專利名稱：油氣管道輸送計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油氣管道輸送計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)，尤其是天然氣、
石油、成品油、水和有害化學(xué)物質(zhì)管道輸送的計量、泄漏報警的無線管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國最長的西氣東輸管道的建成，加上各大油田縱橫交錯的輸油、輸氣管道 和煉油廠成品油輸送管道等已長達數(shù)萬公里；生產(chǎn)單位、經(jīng)銷單位、分銷商在油氣計量方面 相當(dāng)復(fù)雜，如采用無線計量管理系統(tǒng)，無疑會減少許多麻煩，提高工作效率。而在這長達數(shù) 萬公里的地下管網(wǎng)中，其零部件法蘭、閥門、泵及其密封圈老化引起的滲漏，管道腐蝕和在 各種外力作用下，管道損壞后引起的滲漏，無疑都會給國家財產(chǎn)造成損失，嚴(yán)重的還會危及 人民的生命安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前油氣輸送管道存在的計量問題和輸送中的安全隱患，提 供一種油氣管道輸送計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)，以保障在油氣輸送管道發(fā)生泄漏后 能及時報警，減少損失。 本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的 油氣管道輸送計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)，包括超聲波換能器(5)，超聲波發(fā)
射、接收模塊(4)，單片機(7)、時鐘電路(6)、 LCD液晶顯示屏(1)、鍵盤控制模塊(2)、聲光
報警模塊(3)、通信模塊(8);基于微控制器的GPS+GPRS系統(tǒng)，其中包括微控制器(9)、GPS
模塊(13)、 GPRS模塊(12)、 sim卡(11)、時鐘電路(10)。其特征在于 所述超聲波換能器(5)，通過超聲波發(fā)射接收模塊(4)與單片機(7)相連接。 所述時鐘電路(6)與單片機(7)相連接。 所述單片機(7)通過通信模塊(8)與微控制器(9)相連接。 所述LCD液晶顯示屏(1)與單片機(7)相連接。 所述鍵盤控制模塊(2)與單片機(7)相連接。 所述聲光報警模塊(3)與單片機相(7)連接。 所述GPS模塊(13)與微控制器(9)相連接。 所述GPRS模塊(12)與微控制器(9)相連接。 所述sim卡(11)與微控制器(9)相連接。 所述時鐘電路(10)與微控制器(9)相連接 所述GPS模塊(13)通過GPS星地面監(jiān)控系統(tǒng)(19)與專線服務(wù)器(18)相連接， 通過交換機(20)向總控中心(22)發(fā)送數(shù)據(jù)。 所述GPRS通信模塊(12)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)路由器(17)與專線服務(wù)器(18)相連接； 通過交換機(20)向總控中心(22)發(fā)送數(shù)據(jù)。 所述油氣管道輸送計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)，其適用范圍包括天然氣、石油、成品油、水和有害化學(xué)物質(zhì)的管道輸送。
本發(fā)明的有益效果 1、使用超聲波換能器可作非接觸計量、檢測，安裝無需停流、截管、打孔，只要在鋪 設(shè)管道外部安裝超聲波換能器即可，無流動阻撓檢測，無額外壓力損失，適用于大型圓形管 道和矩形管道，且原理上不受管徑限制，其造價基本上與管徑無關(guān)，給大型輸送管道帶來經(jīng) 濟實惠和方便。 2、使用超聲波換能器作計量、檢測和GPS+GPRS系統(tǒng)相結(jié)合，可實現(xiàn)油氣輸送的遠(yuǎn) 程智能化管理，節(jié)約大量的人力、物力，而計量準(zhǔn)確。 3、使用超聲波換能器作計量、檢測和GPS+GPRS系統(tǒng)相結(jié)合，通過GPS定位系統(tǒng)能 及時發(fā)現(xiàn)泄漏地段，及時處理事故，減少損失。 4、采用功能強大的微控制器，通過通信接口，能方便地接入其它換能器和檢測儀 器，能方便組網(wǎng)；實現(xiàn)生產(chǎn)、運輸、銷售聯(lián)合調(diào)度、統(tǒng)一指揮。 5、應(yīng)用范圍廣泛，能適用于天然氣、石油、成品油、水和有害化學(xué)物質(zhì)的管道輸送。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方法作進一步描述。
