一種管道堵塞的定位方法以及裝置制造方法
【專利摘要】一種管道堵塞的定位方法以及裝置。主要為了解決管道堵塞人工檢測(cè)困難、效率低的問(wèn)題。其特征在于：在待測(cè)管道上安裝由核心控制板、壓縮氣泵、次聲波傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、控制聲波釋放的電磁閥、管口閥、排氣閥以及連接管道組成的檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置通過(guò)次聲波采集模塊獲得次聲波的發(fā)生和回波之間的時(shí)間差Δt；檢測(cè)裝置中的管道堵塞定位計(jì)算模塊在獲得管道內(nèi)的壓力和溫度后，聲速計(jì)算模塊計(jì)算出次聲波在管道中的傳播速度c，聲波經(jīng)過(guò)的路程則表示為：，管道堵塞的位置與管口之間的距離為：。利用本發(fā)明所述的方法能精確定位堵塞位置，有效地提高檢測(cè)效率。
【專利說(shuō)明】一種管道堵塞的定位方法以及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種對(duì)管道堵塞進(jìn)行檢測(cè)的方法以及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]管道輸送是油氣輸送的主要方式。一般來(lái)說(shuō)，有兩種情況會(huì)需要進(jìn)行清管作業(yè)。其一，由于管道鋪設(shè)時(shí)其內(nèi)部會(huì)混入泥土等雜質(zhì)，所以當(dāng)其投入運(yùn)行時(shí)就要進(jìn)行清管作業(yè)；其二，運(yùn)行過(guò)程中由于管道材質(zhì)老化腐蝕，以及天然氣中含有的雜質(zhì)在管道內(nèi)沉積、聚集，致使管道的流通面積減小，甚至出現(xiàn)堵塞，同時(shí)這些沉積物又會(huì)加速管道的內(nèi)腐蝕，所以在管道運(yùn)行一段時(shí)間后需要進(jìn)行清管作業(yè)。清管作業(yè)時(shí)往往采用清管球清管，就可能會(huì)由于管道內(nèi)沉積物較多而使得球被卡住造成堵塞事故?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于管道堵塞位置的檢測(cè)主要有以下幾種方法:鉆孔法、敲擊法、以及應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試法。但是，這些方法都需要將地面開(kāi)挖后露出管道，然后通過(guò)不斷測(cè)試管道的變形程度來(lái)確定堵塞位置。存在工作量大，操作費(fèi)用高的缺點(diǎn)。如格拉輸油管道在1982年發(fā)生了嚴(yán)重的凍堵事故，采用鉆孔法尋找凍堵位置，共開(kāi)挖深坑86個(gè)，鉆孔77個(gè)，排堵時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月，嚴(yán)重地影響了輸油任務(wù)的完成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決【背景技術(shù)】中所提到的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種管道堵塞的定位方法以及裝置，本發(fā)明能精確定位堵塞位置，有效地提高檢測(cè)效率。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:該種管道堵塞的定位方法，該方法由如下步驟組成:
在待測(cè)管道上安裝由核心控制板、壓縮氣泵、次聲波傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、控制聲波釋放的電磁閥、管口閥、排氣閥以及連接管道組成的檢測(cè)裝置；
使用壓力傳感器采集待測(cè)管道內(nèi)以及連接管道內(nèi)的壓力值，如果壓力值大于0.2Mpa，控制檢測(cè)裝置內(nèi)的排氣閥打開(kāi)釋放管道內(nèi)的氣體；
