一種嵌入式水下管道自動預警系統的製作方法

2023-04-28 23:53:01 2

一種嵌入式水下管道自動預警系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種嵌入式水下管道自動預警系統，包括水下管道、銜接管道、傳感器，銜接管道用於連接相鄰的兩個水下管道，其上壁中心處設有一傳感器孔，銜接管道上壁還焊接有一底座，底座的中心處有一圓形通孔，其圓心與傳感器孔的圓心重合，圓形通孔上焊接有一中空豎直管道，傳感器和控制與通信電路放入所述中空豎直管道，且傳感器通過傳感器孔暴露在銜接管道內，用以感應洩露信息；本系統還包括防滲漏加固下蓋、傳感器固定螺栓以及上蓋。本發明實現了水下管道洩露的自動預警，同時便於更換傳感器。
【專利說明】一種嵌入式水下管道自動預警系統
[0001]

【技術領域】
[0002]本發明涉及一種嵌入式水下管道自動預警系統，用於對水下氣體及液體管道洩漏情況實現精確自動預警，並且便於更換及維護整個系統。
[0003]

【背景技術】
[0004]隨著社會經濟的發展和科技水平的提高，人們向湖泊、向海洋、向太空發展並開發利用已經成為世人共識。開發和利用湖泊、海洋離不開管網、線網的有效輸送連接。而通過水下的管線網較之陸地的地下管線網其管理難度更為複雜，需要更為先進的技術手段對管線網進行有效保護，以保證管線網的有效輸送。通過水下的管線網由於其產品的質量、鋪設技術、自然破損以及人為因素等原因所造成的漏水、漏氣、漏油、漏電情況給當地政府或國家造成很大損失，每天都在不同程度地遭受著損失卻渾然不知，只有在大量洩漏時才能獲取破損信息，發生故障時主要靠人們感知報警而非科學智能預警。如何解決水下管網在冒漏初期能立即啟動預警裝置，並在第一時間得到控制並及時修復，對當今社會的經濟騰飛會起到保障和促進作用。
[0005]


