專利名稱：一種管道泄漏檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道輸送領(lǐng)域，特別是涉及一種檢測管道泄漏的管道 泄漏檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
管道輸送是與鐵路、公路、水運、航運并列的五大運輸行業(yè)之一， 它作為一種特殊設(shè)備越來越廣泛用于石油、化工、化肥、電力、冶金、 輕工、醫(yī)藥等各工業(yè)領(lǐng)域和城巿燃氣、供熱系統(tǒng)，幾乎一切流體在其生產(chǎn)、加工、運輸及使用過程中都使用壓力管道。據(jù)1998年的報導， 世界上目前共有長輸管道230多萬公里，美國有長輸管道96萬公里， 城巿內(nèi)燃氣管道196萬公里。據(jù)2002年的統(tǒng)計，我國在用長輸管道 3萬多公里，城巿公用管道17萬公里，工業(yè)管道43萬公里。雖然我 國壓力管道量大面廣，但與世界上主要工業(yè)化國家相比仍有很大差 距，可以預(yù)計，隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，以及西氣東輸和大中城市 燃氣工程的建設(shè)，我國管道擁有量必將大大增加，其安全問題至關(guān)重 要。在所有管道中，城巿埋地燃氣管道與人們的日常生活最緊密相 關(guān)，又稱之為城巿生命線。由于城巿埋地燃氣管網(wǎng)輸送介質(zhì)具有易爆、 易燃、有毒等危險特性， 一旦發(fā)生失效破壞，往往造成巨大經(jīng)濟損失， 甚至導致災(zāi)難性事故，威脅人身安全和破壞生態(tài)環(huán)境。我國現(xiàn)有13萬多公里的城巿埋地燃氣輸送管道，其中有40%已 運行20年左右，不少管道已進入事故高發(fā)階段。由于管線的老化， 不可避免的腐蝕、自然或人為損壞等因素，管道泄漏事故頻頻發(fā)生， 曾多次發(fā)生由泄漏引發(fā)的惡性事故。城巿燃氣管道常埋在地下，因此 使泄漏檢測變得困難。如果泄漏得不到及時發(fā)現(xiàn)并加以制止，不僅造成能源浪費、經(jīng)濟損失，而且可產(chǎn)生爆炸、火災(zāi)、環(huán)境污染等災(zāi)難性 事故，造成巨大的生命和財產(chǎn)損失。然而目前我國在城巿埋地燃氣管 道檢測監(jiān)測技術(shù)方面非常落后，在泄漏檢測方面，沒有能夠快速確定 埋地管道泄漏的部位的技術(shù)和儀器，有些管道一旦發(fā)生泄漏，往往需 要花費大量的物力、人力和時間來尋找泄漏點，為管道的安全運行帶 來事故隱患。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對城巿埋地燃氣管道泄漏檢測的現(xiàn)狀、存在問 題和市場需求，提出城巿埋地燃氣管道連續(xù)泄漏聲信號相關(guān)分析定位 技術(shù)，研制便攜式埋地燃氣管道泄漏點定位檢測裝置，以提高埋地燃 氣管道檢測技術(shù)水平，特別是提供一種檢測管道泄漏的管道泄漏檢測 系統(tǒng)。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種管道泄漏檢測系 統(tǒng)，包括控制器和管道泄漏檢測儀，所述控制器通過無線技術(shù)對所述 管道泄漏檢測儀進行控制，具體為對數(shù)據(jù)進行釆集設(shè)置和對數(shù)據(jù)進行處理、存儲及傳輸；所述管道泄漏檢測儀還包括傳感器，安裝在待測管道上，用于檢測所述待測管道的聲波信號，并將所述聲波信號轉(zhuǎn)換成模擬信號；放大器，與所述傳感器連接，用于將所述模擬信號放 大為放大模擬信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，與所述放大器連接，用于將所述 放大模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；主處理器，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接, 用于對所述數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)的處理和命令的發(fā)送；全球定位系統(tǒng)時 鐘同步控制模塊，與所述主處理器連接，用于高時間精度的數(shù)據(jù)釆集 的控制和實現(xiàn)；無線通訊模塊，與所述主處理器連接，用于無線接收 所述控制器的指令并傳送給所述主處理器執(zhí)行和將所述主處理器處 理完的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器；供電模塊，與所述主處理器連接，用于為 所述主處理器提供電源。