在壓力滿足要求的條件下，控制所述檢測(cè)裝置的壓縮氣泵自動(dòng)打氣，每次打氣氣壓為0.7MPa，氣量每分鐘35L，氣體經(jīng)過(guò)所述壓縮氣泵前孔的次聲波發(fā)生裝置，產(chǎn)生次聲波；
檢測(cè)裝置控制電磁閥打開(kāi)，將產(chǎn)生的次聲波釋放，控制聲波釋放的電磁閥處于常閉狀態(tài)，以防止管道中油氣倒流進(jìn)入壓縮氣泵；
檢測(cè)裝置控制管口閥始終處于打開(kāi)狀態(tài)，使得產(chǎn)生的次聲波直接進(jìn)入到待測(cè)管道中，直至當(dāng)待測(cè)管道中發(fā)生油氣倒流現(xiàn)象時(shí)，檢測(cè)裝置控制管口閥關(guān)閉；
檢測(cè)裝置控制排氣閥處于常閉狀態(tài)，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到裝置或管道中的壓力值大于0.2Mpa時(shí)，控制排氣閥打開(kāi)以排放氣體；
當(dāng)次聲波信號(hào)在管道中傳播時(shí)，由檢測(cè)裝置的次聲波傳感器檢測(cè)發(fā)出的聲波信號(hào)和聲波的回值信號(hào)；
檢測(cè)裝置將所獲得的次聲波信號(hào)通過(guò)濾波、放大電路后進(jìn)入DSP微控制器，選用自適應(yīng)濾波器進(jìn)行對(duì)消噪聲處理，采用短時(shí)幅度-過(guò)零率函數(shù)方法識(shí)別堵塞回波，通過(guò)閾值方法確定堵塞回波到達(dá)時(shí)刻，結(jié)合所計(jì)算出的聲波速度計(jì)算出堵塞位置； 檢測(cè)裝置通過(guò)顯示模塊實(shí)時(shí)顯示聲波曲線，顯示計(jì)算出的管道堵塞位置與管道口之間的距離。
[0005]為了實(shí)施以上方法，本發(fā)明給出了以下一種管道堵塞定位裝置，該裝置由核心控制板和機(jī)械單元兩部分組成。所述機(jī)械單元包括壓縮氣泵、次聲波傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、控制聲波釋放的電磁閥、管口閥、排氣閥以及連接管道，在管口閥下端的測(cè)試管口連接端上開(kāi)有用于和管口連接的外螺紋。其中，壓縮氣泵位于連接管道的始端，壓縮氣泵的氣體出口端通過(guò)電磁閥連接在連接管道上；次聲波傳感器、壓力傳感器以及溫度傳感器依次連接在電磁閥之后的連接管道上；排氣閥固定在連接管道的末端，管口閥位于連接管道和測(cè)試管口連接端之間。
[0006]以上各組件的功能如下:
壓縮氣泵用于自動(dòng)打氣，每次打氣氣壓為0.7mPa，氣量每分鐘35L，核心控制板上有開(kāi)關(guān)控制聲波釋放電磁閥開(kāi)關(guān)一次，把氣體放到封閉管道容器中；次聲波傳感器用來(lái)檢測(cè)壓縮氣泵發(fā)出聲波和聲波回值；壓力傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)封閉管道的壓力值，確保管道內(nèi)的壓力值小于0.2Mpa ;溫度傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)封閉管道的溫度值。
[0007]當(dāng)壓縮氣泵產(chǎn)生氣體，核心控制板控制控制聲波釋放的電磁閥打開(kāi)，將產(chǎn)生的聲波釋放出，控制聲波釋放的電磁閥處于常閉狀態(tài)，以防止管道中油氣倒流進(jìn)入壓縮氣泵；管口閥處于常開(kāi)狀態(tài)，使裝置和管道保持聯(lián)通狀態(tài)，當(dāng)有管道中發(fā)生油氣倒流現(xiàn)象時(shí)，核心控制板控制管口閥關(guān)閉；排氣閥用于排出裝置中的氣體，排氣閥處于常閉狀態(tài)，壓力傳感器檢測(cè)到裝置和管道中的壓力值大于0.2Mpa時(shí)，核心控制板控制打開(kāi)排氣閥，排放氣體。
