構件的材料內部在損傷缺陷萌生、擴展過程中會釋放塑性應變能。應變能以應力波形式向外傳播擴展，這種現象即稱為聲發射現象。聲發射技術就是採用高靈敏度的聲發射傳感器安裝於受力構件表面形成一定數目的傳感器陣列，實時接受和採集來自於材料缺陷的聲發射信號，通過對這些聲發射信號的定位、識別、判斷和分析，進而對材料損傷缺陷、構件強度、壽命等做出分析和研究。對於在用設備的定期檢驗，聲發射檢驗方法可以縮短檢驗的停產時間或者不需要停產。與其他常規無損檢測方法相比較，聲發射檢測方法的優勢是明顯的。

發明內容
本發明的目的在於提供一種地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統。
本發明採用的技術方案是本地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統由智能有線檢測裝置、智能無線檢測裝置、有線數據採集裝置、無線數據採集裝置、數據採集總線和供電電纜、網絡(區域網、廣域網)、信息中心、資料庫、以及用戶終端組成。在管道的表面每隔一定間距安裝一個智能有線檢測裝置或智能無線檢測裝置，用於採集管道發出的聲發射信號，並對管道的工況進行分類和定級。然後，智能有線檢測裝置通過數據採集總線和供電電纜將聲發射信號產生的時刻和處理結果傳送到有線數據採集裝置，同時，智能有線檢測裝置通過數據採集總線和供電電纜接收有線數據採集裝置發來的指令和實時時鐘校準信號。此外，智能有線檢測裝置還通過數據採集總線和供電電纜獲得能源。在某些不便於敷設數據採集總線和供電電纜的場合，可在管道的外壁安裝智能無線檢測裝置以檢測管道的運行狀況，智能無線檢測裝置以無線通信的方式將聲發射信號產生的時刻和處理結果傳送到無線數據採集裝置，並從無線數據採集裝置接受指令和實時時鐘校準信號。智能無線檢測裝置的能源既可從當地的電網獲得，也可採用太陽能電源供電。有線數據採集裝置和無線數據採集裝置接收到智能有線檢測裝置或智能無線檢測裝置發送來的信息後，通過網絡傳送給信息中心。信息中心綜合了各智能檢測裝置發來的聲發射信號產生的時刻和處理結果的信息後，對管道內產生聲發射信號的地點進行定位，然後將所有的信息存入資料庫。同時，有線數據採集裝置和無線數據採集裝置還通過網絡從信息中心獲得指令和統一的實時時鐘校準信號。用戶終端可通過網絡從資料庫調用所需的管道信息，並在各自的顯示器上演示或列印輸出。
本發明有如下有益效果1.能實時檢測管道的動態變化，準確定位地下管道腐蝕和洩漏點，並對缺陷的類型作出危害等級評估，以利於職能部門及時採取應對措施，減少損失。
2.所有信息通過計算機聯網，遠程傳輸，終端用戶可通過資料庫查閱區域範圍內的管道腐蝕和洩漏的動態信息，為調研、決策提供依據。
3.為考核地下管道的設計、施工、維護、管理等相關人員及職能部門提供數位化評估手段。
4.根據管道對聲發射信號的傳輸特性，可間隔一定距離安裝一個智能檢測裝置，與其他檢測技術相比工程量較小，費用較低，且可在線檢測，管理方便。
5.對於邊遠地區的管道，只需採用智能無線檢測裝置，安裝收發天線，並採用太陽能電源供電，就可進行在線檢測。


圖1為本發明地下管道腐蝕與漏智能在線檢測系統示意圖。
圖2為本發明中智能有線檢測裝置的原理框圖。
圖3為本發明中智能無線檢測裝置的原理框圖。
圖4為本發明中有線數據採集裝置的原理框圖。
圖5為本發明中無線數據採集裝置的原理框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明具體實施方式
作詳細說明。
請參閱圖1，所說的地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統由智能有線檢測裝置1、智能無線檢測裝置2、有線數據採集裝置3、無線數據採集裝置4、數據採集總線和供電電纜6、網絡7(區域網、廣域網)、信息中心8、資料庫9、以及用戶終端10組成。在管道5的表面每隔一定間距安裝一個智能有線檢測裝置1或智能無線檢測裝置2，用於採集管道5發出的聲發射信號，並對管道5的工況進行分類和定級。然後，智能有線檢測裝置1通過數據採集總線和供電電纜6將聲發射信號產生的時刻和處理結果傳送到有線數據採集裝置3，同時，智能有線檢測裝置1通過數據採集總線和供電電纜6接收有線數據採集裝置3發來的指令和實時時鐘校準信號。此外，智能有線檢測裝置1還通過數據採集總線和供電電纜6獲得能源。在某些不便於敷設數據採集總線和供電電纜6的場合，可在管道5的外壁安裝智能無線檢測裝置2以檢測管道的運行狀況，智能無線檢測裝置2以無線通信的方式將聲發射信號產生的時刻和處理結果傳送到無線數據採集裝置4，並從無線數據採集裝置4接受指令和實時時鐘校準信號。