CN117781070A - 一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，属于输油管路加热技术领域，该带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***包括电磁感应加热器、热量测量装置以及远程监视控制***，所述电磁感应加热器外敷式设置在输油管道上；所述热量测量装置设置在输油管道上，用于对所述输油管道的温度进行监测；所述远程监视控制***与所述电磁感应加热器以及所述热量测量装置连接，所述远程监视控制***包括输油管道内流量及压力数据采集装置、数据传输装置以及远程控制终端，所述远程控制终端与所述数据采集装置以及所述数据传输装置电连接；该加热***能够解决现有的石油天然气行业加热方式运行成本高、加热效率低、能耗高、不易安装的问题。

Description

一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***

技术领域

本发明属于输油管路加热技术领域，具体而言，涉及一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***。

背景技术

在寒冷地区和冬季，原油在输送过程中可能会因为温度降低而凝固，导致管道堵塞。特别是我国油田普遍采用注水采油，井口输油管线中含水量大，这将严重影响原油的输送效率和安全性。为了保证原油在寒冷地区的输送，需要采用加热***来维持管道和设备的温度。油田常用加热方法包括蒸汽加热、热水循环加热以及电热棒加热，蒸汽加热是通过将水加热产生蒸汽，然后利用蒸汽对油管进行加热，需要专门的设备，如蒸汽锅炉，成本较高；热水循环加热是在油管周围设置一个热水循环***，通过循环流动的热水对油管进行加热，加热均匀，但需要较大的空间和较高的能源消耗；电热棒加热是连接在输油管线上的电加热器中的电热棒直接对原油加热，通过电流产生的热量对油管进行加热，简单易行，但容易导致油管变形和老化。

现有的管道加热方式运行成本高、加热效率低、能耗高、稳定性差、设备投资大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，能够解决现有的管道加热方式运行成本高、加热效率低、安装复杂、能耗高、稳定性差的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，其中，包括电磁感应加热器、热量测量装置以及远程监视控制***，所述电磁感应加热器外敷式设置在输油管道上，用于对所述输油管道进行稳定性加热；所述热量测量装置设置在所述输油管道上，用于对所述输油管道的温度进行实时监测；所述远程监视控制***与所述电磁感应加热器以及所述热量测量装置电连接，用于对所述电磁感应加热器的输出温度进行控制，并对所述输油管道的温度进行实时监控；

所述远程监视控制***包括输油管道内流量及压力数据采集装置、数据传输装置以及远程控制终端，所述远程控制终端与所述数据采集装置以及所述数据传输装置电连接；

所述输油管道内流量及压力数据采集装置设置在所述输油管道上，用于实时采集所述输油管道的数据；

所述数据传输装置用于将所述输油管道内流量及压力数据采集装置采集的数据以及所述热量测量装置采集的热量数据传输到远程控制终端中进行处理；

所述远程控制终端用于通过对所述输油管道内流量及压力数据采集装置采集的数据以及所述热量测量装置采集的热量数据进行分析处理并根据处理结果对所述电磁感应加热器进行远程控制。

本发明提供的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***的技术效果如下：通过设置该管道电磁加热***，采用内热加热方式，高效、节能、快速加热平均预热时间比电阻环（伴热带）加热方式缩短2/3，热效率大于95%，节能效果可达40%-80%；为降低生产成本，提高产品质量，采暖部分采用特殊的电缆结构，不自行发热，可承受500℃以上的温度，使用寿命可达5年以上，后期基本不需要维护费用；大大改善生产现场的工作环境，降低传统加热设备的成本，创造更加绿色、节能、安全、舒适的生产环境；使高频交变电流转换为高频交变磁场，磁场碰到金属管线又转换为高频交变电流，而此电流使被加热设备直接从内部发热的一种加热方式。它从根本上解决了电热片、电热圈等电阻式通过热传导方式加热的效率低下的问题。通过电磁感应的方式加热，可以精准地控制加热温度。电磁感应加热的原理是在短时间内高频率地改变磁场，这样就可以让构成感应电路的铜盘产生短暂电流，电流流过铜盘时瞬间发热，将加热对象加热到所需温度。因此，加热器可以根据需要调整功率和加热时间，以精确地控制加热温度和时间，从而达到节能的效果。

在上述技术方案的基础上，本发明的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***还可以做如下改进:

