基于多探头流量测量的三参数管道监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于多探头流量测量的三参数管道监测系统。它是将压力传感器的输出正、负信号端与中央处理器正、负模拟输入端连接，而将温度与时间数字转换装置经SPI‑接口与中央处理器连接，中央处理器输出端经数字I/O脚分别接有线、无线通讯模块，且经无线、有线通讯模块与数据采集器相连接，数据采集器输出经互联网平台至终端显示器。它将温度、压力、流量三参数测量，经通讯模块及网络连接把数据远传至终端显示器，对实时数据采集、监测、计量、分析与存储，及时发现管道漏失现象，确定有否堵塞和爆裂的可能，结合历史数据实时动态分析解决管道监测与预警。其结构设计科学合理、监控数据准确可靠、操作使用方便灵活、适合进行推广应用。

Three parameter pipeline monitoring system based on multi probe flow measurement

The utility model discloses a pipeline monitoring system with three parameters based on multi probe flow measurement. It is the pressure sensor output signal of positive and negative terminal and the central processor of positive and negative analog input terminal is connected, and the temperature and time to digital conversion device by SPI interface connected with the central processor, the central processor output by the digital I/O pin are respectively connected with wired and wireless communication module, and the wireless communication module the data collector is connected with the data collector, output via the Internet platform to display terminal. It will be three temperature, pressure and flow parameter measurement, through the communication module and the network connection to the data transmission to the terminal display of real-time data acquisition, monitoring, measurement, analysis and storage, to detect pipeline leakage, determine whether there is blockage and burst, according to the history data of real-time dynamic monitoring and analysis to solve the pipeline early warning. The structure design is scientific and reasonable, the monitoring data is accurate and reliable, and the operation and use are convenient and flexible, which is suitable for popularization and application.