其中，所述傳感器為微小位移-電信號的聲學傳感器。其中，所述放大器的頻帶寬度在1千赫到250千赫范圍內(nèi)，在通頻帶內(nèi)增益的變動量不超過3分貝。其中，所述主處理器包括中央處理器CPU和復(fù)雜可編程邏輯器 件CPLD，其中，所述CPLD與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，所述CPU 分別與所述全球定位系統(tǒng)時鐘同步控制模塊、無線通訊模塊、供電模 塊連接。其中，所述全球定位系統(tǒng)時鐘同步控制模塊包括；全球定位模塊， 與所述CPU連接，用于檢測前對時鐘進行同步；實時時鐘芯片，與 所述CPU連接，用于檢測中對時鐘進行同步。其中，所述無線通訊模塊釆用碼分多址CDMA無線技術(shù)與所述 主處理器進行無線連接。其中，所述無線通訊模塊通用無線分組業(yè)務(wù)GPRS無線技術(shù)與所 述主處理器進行無線連接。其中，所述無線通訊模塊釆用第三代數(shù)字通信3G無線技術(shù)與所 述主處理器進行無線連接。其中，所述供電模塊為鋰電池。其中，所述管道泄漏檢測儀還包括通用串行總線USB接口模塊， 與所述主處理器連接，用于連線接收所述控制器的指令并傳送給所述 主處理器執(zhí)行和將所述主處理器處理完的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制器。上述技術(shù)方案僅是本發(fā)明的一個優(yōu)選技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點 在管道外壁每隔一定距離安裝傳感器，在GPS授時誤差小于200nS 的同步條件下接收管道上的泄漏點產(chǎn)生的聲波，從而實現(xiàn)管道泄漏高 靈敏度檢測和高精度泄漏源的定位。儀器可程控設(shè)置任意時刻自動檢 測，巡檢人員可定期從泄漏定位儀中讀取數(shù)據(jù)到通用計算機以直觀圖 形和數(shù)字的形式確定管道是否存在泄漏和漏點的準確位置。可組成任 意多通道測點對復(fù)雜大規(guī)模管道系統(tǒng)進行泄漏檢測與定位。另外還具 有成本低、體積小、重量輕、易于攜帶、操作簡便的特點。


圖l是本發(fā)明實施例的一種管道泄漏檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明實施例的另一種管道泄漏檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細 描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。圖l是本發(fā)明實施例的一種管道泄漏檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖2 是對圖l中的管道泄漏檢測系統(tǒng)進行進一步細化的結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合 圖l、圖2，本實施例的管道泄漏檢測系統(tǒng)包括控制器和管道泄漏檢 測儀，控制器通過無線技術(shù)對管道泄漏檢測儀內(nèi)的數(shù)據(jù)進行處理和存 儲。管道泄漏檢測儀還包括用于檢測管道泄漏的傳感器，傳感器依 次與預(yù)放大器、主放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC, Analog to Digital Converter)連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將生成的數(shù)字信號傳送給CPLD(Complex PLD (Programmable Logic Device,可編程邏輯器件)，復(fù) 雜可編程邏輯器件)，其中，CPLD與預(yù)放大器、主放大器分別連接， 對其進行增益控制；CPLD與CPU ( Central Processing Unit,中央處理 器)通過地址總線和數(shù)據(jù)總線連接(圖l中兩者之間的單箭頭實線表 示地址總線，雙箭頭實線表示數(shù)據(jù)總線)；CPU通過地址總線和數(shù)據(jù) 總線與FLASH存儲器和RAM存儲器連接，通過I2C總線與實時時鐘 RTC (Real-Time Clock,實時時鐘芯片)連接，通過I/O線與供電模塊 連接，通過串口l與無線通訊模塊連接，通過串口2與GPS (Global Positioning System,全球定位系統(tǒng))模塊連接。