[0008]所述核心控制板，包括溫度采集模塊、與溫度采集相對(duì)應(yīng)的濾波電路以及放大電路；壓力采集模塊、與壓力采集相對(duì)應(yīng)的濾波電路以及放大電路；次聲波采集模塊、與次聲波采集相對(duì)應(yīng)的濾波電路以及放大電路；TMS320F2812核心處理器、顯示模塊、供電模塊以及外部電路；溫度采集模塊接收來(lái)自于溫度傳感器的信號(hào)，用于采集管道內(nèi)部的溫度，將采集到的溫度信息模擬量，經(jīng)過(guò)濾波電路、放大電路放大后，傳給TMS320F2812核心處理器。
[0009]壓力采集模塊接收來(lái)自于壓力傳感器的信號(hào)，用于采集管道內(nèi)部的壓力，將采集到的壓力信息模擬量，經(jīng)過(guò)濾波電路濾波、放大電路放大后，傳給TMS320F2812核心處理器。
[0010]次聲波采集模塊用于接收來(lái)自于次聲波傳感器的信號(hào)，用于采集管道內(nèi)的次聲波；濾波電路對(duì)次聲波采集模塊采集的聲波信號(hào)進(jìn)行濾波，實(shí)現(xiàn)濾除噪聲、雜音；放大電路對(duì)濾波電路輸出的信號(hào)進(jìn)行放大處理，放大電路輸出的信號(hào)輸入到TMS320F2812核心處理器。
[0011]TMS320F2812核心處理器通過(guò)核心控制板分別向壓縮氣泵輸出打氣、向控制聲波釋放的電磁閥輸出放氣的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)把存儲(chǔ)在密封容器內(nèi)的氣體放出；電磁閥、管口導(dǎo)通電磁閥和排氣閥的控制信號(hào)輸入端分別直接連接到TMS320F2812核心處理器的一位I/O引腳上，TMS320F2812核心處理器通過(guò)控制I/O引腳的高低電平，控制上述電磁閥的開(kāi)關(guān)。
[0012]TMS320F2812核心處理器采用STM320F2812芯片，對(duì)溫度傳感器、壓力傳感器、次聲波傳感器采集到的溫度信號(hào)、壓力信號(hào)、聲波信號(hào)進(jìn)分析、處理、用于反饋調(diào)節(jié)和智能控制。
[0013]顯示模塊用于顯示TMS320F2812核心處理器輸出的信息、檢測(cè)到的壓力、溫度、聲波釋放和回值的波形，以及TMS320F2812核心處理器計(jì)算出的管道堵塞位置到管口的距離值。
[0014]外圍電路包括基本電路、晶振電路、復(fù)位電路等，為管道堵塞定位裝置系統(tǒng)提供系統(tǒng)時(shí)鐘，來(lái)完成STM320F2812的系統(tǒng)定時(shí)；
供電模塊為TMS320F2812核心處理器供電，為外圍電路、顯示模塊供電。
[0015]所述TMS320F2812核心處理器采用STM320F2812芯片，包括:次聲波傳感器A/D采集控制模塊、溫度傳感器A/D采集控制模塊、壓力傳感器A/D采集控制模塊、核心微控制處理器、4個(gè)I/O引腳、系統(tǒng)時(shí)鐘、、RAM存儲(chǔ)、、電源、、定時(shí)模塊、、數(shù)據(jù)總線、2個(gè)SRAM接口模塊、SRAM接口模塊以及存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器內(nèi)的通過(guò)程序構(gòu)建的自適應(yīng)濾波處理算法模塊、頻減法分析處理算法模塊、聲速計(jì)算模塊和管道堵塞定位計(jì)算模塊。
[0016]A/D聲波采集模塊是TMS320F2812核心處理器采集引腳，用于和外部聲波放大電路輸出信號(hào)的連接，將放大的聲波模擬信號(hào)輸入到TMS320F2812核心處理器，TMS320F2812核心處理器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，TMS320F2812核心處理器中有16路12位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)到12.5MHZ。
[0017]溫度傳感器A/D采集控制模塊是TMS320F2812核心處理器采集引腳，用于和外部溫度放大電路的輸出信號(hào)的連接，將放大的溫度模擬信號(hào)輸入到TMS320F2812核心處理器，TMS320F2812核心處理器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