圖1為本發(fā)明的計量及泄漏報警部分的一種基本結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為實現(xiàn)本發(fā)明方法的計量及泄漏報警部分主程序框圖； 圖3為實現(xiàn)本發(fā)明方法的GPS+GPRS系統(tǒng)部分總控制結(jié)構(gòu)示意圖，虛線框內(nèi)為GPRS 系統(tǒng)部分。
具體實施例方式
油氣管道輸送計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)由圖(1)、圖(2)、圖(3)所示，計 量、泄漏報警單元由超聲波換能器、發(fā)射、接收、信號處理及流量顯示和累積計算系統(tǒng)等組 成。 超聲波換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其超聲波脈沖發(fā)射到被測流體中， 通過測量超聲波脈沖順流和逆流傳報時的速度之差來反映流體的流速。接收器接收到的超 聲波脈沖信號，即所測得的瞬時流量和累積流量值。經(jīng)單片機進行數(shù)據(jù)處理，其內(nèi)部的A\D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為代表流量的數(shù)字量或模擬量，一路供給顯示屏顯示數(shù)據(jù)，這樣就實現(xiàn)了流 量的檢測和計量。另一路信號通過GPS+GPRS系統(tǒng)總控中心發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)某一檢測點流量 減小(若發(fā)生泄漏)，其檢測單元的單片機通過數(shù)據(jù)比較，向總控中心發(fā)送報警信號，總控 中心立即通過GPS定位系統(tǒng)確定事故位置，通過GPRS系統(tǒng)的短信平臺和語音系統(tǒng)通知附近 工作人員進行處理。 下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述由圖1可見，本發(fā)明 包括超聲波換能器(5)，通過超聲波發(fā)射接收模塊(4)與單片機(7)相連接；超聲波發(fā)射接 收模塊(4)采用LM1812。 LM1812由美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)，是一種性能優(yōu)良，且即能發(fā)送又能接收超聲
波的通用型超聲波集成器件。芯片內(nèi)部包括脈沖調(diào)制C類振蕩器、高增益接收器、脈沖調(diào)
制檢測器及噪音抑制器。它除了可用于遙控器、報警器、自動門控制及通信方面外，還可用
于工業(yè)上的料位或液位的測量與控制、測距及測厚等方面，應(yīng)用十分廣泛。 單片機(7)通過通信模塊(8)與微控制模塊(9)相連接。LCD液晶顯示屏(1)與單片機(7)，鍵盤控制模塊(2)與單片機(7)相連接，聲光報警模塊(3)與單片機(7)相連 接。 單片機(7)通過通信模塊(8)與微控制器(9)相連接，單片機(7)和微控制器(9) 由兩只MSP430FG4618和外圍電路構(gòu)成，MSP430FG4618是16位超低功耗MCU，具有116KB閃 存、8KB RAM、 12位ADC、雙DAC、DMA、3個OPAMP和16段LCD，采用外部8M Hz晶振(時鐘)， 主要功能是根據(jù)用戶的命令，完成鍵盤檢測、液晶顯示以及數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。它提供兩個 雙工串口 UartO、 Uartl，可實現(xiàn)與天線控制器和MODEM的異步數(shù)據(jù)通信，并可用UART多串 口擴展芯片(SP2338DP)按需要將其擴展至多個較高波特率的UART串口，由于界面顯示程 序占用較大的RAM和Flash,并且要求較高的運算速率，MSP430FG4618系列恰能滿足設(shè)計要 求。 