【技术实现步骤摘要】
基于多探头流量测量的三参数管道监测系统
本技术涉及石油、水、热力等管道监测与计量技术，特别是涉及一种利用多个探头实施对管道的监测与计量技术。
技术介绍
管道传输具有经济、高效、安全、稳定等诸多优点而被应用于石油、天然气、水、热力等流体运输。随着社会经济、科技的不断进步，管道敷设得到大量的应用，管道系统广泛应用于石油、冶金、城市水暖供应以及天然气等工业领域中，而管道安全保护的问题也日益突出地摆在了人们的面前。管道常年埋于地下，容易发生腐蚀、疲劳破损或泄漏，这不仅会带来重大的经济损失，而且将造成严重的环境污染。因此，对管道实施有效的泄漏检测，对于保证管道安全运输极其重要。传统的管道泄漏探测方法主要有两种：一种是分离式，一个探测器只能测试一定区域内的情况，但管道传输往往是几十、数百公里，要想不留下探测的空白区，需花费大量的投资和维修费用；另一种是不间断的带有传感系统探测器，需在管道内壁安装特殊的电缆，很难维护，而且上述探测器均不可避免地带来环境的污染和电磁波的干扰。面对环境复杂，距离遥远的管道系统，系统供电、传感器放置、信号采集传输等各种现实问题，使得各种传统的报警监控类设备都显得无能为力。随着管道的持续建设，各种技术监测手段也迎运而生，目前应用于管道泄漏监测的方法主要有压力梯度法、负压力波法、流量平衡法等。这些方法的特点和应用场合各不相同，在各个应用领域中也发挥了一定的积极作用。但也存在不同的缺点，特别是不能理想解决管道漏失及管道的综合监控问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于多探头测量的三参数管道监测系统，它能及时发现管道漏失状况，使管道泄漏得到有效预防与控制，能够提供早期预警与中心平台实时监测，为快速、及时、准确、可靠地检测管网系统提供了极大的便利，使地下管网的节能、环保、安全得到极大的保障。本技术采取以下技术方案来实现：它包括恒流供电电源、中央处理器、压力传感器、温度传感器、流量传感器、晶体振荡器、时间数字转换器，以及无线通讯模块、有线通讯模块、数据采集器、互联网平台、终端显示器，主要是将压力传感器的输出正、负信号端分别与中央处理器的正、负模拟输入端对应连接，而将温度与时间数字转换装置经由串行接口端子SSN、SCK、SI、SO组成的SPI-接口与中央处理器对应接口进行连接，同时，将中央处理器输出端经通用型数字I/O引脚分别连接无线通讯模块及有线通讯模块，且将所述无线通讯模块及有线通讯模块与数据采集器相连接，数据采集器输出再经互联网平台至终端显示器。所述的温度与时间数字转换装置包括温度传感器、流量传感器、时间数字转换器TDC-GP22和晶体振荡器，所述的温度传感器输出端T1、T2对应接入时间数字转换器TDC-GP22的温度测量端口PT1、PT2，所述时间数字转换器TDC-GP22的STOP2端与流量传感器的第一组超声波探头连接，而时间数字转换器TDC-GP22的STOP1端与流量传感器的第二组超声波探头相连接，并在时间数字转换器TDC-GP22的XIN端与XDUT端之间设置晶体振荡器，在XLK32OUT端与XLK32IN端之间设置另一晶体振荡器。本技术的有益效果：1、由于设置了温度传感器、多探头组成的流量传感器以及晶体振荡器与时间数字转换器TDC-GP22的有机结合构成的温度与时间数字转换装置，将温度、压力、流量三参数一并送入中央处理器，再经有线通讯模块、无线通讯模块及网络连接把测量数据远传至终端显示器的结构，可通过网络连接对实时数据进行采集与分析，并且能够实现有效的监测与计量。2、它将三参数，即压力、温度、流量集成在同一系统内，由温度、流量构成热计量热表，根据测量结果及时发现管道漏失或偷热现象，同时根据压力与流量的变化来确定系统有否堵塞现象，爆裂的可能，结合历史数据的实时动态分析来解决管道监测与预警。3、本技术可进行分区计量，进行管网漏失的固定区间定位，将漏点控制在最小范范围内。4、本技术借助GPRS模块使数据采集器与服务器实现数据交互，大数据远传，借助互联网将计算机与服务器连接，及时访问数据，实时监控数据，能够快速、准确、可靠的检测管网情况，操作方便，使地下管网的节能、环保、安全得到切实的保障。5、本技术由于使用了时间数字转换器TDC-GP22芯片，不仅减少了外部元件的数量，明显降低了生产成本与生产调试时间，而且简化了设计过程，有效提升了整个系统的测量质量。6、本技术还具有结构设计科学合理、监控数据准确可靠、操作使用方便灵活、适合进行推广应用等优点。附图说明图1为本技术的电路结构示意图；图2为本技术网络连接结构示意图。具体实施方式图1、图2所示本技术的基于多探头流量测量的三参数管道监测系统是一种利用网络对管道进行监测与计量的应用系统。它为恒流供电电源供电，采用AC-DC模块，进行降压处理，输出直流50v、±15v、3.3v电压，分别为系统内各器件提供电能。其每路电流分别为50mA、100mA、50mA。本系统使用中央处理器(MSP430)1对管道的温度、压力、流量三参数进行数据采集，中央处理器1低电源电压范围:1.8V至3.6V，低功耗运行模式，它为三路具有差分PGA的24位A/D采集转换器。所述监测系统使用的压力传感器2、温度传感器3、流量传感器4均为已知技术。其中压力传感器2安装在管段顶部的内壁上，温度传感器3至管段中心线位置，而流量传感器4中的两组四只超声波探头6、6ˊ及7、7ˊ是倾斜45°固定安装在管段的侧壁上，具体是在两端为法兰的法兰管中间管体部分(即管段)上下、左右管壁对应位置上分别设置凸出管体、倾斜45°并与管体相联通的四个小管径，另将与金属体也称传感器机体固定的超声波探头6、6ˊ及7、7ˊ经金属体部分分别旋入小管径内固定与法兰管形成一体。从而使所述流量传感器4中的四只超声波探头6、6ˊ与7、7ˊ形成互为90°分布，即水平方向一组，垂直方向一组。每组超声波探头6、6ˊ及7、7ˊ均倾斜于管道中线45°的对射状态。所述设有压力传感器2、温度传感器3和流量传感器4的法兰管经两端法兰与管道连接固定。本系统的压力测量采用波纹管式压力传感器2，将所述压力传感器2输出正、负信号端IN+、IN-直接对应接入中央处理器1的正模拟输入端AO.O+、负模拟输入端AO.O-(即与中央处理器1的管脚1、管脚2对应进行连接)，通过内部差分放大和A/D转换器转换为数字信号采集并存储。温度与流量的测量是利用时间数字转换器(TDC-GP22)5来进行的。将温度传感器3的输出端T1、T2与时间数字转换器5的温度测量端口PT1、PT2对应连接，也就是对应时间数字转换器5的管脚23、24，同时将所述时间数字转换器5的STOP2端(管脚27)与流量传感器4的第一组超声波探头6连接，还将所述时间数字转换器5的STOP1端(管脚30)与流量传感器4中的第二组超声波探头7相连接。另将第一、第二两组超声波探头中的6ˊ、7ˊ接地。为给时间数字转换器5建立工作条件，在它的XIN、XDUT即1、2管脚上设由电阻R1与晶体X1并联，然后再分别对地串联电容C1、C2组成的晶体振荡器8和在XLK32OUT、XLK32IN即15、16管脚设置了由电阻R2与晶体X2并联，再分别对地串本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多探头流量测量的三参数管道监测系统，包括恒流供电电源、中央处理器(1)、压力传感器(2)、温度传感器(3)、流量传感器(4)、晶体振荡器(8、8ˊ)、时间数字转换器(5)，以及无线通讯模块(10)、有线通讯模块(11)、数据采集器(12)、互联网平台(13)、终端显示器(14)，其特征在于：将压力传感器(2)的输出正、负信号端(IN+、IN‑)分别与中央处理器的正、负模拟输入端(AO.O+、AO.O‑)对应连接，而将温度与时间数字转换装置(9)经由串行接口端子(SSN、SCK、SI、SO)组成的SPI‑接口与中央处理器(1)对应接口进行连接，同时，将中央处理器(1)输出端经通用型数字I/O引脚分别连接无线通讯模块(10)及有线通讯模块(11)，且将所述无线通讯模块(10)及有线通讯模块(11)与数据采集器(12)相连接，数据采集器(12)输出再经互联网平台(13)至终端显示器(14)。

【技术特征摘要】
2016.06.01 CN 20162052321411.一种基于多探头流量测量的三参数管道监测系统，包括恒流供电电源、中央处理器(1)、压力传感器(2)、温度传感器(3)、流量传感器(4)、晶体振荡器(8、8ˊ)、时间数字转换器(5)，以及无线通讯模块(10)、有线通讯模块(11)、数据采集器(12)、互联网平台(13)、终端显示器(14)，其特征在于：将压力传感器(2)的输出正、负信号端(IN+、IN-)分别与中央处理器的正、负模拟输入端(AO.O+、AO.O-)对应连接，而将温度与时间数字转换装置(9)经由串行接口端子(SSN、SCK、SI、SO)组成的SPI-接口与中央处理器(1)对应接口进行连接，同时，将中央处理器(1)输出端经通用型数字I/O引脚分别连接无线通讯模块(10)及有线通讯模块(11)，且将所述无线通讯模块(10)及有线通...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘革，赵帅，刘嵩，
申请(专利权)人：吉林省中科环宇智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林,22