[0018]壓力傳感器A/D采集控制模塊是TMS320F2812核心處理器采集引腳，用于和外部壓力放大電路的輸出信號(hào)的連接，將放大的壓力模擬信號(hào)輸入到TMS320F2812核心處理器，TMS320F2812核心處理器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；
核心微處理器在TMS320F2812核心處理器中負(fù)責(zé)各種信息處理，包括壓力、溫度、聲波信號(hào)的分析、信號(hào)處理、算法處理。
[0019]I號(hào)I/O引腳和氣泵相連，是TMS320F2812核心處理器用于控制氣泵的引腳，TMS320F2812核心處理器定時(shí)給I號(hào)I/O引腳輸出低高電平，用于控制氣泵的開(kāi)關(guān)；2號(hào)I/O引腳和電磁閥相連，是TMS320F2812核心處理器用于控制電磁閥開(kāi)關(guān)的引腳，TMS320F2812核心處理器定時(shí)給I/O引腳低高電平，用于控制電磁閥開(kāi)關(guān)。
[0020]3號(hào)I/O引腳和排氣閥7相連，TMS320F2812核心處理器采集到放大的壓力信號(hào)之后，對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行分析，當(dāng)壓力信號(hào)大于0.2Mpa時(shí)，TMS320F2812核心處理器控制排氣閥打開(kāi)，釋放管道內(nèi)部氣體，避免壓力過(guò)大損壞檢測(cè)裝置。
[0021]4號(hào)I/O引腳和管口閥相連，是TMS320F2812核心處理器用于控制采集結(jié)束的引腳，TMS320F2812核心處理器定時(shí)給I/O引腳低高電平，用于控制管口閥開(kāi)關(guān)。
[0022]系統(tǒng)時(shí)鐘是CPU的各工作時(shí)序的驅(qū)動(dòng)源，頻率為160MHz，系統(tǒng)時(shí)鐘和外圍電路連接；RAM和外部的液晶顯示模塊相連，將TMS320F2812核心處理器采集到的壓力值、溫度值、聲波曲線及計(jì)算出的最終管道堵塞位置和管口之間的距離L，顯示在液晶顯示模塊上；電源為TMS320F2812核心處理器提供電源；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)次聲波傳感器A/D采集控制模塊、溫度傳感器A/D采集控制模塊、壓力傳感器AD采集控制模塊的信息存放。
[0023]SRAM接口模塊和數(shù)據(jù)總線相連，SRAM接口模塊和自適應(yīng)濾波處理算法模塊的輸入連接，將次聲波傳感器A/D采集控制模塊的數(shù)據(jù)傳到自適應(yīng)濾波處理算法模塊中；SRAM接口模塊和數(shù)據(jù)總線相連，SRAM接口模塊和聲速計(jì)算模塊的輸入連接，將溫度傳感器A/D采集控制模塊的數(shù)據(jù)傳到聲速計(jì)算模塊中；另一個(gè)SRAM接口模塊和數(shù)據(jù)總線相連，SRAM接口模塊和聲速計(jì)算模塊的輸入連接，將壓力傳感器A/D采集控制模塊的數(shù)據(jù)傳到聲速計(jì)算模塊中。
[0024]自適應(yīng)濾波處理算法模塊按照以下方式完成濾波處理:即以均方誤差最小為準(zhǔn)
貝U，自動(dòng)調(diào)節(jié)權(quán)重系數(shù)M，以達(dá)到最優(yōu)濾波的時(shí)變最佳DF;也即，參數(shù)會(huì)變，隨著外界參數(shù)
變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，使濾波器效果最佳；所謂時(shí)變最佳DF，即利用前一時(shí)刻已獲得的濾波器參數(shù)，自動(dòng)地調(diào)節(jié)當(dāng)前時(shí)刻的濾波器參數(shù)，以適應(yīng)信號(hào)與噪聲未知的或隨時(shí)間變化的統(tǒng)計(jì)特性，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)濾波。
