專利名稱：燃氣閥井泄漏監(jiān)測終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種燃氣閥井泄漏監(jiān)測終端，屬于燃氣閥井泄漏監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在各類工業(yè)管線中，燃氣管線是城市范圍內(nèi)分布最廣、涉及區(qū)域最多的高危壓力管線。從安全角度來看，燃氣閥井是整個燃氣管網(wǎng)線路上設(shè)備相對密集的地方，由于地區(qū)溫差、地面沉降、焊縫缺陷、年久失修、管道腐蝕和外力破壞等因素的存在，可能造成閥井中閥門密封不良或周圍管道泄漏，燃氣很容易在閥井內(nèi)形成堆積，由此引發(fā)的爆炸和爆燃事故時有發(fā)生，特別是隨著燃氣管網(wǎng)越來越復(fù)雜、管線越來越長，重大安全隱患問題越發(fā)突出， 嚴(yán)重威脅社會公共安全和公共利益。目前燃氣閥井泄漏常用的監(jiān)測手段有人工嗅覺探測、 人工儀表巡查、地表植物觀察等，但這些常用的監(jiān)測手段存在一定的弊端，如效率低、實時性差、監(jiān)控范圍有限、人力資源成本高、不能有效預(yù)警等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的是一種燃氣閥井泄漏監(jiān)測終端，其目的是針對燃氣閥井泄漏監(jiān)測的具體應(yīng)用需求，將無線GPRS傳輸技術(shù)、低功耗控制技術(shù)、防盜報警技術(shù)與燃氣泄漏探測技術(shù)結(jié)合，把預(yù)防管道燃氣泄漏的人工巡檢方式轉(zhuǎn)變?yōu)闀円箤崟r監(jiān)測的現(xiàn)代化自動模式，從而減少燃氣泄漏事故造成的危害。該系統(tǒng)具有自動化程度高、維護保養(yǎng)簡便、系統(tǒng)成本低等特點。本發(fā)明的技術(shù)解決方案其特征是設(shè)備異動監(jiān)測信號輸出端與第一 I/O端口的信號輸入端相接，第一 I/O端口的信號輸出端與16位RISC核的第一信號輸入端相接，安裝區(qū)域水位信號輸出端與水位偵測探頭的信號輸入端相接，水位偵測探頭的信號輸出端與第二 I/O端口的信號輸入端相接，第二 I/O端口的信號輸出端與16位RISC核的第二信號輸入端相接，氣體采樣傳感器的氣體信號輸出端與紅外光譜成分分析儀的溫度信號輸入端相接，紅外光譜成分分析儀的溫度信號輸出端與信號調(diào)理的信號輸入端相接，信號調(diào)理的信號輸出端與第一 A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端相接,第一 A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與16位RISC 核的第三信號輸入端相接，溫度監(jiān)測的溫度信號輸出端與第二 A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端相接，第二 A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與16位RISC核的第四信號輸入端相接，16位RISC核的第五信號輸入端與時鐘電路的信號輸出端相接，16位RISC核的第六信號輸入端與復(fù)位電路的信號輸出端相接，16位RISC核的第七信號輸入端與電源電路的電源輸出端相接，16 位RISC核的信號輸出端與第三I/O端口的信號輸入端相接，第三I/O端口的信號輸出端與看門狗電路的信號輸入端相接，看門狗電路的信號輸出端與復(fù)位電路的信號輸入端相接， GPRS/GSM通訊模塊的信號輸出/輸入端與通訊端口的第一信號輸入/輸出端對應(yīng)相接，通訊端口的第二信號輸入/輸出端與16位RISC核的第一信號輸出/輸入端對應(yīng)相接，16位 RISC核的第二信號輸出/輸入端與RAM/R0M的信號輸入/輸出端對應(yīng)相接。本發(fā)明的優(yōu)點監(jiān)測閥井內(nèi)燃氣濃度和水位高度，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)或手機短信傳送到監(jiān)控中心?；谌S燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)圖實時顯示每個閥井內(nèi)的燃氣濃度和水位高度。實時數(shù)據(jù)、事件記錄、操作記錄的長期保存。針對某一閥井檢測點顯示趨勢曲線，也可以進行多閥井檢測點同時顯示趨勢曲線，通過分析和對比實現(xiàn)預(yù)測預(yù)警功能。