【發明內容】

[0006]本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為提供一種嵌入式水下管道自動預警系統，能對水下氣體及液體管道在冒漏情況下自動預警，適用於通過水下管道傳輸氣體和液體的工程項目，在自然破損或人為破壞情況下造成管內物質外洩，促使管道內的傳感器進行工作，並將傳感信息輸送至管理平臺，對水下冒漏情況及時自動預警，並提供水下冒漏管道所處位置、竣工時間、周圍水域或海域地質、水質、水深、水流等相關信息
為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
一種嵌入式水下管道自動預警系統，包括水下管道，銜接管道和傳感器；所述銜接管道用於連接相鄰的兩個水下管道；所述銜接管道上壁中心處設有一傳感器孔，所述傳感器通過傳感器孔暴露在所述銜接管道內，用以感應壓力信息。
[0007]作為本發明的進一步改進，所述銜接管道上壁還焊接有一底座，所述底座的中心處有一圓形通孔，其圓心與所述傳感器孔的圓心重合，所述圓形通孔上焊接有一中空豎直管道，所述傳感器放入所述中空豎直管道，且通過所述傳感器孔暴露在所述銜接管道內；所述底座上還設有與所述中空豎直管道相連通的通信電纜套管放置槽。
[0008]作為本發明的進一步改進，本系統還包括用於蓋住所述中空豎直管道內徑外至通信電纜套管放置槽之間的區域的防滲漏加固下蓋，所述防滲漏加固下蓋通過內螺栓固定在底座上；所述嵌入式水下管道自動預警系統還包括傳感器固定螺栓，所述傳感器固定螺栓與中空豎直管道螺紋連接。
[0009]作為本發明的進一步改進，本系統還包括上蓋，所述上蓋與所述防滲漏加固下蓋通過內螺栓固定住。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述傳感器為電傳感器，所述傳感器和控制與通信電路相連，所述控制與通信電路和通信電纜相連，所述傳感器和控制與通信電路放入所述中空豎直管道，所述通信電纜外套有通信電纜套管，所述通信電纜套管放置在所述通信電纜套管放置槽內。
[0011]作為本發明的進一步改進，所述控制與通信電路包括MCU控制器以及晶片模塊，所述晶片模塊為具有儲存信息和與外界交換信息功能的晶片，晶片模塊中儲存著規範具有互通性的各種數據。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述傳感器為光纖光柵壓力傳感器，所述光纖光柵壓力傳感器與傳輸光纜中的光纖相連，所述光纖光柵壓力傳感器構成光纖光柵傳感器陣列；所述傳輸光纜放置在所述通信電纜套管放置槽內。
[0013]作為本發明的進一步改進，本系統還包括寬帶光源、光纖光柵波長解調儀以及遠程監控與報警終端，所述寬帶光源為所述光纖光柵壓力傳感器提供光源，所述光纖光柵波長解調儀接收並分析所述光纖光柵壓力傳感器反射的中心波長，並傳送至所述遠程監控與報警終端。
[0014]作為本發明的進一步改進，本系統還包括隔離器、耦合器、光開關，所述寬帶光源的輸出端與所述隔離器的輸入端相連，所述隔離器的輸出端與所述耦合器的輸入端相連，所述耦合器的輸出端與所述光開關相連，同時所述耦合器通過所述傳輸光纜中的光纖與所述光纖光柵傳感器陣列相連，所述光開關與所述光纖光柵波長解調儀相連，所述光纖光柵波長解調儀通過有線或無線的方式與所述遠程監控與報警終端相連。
[0015]本發明的有益效果是:
1、當水下管道發生洩漏時，本發明的自動預警系統能夠及時自動預警，保證第一時間處理洩漏事故，保障了人民和社會財產安全，並且易於更換傳感器或者控制與通信電路。
[0016]2、光纖光柵傳感器是一種光纖無源器件,具有抗電磁幹擾、耐腐蝕、重量輕、強度高、耐高溫、壽命長、可遠距離傳輸等優良特性；且光纖光柵輕巧柔軟可以製成光柵串，可根據不同測量要求，構建點陣、面陣和體陣等多種傳感網絡結構，通過與光通信系統的波分復用、時分復用技術相結合可構建多點多區域傳感系統，實現傳感系統的智能化，與傳統電類傳感器安裝相比，節省了大量電纜及施工費用。
[0017]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作詳細闡述:
圖1為本發明實施例1中傳感器、控制與通信電路、通信電纜以及通信電纜套管的連接圖。
[0019]圖2為本發明中銜接管道與底座的縱向剖面圖。
圖3為本發明中銜接管道與底座的俯視圖。
[0020]圖4為本發明將傳感器、控制與通信電路、通信電纜以及通信電纜套管放入中空豎直管道後的結構示意圖。
[0021]圖5為本發明自動預警系統安裝上蓋前系統結構的縱向剖面圖。
[0022]圖6為本發明自動預警系統安裝上蓋前系統結構的俯視圖。
[0023]圖7為本發明自動預警系統安裝上蓋後系統結構的縱向剖面圖圖8為本發明自動預警系統安裝上蓋後系統結構的俯視圖。
[0024]圖9為發明實施例1中控制與通信電路的電路結構框圖。
[0025]圖10為本發明實施例2的傳感預警原理框圖。
[0026]圖中:1:傳感器；2、控制與通信電路；21:MCU控制器；22:晶片模塊；3:通信電纜；4、通信電纜套管；5、連接部；6:水下管道；7:銜接管道；8:傳感器孔；9:底座；10:中空豎直管道；11:通信電纜套管放置槽；111:連接部放置槽；12:防滲漏加固下蓋；13:內螺栓；14:傳感器固定螺栓；15:上蓋；16:光纖光柵壓力傳感器；17:傳輸光纜；18:寬帶光源；19:光纖光柵波長解調儀；20:隔離器；21:稱合器；22:光開關。

