專利名稱：管道安全預警系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及石油儲運設備，特別是涉及一種管道安全預警系統(tǒng)。

背景技術：
管道運輸業(yè)目前已成為與鐵路、公路、航空、水運并駕齊驅(qū)的五大運輸手段之一。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上總管網(wǎng)的50％已經(jīng)運行了30年甚至更長的時間，由于腐蝕、人為破壞等原因，管道泄漏事故頻頻發(fā)生。由于其所輸介質(zhì)的危險性和污染性，一旦發(fā)生事故將會造成巨大的生命財產(chǎn)損失和環(huán)境污染。在我國，油氣管網(wǎng)相當一部分已經(jīng)步入衰老期，近十余年來又遭到前所未有的人為破壞，泄漏事故造成的損失十分巨大，嚴重影響了管道運輸?shù)陌l(fā)展。
2000年前后，我國的油品管道受到打孔盜油分子前所未有的破壞，這引起了有關部門及科研院所的高度重視，目前已有數(shù)十家單位開展了管道泄漏檢測技術研究，部分受破壞嚴重的管道已安裝了泄漏監(jiān)測裝置。這些裝置在我國打孔盜油活動猖獗的特定時期內(nèi)對于打擊盜油份子的囂張氣焰，避免管道事故進一步擴大起到了非常重要的作用。中國發(fā)明專利申請?zhí)?6121000.1、99107241.3及中國實用新型專利申請?zhí)?2235420.4等對該技術領域的內(nèi)容已經(jīng)做了很詳細的敘述。盡管現(xiàn)有的泄漏監(jiān)測及定位方法日趨成熟，但目前的方法都是根據(jù)油品從管道泄漏時產(chǎn)生的泄漏信號對故障進行報警并定位，此時管道已經(jīng)被破壞，事故已然發(fā)生。管理人員能做的只是亡羊補牢，避免事故進一步擴大。諸多實例表明，只要油氣從管道中泄漏出來，即使被及時發(fā)現(xiàn)，也往往會造成十分重大的經(jīng)濟損失甚至是人員傷亡。因此，石油生產(chǎn)及管理部門目前十分迫切地需要一種能夠防患于未然的管道安全預警技術。
如果管道沿線安裝有預警監(jiān)測系統(tǒng)，一旦有威脅管道安全的動作發(fā)生，系統(tǒng)即可向管理人員發(fā)出報警，使他們有可能在管道遭受實質(zhì)性破壞之前趕到現(xiàn)場，制止上述行為。該類系統(tǒng)帶來的直接益處是，可徹底避免由于油品泄漏帶來的各類巨大損失和環(huán)境污染。目前，已經(jīng)出現(xiàn)了針對管道安全的預警系統(tǒng)，一種是基于聲波監(jiān)測的預警系統(tǒng)(孫洪志，輸油管道聲波防盜預警系統(tǒng)在薩北油田的應用，石油規(guī)劃設計，第十五卷第二期，34頁)，另一種是基于光纖的預警系統(tǒng)(中國發(fā)明專利申請?zhí)?00610090593.0)。
但是，上述兩種系統(tǒng)仍然存在一些不足之處。在基于聲波監(jiān)測的預警系統(tǒng)中，用于檢測由管道壁傳來的侵擾信號的傳感器貼于管道壁外側，由于聲學信號在管道壁中傳播衰減大，為檢測到有效信號，必須密布傳感器，即1至2公里左右就需要一個傳感器，對于數(shù)百公里的長輸油管道來說，不僅成本高、系統(tǒng)復雜度高，而且安裝效率低、失效概率大，容易被盜；而基于光纖的預警系統(tǒng)，必須與管道同溝敷設分布式光纖傳感器，所以只適用于新建管道，對于我國已有的數(shù)萬公里在役老管道，由于開挖費用等限制很難推廣應用。


發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于低頻聲發(fā)射原理的管道安全預警系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的 一種管道安全預警系統(tǒng)包括伸入到管道中，用于接收管道內(nèi)流體傳輸?shù)牡皖l信號的低頻聲發(fā)射信號傳感器、通過信號傳輸電纜連接低頻聲發(fā)射信號傳感器的前置放大器、通過信號傳輸線纜連接前置放大器的信號采集器以及通過通訊線路連接信號采集器的計算機。