[0025]頻減法分析處理算法模塊采用短時(shí)幅度-過(guò)零率函數(shù)方法識(shí)別堵塞回波，即將短時(shí)過(guò)零率和短時(shí)幅度函數(shù)結(jié)合應(yīng)用在堵塞回波識(shí)別中。
[0026]聲速計(jì)算模塊按照以下方式完成對(duì)聲速的計(jì)算，計(jì)算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種管道堵塞的定位方法，該方法由如下步驟組成: 在待測(cè)管道上安裝由核心控制板、壓縮氣泵、次聲波傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、控制聲波釋放的電磁閥、管口閥、排氣閥以及連接管道組成的檢測(cè)裝置； 使用壓力傳感器采集待測(cè)管道內(nèi)以及連接管道內(nèi)的壓力值，如果壓力值大于0.2Mpa，控制檢測(cè)裝置內(nèi)的排氣閥打開(kāi)釋放管道內(nèi)的氣體； 在壓力滿足要求的條件下，控制所述檢測(cè)裝置的壓縮氣泵自動(dòng)打氣，每次打氣氣壓為0.7MPa，氣量每分鐘35L，氣體經(jīng)過(guò)所述壓縮氣泵前孔的次聲波發(fā)生裝置，產(chǎn)生次聲波； 檢測(cè)裝置控制電磁閥打開(kāi)，將產(chǎn)生的次聲波釋放，控制聲波釋放的電磁閥處于常閉狀態(tài)，以防止管道中油氣倒流進(jìn)入壓縮氣泵； 檢測(cè)裝置控制管口閥始終處于打開(kāi)狀態(tài)，使得產(chǎn)生的次聲波直接進(jìn)入到待測(cè)管道中，直至當(dāng)待測(cè)管道中發(fā)生油氣倒流現(xiàn)象時(shí)，檢測(cè)裝置控制管口閥關(guān)閉； 檢測(cè)裝置控制排氣閥處于常閉狀態(tài)，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到裝置或管道中的壓力值大于0.2Mpa時(shí)，控制排氣閥打開(kāi)以排放氣體； 當(dāng)次聲波信號(hào)在管道中傳播時(shí)，由檢測(cè)裝置的次聲波傳感器檢測(cè)發(fā)出的聲波信號(hào)和聲波的回值信號(hào)； 檢測(cè)裝置將所獲得的次聲波信號(hào)通過(guò)濾波、放大電路后進(jìn)入DSP微控制器，選用自適應(yīng)濾波器進(jìn)行對(duì)消噪聲處理，采用短時(shí)幅度-過(guò)零率函數(shù)方法識(shí)別堵塞回波，通過(guò)閾值方法確定堵塞回波到達(dá)時(shí)刻，結(jié)合所計(jì)算出的聲波速度計(jì)算出堵塞位置； 檢測(cè)裝置通過(guò)顯示模塊實(shí)時(shí)顯示聲波曲線，顯示計(jì)算出的管道堵塞位置與管道口之間的距離。
2.一種用于實(shí)施權(quán)利要求1中所述方法的管道堵塞定位裝置，該裝置由核心控制板和機(jī)械單元兩部分組成，所述機(jī)械單元包括壓縮氣泵(I)、次聲波傳感器(2)、壓力傳感器(3)、溫度傳感器(4)、控制聲波釋放的電磁閥(5)、管口閥(6)、排氣閥(7)以及連接管道(9)，在管口閥(6)下端的測(cè)試管口連接端(8)上開(kāi)有用于和管口連接的外螺紋；其中，壓縮氣泵(I)位于連接管道(9 )的始端，壓縮氣泵(I)的氣體出口端通過(guò)電磁閥(5 )連接在連接管道(9)上；次聲波傳感器(2)、壓力傳感器(3)以及溫度傳感器(4)依次連接在電磁閥(5)之后的連接管道(9 )上；排氣閥(7 )固定在連接管道(9 )的末端，管口閥(6 )位于連接管道(9 )和測(cè)試管口連接端(8 )之間； 壓縮氣泵(I)用于自動(dòng)打氣，每次打氣氣壓為0.7mPa，氣量每分鐘35L，核心控制板上有開(kāi)關(guān)控制聲波釋放電磁閥(5)開(kāi)關(guān)一次,把氣體放到封閉管道容器中；次聲波傳感器(2)用來(lái)檢測(cè)壓縮氣泵發(fā)出聲波和聲波回值；壓力傳感器(3)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)封閉管道的壓力值，確保管道內(nèi)的壓力值小于0.2Mpa ;溫度傳感器(4)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)封閉管道的溫度值；當(dāng)壓縮氣泵產(chǎn)生氣體，核心控制板控制控制聲波釋放的電磁閥(5)打開(kāi)，將產(chǎn)生的聲波釋放出，控制聲波釋放的電磁閥(5)處于常閉狀態(tài)，以防止管道中油氣倒流進(jìn)入壓縮氣泵；管口閥(6)處于常開(kāi)狀態(tài)，使裝置和管道保持聯(lián)通狀態(tài)，當(dāng)有管道中發(fā)生油氣倒流現(xiàn)象時(shí)，核心控制板控制管口閥(6)關(guān)閉；排氣閥(7)用于排出裝置中的氣體,排氣電磁閥(7)處于常閉狀態(tài)，壓力傳感器檢測(cè)到裝置和管道中的壓力值大于0.2Mpa時(shí)，，核心控制板控制打開(kāi)排氣閥(7)，排放氣體； 所述核心控制板，包括:溫度采集模塊(9)、與溫度采集相對(duì)應(yīng)的濾波電路(10)以及放大電路(11);壓力采集模塊(12)、與壓力采集相對(duì)應(yīng)的濾波電路(13)以及放大電路(14);次聲波采集模塊(15)、與次聲波采集相對(duì)應(yīng)的濾波電路(16)以及放大電路(17)；TMS320F2812核心處理器(20)、顯示模塊(22)、供電模塊(23)以及外部電路(24)； 溫度采集模塊(9 )接收來(lái)自于溫度傳感器(4 )的信號(hào)，用于采集管道內(nèi)部的溫度，將采集到的溫度信息模擬量，經(jīng)過(guò)濾波電路(10)、放大電路(11)放大后，傳給TMS320F2812核心處理器(20)； 壓力采集模塊(12)接收來(lái)自于壓力傳感器(3)的信號(hào)，用于采集管道內(nèi)部的壓力，將采集到的壓力信息模擬量，經(jīng)過(guò)濾波電路(13)濾波、放大電路(14)放大后，傳給TMS320F2812 核心處理器(20)；次聲波采集模塊(15 )用于接收來(lái)自于次聲波傳感器(2 )的信號(hào)，用于采集管道內(nèi)的次聲波；在電磁閥(5)放氣的時(shí)候，次聲波采集模塊(15)采集到聲波信號(hào)，DSP記錄下信號(hào)采集的時(shí)刻4聲波經(jīng)過(guò)管道抵達(dá)管道堵塞位置返回，此時(shí)，次聲波采集模塊(15)再次采集到聲波信號(hào)，DSP再次記錄下聲波信號(hào)采集時(shí)刻4 ,聲波在管道內(nèi)傳輸，從管道口到堵塞位置，后又返回到管道口所經(jīng)歷的時(shí)間為= ； 濾波電路(16)對(duì)次聲波采集模塊(15)采集的聲波信號(hào)進(jìn)行濾波，實(shí)現(xiàn)濾除噪聲、雜音；放大電路(17 )對(duì)濾波電路(16 )輸出的信號(hào)進(jìn)行放大處理，放大電路(17 )輸出的信號(hào)輸入到TMS320F2812核心處理器(20)； TMS320F2812核心處理器(20)通過(guò)核心控制板分別向壓縮氣泵(I)輸出打氣、向控制聲波釋放的電磁閥(5)輸出放氣的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)把存儲(chǔ)在密封容器內(nèi)的氣體放出；電磁閥(5)、管口導(dǎo)通電磁閥(6)和排氣閥(7)的控制信號(hào)輸入端分別直接連接到TMS320F2812核心處理器(20)的一位I/O引腳上，TMS320F2812核心處理器(20)通過(guò)控制I/O引腳的高低電平，控制上述電磁閥的開(kāi)關(guān)； TMS320F2812核心處理器(20)采用STM320F2812芯片，對(duì)溫度傳感器(9)、壓力傳感器(12)、次聲波傳感器(15)采集到的溫度信號(hào)、壓力信號(hào)、聲波信號(hào)進(jìn)分析、處理、用于反饋調(diào)節(jié)和智能控制； 