其中，所述电磁感应加热器包括线圈、电源、控制器以及冷却装置，所述线圈由导线缠绕而成，形成闭合回路，固定在贴片的内部，所述贴片的宽度与所述输油管道的周长相同，用于将所述线圈固定在所述输油管道上；所述线圈的两端分别与所述电源的正负极连接，所述电源用于向所述线圈中通入电流；所述电源与所述控制器连接，所述控制器用于控制所述电源输出的电流的大小、加热时间和加热功率；所述冷却装置同样固定在所述输油管道上，用于通过冷却水的循环带动所述输油管道快速降温。

进一步的，所述输油管道包括两层，内部为油管，外部为隔离层，所述隔离层固定在所述油管的外侧；所述油管为电磁发热金属材料，所述隔离层电绝缘、耐热保温材料；

所述线圈的最外层设置有磁回路介质，所述磁回路介质用于提高所述线圈的工作效率；所述磁回路介质为铁、钴、镍中的一种制成的片层结构体，所述磁回路介质与所述线圈的最外侧固定连接，与所述隔离层形成磁回路。

进一步的，所述电源为电网谷电交流电，所述电源通过无级调压器对交流电进行调节；所述无级调压器包括输入端、调压器本身、输出端、PID控制器以及固定件；所述固定件为方形结构，外部设置有绝缘层，所述调压器本身以及所述PID控制器设置在所述固定件的内部，所述PID控制器与所述调压器本身电连接，用于对所述调压器本身的输出电压进行调节，保证输出电压的稳定性；所述输入端以及所述输出端分别设置在所述固定件的外侧，并与所述调压器本身通过导线连接；所述输入端与发电机连接，所述输出端为两个，分别与所述线圈的两侧连接形成闭合回路。

进一步的，所述电源为太阳能光伏直流电，所述电源通过蓄电池对所述线圈进行供电；所述蓄电池与所述太阳能发电装置通过导线连接，所述太阳能发电装置用于为所述蓄电池供电。

进一步的，所述热量测量装置包括热电偶、热电阻、导线、比较器;所述热电偶与所述热电阻均固定在所述输油管道的外壁上，所述热电偶以及所述热电阻通过所述导线连接，形成闭合回路，对所述输油管道的温度进行实时监测；所述热电偶以及所述热电阻通过所述导线形成的回路上设置有所述比较器，所述比较器与所述热电偶以及所述热电阻电连接，用于对所述热电偶以及所述热电阻的热电势和电阻值进行比较，精准测量所述输油管道外壁上的温度；

所述热电偶包括热电偶头、热电偶接头、热电偶补偿器以及热电偶绝缘层，所述热电偶头固定在所述输油管道的外壁上，所述热电偶接头的一端与所述热电偶头连接，所述热电偶接头的另一端与所述数据传输装置连接，所述数据传输装置用于将所述热电偶头测得的温度传递到所述远程监视控制***；所述热电偶头与所述热电偶接头之间设置有所述热电偶补偿器，所述热电偶补偿器用于补偿所述热电偶在监测所述输油管道时产生的温度偏差；所述热电偶头、所述热电偶接头以及所述热电偶补偿器通过所述热电偶绝缘层固定在所述输油管道上，用于确保热电偶信号在传输过程中不受外界环境的影响。

进一步的，所述冷却装置包括螺旋冷凝管，所述螺旋冷凝管固定在所述输油管道上，所述螺旋冷凝管的两端分别与冷凝水连接，用于实时通入冷凝水对所述输油管道进行冷却；所述冷凝水为工业冷却水、再生水。

进一步的，所述输油管道内流量及压力数据采集装置包括压力变送器、流量计、振动传感器，所述压力变送器用于监测所述输油管道内部的压力数据，所述流量计用于监测所述输油管道内部的流量数据，所述振动传感器用于对所述输油管道输油过程中产生的振动进行监测，所述数据采集装置还包括有数据采集器，所述数据采集器用于将热量测量装置、所述压力变送器、所述流量计、所述振动传感器监测的数据进行采集并传输到数据传输装置中；

由于应用场景大多是在油田和石油化工企业，该电磁加热***全部采用防爆设计。

所述数据传输装置为模拟调制电路以及载波传输***，所述模拟调制电路用于将所述输油管道内流量及压力数据采集装置采集的数据以及所述热量测量装置采集的热量数据监测到的数据信号进一步处理，叠加在载波上，进行远距离传输；所述载波传输***用于将调制好的载波通过4G、5G网络进行远距离传输。

所述模拟调制电路包括偏置电源、调制信号源和单刀双掷模拟开关ASW1、单刀双掷模拟开关ASW2和激光器恒流驱动电路，所述单刀双掷模拟开关ASW1的常闭触点和所述单刀双掷模拟开关ASW2的常开触点均与所述偏置电源的输出端电连接，所述单刀双掷模拟开关ASW1的公共端和所述单刀双掷模拟开关ASW2的公共端均与所述激光器恒流驱动电路的输入端电连接；