GPS模塊上有GPS天 線，用于收發(fā)信號。無線通訊模塊上包含CDMA ( Code Division Multiple Access,碼分多址)天線，或其它無線技術(shù)的天線，用于收 發(fā)無線信號，無線通訊模塊通過CDMA天線與控制器進行數(shù)據(jù)交換(圖中虛線表示無線連接)。下面對本實施例的管道泄漏檢測系統(tǒng)的各部分進行詳細描述。傳感器(也稱為探頭)是將力、位移或速度轉(zhuǎn)換為電壓參數(shù)，由 敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成。在實際的泄漏檢測過程中，檢 測到的信號往往是經(jīng)過多次反射和波形變換的復(fù)雜信號，信號由傳感 器接收并轉(zhuǎn)換成電信號，探頭根據(jù)特定的校準方法，給出頻率一靈敏 度曲線，據(jù)此可根據(jù)檢測目的和環(huán)境選擇不同類型、不同頻率和靈敏 度的傳感器。傳感器是泄漏檢測系統(tǒng)的重要部分。如果傳感器設(shè)計不合理，或 許使得接收到的信號和希望接收到的信號有較大差別，直接影響釆集 到的數(shù)據(jù)真實度和數(shù)據(jù)處理結(jié)果。在泄漏檢測中，大多使用的是諧振 式傳感器和寬帶響應(yīng)的傳感器。諧振式傳感器基于兩個基本假設(shè)(1 )泄漏是阻尼正弦波；(2)聲波是以某一固定的速度傳播的。它的假設(shè)意味著傳播信號除了單純衰減以外，它的聲波形狀是不變的。它是以 不變的波形和不變的聲速獲取泄漏信號的參數(shù)。傳感器的選擇應(yīng)根據(jù)被測泄漏信號來確定。首先是了解被測泄露 信號的頻率范圍和幅度范圍，包括有可能存在的噪音信號。然后選擇 相對感興趣的泄漏信號靈敏、對噪聲信號不靈敏的傳感器進行檢測。 就泄漏源定位而言，實際運用中大量遇到的是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的金屬材料， 這類材料的聲向各向異性較小，聲波衰減系數(shù)很小，頻帶范圍大多是25KHz 750KHz，因此選用諧振式傳感器比較合適，即微小位移-電信號的聲學傳感器。放大器包括預(yù)放大器和主放大器。預(yù)放大器也叫前置放大器，傳 感器輸出的信號的電壓有時低至微伏數(shù)量級，這樣微弱的信號，若經(jīng) 過長距離的傳輸，信躁比必然要降低?？拷鼈鞲衅鞯念A(yù)放大器將信號 提高到一定程度，常用有30、 40到60分貝，傳輸給信號的處理單元。 預(yù)放大器的輸入是傳感器輸出的模擬信號，輸出是放大后的模擬信 號。傳感器的輸出阻抗比較高，預(yù)放大器需要具有阻抗匹配和變換的功能，有時傳感器輸出信號過大，還需抗電沖擊的保護能力和阻塞現(xiàn) 象的恢復(fù)能力，并且具有較大的輸出動態(tài)范圍。預(yù)放大器的一個主要指標是噪聲電平， 一般應(yīng)小于10微伏。有些 特殊用途的預(yù)放大器，噪聲電平應(yīng)小于2微伏。預(yù)放大器一般采用寬頻帶放大電路，頻帶寬度可以在1千赫到250千赫范圍內(nèi)，在通頻帶內(nèi) 增益的變動量不超過3分貝。使用這種放大器往往插入高通或帶通濾波器抑制噪聲。這種電路結(jié)構(gòu)的預(yù)放大器適應(yīng)性強，應(yīng)用比較普遍。 但也有釆用調(diào)諧或電荷放大電路結(jié)構(gòu)的預(yù)放大器。所以在泄漏系統(tǒng)中，預(yù)放大器占有重大的地位，整個系統(tǒng)的噪聲 由預(yù)放大器性能決定，它在整個系統(tǒng)中作用是要提高信噪比，要有高 增益和低噪聲的性能。此外還要具有調(diào)節(jié)方便， 一致性好，體積小等優(yōu)點，由于檢測t通常在強的機械噪聲(頻帶通常低于50KHz)、液體 噪聲(通常100KHz lMHz)和電氣噪聲的環(huán)境中，因此預(yù)放大器還 應(yīng)具有一定的強抗干擾能力和排除噪聲的能力。泄漏信號經(jīng)預(yù)放大器放大后，通常需要進行二級主放大以提高系 統(tǒng)的動態(tài)范圍。主放大器的輸入信號是預(yù)放大器輸出的模擬信號，輸 出是放大后的模擬信號，因此主放大器是模擬信號。