一種管道堵塞監測系統的製作方法

2023-05-10 12:37:26

一種管道堵塞監測系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種管道堵塞監測系統，它包括低頻聲波發射裝置，低頻聲波發射裝置設置在管道首站和管道末站，在管道首站內和管道末站內分別設置有聲波傳感器，管道首站內的聲波傳感器將採集到的音波信號傳輸至一數據採集及預處理裝置；管道末站內的兩聲波傳感器將採集到的音波信號傳輸至另一數據採集及預處理裝置，兩數據採集及預處理裝置對接收到的音波信號處理後得到回波數據；兩數據採集及預處理裝置分別網絡將回波數據傳輸至堵塞監測定位裝置；堵塞監測定位裝置對接收到的回波數據融合處理後傳輸至監控終端；兩數據採集及預處理裝置上都設置有GPS接收裝置。本實用新型可以廣I泛在各種領域的管道監測中應用。
【專利說明】一種管道堵塞監測系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種管道堵塞監測系統，特別是關於一種基於正壓音波與負壓音波融合的管道堵塞監測系統及其監測融合處理方法。

【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的快速發展，管道運輸在國民經濟、國防工業生產中正發揮著越來越重要的作用。在運輸過程中，時有會出現管道堵塞的情況，這不僅會造成嚴重的經濟損失、環境汙染，更會帶來人身傷害。現有的主流管道堵塞監測方法有正壓波法、管道模擬仿真法和音波法，如表I所示:
[0003]表I堵塞監測方法性能對比
[0004]
監測方法I安全性 I靈敏度 I定位精度 I響應時間
正壓波法II^
管道模擬仿真法IWSI
音波法M?Μ-MW
[0005]由表I可知，現有主流管道堵塞監測方法都存在一定的問題亟需解決。


【發明內容】

[0006]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種管道堵塞監測系統及其監測融合處理方法，能夠有效地監測出管道堵塞情況以及堵塞位置。
[0007]為實現上述目的，本實用新型採取以下技術方案:一種管道堵塞監測系統，其特徵在於:它包括兩個低頻聲波發射裝置、四個聲波傳感器、兩個數據採集及預處理裝置、兩個GPS接收裝置、一堵塞監測定位裝置和一監控終端；兩個所述低頻聲波發射裝置分別設置在管道首站和管道末站，用於在管道首站向管道內發射正壓音波且在管道末站向管道內發射負壓音波；在所述管道首站內和管道末站內分別設置有兩個所述聲波傳感器，用於採集管道內的正壓及負壓音波信號；位於所述管道首站側，設置在所述管道首站內的兩所述聲波傳感器將採集到的音波信號傳輸至一所述數據採集及預處理裝置；位於所述管道末站偵U，設置在所述管道末站內的兩所述聲波傳感器將採集到的音波信號傳輸至另一所述數據採集及預處理裝置，兩所述數據採集及預處理裝置並行結構設置，對接收到的音波信號處理後得到正壓音波和負壓音波的回波數據；兩所述數據採集及預處理裝置分別將正壓音波和負壓音波的回波數據傳輸至所述堵塞監測定位裝置；所述堵塞監測定位裝置對接收到的回波數據融合處理後傳輸至監控終端；兩所述數據採集及預處理裝置上都設置有所述GPS接收裝置。
[0008]每個所述低頻聲波發射裝置都由一電磁閥、一電磁閥控制系統和一氣源構成；所述氣源設置在管道外部，由所述電磁閥控制；所述電磁閥設置在所述管道首站或管道末站，由所述電磁閥控制系統控制。
[0009]本實用新型由於採取以上技術方案，其具有以下優點:1、本實用新型採用並行結構，在管道兩端安裝兩個數據採集及預處理裝置和兩套GPS接收裝置，數據採集及預處理裝置將接收到的音波信號傳輸至堵塞監測定位裝置，GPS接收裝置實現管道首站和管道末站兩端的時間同步，同時準確確定音波信號的發射時間。2、本實用新型的監測融合處理方法基於由低頻聲波發射裝置、聲波傳感器、數據採集及預處理裝置、GPS接收裝置、堵塞監測定位裝置和監控終端構成的監測系統實現，通過往管道裡發射音波，當音波遇到堵塞點時，會沿著管道傳輸回到發射點，通過測量發射聲波和反射回聲的時間延遲，並結合管道內聲速，可精確計算出管道內堵塞點的位置；具有定位精度高，對管道無破壞性，誤報率低，漏檢率低，具有良好的容錯性等優點；當堵塞面積小時，檢測及定位精度高。本實用新型可以廣泛在各種領域的管道監測中應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]以下結合附圖來對本實用新型進行詳細的描繪。然而應當理解，附圖的提供僅為了更好地理解本實用新型，它們不應該理解成對本實用新型的限制。
[0011]圖1是本實用新型的管道堵塞監測系統結構示意圖。