还包括延时双输出电路，所述延时双输出电路的输出端与所述50Hz陷波电路的输出端电连接，所述延时双输出电路的直接输出端与所述单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接，所述延时双输出电路的延时输出端与所述单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接；

所述延时双输出电路包括具有反相功能的第一逻辑电路和具有反相功能的第二逻辑电路，所述第一逻辑电路的输入端与所述心电检测芯片电连接，所述第一逻辑电路的输出端与所述第二逻辑电路的输入端电连接，所述第二逻辑电路的输出端与所述单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，所述第一逻辑电路的输出端还与所述单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接。

所述第二逻辑电路至多由五个逻辑电路元件串联构成，所述单刀双掷模拟开关ASW2的公共端通过电阻R1与单刀双掷模拟开关ASW1的公共端电连接，所述单刀双掷模拟开关ASW2的工作电源和偏置电源均为电容值为0.1μf的电容保持电路，所述工作电源和偏置电源的调制频率为1MHz，所述电阻R1的取值范围在47~200Ω，所述的电阻R1为可变电阻；

所述第一逻辑电路为反相器U1-1，第二逻辑电路为由奇数个反相器串联构成的反相器组，所述反相器组的输出端与所述单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，所述反相器组的输入端与所述反相器U1-1的输出端电连接，所述反相器U1-1的输入端与所述调制信号源电连接，所述反相器U1-1的输出端还与所述单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接。

所述载波传输***包括扰码单元、FEC单元、PN序列产生单元、Walsh码产生单元、逻辑耦合单元、多路复用器、调制单元以及射频转换器，

所述扰码单元，用于对要传输的载波数据扰码；

所述FEC单元，用于对来自扰码单元的扰码后的载波数据进行前向纠错以形成编码的载波数据；

所述PN序列产生单元，用于产生PN序列；

所述Walsh码产生单元，用于产生对应于识别信息的Walsh码，所述识别信息用于使接收端快速和容易地对接收的信号解码；

所述逻辑耦合单元，用于逻辑耦合由Walsh码产生单元产生的WalSh码和PN序列；

所述多路复用器，用于通过在编码后的载波数据中***由逻辑耦合单元耦合的信号和尾码元以执行多路复用；

所述调制单元，用于对多路复用的载波调制；

所述射频转换器，用于对来自所述调制单元的调制后的载波执行射频转换。

进一步的，所述远程控制终端包括数据接收单元、数据处理与分析单元，所述数据接收单元用于接收所述数据传输单元传输的数据；所述数据处理与分析单元用于对所述数据接收单元接收的数据进行分析处理；

所述数据处理与分析单元包括处理器与储存器，所述储存器中储存有程序指令，所述处理器执行所述程序指令时，用于实现以下步骤：

数据处理的步骤：对所述数据接收单元接收的数据进行预处理；

数据整合的步骤：将处理后的数据整合在同一文件中；

数据分析的步骤：将整合的数据与正常数据进行对比，发现问题时及时发出预警信息；

远程控制的步骤：发现问题后立即远程控制电磁感应加热器的控制器断开所述电源的电流。

所述数据接收单元包括低频载波配置模块、载波波形采集与滤波处理模块以及解析存储数据模块，所述低频载波配置模块用于初始化低频接收寄存器，以及配置载波模式；所述载波波形采集与滤波处理模块用于接收载波信号，同时进行滤波，还原原始波形；所述解析存储数据模块用于将所述原始波形解析成对应的数据，并将其存储；

