CN203375178U - 基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测*** - Google Patents

基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测*** Download PDF

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陈先锋
刘杰
张英
王海燕
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Abstract

本实用新型涉及一种基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***，该***包括：管道泄漏监测单元、Zigbee中心节点、GPRS数据接收终端和计算机控制***。其中，管道泄漏监测单元用于检测城市燃气管网中泄漏的燃气信号；Zigbee中心节点通过Zigbee无线网络接收泄漏的燃气信号，并将该信号通过GPRS无线网络发出；GPRS数据接收终端接收所述Zigbee中心节点发出的信号后发送至计算机控制***，从而得到燃气泄漏的位置。本实用新型能够对城市燃气管网进行连续实时监测，全面***的掌控管道运行状况，提高监测效率。采用Zigbee无线网络和GPRS无线网络传输信号，具有传输距离远，部署灵活，易于维护的优点。

Description

基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***
技术领域
本实用新型涉及燃气泄漏监测，具体地指一种基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***。
背景技术
近年来，随着我国经济的迅猛发展，人们的居住环境及生活条件得到不断改善，城市住宅建设呈现势不可挡的态势，推动了城市燃气配套设施的发展。燃气以其绿色环保，经济实惠，和安全可靠地特点迅速成为城市居民和工业生产的主要燃料。由于，城市燃气管网埋设于人员密集的生活区地下，一旦发生泄漏，将会引发火灾甚至***的重大安全事故，带来的严重后果造成的环境与社会问题远远超过了事故本身，严重影响和制约着城市现代化进程与城市公共安全。
目前，由于燃气管道的泄漏情况复杂，检测方式大多以人工定期巡检为主，泄漏检测与定位的实时性与准确性难以得到保证。
因此，设计一种取代人工定期巡检，能够实时、高效和精确的城市燃气管网泄漏监测***对城市居民的生命财产安全和城市的健康稳定发展具有重大的现实意义。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术中人工巡检的不足而提供一种基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***，该无线监测***采集城市燃气管网中的管道数据，通过Zigbee和GPRS无线组网传送至远程控制中心，以实现对整个城市燃气管网的实时监测。
实现本实用新型目的采用的技术方案是：一种基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***，包括：
至少一个含有地理信息的管道泄漏监测单元，设于城市燃气管网中的管道上，用于检测城市燃气管网中泄漏的燃气信号，并通过Zigbee无线网络发送含有燃气泄漏的信息；
Zigbee中心节点，连接于所述Zigbee无线网络中，用于接收所述Zigbee无线网络中燃气泄漏的信息，并将该信息通过GPRS无线网络发出；
GPRS数据接收终端，连接于所述GPRS无线网络中，用于接收所述Zigbee中心节点发出的信息；
计算机控制***，与所述GPRS数据接收终端连接，处理接收到的信息数据，得到燃气泄漏的位置。
在上述技术方案中，所述管道泄漏监测单元包括：
声发射传感器，设于城市燃气管网中的管路上，用于检测城市燃气管网中泄漏的燃气信号；以及
模拟信号/Zigbee转换发射模块，与所述声发射传感器连接，用于将所述泄漏的燃气信号转换为符合Zigbee传输协议的含有燃气泄漏的信息，并发出该信息。
进一步地，所述基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***，还包括：
放大器，连接于所述声发射传感器与模拟信号/Zigbee转换发射模块之间。
在上述技术方案中，所述Zigbee中心节点包括：
Zigbee无线通信模块，连接于所述Zigbee无线网络中，用于接收模拟信号/Zigbee转换发出的含有燃气泄漏的信息；以及
Zigbee/GPRS转换模块，与所述Zigbee无线通信模块连接，用于将所述含有燃气泄漏的信息转换为符合GPRS传输协议的数据，并发射所述数据。
本实用新型通过声发射传感器监测城市燃气管网中的管路，一旦监测到管路出现泄漏的信号，则将信号通过模拟信号/Zigbee转换发射模块转换后通过Zigbee无线网发出，Zigbee中心节点接收Zigbee无线网中信号后，通过Zigbee/GPRS转换模块转换后经GPRS无线网络发出；GPRS数据接收终端接收到GPRS无线网络中的信号后传输给计算机控制***，计算机控制***对信号分析处理后得到泄漏的准确位置。
附图说明
图1为本实用新型基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***的结构框图；
图2为本实用新型基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，本实用新型基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***，包括：管道泄漏监测单元100、Zigbee中心节点200、GPRS数据接收终端300和计算机控制***400。
其中，管道泄漏监测单元100包括：声发射传感器101、放大器102和模拟信号/Zigbee转换发射模块103，声发射传感器101设于城市燃气管网中的管路500 中，用于检测城市燃气管网中泄漏的燃气信号。由于声发射传感器101输出的信号的电压较低，若经过长距离的传输，信噪比将会降低，可能导致监测信号丢失，因此本实施例在声发射传感器101输出端设置放大器102，发射传感器101采集泄漏的燃气信号经过放大器102后输入到 模拟信号/Zigbee转换发射模块103，模拟信号/Zigbee转换发射模块103将泄漏的燃气信号转换为符合Zigbee传输协议的数字信号，并通过Zigbee无线网络发射转换后的数字信号。
声发射是一种常见的物理现象，当材料受外力或内力作用发生变形或断裂，以弹性波形式释放出应力应变能的现象称为声发射(AcousticEmission, 简称AE)。声发射技术是一种用仪器检测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术。它可以在构件或材料对的内部结构、缺陷或潜在缺陷处于运动变化的过程中进行检测。其主要特点在于能对材料的疲劳过程进行实时的动态分析，以及动态检测/监测和评价构件的结构完整性。本实用新型中，当管道500的某一位置发生泄漏，将会产生相应的声发射信号，处于泄漏点两端的声发射传感器100将采集到这类信号。
本实施例中管道泄漏监测单元100为多个，Zigbee中心节点200的数量根据管道泄漏监测单元100的数量和位置来设置。如：长度约为2km的管道500，以间距500m埋设4个管道泄漏监测单元100，在管道500的中心位置架设一个Zigbee中心节点200。
Zigbee中心节点200连接在Zigbee无线网络中，用于接收Zigbee无线网络中燃气泄漏的信息。本实施例中Zigbee中心节点200包括：Zigbee无线通信模块201和Zigbee/GPRS转换模块，其中Zigbee无线通信模块201连接在Zigbee无线网络中，接收Zigbee无线网络中燃气泄漏的信息；Zigbee/GPRS转换模块202与Zigbee无线通信模块201连接，用于将Zigbee无线通信模块201接收到的信息转换为符合GPRS传输协议的数据，并通过GPRS无线网络发送所述数据。
GPRS数据接收终端300通过GPRS无线网络接收Zigbee/GPRS转换模块202发出的信号；
计算机控制***400与GPRS数据接收终端300连接，接收并处理Zigbee/GPRS转换模块202发出的信号，计算机控制***400中的软件程序先对信号进行数字滤波，降噪，然后对信号时域和频域分析，通过设定的互相关定位算法对泄漏位置进行定位，最后将精确的定位结果显示在小比例的管道图上，以便工作人员直观、迅速的找到泄漏地点以采取有效的抢救措施。
本实用新型通过以下方式来得到管道500中的泄漏点位置，设A、B检测点分别安装有声发射传感器A和B，假设泄漏源在两声发射传感器之间，泄漏发生后，声发射波向A、B两点传播，泄漏点到声发射传感器A的距离可以通过公式(1)计算。
x=(D-vΔt)/2                      (1)
式中：
x：泄漏点到传感器A的距离。
D：两传感器之间的距离。
v：声波在该泄漏管道中的传播速度，通常由工程手册获得。
Δt：信号传播到传感器A和B的时间差。
本实用新型能够对城市燃气管网进行连续实时监测，全面***的掌控管道运行状况，提高监测效率。所采用的声发射传感器100灵敏度高，且对被测管道接近要求不高，传输方式采用Zigbee无线网络和GPRS无线网络，传输距离远，部署灵活，易于维护。