系統(tǒng)要求主放大器具有一定的增益，與預(yù)放大器一樣，要具有l(wèi) 千赫 250千赫的頻帶寬度，在頻帶寬度范圍內(nèi)增益變化量不超過3 分貝。另外還要具有一定的負載能力和較大的動態(tài)范圍。通常主放大器提供給預(yù)放大器的直流工作電流。為了更好的適用 不同信號幅度大小、不同頻帶的泄漏信號，主放大器往往具有放大倍 數(shù)調(diào)整、頻帶范圍調(diào)節(jié)等功能。由于微機系統(tǒng)運算、傳輸、存儲數(shù)據(jù)都是數(shù)字式信號，即通常說 的邏輯l、 0。而在自然界中往往都是呈現(xiàn)連續(xù)的模擬信號，因此欲將 外界物理量的變化量傳入微機中運算或微機輸出指令都要將信號進 行轉(zhuǎn)換處理。所以信號通過主放大器的放大后，需要進行模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳入CPLD中處理。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊就是將連接變化的模擬量 轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量，是一個濾波、釆樣、保持電路和量化、編碼電 路的過程，其中量化、編碼電路是最核心的部件。模擬信號經(jīng)帶限濾 波，釆樣保持電路，變?yōu)殡A梯形狀信號，然后通過編碼器，使得階梯 狀信號中的各個電平變?yōu)槎M制碼。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入 電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。由于數(shù)字信號本身不具有實際 意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個參 考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標準，比較常見的參考標準為最大的可轉(zhuǎn)換信號 大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。模數(shù) 轉(zhuǎn)換器最重要的參數(shù)是轉(zhuǎn)換的精度，通常用輸出的數(shù)字信號的位數(shù)的 多少表示。轉(zhuǎn)換器能夠準確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換器 能夠分辨輸入信號的能力越強，轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。主處理器由CPU、 CPLD或FPGA( Field Programmable Gate Array, 現(xiàn)場可編程門陣列)或DSP (Digtal Signal Processor,數(shù)字信號處理 器)以及存儲器等電子器件和寫入的軟件程序組成。主處理器主要進 行釆入數(shù)據(jù)的處理和命令的發(fā)送。比如發(fā)送什么時間釆集信號的指 令，發(fā)出操作指令，信號數(shù)據(jù)的處理等等。由于該泄漏檢測儀是靠電 池充電，并且使用周期比較長。所以為了省電就需要優(yōu)選功耗低的 CPU和CPUXGPS時鐘同步控制模塊包括GPS模塊和RTC實時時鐘模塊。GPS 向全球范圍內(nèi)提供定時和定位的功能，全球任何地點的GPS用戶通過 低成本的GPS接收機接受衛(wèi)星發(fā)出的信號，獲取準確的空間位置信 息、同步時標及標準時間。泄漏檢測按照檢測長度劃分為若干區(qū)段， 在區(qū)段兩端安置傳感器，各個傳感器之間相距幾百米，每個探頭均連 著GPS同步時鐘，GPS天線接受GPS時鐘同步信號，做相應(yīng)的處理得 到時鐘同步信號和絕對時間戳并發(fā)送給釆集設(shè)備，釆集設(shè)備接收處理 后的GPS同步信號，達到同步整個分布式釆集系統(tǒng)。這里說的時鐘同步有2方面含義數(shù)據(jù)釆樣頻率的同步，包括釆樣時鐘信號的脈沖同步以及相位同步。時間軸上的同步，即釆樣點時間標簽的同步。只有2方面都達到同步，才能稱為真正的同步釆集。同步技術(shù)由于電纜的局限性，距離過長會導致信號衰減，很難做到公里級數(shù)的時鐘同步釆集，所以在本系統(tǒng)中GPS技術(shù)都采用衛(wèi)星來 作為同步時鐘信號傳輸?shù)妮d體，可以做到無地域限制的同步釆集，符 合本系統(tǒng)的同步需求。