【具體實施方式】
[0012]本實用新型的正壓音波和負壓音波的定義為:當管道外的壓力高於管內壓力時，通過電磁閥的突然打開，管外流體會突然膨脹，產生洩漏音波信號，此時的音波信號為正壓音波；當管外壓力低於管內壓力時，電磁閥突然打開，管內流體會突然膨脹，會產生類似洩漏的負壓音波信號。下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0013]如圖1所示，本實用新型的管道堵塞監測系統包括兩個低頻聲波發射裝置1、四個聲波傳感器2、兩個數據採集及預處理裝置3、兩個GPS接收裝置5、一堵塞監測定位裝置4和一監控終端6。
[0014]兩個低頻聲波發射裝置I分別設置在管道首站7和管道末站8，用於管道首站7向管道9內發射正壓音波以及管道末站8向管道9內發射負壓音波，負壓音波信號和正壓音波信號分別從管道首站7和管道末站8在管道9中沿著管道傳播。在管道首站7內和管道末站8內分別設置有兩個聲波傳感器2，分別用於採集管道9內由堵塞點反射回來的的負壓及正壓音波信號。位於管道首站7側，設置在管道首站7內的兩聲波傳感器2將採集到的音波信號傳輸至一數據採集及預處理裝置3 ;位於管道末站8側，設置在管道末站8內兩聲波傳感器2將採集到的音波信號傳輸至另一數據採集及預處理裝置3，兩數據採集及預處理裝置3並行結構設置，對接收到的音波信號進行放大、濾波，消除噪聲和幹擾等處理後得到正壓音波和負壓音波的回波數據。兩數據採集及預處理裝置3分別將正壓音波和負壓音波的回波數據傳輸至堵塞監測定位裝置4 ;在兩數據採集及預處理裝置3上都設置有GPS接收裝置5，這樣可以實現管道首站7和管道末站8兩端音波信號採集時間的同步，同時準確確定音波信號的發射時間。堵塞監測定位裝置4用於實時對接收到的正壓音波和負壓音波的回波數據進行融合處理，處理後的信息傳輸至監控終端6。
[0015]上述實施例中，每個低頻聲波發射裝置I都由一電磁閥、一電磁閥控制系統和一氣源構成。氣源設置在管道9外部，由電磁閥控制氣源內氣體通入管道9內的流量。電磁閥設置在管道首站7和管道末站8，由電磁閥控制系統控制電磁閥的開啟和關閉。其中，電磁閥控制系統可以採用現有技術中已有的控制系統，實現對電磁閥開/關的控制。
[0016]上述實施例中，基於本實用新型的管道堵塞監測系統，堵塞監測定位裝置4對正壓音波和負壓音波的回波數據進行融合處理方法包括以下步驟:
[0017]I)對數據採集及預處理裝置3傳輸至的音波信號y(t)進行分析，假設無堵塞信號為Htl,無堵塞的概率為P (H0);有堵塞信號為H1，有堵塞的概率為P (H1)，假設隨機變量U表示第i個傳感器的判決，u表示隨機變量U的某一取值，當u = O時，判決為Htl,即無堵塞，依據概率相關理論可知，此時虛警概率為P (D11H0)，漏報概率為P (D01H1)，總的錯誤概率為P=P (H0, D1) +P (H1, D0) = P (H0) P (H1, D0) +P (H1) P (H0, D1)；
[0018]2)將在管道9兩端並行結構設置的數據採集及預處理裝置3中的檢測概率和虛警概率進行檢測融合，假設管道首站7的檢測概率和虛警概率分別為PD1，Pfi,而管道末站8相應的檢測概率和虛警概率為PD2，Pf2，令Cu為假設％成立時，做出決策Hi的代價。