所述载波波形采集与滤波处理模块在滤波时，滤波宽度满足如下条件：W2＜＝Wb＜＝2/3*W1，

W1为预设实际接收波形的最短宽度，W2为预设允许的最大杂波宽度，Wb为在允许的最大杂波宽度W2与实际接收波形的最短宽度W1之间确定的基本的滤波宽度。

所述低频载波配置模块配置的载波模式包括载波接收模式、载波和报文交替侦测模式、报文模式中的任一种。

所述解析存储数据模块用于按照脉宽与数据的对应关系，将所述原始波形解析成具体的数据存储起来。

进一步的，所述对所述数据接收单元接收的数据进行预处理的具体步骤包括：

第一步，数据接收单元接收数据后，操作人员进行数据校验，确保数据的完整性、一致性和准确性；

第二步，操作人员进行数据转换，将数据转换为符合要求的数据格式；

第三步，操作人员进行数据处理，包括数据清洗、去重、去冗余；

第四步，操作人员进行数据融合，将不同来源的数据进行整合，形成一个统一的数据集；

所述操作人员进行数据融合，将不同来源的数据进行整合，形成一个统一的数据集的具体步骤包括：

第一步，操作人员确定整合后的数据集的目标，包括统一数据格式、数据类型；

第二步，操作人员以时间为定量，将多组数据进行对应；

第三步，操作人员通过加权平均对数据进行整合，并形成相应的表格进行储存；

第四步，操作人员根据整合后数据的特征和目的选择合适的图表类型，使用相应的软件进行绘制。

与现有技术相比较，本发明提供的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***的有益效果是：通过设置该管道电磁加热***，采用内热加热方式，高效、节能、快速加热平均预热时间比电阻环（伴热带）加热方式缩短2/3，热效率大于95%，节能效果可达40%-80%；为降低生产成本，提高产品质量，采暖部分采用特殊的电缆结构，不自行发热，可承受500℃以上的温度，使用寿命可达5年以上，后期基本不需要维护费用；大大改善生产现场的工作环境，降低传统加热设备的成本，创造更加绿色、节能、安全、舒适的生产环境；使高频交变电流转换为高频交变磁场，磁场碰到金属管线又转换为高频交变电流，而此电流使被加热设备直接从内部发热的一种加热方式。它从根本上解决了电热片、电热圈等电阻式通过热传导方式加热的效率低下的问题。通过电磁感应的方式加热，可以精准地控制加热温度。电磁感应加热的原理是在短时间内高频率地改变磁场，这样就可以让构成感应电路的铜盘产生短暂电流，电流流过铜盘时瞬间发热，将加热对象加热到所需温度，加热器可以根据需要调整功率和加热时间，以精确地控制加热温度和时间，从而达到节能的效果；通过设置贴片式结构，能够实现快速安装，满足不需要停工动火的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为电磁感应加热器的结构示意图；

图2为输油管道的截面图；

图3为贴片及内部线圈的结构示意图；

图4为电磁感应加热器的第二实施例的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、线圈；11、贴片；20、电源；30、控制器；40、热量测量装置；50、远程监视控制***；60、油管；70、隔离层。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-3所示，是本发明提供的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***的第一实施例，在本实施例中，包括电磁感应加热器、热量测量装置40以及远程监视控制***50，电磁感应加热器外敷式设置在输油管道上，用于对输油管道进行稳定性加热；热量测量装置40设置在输油管道上，用于对输油管道的温度进行实时监测；远程监视控制***50与电磁感应加热器以及热量测量装置40电连接，用于对电磁感应加热器的输出温度进行控制，并对输油管道的温度进行实时监控；

远程监视控制***50包括输油管道内流量及压力数据采集装置、数据传输装置以及远程控制终端，远程控制终端与数据采集装置以及数据传输装置电连接；

输油管道内流量及压力数据采集装置设置在输油管道上，用于实时采集输油管道的数据；

数据传输装置用于将输油管道内流量及压力数据采集装置采集的数据以及热量测量装置40采集的热量数据传输到远程控制终端中进行处理；

远程控制终端用于通过对输油管道内流量及压力数据采集装置采集的数据以及热量测量装置40采集的热量数据进行分析处理并根据处理结果对电磁感应加热器进行远程控制。

其中，在上述技术方案中，电磁感应加热器包括线圈10、电源20、控制器30以及冷却装置，线圈10由导线缠绕而成，形成闭合回路，固定在贴片11的内部，贴片11的宽度与输油管道的周长设计，用于将线圈10固定在所述输油管道上，可以采用一个或者数个电磁线圈贴片；线圈10的两端分别与电源20的正负极连接，电源20用于向线圈10中通入电流；电源20与控制器30连接，控制器30用于控制电源20输出的电流的大小、加热时间和加热功率；冷却装置同样固定在输油管道上，用于通过冷却水的循环带动输油管道快速降温。

进一步的，在上述技术方案中，输油管道包括两层，内部为油管60，外部为隔离层70，隔离层70固定在油管60的外侧；油管60为电磁发热金属材料，隔离层70电绝缘、耐热保温材料；

线圈10的最外层设置有磁回路介质，磁回路介质用于提高线圈10的工作效率；磁回路介质为铁、钴、镍中的一种制成的片层结构体，磁回路介质与线圈10的最外侧固定连接，与隔离层(70)形成磁回路。