微控制器(9)與GPS模塊(13)相連接，GPS模塊(13)通過GPS衛(wèi)星地面監(jiān)控系 統(tǒng)(19)與專線服務(wù)器(18)相連接，通過交換機(20)向總控中心(22)發(fā)送數(shù)據(jù)，通信服務(wù) 器(21)與交換機(20)相連接；總控中心(22)擁有整個系統(tǒng)唯一的數(shù)據(jù)中心，與信息發(fā)布 系統(tǒng)(23)、GPS衛(wèi)星電子地圖(24)、辦公室PC機(25)和打印機(26)相連接，負(fù)責(zé)統(tǒng)一管 理調(diào)度整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息。 GPS模塊采用西門子公司生產(chǎn)的XT55，XT55是西門子公司推出的第一款也是目前 的惟一一款集合了三頻GSM/GPRS和GPS接收器的模塊。預(yù)先配置的功能和超級緊湊的尺 寸(體積53X34X5. lmm3重llg)使其十分易于集成在新的小巧型的應(yīng)用設(shè)備中，節(jié)省了 大量的時間和費用來做額外的硬件集成。可用于傳輸短信、語音、傳真，用于數(shù)據(jù)傳輸時最 大理論傳輸速率可達85. 6kb/s，缺省值為14. kb/s，工作電壓為3. 3 4. 8V，XT55內(nèi)置GPS 接收器，能決定其當(dāng)前的位置、速度、航向。這些數(shù)據(jù)可以由MCU保存，也可以直接發(fā)送到一 個控制中心。 微控制器(9)與GPRS通信模塊(12)相連接，GPRS通信模塊(12)通過GPRS網(wǎng)絡(luò) 路由器(17)與專線服務(wù)器(18)相連接；通過交換機(20)向總控中心(22)發(fā)送數(shù)據(jù)；GPRS 路由器(17)與通信服務(wù)器(14)、程序服務(wù)器(15)以太網(wǎng)(16)相連接?？偪刂行?22)是 整個系統(tǒng)的控制中心，它可以控制本系統(tǒng)中任何數(shù)據(jù)采集點中心注冊，可以控制各分控中 心的權(quán)限等?？偪刂行?22)提供整個系統(tǒng)唯一對外的通信接口 (通信服務(wù)器)，連接GPRS 路由器；控制(GPS+GPRS)之間通過通信，地理位置和信息實時上傳、調(diào)度與信息發(fā)布，遠(yuǎn)程 參數(shù)設(shè)置與菜單修改等功能；通過中心系統(tǒng)實現(xiàn)基于衛(wèi)星電子地圖的地理信息查詢、實時 定位、對采集點的所有信息進行采集、錄入，而后向工作人員提供修改、刪除以及查詢功能。
GPRS通信模塊采用西門子公司生產(chǎn)的MC391 : MC39i是新一代GSM/GPRS雙模模塊，它設(shè)計小巧、功耗很低，與MC35i完全兼容，為
用戶提供了簡單、內(nèi)嵌式的無線GPRS連接。雙信道傳輸模式極大的改善了 GPRS的傳輸性
能，通過ZIF接口 (特殊電纜連接口)可以輕松建立模塊和應(yīng)用設(shè)備間的聯(lián)系。 MC39i可廣泛應(yīng)用于企業(yè)短信廣告、短信通知、短信查詢、短信監(jiān)控、GPRS上網(wǎng)等領(lǐng)域. MC39i具有永久在線功能，可實現(xiàn)快速數(shù)字接入和高速數(shù)據(jù)傳輸.將它應(yīng)用于筆
記本電腦、PDAS(個人數(shù)字助理)和手機，可以提供更快的無線瀏覽網(wǎng)頁的能力。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的油氣輸送管道計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)，進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和應(yīng)用范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改 和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變 型在內(nèi)。
權(quán)利要求