上述的信號采集器包括信號調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和通訊模塊，所述的信號調(diào)理模塊的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接通訊模塊的輸入端，通訊模塊的輸出端經(jīng)通訊線路連接至計算機的通訊接口。
上述的低頻聲發(fā)射信號傳感器為僅對1～20Hz的低頻振動信號感應能力強且耐腐蝕的壓電換能器。相鄰的兩個低頻聲發(fā)射信號傳感器之間的距離為10～15km。
本發(fā)明的管道安全預警系統(tǒng)采用低頻聲發(fā)射技術接收管道內(nèi)液體傳播的低頻聲信號，可以實現(xiàn)遠距離(大于10km)監(jiān)測，這樣可以大大減少長距離管道檢測所用傳感器及信號采集系統(tǒng)的數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本。此外傳感器安裝簡便，新舊輸油管道都可以安裝，應用范圍廣泛。



圖1為本發(fā)明的管道安全預警系統(tǒng)的結構圖； 圖2為圖1中信號采集器的內(nèi)部結構框圖。
其中 1.低頻聲發(fā)射傳感器2.信號傳輸電纜 3.前置放大器 4.信號采集器 5.通訊線路6.計算機 7.信號調(diào)理模塊8.A/D轉(zhuǎn)換模塊 9.通訊模塊
具體實施例方式 本發(fā)明的管道安全預警系統(tǒng)是基于低頻聲發(fā)射原理而設計。當管道被盜油分子破壞時，必然產(chǎn)生大量的聲信號，該聲信號一部分會沿管道壁向管道兩端傳播，還有一部分進入到管道內(nèi)以輸送的原油等液體為載體向管道兩端傳播。由于管道壁對聲信號的吸收作用較強，因此在管道壁中的傳播距離較短(一般為1～2Km)。而聲信號中的低頻成分在液體中的傳播距離可以達10Km以上。這樣就可以在管道中較遠距離范圍內(nèi)通過用低頻聲發(fā)射傳感器接收侵擾信號?；谠撛淼墓艿腊踩A警系統(tǒng)比基于聲波監(jiān)測的預警系統(tǒng)傳感器少，監(jiān)測范圍廣，比基于光纖的基于光纖的預警系統(tǒng)施工容易，適用于未鋪設光纖的老管道。
下面結合附圖對本發(fā)明的管道安全預警系統(tǒng)進行詳細說明。
首先，如圖1所示，本發(fā)明的基于低頻聲發(fā)射的管道安全預警系統(tǒng)包括伸入到管道中，用于接收管道內(nèi)流體傳輸?shù)牡皖l信號的低頻聲發(fā)射信號傳感器1、通過信號傳輸電纜2連接低頻聲發(fā)射信號傳感器1的前置放大器3、通過信號傳輸線纜2連接前置放大器3的信號采集器4以及通過通訊線路5連接信號采集器的計算機6。另外，如圖2所示，所述的信號采集器4包括信號調(diào)理模塊7、A/D轉(zhuǎn)換模塊8和通訊模塊9，信號調(diào)理模塊7的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換模塊8的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊8的輸出端連接通訊模塊9的輸入端，通訊模塊9的輸出端經(jīng)通訊線路5連接至計算機9的通訊接口。信號傳輸電纜2采用同軸電纜，具有良好的抗干擾性能。
低頻聲發(fā)射傳感器1為僅對1～20Hz的低頻振動信號感應能力強且耐腐蝕的壓電換能器。其敏感元件伸入到管道內(nèi)，與管道內(nèi)的油品直接接觸。