进一步的，在上述技术方案中，电源20为电网谷电交流电，电源20通过无级调压器对交流电进行调节；无级调压器包括输入端、调压器本身、输出端、PID控制器以及固定件；固定件为方形结构，外部设置有绝缘层，调压器本身以及PID控制器设置在固定件的内部，PID控制器与调压器本身电连接，用于对调压器本身的输出电压进行调节，保证输出电压的稳定性；输入端以及输出端分别设置在固定件的外侧，并与调压器本身通过导线连接；输入端与发电机连接，输出端为两个，分别与线圈10的两侧连接形成闭合回路。

如图4所示，是本发明提供的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***的第二实施例，在本实施例中，电源20为太阳能光伏直流电，电源20通过蓄电池对线圈10进行供电；蓄电池与太阳能发电装置通过导线连接，太阳能发电装置用于为蓄电池供电。

进一步的，在上述技术方案中，热量测量装置40包括热电偶、热电阻、导线、比较器;热电偶与热电阻均固定在输油管道的外壁上，热电偶以及热电阻通过导线连接，形成闭合回路，对输油管道的温度进行实时监测；热电偶以及热电阻通过导线形成的回路上设置有比较器，比较器与热电偶以及热电阻电连接，用于对热电偶以及热电阻的热电势和电阻值进行比较，精准测量输油管道外壁上的温度；

热电偶包括热电偶头、热电偶接头、热电偶补偿器以及热电偶绝缘层，热电偶头固定在输油管道的外壁上，热电偶接头的一端与热电偶头连接，热电偶接头的另一端与数据传输装置连接，数据传输装置用于将热电偶头测得的温度传递到远程监视控制***50；热电偶头与热电偶接头之间设置有热电偶补偿器，热电偶补偿器用于补偿热电偶在监测输油管道时产生的温度偏差；热电偶头、热电偶接头以及热电偶补偿器通过热电偶绝缘层固定在输油管道上，用于确保热电偶信号在传输过程中不受外界环境的影响。

使用时，控制器30控制电源20对线圈10进行通电，在线圈10中形成闭合回路，对输油管道进行加热；热电偶、热电阻、压力变送器、流量计、振动传感器实时对输油管道的情况进行监测，并将数据传输到远程控制终端。

进一步的，在上述技术方案中，冷却装置包括螺旋冷凝管，螺旋冷凝管固定在输油管道上，螺旋冷凝管的两端分别与冷凝水连接，用于实时通入冷凝水对输油管道进行冷却；冷凝水为工业冷却水、再生水。

进一步的，在上述技术方案中，输油管道内流量及压力数据采集装置包括压力变送器、流量计、振动传感器，压力变送器用于监测输油管道内部的压力数据，流量计用于监测输油管道内部的流量数据，振动传感器用于对输油管道输油过程中产生的振动进行监测，数据采集装置还包括有数据采集器，数据采集器用于将热量测量装置40、压力变送器、流量计、振动传感器监测的数据进行采集并传输到数据传输装置中；

数据传输装置为模拟调制电路以及载波传输***，模拟调制电路用于将输油管道内流量及压力数据采集装置采集的数据以及热量测量装置40采集的热量数据监测到的数据信号进一步处理，叠加在载波上，进行远距离传输；载波传输***用于将调制好的载波进行远距离传输。

模拟调制电路包括偏置电源、调制信号源和单刀双掷模拟开关ASW1、单刀双掷模拟开关ASW2和激光器恒流驱动电路，单刀双掷模拟开关ASW1的常闭触点和单刀双掷模拟开关ASW2的常开触点均与偏置电源的输出端电连接，单刀双掷模拟开关ASW1的公共端和单刀双掷模拟开关ASW2的公共端均与激光器恒流驱动电路的输入端电连接；

还包括延时双输出电路，延时双输出电路的输出端与50Hz陷波电路的输出端电连接，延时双输出电路的直接输出端与单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接，延时双输出电路的延时输出端与单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接；

延时双输出电路包括具有反相功能的第一逻辑电路和具有反相功能的第二逻辑电路，第一逻辑电路的输入端与心电检测芯片电连接，第一逻辑电路的输出端与第二逻辑电路的输入端电连接，第二逻辑电路的输出端与单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，第一逻辑电路的输出端还与单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接。

第二逻辑电路至多由五个逻辑电路元件串联构成，单刀双掷模拟开关ASW2的公共端通过电阻R1与单刀双掷模拟开关ASW1的公共端电连接，单刀双掷模拟开关ASW2的工作电源和偏置电源均为电容值为0.1μf的电容保持电路，工作电源和偏置电源的调制频率为1MHz，电阻R1的取值范围在47~200Ω，的电阻R1为可变电阻；

