本實(shí)用新型涉及一種礦漿管道堵塞或泄漏的預(yù)警監(jiān)測裝置，屬于礦漿管道輸送技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

漿體的管道輸送是以運(yùn)輸固液混合物作為主要業(yè)務(wù)的一種運(yùn)輸方式。與其它運(yùn)輸方式相比，其不僅經(jīng)濟(jì)效益明顯，且環(huán)境污染少，因而取得了較快的發(fā)展。隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，礦石和煤炭等社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性物質(zhì)資源的開發(fā)力度越來越大，管道在運(yùn)輸中發(fā)揮了越來越重要的作用。

漿體極易在管道彎道處和U型起伏點(diǎn)處發(fā)生堵塞。此外，由于特殊自然災(zāi)害而發(fā)生的諸如雷擊和山體滑坡所導(dǎo)致的管道破裂而發(fā)生泄漏的情況也是一個(gè)不能忽視的問題。這些情形不僅會(huì)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，還將導(dǎo)致環(huán)境受到嚴(yán)重的污染。因此，需要建立礦漿管道堵塞或泄漏的預(yù)警監(jiān)測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種礦漿管道堵塞或泄漏的預(yù)警監(jiān)測裝置，以用于解決對現(xiàn)有礦漿管道進(jìn)行堵塞或泄漏時(shí)的預(yù)警問題。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：：一種礦漿管道堵塞或泄漏的預(yù)警監(jiān)測裝置，包括預(yù)警信號接收端1、信號調(diào)理模塊2、數(shù)據(jù)采集端3、單片機(jī)控制模塊4、計(jì)時(shí)器5、WiFi模塊6、供電模塊7、網(wǎng)絡(luò)8、報(bào)警模塊9、遠(yuǎn)程PC機(jī)10；所述預(yù)警信號接收端1的輸出端與信號調(diào)理模塊2的輸入端連接，信號調(diào)理模塊2與數(shù)據(jù)采集端3的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集端3與單片機(jī)控制模塊4連接，計(jì)時(shí)器5與單片機(jī)控制模塊4連接，WiFi模塊6通過RS232串口通信與單片機(jī)控制模塊4連接，WiFi模塊6通過網(wǎng)絡(luò)8與報(bào)警模塊9和遠(yuǎn)程PC機(jī)10遠(yuǎn)程通信。

所述預(yù)警信號接收端1采用的是壓力傳感器和壓電振動(dòng)傳感器，數(shù)量可以有若干組，每組的間距為10-15m。

所述信號調(diào)理模塊2由低通濾波器和信號放大器組成，可采用有源二階巴特沃斯低通濾波器和LT1028低噪聲信號放大器。

所述數(shù)據(jù)采集端3可采用NI公司的USB-6366數(shù)據(jù)采集器。

所述報(bào)警模塊9為聲光報(bào)警器，且?guī)в袩o線信號接收裝置。

所述單片機(jī)控制模塊4可采用STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)；供電模塊7可采用太陽能供電模塊；遠(yuǎn)程PC機(jī)10可采用Dell-PC機(jī)。

本實(shí)用新型的工作原理是：當(dāng)?shù)V漿管道發(fā)生泄漏事故時(shí), 高速逸出的礦漿會(huì)與泄漏孔壁發(fā)生液固耦合, 并產(chǎn)生應(yīng)力波然后沿管道本體向泄漏孔兩側(cè)傳播。同時(shí)，礦漿管道泄漏點(diǎn)周圍的壓力值也將發(fā)生變化。此外，當(dāng)?shù)V漿管道發(fā)生堵塞事故時(shí)，堵塞點(diǎn)處由于礦漿的聚集會(huì)引起該處密度的急劇增大并形成蹩壓，該點(diǎn)周圍的壓力值同樣將發(fā)生較大變化，同時(shí)也將產(chǎn)生一定程度的應(yīng)力波并依次往上下游傳播。通過利用以上原理，由預(yù)警信號接收端1的壓力傳感器和壓電振動(dòng)傳感器接收信號，并通過信號調(diào)理模塊2 對信號進(jìn)行濾波并使信號放大，然后輸入數(shù)據(jù)采集端3對數(shù)據(jù)作采集和處理。所采集的壓力信號和應(yīng)力波信號經(jīng)過處理后儲(chǔ)存于單片機(jī)控制模塊4中的存儲(chǔ)器上，并通過該模塊發(fā)出比較指令，即與事先設(shè)置的礦漿管道正常工作下設(shè)置的二進(jìn)制的壓力值進(jìn)行比較。如果超出了礦漿管道正常工作下的壓力值范圍，單片機(jī)控制模塊4將發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)計(jì)時(shí)器5開始計(jì)時(shí)。若發(fā)生異常的持續(xù)時(shí)間不超過所設(shè)定的時(shí)間范圍，則不會(huì)發(fā)出報(bào)警信號。反之，單片機(jī)控制模塊4將發(fā)出報(bào)警指令，并通過WiFi模塊6、網(wǎng)絡(luò)8展開數(shù)據(jù)傳輸。于是報(bào)警模塊9中的無線信號接收裝置將接收到報(bào)警指令并開始報(bào)警，同時(shí)遠(yuǎn)程PC機(jī)10將接收到傳輸過來的應(yīng)力波數(shù)據(jù)信息。