油氣管道輸送計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)，包括超聲波換能器(5)，超聲波發(fā)射接收模塊(4)，單片機(7)、時鐘電路(6)、LCD液晶顯示屏(1)、鍵盤控制模塊(2)、聲光報警模塊(3)、通信模塊(8)；基于微控制器的GPS+GPRS系統(tǒng)，其中包括微控制器(9)、GPS模塊(13)、GPRS模塊(12)、sim卡(11)、時鐘電路(10)；微控制器(9)與GPS模塊(13)相連接，GPS模塊(13)通過GPS衛(wèi)星地面監(jiān)控系統(tǒng)(19)與專線服務(wù)器(18)相連接；通過交換機(20)向總控中心(22)發(fā)送數(shù)據(jù)；通信服務(wù)器(21)與交換機(20)相連接；總控中心(22)與信息發(fā)布系統(tǒng)(23)、GPS 星電子地圖(24)、辦公室PC機(25)和打印機(26)相連接，負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理調(diào)度整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息；微控制器(9)與GPRS通信模塊(12)相連接，GPRS通信模塊(12)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)路由器(17)與專線服務(wù)器(18)相連接；通過交換機(20)向總控中心(22)發(fā)送數(shù)據(jù)；其適用范圍包括天然氣、石油、成品油、水和有害化學(xué)物質(zhì)的管道輸送。根據(jù)權(quán)利要求1所述，其特征在于
2. 所述超聲波換能器(5)，通過超聲波發(fā)射接收模塊(4)與單片機(7)相連接。
3. 所述時鐘電路(6)與單片機(7)相連接。
4. 所述單片機(7)通過通信模塊(8)與微控制器(9)相連接。
5. 所述LCD液晶顯示屏(1)與單片機(7)相連接。
6. 所述鍵盤控制模塊(2)與單片機(7)相連接。
7. 所述聲光報警模塊(3)與單片機相(7)連接。
8. 所述GPS模塊(13)與微控制器(9)相連接。
9. 所述GPRS模塊(12)與微控制器(9)相連接。
10. 所述sim卡(11)與微控制器(9)相連接。
11. 時鐘電路(10)與微控制器相(9)連接。
12. 所述GPRS通信模塊(12)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)路由器(17)與專線服務(wù)器(18)相連接。
13. 所述GPS模塊(13)通過GPS衛(wèi)星地面監(jiān)控系統(tǒng)(19)與專線服務(wù)器(18)相連接。
14. 所述的油氣管道輸送計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)；其適用范圍包括天然氣管 道輸送。
15. 所述的油氣管道輸送計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)；其適用范圍包括石油管道 輸送。
16. 所述的油氣管道輸送計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)；其適用范圍包括成品油管道輸送。
17. 所述的油氣管道輸送計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)；其適用范圍包括有害化學(xué)物質(zhì)管道輸送。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種油氣管道輸送計量及泄漏報警的無線管理系統(tǒng)，包括超聲波換能器，超聲波發(fā)射接收模塊，單片機、存儲器、LCD液晶顯示屏、鍵盤控制模塊、聲光報警模塊、通信模塊；基于微控制器的GPS+GPRS系統(tǒng)。利用超聲波換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能，并將其發(fā)射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號，測得的瞬時流量和累積流量值。經(jīng)微處理器進行數(shù)據(jù)處理后轉(zhuǎn)換為代表流量的數(shù)字信號，一路供給顯示屏顯示數(shù)據(jù)，另一路信號通過GPS+GPRS系統(tǒng)總控中心發(fā)送數(shù)據(jù)。若發(fā)生泄漏，其檢測單元的單片機通過數(shù)據(jù)比較，向總控中心發(fā)送報警信號，總控中心立即通過GPS定位系統(tǒng)確定事故位置，通過GPRS系統(tǒng)的短信平臺和語音系統(tǒng)通知附近工作人員進行處理。
文檔編號F17D5/00GK101749542SQ20081023259
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者譚漢卿 申請人:譚漢卿