[0019]3)根據並行結構的貝葉斯融合檢測準則可知，通過融合後，堵塞系統的檢測概率為PD，虛警概率為PF，則融合公式為:
[0020]& =外 |"小...U................
[0021]當Pd彡0.9時，即可判斷有堵塞發生，堵塞監測定位裝置4將堵塞判斷結果發送到監控終端6，由監控終端6對發生堵塞管道的位置進行顯示和報警。
[0022]綜上所述，本實用新型使用時，管道首站7和管道末站8兩端通過控制電磁閥的開啟和關閉實現對音波信號強度和時間的控制，正、負壓音波將以平面波形式在管道9中傳播。當管道9發生堵塞時，在管道9內傳播的音波信號被堵塞點反射，反射回波信號沿著管道9傳播被管道9入口處的音波傳感器接收，音波傳感器將接收的反射回波信號進行放大、濾波、消除噪聲和幹擾處理，並將處理後的信號發送到堵塞監測定位伺服器，利用GPS能夠準確確定音波發射時間和反射回波接收時間；堵塞監測定位伺服器對兩端檢測信息進行融合處理，並對融合處理結果進行判決，如果發生堵塞則對管道9堵塞位置進行定位，同時將堵塞判斷結果發送到監控終端6，監控終端6實時顯示管道狀態，如果發生堵塞，則進行報警提示。
[0023]上述各實施例僅用於說明本實用新型，其中各部件的結構、連接方式和製作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本實用新型的保護範圍之外。
【權利要求】
1.一種管道堵塞監測系統，其特徵在於:它包括兩個低頻聲波發射裝置、四個聲波傳感器、兩個數據採集及預處理裝置、兩個GPS接收裝置、一堵塞監測定位裝置和一監控終端；兩個所述低頻聲波發射裝置分別設置在管道首站和管道末站，用於在管道首站向管道內發射正壓音波且在管道末站向管道內發射負壓音波；在所述管道首站內和管道末站內分別設置有兩個所述聲波傳感器，用於採集管道內的正壓及負壓音波信號；位於所述管道首站側，設置在所述管道首站內的兩所述聲波傳感器將採集到的音波信號傳輸至一所述數據採集及預處理裝置；位於所述管道末站側，設置在所述管道末站內的兩所述聲波傳感器將採集到的音波信號傳輸至另一所述數據採集及預處理裝置，兩所述數據採集及預處理裝置並行結構設置，對接收到的音波信號處理後得到正壓音波和負壓音波的回波數據；兩所述數據採集及預處理裝置分別將正壓音波和負壓音波的回波數據傳輸至所述堵塞監測定位裝置；所述堵塞監測定位裝置對接收到的回波數據融合處理後傳輸至監控終端；兩所述數據採集及預處理裝置上都設置有所述GPS接收裝置。
2.如權利要求1所述的一種管道堵塞監測系統，其特徵在於:每個所述低頻聲波發射裝置都由一電磁閥、一電磁閥控制系統和一氣源構成；所述氣源設置在管道外部，由所述電磁閥控制；所述電磁閥設置在所述管道首站或管道末站，由所述電磁閥控制系統控制。
【文檔編號】F17D5/00GK204026159SQ201420252723
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】李清平, 王珏, 張健, 姚海元, 蔡芳, 程兵, 朱海山, 吳程君, 王凱, 郭路 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 北京寰宇聲望智能科技有限公司