下面對本發(fā)明的管道安全預警系統(tǒng)的工作原理進行說明 當在兩傳感器中間的管道遭到人為破壞或自然因素所造成的侵擾時，其振動信號一部分沿管壁向管道10兩端傳輸，由于管道壁的吸收作用，傳播一段距離后振動信號基本消失，而另一部分進入到管道內(nèi)，以其內(nèi)部的液體介質(zhì)為載體向管道兩端傳輸，信號在液體中可以傳播較遠距離并能夠被管道兩端的低頻聲發(fā)射傳感器1接收。當傳感器接收到信號后，將該振動信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)由同軸電纜2傳輸給前置放大器3，前置放大器3將信號放大后再經(jīng)由同軸電纜2傳輸給信號采集器4，信號在信號采集器4內(nèi)經(jīng)過信號調(diào)理模塊7處理后被調(diào)整到可以被A/D轉(zhuǎn)換模塊8接受的范圍，再由A/D轉(zhuǎn)換模塊8將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，該數(shù)字信號被傳輸?shù)酵ㄓ嵞K9中，通訊模塊9將該數(shù)字信號按照TCP/IP協(xié)議通過通訊線路5發(fā)送給監(jiān)測中心的計算機6，計算機6將接收到的兩路信號進行處理，判斷是否有侵擾事件發(fā)生。
通過對兩個傳感器接收到的信號進行對比就可以判斷信號是否為侵擾信號還是噪聲信號，這是因為管道中的侵擾信號必然向管道兩端傳播，若兩個傳感器接收到差別很大必然不是侵擾信號，若相似則是侵擾信號，對于信號的比對可以采用模式識別的方法。
若判斷為是侵擾信號則進行報警，并進一步通過定位算法，如時差定位法，計算出侵擾位置；若判斷為噪聲信號則不進行報警。
本發(fā)明的管道安全預警系統(tǒng)中，相鄰兩個低頻聲發(fā)射信號傳感器之間的距離為10～15km，從而大大減少了對長距離管道監(jiān)測所用傳感器及信號采集系統(tǒng)的數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本。此外，傳感器安裝簡便，新舊輸油管道都可以安裝，應用范圍廣泛。
權利要求
1.一種管道安全預警系統(tǒng)，其特征在于包括伸入到管道中，用于接收管道內(nèi)流體傳輸?shù)牡皖l信號的低頻聲發(fā)射信號傳感器、通過信號傳輸電纜連接低頻聲發(fā)射信號傳感器的前置放大器、通過信號傳輸線纜連接前置放大器的信號采集器以及通過通訊線路連接信號采集器的計算機。
2.根據(jù)權利要求1所述的管道安全預警系統(tǒng)，其特征在于所述的信號采集器包括信號調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和通訊模塊，所述的信號調(diào)理模塊的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換模塊輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接通訊模塊輸入端，通訊模塊的輸出端經(jīng)通訊線路連接至計算機的通訊接口。
3.根據(jù)權利要求2所述的管道安全預警系統(tǒng)，其特征在于所述的低頻聲發(fā)射信號傳感器為僅對1～20Hz的低頻振動信號感應能力強且耐腐蝕的壓電換能器。
4.根據(jù)權利要求3所述的管道安全預警系統(tǒng)，其特征在于相鄰的兩個低頻聲發(fā)射信號傳感器之間的距離為10～15km。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管道安全預警系統(tǒng)包括伸入到管道中，用于接收管道內(nèi)流體傳輸?shù)牡皖l信號的低頻聲發(fā)射信號傳感器、通過信號傳輸電纜連接低頻聲發(fā)射信號傳感器的前置放大器、通過信號傳輸線纜連接前置放大器的信號采集器以及通過通訊線路連接信號采集器的計算機。本發(fā)明的管道安全預警系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠距離檢測，從而大大減少長距離管道檢測所用傳感器及信號采集系統(tǒng)的數(shù)量，降低系統(tǒng)成本；此外傳感器安裝簡便且新、舊流體管道均適用。
文檔編號F17D5/06GK101240875SQ20081005237
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月5日 優(yōu)先權日2008年3月5日
發(fā)明者李一博, 靳世久, 曾周末, 陳世利, 健 李 申請人:天津大學