釆用主從時鐘模塊同步的方式，以一個時鐘模 塊的內(nèi)部時鐘作為其余時鐘模塊的參考時鐘，雖然理論上同步的準確 性可以保證，但是由于信號通過電纜作為載體發(fā)送，長時間運行后， 電纜的自身老化以及外部的突發(fā)事件是否會對信號的造成干擾。而時 鐘信號的傳輸釆用衛(wèi)星無線發(fā)送，極少會受到信號干擾。GPS能夠精 確定時，確保漏點的高精度定位，而且GPS同步技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展 以及大量應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)有了比較成熟的開發(fā)方案，與現(xiàn)有的NI采集 系統(tǒng)相結(jié)合開發(fā)，對于大型分布式采集系統(tǒng)，有著得天獨厚的優(yōu)勢， 不僅打破了原有時鐘同步技術(shù)的地域局限，并且在完成相同功能的情 況下，降低了GPS技術(shù)的開發(fā)成本。實時時鐘芯片RTC是PC主板上的晶振及相關(guān)電路組成的時鐘電 路的生成脈沖，RTC經(jīng)過8254電路的頻產(chǎn)生一個頻率較低一點的OS(系統(tǒng))時鐘TSC,系統(tǒng)時鐘每一個cpu周期加一，每次系統(tǒng)時鐘在 系統(tǒng)初起時通過RTC初始化。8254本身工作也需要有自己的驅(qū)動時鐘(PIT)。它的主要作用就是提供穩(wěn)定的時鐘信號給后續(xù)電路用。主要 功能有時鐘、日歷，鬧鐘，周期性中斷輸出，32KHz時鐘輸出。RTC 的主要性能指標有(1)控制方式:二線制，三線制，四線制。(2)晶 振:分內(nèi)置晶振和外置晶振。(3)耗流，時間微調(diào)范圍，時間精度以 及是否有TTF功能。通過GPS天線同步時鐘，實現(xiàn)無線和離線多通道異步同時鐘數(shù)據(jù) 釆集的技術(shù)。相關(guān)性定位的核心就是時間同步，GPS天線很好的解決可這個問題。同樣為了節(jié)省電源應(yīng)該搭配使用GPS模塊和RTC實時時 鐘模塊。由于GPS模塊比較耗電，所以該儀器在檢測過程中，每次檢 測前都由GPS模塊同步時鐘，在釆集過程中就由RTC實時時鐘模塊來 控制釆集的時間，以達到省電的效果。無線通訊模塊采用CDMA無線技術(shù)、GPRS ( General Packet Radio Service,通用無線分組業(yè)務(wù))或3G ( 3rd Generation,第三代數(shù)字通 信)無線技術(shù)實現(xiàn)無線通訊?？梢愿鶕?jù)不同的具體情況選擇不同的無 線技術(shù)來實現(xiàn)本發(fā)明的目的。對于只有GPRS覆蓋的郊區(qū)或偏遠山區(qū)， 可以采用GPRS無線通訊技術(shù)。隨著3G無線通訊技術(shù)的成熟，成本的 降低，也可以選擇服務(wù)質(zhì)量較好的3G無線技術(shù)來實現(xiàn)無線通訊。對 于城巿內(nèi)的鋪設(shè)的管道，則可以優(yōu)選速度較快的CDMA無線技術(shù)來實 現(xiàn)無線通訊。泄漏檢測管道環(huán)境是非常惡劣的，由于探頭要接觸管道壁，所以 需要兩能探測的距離足夠的長，例如某些城巿開挖一個坑就要50萬人 民幣。而且探頭布置好后很長一段時間都不取出，所以需要電源足夠 充足，電路足夠省電。Zigbee無線技術(shù)雖然省錢、操作簡單，但是由 于是局域網(wǎng)絡(luò)、可測距離偏近所以受到一定限制，效率低下，傳輸數(shù) 據(jù)量?。籊PRS的傳輸速度太慢了，導致傳輸時間增長，非常費電； CDMA技術(shù)傳輸速度塊、并且傳輸數(shù)據(jù)量大、相比GPRS的成本還很 低。能在艱苦環(huán)境下工作，不需人工采集，只需要通過網(wǎng)絡(luò)接受實驗 數(shù)據(jù)，可跨省、跨國操作，因此優(yōu)先CDMA無線傳輸技術(shù)。但本發(fā)明 的無線通訊模塊并不是僅僅局限于CDMA無線傳輸技術(shù)，其它可以實 現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線技術(shù)均可以應(yīng)用到本模塊中。由于泄漏檢測是長時間檢測，所以電源模塊顯得尤為重要，在節(jié) 約電源的同時，也應(yīng)當配置一款能充電，容量大的電池。