【具體實施方式】
[0027]下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
[0028]實施例1:
如圖1所示，一種嵌入式水下管道自動預警系統，包括傳感器I，本實施例中的傳感器I為電傳感器，傳感器I和控制與通信電路2相連，控制與通信電路2和所述通信電纜3相連；所述通信電纜3外套有通信電纜套管4，用以保護通信電纜3不被水下生物所破壞，通信電纜套管4的端部具有連接部5。
[0029]如圖2所示，所述嵌入式水下管道自動預警系統還包括水下管道6，銜接管道7 ;所述銜接管道7上壁中心處設有一傳感器孔8，銜接管道7上壁還焊接有一底座9，底座9的中心處有一圓形通孔，其圓心與傳感器孔8的圓心重合，所述圓形通孔上焊接有一中空豎直管道10，傳感器I和控制與通信電路2放入中空豎直管道10，且傳感器I通過傳感器孔8暴露在銜接管道7內，用以感應壓力信息。
[0030]如圖3所示，底座9上設有通信電纜套管放置槽11，通信電纜套管放置槽11與中空豎直管道10相連通，在將傳感器I和控制與通信電路2放入中空豎直管道10時，與控制與通信電路2相連的通信電纜套管4放置在所述通信電纜套管放置槽11內，其中通信電纜套管放置槽11具有放置通信電纜套管4連接部5的連接部放置槽111，放置好傳感器1、控制與通信電路2以及通信電纜套管4後的結構如圖4所示。
[0031]在放置好傳感器1、控制與通信電路2以及通信電纜套管4後，將中空豎直管道10內徑外，與通信電纜套管放置槽11內的通信電纜套管4進行防滲漏處理，然後蓋上防滲漏加固下蓋12，並與底座9用內螺栓13固定住，安裝後結構如圖5和圖6所示。
[0032]中空豎直管道10內壁具有螺紋，在安裝好防滲漏加固下蓋12後，用傳感器固定螺栓14與中空豎直管道10進行螺紋連接，進一步固定傳感器I和控制與通信電路2。最後，將上蓋15與防滲漏加固下蓋12通過內螺栓13固定住，安裝後結構如圖7和圖8所示。
[0033]當傳感器I或控制與通信電路2發生故障需要更換時，只需要在故障處依次打開上蓋15、傳感器固定螺栓14即可取出控制與通信電路2和傳感器1，故障修復後，依次安裝傳感器固定螺栓14和上蓋15即可恢復系統。
[0034]如圖9所示，所述控制與通信電路2包括MCU控制器21以及晶片模塊22，所述晶片模塊22為具有儲存信息和與外界交換信息功能的晶片，晶片模塊22中儲存著規範具有互通性的各種數據，如水下管道的定位信息；水下管道自身的性能、特點、質地、內徑、外徑、流量、安置時間等信；水下管道相互間的平行距離、交叉距離等。當水下管道5，如天然氣管道發生冒漏時，嵌入銜接管道6內的傳感器I會感應流量或壓力的減弱信息並及時發送報警信號給MCU控制器21，MCU控制器21收到減弱報警信號後，將讀取晶片模塊22中的已存信息與減弱報警信號一起通過通信電纜3傳送至監控中心，監控中心結合地理信息系統在管理平臺上顯示具體的減弱點，從水下管道減弱點的輸送方向逆向找到第一個嵌入管道5點(A點)，從減弱點(B點)到輸送方向逆向處的第一個嵌入點(A點)的這段距離為冒漏存在處，可定點檢查，縮短了檢測距離，從而實現了對水下管網冒漏點的自動預警管理，贏得了時間，便於管理者在第一時間準確應對。
[0035]實施例2:
本實施例與實施例1的不同之處僅在於:所述傳感器I為光纖光柵壓力傳感器16，所述光纖光柵壓力傳感器16與傳輸光纜17中的光纖相連,所述光纖光柵壓力傳感器16構成光纖光柵傳感器陣列；所述傳輸光纜17放置在所述通信電纜套管放置槽11內。
[0036]如圖10所示，本系統還包括寬帶光源18、隔離器20、耦合器21、光開關22以及光纖光柵波長解調儀19，寬帶光源18的輸出端與隔離器20的輸入端相連，隔離器20的輸出端與I禹合器21的輸入端相連，稱合器21的輸出端與光開關22相連，同時I禹合器21通過傳輸光纜3中的光纖與光纖光柵傳感器陣列相連，可以同時連接多通道的光纖光柵傳感器陣列，光開關22與光纖光柵波長解調儀19相連，光纖光柵波長解調儀19通過有線或無線的方式與遠程監控與報警終端相連。所述寬帶光源18為光纖光柵壓力傳感器16提供光源，所述光纖光柵波長解調儀7接收光纖光柵壓力傳感器16反射的中心波長，並進行分析。
[0037]本實施例的傳感預警原理如下:
當寬帶光源18的光通過隔離器20、耦合器21到達光纖光柵壓力傳感器16時，光纖光柵壓力傳感器16將反射其中以布拉格波長為中心波長的窄譜分量。光纖光柵反射中心波長與介質折射率有關，並且在管道內壓力變化時，中心波長也會隨之變化。
[0038]每個光纖光柵壓力傳感器16都標有號碼，並且每個光纖光柵壓力傳感器16都有自己確定的位置，各個光纖光柵壓力傳感器16返回的光進入光纖光柵波長解調儀19並被記憶。