第一逻辑电路为反相器U1-1，第二逻辑电路为由奇数个反相器串联构成的反相器组，反相器组的输出端与单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，反相器组的输入端与反相器U1-1的输出端电连接，反相器U1-1的输入端与调制信号源电连接，反相器U1-1的输出端还与单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接。

载波传输***包括扰码单元、FEC单元、PN序列产生单元、Walsh码产生单元、逻辑耦合单元、多路复用器、调制单元以及射频转换器，

扰码单元，用于对要传输的载波数据扰码；

FEC单元，用于对来自扰码单元的扰码后的载波数据进行前向纠错以形成编码的载波数据；

PN序列产生单元，用于产生PN序列；

Walsh码产生单元，用于产生对应于识别信息的Walsh码，识别信息用于使接收端快速和容易地对接收的信号解码；

逻辑耦合单元，用于逻辑耦合由Walsh码产生单元产生的WalSh码和PN序列；

多路复用器，用于通过在编码后的载波数据中***由逻辑耦合单元耦合的信号和尾码元以执行多路复用；

调制单元，用于对多路复用的载波调制；

射频转换器，用于对来自调制单元的调制后的载波执行射频转换。

进一步的，在上述技术方案中，远程控制终端包括数据接收单元、数据处理与分析单元，数据接收单元用于接收数据传输单元传输的数据；数据处理与分析单元用于对数据接收单元接收的数据进行分析处理；

数据处理与分析单元包括处理器与储存器，储存器中储存有程序指令，处理器执行程序指令时，用于实现以下步骤：

数据处理的步骤：对数据接收单元接收的数据进行预处理；

数据整合的步骤：将处理后的数据整合在同一文件中；

数据分析的步骤：将整合的数据与正常数据进行对比，发现问题时及时发出预警信息；

远程控制的步骤：发现问题后立即远程控制电磁感应加热器的控制器30断开电源20的电流。

数据接收单元包括低频载波配置模块、载波波形采集与滤波处理模块以及解析存储数据模块，低频载波配置模块用于初始化低频接收寄存器，以及配置载波模式；载波波形采集与滤波处理模块用于接收载波信号，同时进行滤波，还原原始波形；解析存储数据模块用于将原始波形解析成对应的数据，并将其存储；

载波波形采集与滤波处理模块在滤波时，滤波宽度满足如下条件：W2≤Wb≤2/3*W1，

W1为预设实际接收波形的最短宽度，W2为预设允许的最大杂波宽度，Wb为在允许的最大杂波宽度W2与实际接收波形的最短宽度W1之间确定的基本的滤波宽度。

低频载波配置模块配置的载波模式包括载波接收模式、载波和报文交替侦测模式、报文模式中的任一种。

解析存储数据模块用于按照脉宽与数据的对应关系，将原始波形解析成具体的数据存储起来。

进一步的，在上述技术方案中，对数据接收单元接收的数据进行预处理的具体步骤包括：

第一步，数据接收单元接收数据后，操作人员进行数据校验，确保数据的完整性、一致性和准确性；

第二步，操作人员进行数据转换，将数据转换为符合要求的数据格式；

第三步，操作人员进行数据处理，包括数据清洗、去重、去冗余；

第四步，操作人员进行数据融合，将不同来源的数据进行整合，形成一个统一的数据集；

操作人员进行数据融合，将不同来源的数据进行整合，形成一个统一的数据集的具体步骤包括：

第一步，操作人员确定整合后的数据集的目标，包括统一数据格式、数据类型；

第二步，操作人员以时间为定量，将多组数据进行对应；

第三步，操作人员通过加权平均对数据进行整合，并形成相应的表格进行储存；

第四步，操作人员根据整合后数据的特征和目的选择合适的图表类型，使用相应的软件进行绘制。

使用时，控制器30控制电源20对线圈10进行通电，在线圈10中形成闭合回路，对输油管道进行加热；热电偶、热电阻、压力变送器、流量计、振动传感器实时对输油管道的情况进行监测，并将数据传输到远程控制终端，远程控制终端接收数据后，操作人员进行数据校验，确保数据的完整性、一致性和准确性；进行数据转换，将数据转换为符合要求的数据格式；进行数据处理，包括数据清洗、去重、去冗余；确定整合后的数据集的目标，包括统一数据格式、数据类型；以时间为定量，将多组数据进行对应；通过加权平均对数据进行整合，并形成相应的表格进行储存；根据整合后数据的特征和目的选择合适的图表类型，使用相应的软件进行绘制；将整合的数据与正常数据进行对比，发现问题时及时发出预警信息；发现问题后立即远程控制电磁感应加热器的控制器30断开电源20的电流。