顯示模塊(22)用于顯示TMS320F2812核心處理器(20)輸出的信息、檢測(cè)到的壓力、溫度、聲波釋放和回值的波形，以及TMS320F2812核心處理器(20)計(jì)算出的管道堵塞位置到管口的距離值； 外圍電路(24)包括基本電路、晶振電路、復(fù)位電路等，為管道堵塞定位裝置系統(tǒng)提供系統(tǒng)時(shí)鐘，來(lái)完成STM320F2812的系統(tǒng)定時(shí)； 供電模塊(23)為TMS320F2812核心處理器(20)供電，為外圍電路、顯示模塊供電；所述TMS320F2812核心處理器(20)采用STM320F2812芯片，包括:次聲波傳感器A/D采集控制模塊(20-1)、溫度傳感器A/D采集控制模塊(20-2)、壓力傳感器A/D采集控制模塊(20-3)、核心微控制處理器(20-4)、I/O引腳(20-5)、I/O引腳(20-6)、I/O引腳(20-7)、I/O引腳(20-8)、系統(tǒng)時(shí)鐘(20-9)、RAM存儲(chǔ)(20-10)、電源(20-11)、定時(shí)模塊(20-12)、數(shù)據(jù)總線(20-13)、SRAM 接口模塊(20-14)、SRAM 接口模塊(20-15)、SRAM 接口模塊(20-16)以及存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器內(nèi)的通過(guò)程序構(gòu)建的自適應(yīng)濾波處理算法模塊(20-17)、頻減法分析處理算法模塊(20-18)、聲速計(jì)算模塊(20-19)、管道堵塞定位計(jì)算模塊(20-20)；A/D聲波采集模塊(20-1)是TMS320F2812核心處理器(20)采集引腳，用于和外部聲波放大電路輸出信號(hào)的連接，將放大的聲波模擬信號(hào)輸入到TMS320F2812核心處理器(20)，TMS320F2812核心處理器(20)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，TMS320F2812核心處理器(20)中有16路12位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)到12.5MHZ ； 溫度傳感器A/D采集控制模塊(20-2 )是TMS320F2812核心處理器(20 )采集引腳，用于和外部溫度放大電路的輸出信號(hào)的連接，將放大的溫度模擬信號(hào)輸入到TMS320F2812核心處理器(20)，TMS320F2812核心處理器(20)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 壓力傳感器A/D采集控制模塊(20-3 )是TMS320F2812核心處理器(20 )采集引腳，用于和外部壓力放大電路的輸出信號(hào)的連接，將放大的壓力模擬信號(hào)輸入到TMS320F2812核心處理器(20)，TMS320F2812核心處理器(20)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 核心微處理器(20-4)在TMS320F2812核心處理器(20)中負(fù)責(zé)各種信息處理，包括壓力、溫度、聲波信號(hào)的分析、信號(hào)處理、算法處理； I/O引腳(20-5 )和氣泵(I)相連，是TMS320F2812核心處理器(20 )用于控制氣泵(I)的引腳，TMS320F2812核心處理器(20)定時(shí)給I/O引腳(20_5)輸出低高電平，用于控制氣泵(I)的開(kāi)關(guān)； I/O引腳(20-6 )和電磁閥(5 )相連，是TMS320F2812核心處理器(20 )用于控制電磁閥開(kāi)關(guān)的引腳，TMS320F2812核心 