[0039]也可以採用多區波分復用技術，該技術對水下管道6進行分區，在同一個洩露預警分區採用布拉格中心反射波長相同的光纖光柵壓力傳感器16，在不同的洩露預警分區採用布拉格中心反射波長不同的光纖光柵壓力傳感器16,每個監測區域按一定的間隔分布全同光纖光柵壓力傳感器16，這樣，任一光纖光柵壓力傳感器16附近的溫度發生變化，都會被光纖光柵波長解調儀19獲得，並通過波長的不同確定洩露發生的分區位置。當水下管道6如石油管道發生洩漏時，會造成水下管道6內的壓力發生變化，光纖光柵壓力傳感器16將檢測到壓力變化信息，此時光纖光柵壓力傳感器16反射中心波長會根據這種變量的變化產生相應的變化，通過光纖光柵波長解調儀19檢測反射中心波長的變化，就可以間接檢測水下管道6內壓力的變化，並通過有線或無線方式將預警信息傳送至遠程監控與報警終端，從而引起報警。這種多區波分復用的方法，大大增加了系統的測量距離和測量點數，使之能夠應用到更長距離的監控場所，準確地完成火災報警監測
上述實施例只是為了說明本發明的技術構思及特點，其目的是在於讓本領域內的普通技術人員能夠了解本法迷宮呢的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡是根據本
【發明內容】
的實質所作出的等效的變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種嵌入式水下管道自動預警系統，包括水下管道(6)，其特徵 在於:還包括銜接管道(7)和傳感器(I);所述銜接管道(7)用於連接相鄰的兩個水下管道(6);所述銜接管道(7)上壁中心處設有一傳感器孔(8)，所述傳感器(I)通過傳感器孔(8)暴露在所述銜接管道(7)內，用以感應壓力信息。
2.根據權利要求1所述的嵌入式水下管道自動預警系統，其特徵在 於:所述銜接管道(7)上壁還焊接有一底座(9)，所述底座(9)的中心處有一圓形通孔，其圓心與所述傳感器孔(8)的圓心重合，所述圓形通孔上焊接有一中空豎直管道(10)，所述傳感器(I)放入所述中空豎直管道(10)，且通過所述傳感器孔(8)暴露在所述銜接管道(7)內；所述底座(9)上還設有與所述中空豎直管道(10)相連通的通信電纜套管放置槽(11)。
3.根據權利要求2所述的嵌入式水下管道自動預警系統，其特徵在 於:還包括用於蓋住所述中空豎直管道(10)內徑外至通信電纜套管放置槽(11)之間的區域的防滲漏加固下蓋(12)，所述防滲漏加固下蓋(12)通過內螺栓(13)固定在底座(9)上；所述嵌入式水下管道自動預警系統還包括傳感器固定螺栓(14)，所述傳感器固定螺栓(14)與中空豎直管道(10)螺紋連接。
4.根據權利要求3所述的嵌入式水下管道自動預警系統，其特徵在 於:還包括上蓋(15)，所述上蓋(15)與所述防滲漏加固下蓋(12)通過內螺栓(13)固定住。
5.根據權利要求2至4任一項所述的嵌入式水下管道自動預警系統， 其特徵在於:所述傳感器(I)為電傳感器，所述傳感器(I)和控制與通信電路(2)相連，所述控制與通信電路(2)和通信電纜(3)相連，所述傳感器(I)和控制與通信電路(2)放入所述中空豎直管道(10)，所述通信電纜(3)外套有通信電纜套管(4)，所述通信電纜套管(4)放置在所述通信電纜套管放置槽(11)內。
6.根據權利要求5所述的嵌入式水下管道自動預警系統，其特徵在 於:所述控制與通信電路(2)包括MCU控制器(21)以及晶片模塊(22)，所述晶片模塊(22)為具有儲存信息和與外界交換信息功能的晶片，晶片模塊(22)中儲存著規範具有互通性的各種數據。
7.根據權利要求2至4任一項所述的嵌入式水下管道自動預警系統， 其特徵在於:所述傳感器(I)為光纖光柵壓力傳感器(16)，所述光纖光柵壓力傳感器(16)與傳輸光纜(17)中的光纖相連,所述光纖光柵壓力傳感器(16)構成光纖光柵傳感器陣列；所述傳輸光纜(17)放置在所述通信電纜套管放置槽(11)內。
8.根據權利要求7所述的嵌入式水下管道自動預警系統，其特徵在 於:還包括寬帶光源(18)、光纖光柵波長解調儀(19)以及遠程監控與報警終端，所述寬帶光源(18)為所述光纖光柵壓力傳感器(16)提供光源，所述光纖光柵波長解調儀(19)接收並分析所述光纖光柵壓力傳感器(16)反射的中心波長，並傳送至所述遠程監控與報警終端。
9.根據權利要求8所述的嵌入式水下管道自動預警系統，其特徵在 於:還包括隔離器(20)、耦合器(21)、光開關(22)，所述寬帶光源(18)的輸出端與所述隔離器(20)的輸入端相連，所述隔離器(20)的輸出端與所述耦合器(21)的輸入端相連，所述耦合器(21)的輸出端與所述光開關(22)相連，同時所述耦合器(21)通過所述傳輸光纜(17 )中的光纖與所述光纖光柵傳感器陣列相連，所述光開關(22 )與所述光纖光柵波長解調儀(19)相連，所述光纖光柵波長解調儀(19)通過有線或無線的方式與所述遠程監控與報警終端相連。
【文檔編號】F17D5/06GK104197207SQ201410178437
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】解思亮, 趙華澤, 趙洪波 申請人:青島厚科化學有限公司