使用场景一：将该电磁加热***外敷式设置在输油、输水、输气管路上进行安全加热；

使用场景二：将该电磁加热***外敷式设置在储罐上或者其他需要加热的设备上进行安全加热；

具体的，本发明的原理是：控制器30控制电源20对线圈10进行通电，在线圈10中形成闭合回路，对输油管道进行加热；热电偶、热电阻、压力变送器、流量计、振动传感器实时对输油管道的情况进行监测，并将数据传输到远程控制终端，远程控制终端接收数据后，操作人员进行数据校验，确保数据的完整性、一致性和准确性；进行数据转换，将数据转换为符合要求的数据格式；进行数据处理，包括数据清洗、去重、去冗余；确定整合后的数据集的目标，包括统一数据格式、数据类型；以时间为定量，将多组数据进行对应；通过加权平均对数据进行整合，并形成相应的表格进行储存；根据整合后数据的特征和目的选择合适的图表类型，使用相应的软件进行绘制；将整合的数据与正常数据进行对比，发现问题时及时发出预警信息；发现问题后立即远程控制电磁感应加热器的控制器30断开所述电源20的电流。

Claims (10)

1.一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，其特征在于，包括电磁感应加热器、热量测量装置(40)以及远程监视控制***(50)，所述电磁感应加热器外敷式设置在输油管道上，用于对所述输油管道进行稳定性加热；所述热量测量装置(40)设置在所述输油管道上，用于对所述输油管道的温度进行实时监测；所述远程监视控制***(50)与所述电磁感应加热器以及所述热量测量装置(40)电连接，用于对所述电磁感应加热器的输出温度进行控制，并对所述输油管道的温度进行实时监控；

所述远程监视控制***(50)包括输油管道内流量及压力数据采集装置、数据传输装置以及远程控制终端，所述远程控制终端与所述数据采集装置以及所述数据传输装置电连接；

所述输油管道内流量及压力数据采集装置设置在所述输油管道上，用于实时采集所述输油管道的数据；

所述数据传输装置用于将所述输油管道内流量及压力数据采集装置采集的数据以及所述热量测量装置(40)采集的热量数据传输到远程控制终端中进行处理；

所述远程控制终端用于通过对所述输油管道内流量及压力数据采集装置采集的数据以及所述热量测量装置(40)采集的热量数据进行分析处理并根据处理结果对所述电磁感应加热器进行远程控制。

2.根据权利要求1所述的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，其特征在于，所述电磁感应加热器包括线圈(10)、电源(20)、控制器(30)以及冷却装置，所述线圈(10)由导线缠绕而成，形成闭合回路，固定在贴片(11)的内部，所述贴片(11)的宽度与所述输油管道的周长相同，用于将所述线圈(10)固定在所述输油管道上；所述线圈(10)的两端分别与所述电源(20)的正负极连接，所述电源(20)用于向所述线圈(10)中通入电流；所述电源(20)与所述控制器(30)连接，所述控制器(30)用于控制所述电源(20)输出的电流的大小、加热时间和加热功率；所述冷却装置同样固定在所述输油管道上，用于通过冷却水的循环带动所述输油管道快速降温。

3.根据权利要求2所述的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，其特征在于，所述输油管道包括两层，内部为油管(60)，外部为隔离层(70)，所述隔离层(70)固定在所述油管(60)的外侧；所述油管(60)为电磁发热金属材料，所述隔离层(70)电绝缘、耐热保温材料；

所述线圈(10)的最外层设置有磁回路介质，所述磁回路介质用于提高所述线圈(10)的工作效率；所述磁回路介质为铁、钴、镍中的一种制成的片层结构体，所述磁回路介质与所述线圈(10)的最外侧固定连接，与所述隔离层(70)形成磁回路。

4.根据权利要求3所述的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，其特征在于，所述电源(20)为电网谷电交流电，所述电源(20)通过无级调压器对交流电进行调节；所述无级调压器包括输入端、调压器本身、输出端、PID控制器以及固定件；所述固定件为方形结构，外部设置有绝缘层，所述调压器本身以及所述PID控制器设置在所述固定件的内部，所述PID控制器与所述调压器本身电连接，用于对所述调压器本身的输出电压进行调节，保证输出电压的稳定性；所述输入端以及所述输出端分别设置在所述固定件的外侧，并与所述调压器本身通过导线连接；所述输入端与发电机连接，所述输出端为两个，分别与所述线圈(10)的两侧连接形成闭合回路。