Claims (4)

1.一种基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***，其特征在于，包括：
至少一个含有地理信息的管道泄漏监测单元，分别设于城市燃气管网中的管道上，用于检测城市燃气管网中泄漏的燃气信号，并通过Zigbee无线网络发送含有燃气泄漏的信息；
Zigbee中心节点，连接于所述Zigbee无线网络中，用于接收所述Zigbee无线网络中燃气泄漏的信息，并将该信息通过GPRS无线网络发出；
GPRS数据接收终端，连接于所述GPRS无线网络中，用于接收所述Zigbee中心节点发出的信息；
计算机控制***，与所述GPRS数据接收终端连接，处理接收到的信息数据，得到燃气泄漏的位置。
2.根据权利要求1所述基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***，其特征在于，所述管道泄漏监测单元包括：
声发射传感器，设于城市燃气管网中的管路上，用于检测城市燃气管网中泄漏的燃气信号；以及
模拟信号/Zigbee转换发射模块，与所述声发射传感器连接，用于将所述泄漏的燃气信号转换为符合Zigbee传输协议的含有燃气泄漏的信息，并发出该信息。
3.根据权利要求2所述基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***，其特征在于，还包括：
放大器，连接于所述声发射传感器与所述模拟信号/Zigbee转换发射模块之间。
4.根据权利要求1或2或3所述基于声发射的城市燃气管网泄漏无线监测***，其特征在于，所述Zigbee中心节点包括：
Zigbee无线通信模块，连接于所述Zigbee无线网络中，用于接收模拟信号/Zigbee转换发出的含有燃气泄漏的信息；以及
Zigbee/GPRS转换模块，与所述Zigbee无线通信模块连接，用于将所述含有燃气泄漏的信息转换为符合GPRS传输协议的数据，并发射所述数据。
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