智能無線檢測裝置2的能源既可從當地的電網獲得，也可採用太陽能電源供電。有線數據採集裝置3和無線數據採集裝置4接收到智能有線檢測裝置1或智能無線檢測裝置2發送來的信息後，通過網絡7傳送給信息中心8。信息中心8綜合了各智能檢測裝置發來的聲發射信號產生的時刻和處理結果的信息後，對管道內產生聲發射信號的地點進行定位，然後將所有的信息存入資料庫9。同時，有線數據採集裝置3和無線數據採集裝置4還通過網絡7從信息中心8獲得指令和統一的實時時鐘校準信號。用戶終端10可通過網絡7從資料庫9調用所需的管道信息，並在各自的顯示器上演示或列印輸出。
請參閱圖2，所說的智能有線檢測裝置1通過自己的聲發射傳感器101接收管道5發出的聲發射信號，經模數轉換102轉換成數位訊號，再經數字濾波和頻譜分析103處理後送入中央處理單元104進行模式識別、工況分類和損傷定級。中央處理單元104一方面將聲發射信號產生的時刻和處理結果存入存儲器105，以備查核，另一方面通過數據採集總線接口106將聲發射信號產生的時間和處理結果發送出去。中央處理單元104還通過數據採集總線接口106接收指令和對時鐘107進行校準的實時時鐘校準信號。智能有線檢測裝置1通過電源108獲得所需的能源。
請參閱圖3，所說的智能無線檢測裝置2通過自己的聲發射傳感器201接收管道5發出的聲發射信號，經模數轉換202轉換成數位訊號，再經數字濾波和頻譜分析203處理後送入中央處理單元204進行模式識別、工況分類和損傷定級。中央處理單元204一方面將聲發射信號產生的時刻和處理結果存入存儲器205，以備查核，另一方面通過無線收發206將聲發射信號產生的時間和處理結果發送出去。中央處理單元204還通過無線收發206接收指令和對時鐘207進行校準的實時時鐘校準信號。智能無線檢測裝置2通過電源208獲得所需的能源。
請參閱圖4，所說的有線數據採集裝置3的中央處理單元302通過數據採集總線接口301接收各智能有線檢測裝置1發送來的聲發射信號產生的時刻和處理結果信息，一方面信息存入存儲器303，以備查核，另一方面通過網絡接口304發送給信息中心8，並接收信息中心8發來的指令和對時鐘305進行校準的實時時鐘校準信號。同時，中央處理單元302還通過數據採集總線接口301向各智能有線檢測裝置1發送指令和實時時鐘校準信號。有線數據採集裝置3所需的能源由電源306提供。
請參閱圖5，所說的無線數據採集裝置4的中央處理單元402通過無線收發401接收各智能無線檢測裝置2發送來的聲發射信號產生的時刻和處理結果信息，一方面信息存入存儲器403，以備查核，另一方面通過網絡接口404發送給信息中心8，並接收信息中心8發來的指令和對時鐘405進行校準的實時時鐘校準信號。同時，中央處理單元402還通過無線收發401向各智能無線檢測裝置2發送指令和實時時鐘校準信號。無線數據採集裝置4所需的能源由電源406提供。
權利要求
1.一種地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統，包括，地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統由智能有線檢測裝置(1)、智能無線檢測裝置(2)、有線數據採集裝置(3)、無線數據採集裝置(4)、數據採集總線和供電電纜(6)、網絡(7)、信息中心(8)、資料庫(9)、以及用戶終端(10)組成；其特徵在於，在管道(5)的表面每隔一定間距安裝一個智能有線檢測裝置(1)或智能無線檢測裝置(2)，用於採集管道(5)發出的聲發射信號，並對管道(5)的工況進行分類和定級；然後，智能有線檢測裝置(1)通過數據採集總線和供電電纜(6)將聲發射信號產生的時刻和處理結果傳送到有線數據採集裝置(3)，同時，智能有線檢測裝置(1)通過數據採集總線和供電電纜(6)接收有線數據採集裝置(3)發來的指令和實時時鐘校準信號；此外，智能有線檢測裝置(1)還通過數據採集總線和供電電纜(6)獲得能源；在某些不便於敷設數據採集總線和供電電纜(6)的場合，可在管道(5)的外壁安裝智能無線檢測裝置(2)以檢測管道的運行狀況，智能無線檢測裝置(2)以無線通信的方式將聲發射信號產生的時刻和處理結果傳送到無線數據採集裝置(4)，並從無線數據採集裝置(4)接受指令和實時時鐘校準信號；智能無線檢測裝置(2)的能源既可從當地的電網獲得，也可採用太陽能電源供電；有線數據採集裝置(3)和無線數據採集裝置(4)接收到智能有線檢測裝置(1)或智能無線檢測裝置(2)發送來的信息後，通過網絡(7)傳送給信息中心(8)；信息中心(8)綜合了各智能檢測裝置發來的聲發射信號產生的時刻和處理結果信息後，對管道內產生聲發射信號的地點進行定位，然後將所有的信息存入資料庫(9)；同時，有線數據採集裝置(3)和無線數據採集裝置(4)還通過網絡(7)從信息中心(8)獲得指令和統一的實時時鐘校準信號；用戶終端(10)可通過網絡(7)從資料庫(9)調用所需的管道信息，並在各自的顯示器上演示或列印輸出。