處理器(20)定時(shí)給I/O引腳(20_6)低高電平，用于控制電磁閥開(kāi)關(guān)； I/O引腳(20-7)和排氣閥(7)相連，TMS320F2812核心處理器(20)采集到放大的壓力信號(hào)之后，對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行分析，當(dāng)壓力信號(hào)大于0.2Mpa時(shí)，TMS320F2812核心處理器(20)控制排氣閥(7)打開(kāi)，釋放管道內(nèi)部氣體，避免壓力過(guò)大損壞檢測(cè)裝置； I/O引腳(20-8 )和管口閥(6 )相連，是TMS320F2812核心處理器(20 )用于控制采集結(jié)束的引腳，TMS320F2812核心處理器(20 )定時(shí)給I/O引腳(20-8 )低高電平，用于控制管口閥開(kāi)關(guān)； 系統(tǒng)時(shí)鐘(20-9)是CPU的各工作時(shí)序的驅(qū)動(dòng)源，頻率為160MHz，系統(tǒng)時(shí)鐘(20-9)和外圍電路(24)連接； RAM (20-10)和外部的液晶顯示模塊(22)相連，將TMS320F2812核心處理器(20)采集到的壓力值、溫度值、聲波曲線及計(jì)算出的最終管道堵塞位置和管口之間的距離L，顯示在液晶顯不|旲塊(22)上； 電源(20-11)為TMS320F2812核心處理器(20)提供電源； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(20-13)負(fù)責(zé)次聲波傳感器A/D采集控制模塊(20-1)、溫度傳感器A/D采集控制模塊(20-2)、壓力傳感器AD采集控制模塊(20-3)的信息存放； SRAM接口模塊(20-14)和數(shù)據(jù)總線相連，SRAM接口模塊(20-14)和自適應(yīng)濾波處理算法模塊(20-17)的輸入連接，將次聲波傳感器A/D采集控制模塊(20-1)的數(shù)據(jù)傳到自適應(yīng)濾波處理算法模塊(20-17)中； SRAM接口模塊(20-15)和數(shù)據(jù)總線相連，SRAM接口模塊(20-15)和聲速計(jì)算模塊(20-19)的輸入連接，將溫度傳感器A/D采集控制模塊(20-2)的數(shù)據(jù)傳到聲速計(jì)算模塊(20-19)中； SRAM接口模塊(20-16)和數(shù)據(jù)總線相連，SRAM接口模塊(20-16)和聲速計(jì)算模塊(20-19)的輸入連接，將壓力傳感器A/D采集控制模塊(20-3)的數(shù)據(jù)傳到聲速計(jì)算模塊(20-19)中； 自適應(yīng)濾波處理算法模塊(20-17)按照以下方式完成濾波處理:即以均方誤差最小為準(zhǔn)則，自動(dòng)調(diào)節(jié)權(quán)重系數(shù)巧，以達(dá)到最優(yōu)濾波的時(shí)變最佳DF;也即，參數(shù)會(huì)變，隨著外界參數(shù)變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，使濾波器效果最佳；所謂時(shí)變最佳DF，即利用前一時(shí)刻已獲得的濾波器參數(shù)，自動(dòng)地調(diào)節(jié)當(dāng)前時(shí)刻的濾波器參數(shù)，以適應(yīng)信號(hào)與噪聲未知的或隨時(shí)間變化的統(tǒng)計(jì)特性，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)濾波； 頻減法分析處理算法模塊(20-18)采用短時(shí)幅度-過(guò)零率函數(shù)方法識(shí)別堵塞回波，即將短時(shí)過(guò)零率和短時(shí)幅度函數(shù)結(jié)合應(yīng)用在堵塞回波識(shí)別中； 聲速計(jì)算模塊(20-19)按照以下方式完成對(duì)聲速的計(jì)算，計(jì)算公式為:
【文檔編號(hào)】F17D5/00GK103644457SQ201310681935
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】王秀芳, 姜建國(guó), 姜春雷, 畢洪波, 闞玲玲, 張玉波 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)