5.根据权利要求4所述的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，其特征在于，所述电源(20)为太阳能光伏直流电，所述电源(20)通过蓄电池对所述线圈(10)进行供电；所述蓄电池与太阳能发电装置通过导线连接，所述太阳能发电装置用于为所述蓄电池供电。

6.根据权利要求5所述的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，其特征在于，所述热量测量装置(40)包括热电偶、热电阻、导线、比较器;所述热电偶与所述热电阻均固定在所述输油管道的外壁上，所述热电偶以及所述热电阻通过所述导线连接，形成闭合回路，对所述输油管道的温度进行实时监测；所述热电偶以及所述热电阻通过所述导线形成的回路上设置有所述比较器，所述比较器与所述热电偶以及所述热电阻电连接，用于对所述热电偶以及所述热电阻的热电势和电阻值进行比较，精准测量所述输油管道外壁上的温度；

所述热电偶包括热电偶头、热电偶接头、热电偶补偿器以及热电偶绝缘层，所述热电偶头固定在所述输油管道的外壁上，所述热电偶接头的一端与所述热电偶头连接，所述热电偶接头的另一端与所述数据传输装置连接，所述数据传输装置用于将所述热电偶头测得的温度传递到所述远程监视控制***(50)；所述热电偶头与所述热电偶接头之间设置有所述热电偶补偿器，所述热电偶补偿器用于补偿所述热电偶在监测所述输油管道时产生的温度偏差；所述热电偶头、所述热电偶接头以及所述热电偶补偿器通过所述热电偶绝缘层固定在所述输油管道上，用于确保热电偶信号在传输过程中不受外界环境的影响。

7.根据权利要求6所述的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，其特征在于，所述冷却装置包括螺旋冷凝管，所述螺旋冷凝管固定在所述输油管道上，所述螺旋冷凝管的两端分别与冷凝水连接，用于实时通入冷凝水对所述输油管道进行冷却；所述冷凝水为工业冷却水、再生水。

8.根据权利要求7所述的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，其特征在于，所述输油管道内流量及压力数据采集装置包括压力变送器、流量计、振动传感器，所述压力变送器用于监测所述输油管道内部的压力数据，所述流量计用于监测所述输油管道内部的流量数据，所述振动传感器用于对所述输油管道输油过程中产生的振动进行监测，所述数据采集装置还包括有数据采集器，所述数据采集器用于将热量测量装置(40)、所述压力变送器、所述流量计、所述振动传感器监测的数据进行采集并传输到数据传输装置中；

所述数据传输装置为模拟调制电路以及载波传输***，所述模拟调制电路用于将所述输油管道内流量及压力数据采集装置采集的数据以及所述热量测量装置(40)采集的热量数据监测到的数据信号进一步处理，叠加在载波上，进行远距离传输；所述载波传输***用于将调制好的载波进行远距离传输。

9.根据权利要求8所述的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，其特征在于，所述远程控制终端包括数据接收单元、数据处理与分析单元，所述数据接收单元用于接收所述数据传输单元传输的数据；所述数据处理与分析单元用于对所述数据接收单元接收的数据进行分析处理；

所述数据处理与分析单元包括处理器与储存器，所述储存器中储存有程序指令，所述处理器执行所述程序指令时，用于实现以下步骤：

数据处理的步骤：对所述数据接收单元接收的数据进行预处理；

数据整合的步骤：将处理后的数据整合在同一文件中；

数据分析的步骤：将整合的数据与正常数据进行对比，发现问题时及时发出预警信息；

远程控制的步骤：发现问题后立即远程控制电磁感应加热器的控制器(30)断开所述电源(20)的电流。

10.根据权利要求9所述的一种带有热量测量装置的安全性管道电磁加热***，其特征在于，所述对所述数据接收单元接收的数据进行预处理的具体步骤包括：

第一步，数据接收单元接收数据后，操作人员进行数据校验，确保数据的完整性、一致性和准确性；

第二步，操作人员进行数据转换，将数据转换为符合要求的数据格式；

第三步，操作人员进行数据处理，包括数据清洗、去重、去冗余；

第四步，操作人员进行数据融合，将不同来源的数据进行整合，形成一个统一的数据集；

所述操作人员进行数据融合，将不同来源的数据进行整合，形成一个统一的数据集的具体步骤包括：

第一步，操作人员确定整合后的数据集的目标，包括统一数据格式、数据类型；

第二步，操作人员以时间为定量，将多组数据进行对应；

第三步，操作人员通过加权平均对数据进行整合，并形成相应的表格进行储存；

第四步，操作人员根据整合后数据的特征和目的选择合适的图表类型，使用相应的软件进行绘制。