2.如權力要求1所述的地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統，其特徵在於，所說的智能有線檢測裝置(1)通過自己的聲發射傳感器(101)接收管道(5)發出的聲發射信號，經模數轉換(102)轉換成數位訊號，再經數字濾波和頻譜分析(103)處理後送入中央處理單元(104)進行模式識別、工況分類和損傷定級；中央處理單元(104)一方面將聲發射信號產生的時刻和處理結果存入存儲器(105)，以備查核，另一方面通過數據採集總線接口(106)將聲發射信號產生的時間和處理結果發送出去；中央處理單元(104)還通過數據採集總線接口(106)接收指令和對時鐘(107)進行校準的實時時鐘校準信號；智能有線檢測裝置(1)通過電源(108)獲得所需的能源。
3.如權力要求1所述的地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統，其特徵在於，所說的智能無線檢測裝置(2)通過自己的聲發射傳感器(201)接收管道(5)發出的聲發射信號，經模數轉換(202)轉換成數位訊號，再經數字濾波和頻譜分析(203)處理後送入中央處理單元(204)進行模式識別、工況分類和損傷定級；中央處理單元(204)一方面將聲發射信號產生的時刻和處理結果存入存儲器(205)，以備查核，另一方面通過無線收發(206)將聲發射信號產生的時間和處理結果發送出去；中央處理單元(204)還通過無線收發(206)接收指令和對時鐘(207)進行校準的實時時鐘校準信號；智能無線檢測裝置(2)通過電源(208)獲得所需的能源。
4.如權力要求1所述的地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統，其特徵在於，所說的有線數據採集裝置(3)的中央處理單元(302)通過數據採集總線接口(301)接收各智能有線檢測裝置(1)發送來的聲發射信號產生的時刻和處理結果信息，一方面信息存入存儲器(303)，以備查核，另一方面通過網絡接口(304)發送給信息中心(8)，並接收信息中心(8)發來的指令和對時鐘(305)進行校準的實時時鐘校準信號；同時，中央處理單元(302)還通過數據採集總線接口(301)向各智能有線檢測裝置(1)發送指令和實時時鐘校準信號；有線數據採集裝置(3)所需的能源由電源(306)提供。
5.如權力要求1所述的地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統，其特徵在於，所說的無線數據採集裝置(4)的中央處理單元(402)通過無線收發(401)接收各智能無線檢測裝置(2)發送來的聲發射信號產生的時刻和處理結果信息，一方面信息存入存儲器(403)，以備查核，另一方面通過網絡接口(404)發送給信息中心(8)，並接收信息中心(8)發來的指令和對時鐘(405)進行校準的實時時鐘校準信號；同時，中央處理單元(402)還通過無線收發(401)向各智能無線檢測裝置(2)發送指令和實時時鐘校準信號；無線數據採集裝置(4)所需的能源由電源(406)提供。
全文摘要
地下管道腐蝕與洩漏智能在線檢測系統由智能有線檢測裝置、智能無線檢測裝置、有線數據採集裝置、無線數據採集裝置、數據採集總線和供電電纜、網絡、信息中心、資料庫、以及用戶終端組成。在管道的表面每隔一定間距安裝一個智能檢測裝置，用於採集管道發出的聲發射信號，並對管道的工況進行分類和定級，然後通過數據採集裝置和網絡傳送給信息中心。信息中心綜合了各智能檢測裝置發來的聲發射信號產生的時刻和處理結果的信息後，對管道內產生聲發射信號的地點進行定位，然後將所有的信息存入資料庫。同時，信息中心還通過網絡發送指令和統一的實時時鐘校準信號。用戶終端可通過網絡從資料庫調用所需的管道信息，並在各自的顯示器上演示或列印輸出。
文檔編號G01N29/04GK1603814SQ200410067910
公開日2005年4月6日 申請日期2004年11月5日 優先權日2004年11月5日
發明者王汝笠, 孔繁金, 傅豔紅, 張志偉 申請人:上海奧達光電子科技有限公司