本實(shí)用新型的有益效果是：

通過預(yù)警信號接收端所采集到的壓力信號，能夠?qū)⒐艿腊l(fā)生堵塞或者泄漏的信息反饋到泵站，并實(shí)現(xiàn)預(yù)警。本裝置硬件設(shè)備少，簡單易行，工作可靠穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型的實(shí)際裝配圖；

圖中各標(biāo)號：1-預(yù)警信號接收端，2-信號調(diào)理模塊，3-數(shù)據(jù)采集端，4-單片機(jī)控制模塊，5-計(jì)時(shí)器，6-WiFi模塊，7-供電模塊，8-網(wǎng)絡(luò)，9-報(bào)警模塊，10-遠(yuǎn)程PC機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型的內(nèi)容并不限于所述范圍。

實(shí)施例1：如圖1所示，一種礦漿管道堵塞或泄漏的預(yù)警監(jiān)測裝置，包括預(yù)警信號接收端1、信號調(diào)理模塊2、數(shù)據(jù)采集端3、單片機(jī)控制模塊4、計(jì)時(shí)器5、WiFi模塊6、供電模塊7、網(wǎng)絡(luò)8、報(bào)警模塊9、遠(yuǎn)程PC機(jī)10；

所述預(yù)警信號接收端1的輸出端與信號調(diào)理模塊2的輸入端連接，信號調(diào)理模塊2與數(shù)據(jù)采集端3的輸入端連接，數(shù)據(jù)采集端3與單片機(jī)控制模塊4連接，計(jì)時(shí)器5與單片機(jī)控制模塊4連接，WiFi模塊6通過RS232串口通信與單片機(jī)控制模塊4連接，WiFi模塊6通過網(wǎng)絡(luò)8與報(bào)警模塊9和遠(yuǎn)程PC機(jī)10遠(yuǎn)程通信。

實(shí)施例2：如圖2所示：在實(shí)際中所述的礦漿管道堵塞或泄漏的預(yù)警監(jiān)測裝置為一個(gè)以上，分別固定在泵站的左右兩側(cè)，距離泵站40-70m。

所述預(yù)警信號接收端1采用的是若干個(gè)壓力傳感器，彼此的間距為10-15m。

所述信號調(diào)理模塊2由低通濾波器和信號放大器組成，可采用有源二階巴特沃斯低通濾波器和LT1028低噪聲信號放大器。

所述數(shù)據(jù)采集端3采用NI公司的USB-6366數(shù)據(jù)采集器。

所述單片機(jī)控制模塊4可采用STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)；供電模塊6可采用太陽能供電模塊；遠(yuǎn)程PC機(jī)8可選用Dell-PC機(jī)。

本實(shí)用新型對于堵塞或泄漏的定位采取的方式為互相關(guān)分析法。以往的時(shí)差線定位技術(shù)是通過直接采集堵塞或泄漏信號到達(dá)相鄰兩個(gè)傳感器之前的時(shí)間差信息并根據(jù)聲波在管道中的傳播速度而計(jì)算得到的。由于堵塞或泄漏產(chǎn)生的應(yīng)力波信號在管道中傳播過程中發(fā)生的衰減、頻散，以及多模態(tài)現(xiàn)象。一般情況下較難有效地提取到兩傳感器接收到的堵塞或泄漏信號的時(shí)差。相關(guān)分析是時(shí)域中描述信號特性的一種重要方法, 在遠(yuǎn)程PC機(jī)10接收到傳輸過來的應(yīng)力波數(shù)據(jù)信息后，對這兩個(gè)性狀相近的應(yīng)力波信號的波形進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算, 便可以獲得兩個(gè)信號之間的時(shí)間差。其互相關(guān)函數(shù)表示如下：

的相關(guān)系數(shù) 為：

在對兩信號的波形進(jìn)行相關(guān)計(jì)算后, 相關(guān)結(jié)果最大時(shí)對應(yīng)的采樣點(diǎn)即為時(shí)差。獲得信號的時(shí)差后, 利用如下公式就可以計(jì)算得到位于兩傳感器間的堵塞或泄漏點(diǎn)的位置：

式中，d為堵塞或泄漏點(diǎn)距離泵站首端應(yīng)力波采集點(diǎn)的距離;D整條測量管線的長度；V為應(yīng)力波的傳播速度；為經(jīng)過互相關(guān)分析法運(yùn)算后得到堵塞或泄漏信號到達(dá)相鄰兩個(gè)壓電振動(dòng)傳感器之間的時(shí)間差。

上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下作出各種變化。