考慮到體積、 容量、使用年限、價格等因素，供電模塊由充電電源，鋰電池組組成。 鋰電池無記憶效應(yīng)，重量較輕。通過可充電的鋰電池供給士5V或士15V的電流，允許鋰電池電壓波動50%，支持10分鐘數(shù)據(jù)釆集， 一年待機 的功耗。另外，本發(fā)明實施例管道泄漏檢測系統(tǒng)中的控制器可以為個人電 腦、服務(wù)器等能夠進行數(shù)據(jù)釆集、處理和對處理器進行設(shè)置及控制的 設(shè)備，由于受工作環(huán)境的限制，優(yōu)選為筆記本電腦。本發(fā)明實施例管道泄漏檢測儀還包括USB (Universal Serial Bus,通用串行總線)接 口模塊，與主處理器連接，當將埋入地下管道中管道泄漏檢測儀取出 后，可以通過USB連接線主處理器與控制器連接，此時不需要無線通 訊模塊工作，就可以實現(xiàn)對處理器數(shù)據(jù)的釆集和處理，另外也可以對 處理器進行設(shè)置，另外，無線通訊模塊出現(xiàn)異常時，也可以通過USB 接口模塊與控制器通訊。本發(fā)明實施例管道泄漏檢測系統(tǒng)中還包括大 容量的FLASH存儲器，至少可存儲100次超長釆樣波形，保證數(shù)據(jù)的 及時、安全的儲存。本發(fā)明實施例管道泄漏檢測系統(tǒng)釆用聲學方法進行埋地管道泄 漏檢測，其原理為流體穿過管壁漏孔外泄時，會激發(fā)沿管道壁傳輸 的聲信號，貼裝在管道外壁的聲波傳感器監(jiān)測泄漏信號的大小和位 置。沒有泄漏發(fā)生時，聲波傳感器獲得的是背景噪聲信號，當有泄漏 發(fā)生時，可產(chǎn)生傳感器可探測的低頻泄漏聲信號，如釆用兩個以上的 傳感器進行探測，通過相關(guān)分析即可以得到泄漏源的位置。由以上實施例可以看出，本發(fā)明實施例管道泄漏檢測系統(tǒng)在管道 外壁(材質(zhì)不限)每隔一定距離(通常10-800米)安裝高靈敏度泄 漏定位儀專用傳感器，在GPS授時誤差小于200nS的同步條件下接收 管道上的泄漏點產(chǎn)生的聲波，從而實現(xiàn)管道泄漏高靈敏度檢測和高精 度泄漏源定位的目的。儀器可程控設(shè)置任意時刻自動檢測，巡檢人員 可定期從泄漏定位儀中讀取數(shù)據(jù)到通用計算機以直觀圖形和數(shù)字的 形式確定管道是否存在泄漏和漏點的準確位置?？山M成任意多通道測 點對復(fù)雜大規(guī)模管道系統(tǒng)進行泄漏檢測與定位。采集器可以在白天或夜間任意時段運行，可以設(shè)定在任何時段進 行檢測，確保把使用和泄漏區(qū)分開來。工作者在數(shù)字地圖上部署探頭 安放位置，在辦公室里就能獲得泄漏探測結(jié)果分析。本發(fā)明實施例管 道泄漏檢測系統(tǒng)還具有可擴展的優(yōu)點，可以將更多的釆集器可加入系 統(tǒng)，組成任意多通道測點。效率高，實現(xiàn)一次操作完成泄漏探測與漏 點定位。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以 做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種管道泄漏檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括控制器和管道泄漏檢測儀，所述控制器通過無線技術(shù)對所述管道泄漏檢測儀進行控制，具體為對數(shù)據(jù)進行采集設(shè)置和對數(shù)據(jù)進行處理、存儲及傳輸；所述管道泄漏檢測儀還包括傳感器，安裝在待測管道上，用于檢測所述待測管道的聲波信號，并將所述聲波信號轉(zhuǎn)換成模擬信號；放大器，與所述傳感器連接，用于將所述模擬信號放大為放大模擬信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，與所述放大器連接，用于將所述放大模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；主處理器，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，用于對所述數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)的處理和命令的發(fā)送；全球定位系統(tǒng)時鐘同步控制模塊，與所述主處理器連接，用于高時間精度的數(shù)據(jù)采集的控制和實現(xiàn)；無線通訊模塊，與所述主處理器連接，用于無線接收所述控制器的指令并傳送給所述主處理器執(zhí)行和將所述主處理器處理完的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器；供電模塊，與所述主處理器連接，用于為所述主處理器提供電源。
2、 如權(quán)利要求1所述的管道泄漏檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 傳感器為微小位移-電信號的聲學傳感器。
3、 如權(quán)利要求2所述的管道泄漏檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 放大器的頻帶寬度在1千赫到250千赫范圍內(nèi)，在通頻帶內(nèi)增益的變 動量不超過3分貝。
4、 如權(quán)利要求3所述的管道泄漏檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 主處理器包括中央處理器CPU和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD,其中， 所述CPLD與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，所述CPU分別與所述全球定位系統(tǒng)時鐘同步控制模塊、無線通訊模塊、供電模塊連接。
5、 如權(quán)利要求4所述的管道泄漏檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述全球定位系統(tǒng)時鐘同步控制模塊包括；全球定位模塊，與所述CPU連接，用于檢測前對時鐘進行同步; 實時時鐘芯片，與所述CPU連接，用于檢測中對時鐘進行同步。
6、 如權(quán)利要求5所述的管道泄漏檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 無線通訊模塊釆用碼分多址CDMA無線技術(shù)與所述主處理器進行無 線連接。
7、 如權(quán)利要求5所述的管道泄漏檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 無線通訊模塊通用無線分組業(yè)務(wù)GPRS無線技術(shù)與所述主處理器進 行無線連接。
8、 如權(quán)利要求5所述的管道泄漏檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 無線通訊模塊采用第三代數(shù)字通信3G無線技術(shù)與所述主處理器進行 無線連接。
9、 如權(quán)利要求6 8任一項所述的管道泄漏檢測系統(tǒng)，其特征在 于，所述供電模塊為鋰電池。
10、 如權(quán)利要求9所述的管道泄漏檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 管道泄漏檢測儀還包括通用串行總線USB接口模塊，與所述主處理 器連接，用于連線接收所述控制器的指令并傳送給所述主處理器執(zhí)行 和將所述主處理器處理完的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管道泄漏檢測系統(tǒng)，包括控制器和管道泄漏檢測儀，所述控制器通過無線技術(shù)對所述管道泄漏檢測儀內(nèi)的數(shù)據(jù)進行處理和存儲；所述管道泄漏檢測儀還包括傳感器，安裝在待測管道上；放大器，與所述傳感器連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，與所述放大器連接；主處理器，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接；全球定位系統(tǒng)時鐘同步控制模塊，與所述主處理器連接；無線通訊模塊，與所述主處理器連接；供電模塊，與所述主處理器連接。本發(fā)明在管道外壁每隔一定距離安裝傳感器，在GPS授時誤差小于200nS的同步條件下接收管道上的泄漏點產(chǎn)生的聲波，從而實現(xiàn)管道泄漏高靈敏度檢測和高精度泄漏源的定位。另外還具有成本低、體積小、重量輕、易于攜帶、操作簡便的特點。
文檔編號F17D5/00GK101260976SQ20081010423
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者劉時風, 沈功田 申請人:中國特種設(shè)備檢測研究院;北京聲華新創(chuàng)科技有限公司