采用基于NDIR技術(shù)的紅外探測技術(shù)原理，具有精度高、選擇性好、靈敏可靠、反應(yīng)快、測量范圍寬、不中毒、不依賴于氧氣、受環(huán)境干擾因素較小、壽命長等顯著優(yōu)點，既免除了常用半導(dǎo)體傳感器穩(wěn)定性較差，受環(huán)境影響較大，易中毒又克服了催化燃燒型傳感器暗火工作，有引燃爆炸危險的弊端。采用GPRS/GSM無線傳輸燃氣探測設(shè)備可安裝于任何地點，無需布線，覆蓋范圍較廣，特別設(shè)計的天線系統(tǒng)，保證天線安裝在井下也好的接收效果，無需開挖路面，安裝方便，同時也便于維護；休眠電流非常小，采用事件觸發(fā)+周期循環(huán)工作相結(jié)合的方式既保證了報警信息的實時性又便于繪制整體濃度曲線；采用呼吸膜技術(shù)覆蓋傳感器探測空間表面做到防水透氣有效延長探頭的使用壽命，探頭防水浸。


附圖I是燃氣閥井泄漏監(jiān)測終端的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是水位偵測探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的I是紅外探測探頭、2是空腔、3是探頭外殼。
具體實施例方式對照附圖1，其結(jié)構(gòu)是設(shè)備異動監(jiān)測信號輸出端與第一 I/O端口的信號輸入端相接，第一 I/O端口的信號輸出端與16位RISC核的第一信號輸入端相接，安裝區(qū)域水位信號輸出端與水位偵測探頭的信號輸入端相接，水位偵測探頭的信號輸出端與第二 I/O端口的信號輸入端相接，第二 I/O端口的信號輸出端與16位RISC核的第二信號輸入端相接，氣體采樣的氣體信號輸出端與紅外光譜成分分析儀的溫度信號輸入端相接，紅外光譜成分分析儀的溫度信號輸出端與信號調(diào)理的信號輸入端相接，信號調(diào)理的信號輸出端與第一 A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端相接，第一 A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與16位RISC核的第三信號輸入端相接，溫度監(jiān)測的溫度信號輸出端與第二 A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端相接，第二 A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與16位RISC核的第四信號輸入端相接，16位RISC核的第五信號輸入端與時鐘電路的信號輸出端相接，16位RISC核的第六信號輸入端與復(fù)位電路的信號輸出端相接， 16位RISC核的第七信號輸入端與電源電路的電源輸出端相接，16位RISC核的信號輸出端與第三I/O端口的信號輸入端相接，第三I/O端口的信號輸出端與看門狗電路的信號輸入端相接，看門狗電路的信號輸出端與復(fù)位電路的信號輸入端相接，GPRS/GSM通訊模塊的信號輸出/輸入端與通訊端口的第一信號輸入/輸出端對應(yīng)相接，通訊端口的第二信號輸入 /輸出端與16位RISC核的第一信號輸出/輸入端對應(yīng)相接，16位RISC核的第二信號輸出 /輸入端與RAM/R0M的信號輸入/輸出端對應(yīng)相接。燃氣泄漏監(jiān)測終端采用電池供電，在器件的選型和產(chǎn)品的方案設(shè)計中均時刻注意低功耗的目標(biāo)。電源采用高轉(zhuǎn)換效率及低靜態(tài)功耗器件，所有大功率外設(shè)均設(shè)置電源關(guān)斷， 在不進行信號采集和數(shù)據(jù)傳送時關(guān)閉相應(yīng)外設(shè)供電。嵌入式微控制器采用超低功耗器件， 由于設(shè)置有外置看門狗器件，需要周期性喚醒單片機。經(jīng)測試在每O. 125S喚醒一次時系統(tǒng)功耗為O. 044mai3. 6V,探頭功耗為95ma@3. 6V, GSM通訊模塊功耗為280ma@3. 6V,配用4節(jié)ER341245鋰亞電池供電，可以滿足一年的供電需求。燃氣閥井泄漏探測終端采用隔爆設(shè)計，防爆等級Exd II BT4，檢測傳感器安裝于井下，對燃氣濃度和積水液位進行監(jiān)測，探測器采用電池和太陽能電池板供電。燃氣閥井泄漏探測終端數(shù)量多且分布分散，各個站的情況不盡相同，因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴逊绞绞菬o線GPRS，這種方式不受布線條件限制。GPRS傳輸設(shè)備內(nèi)置SM卡，通過移動/公司的GPRS服務(wù)連接到互聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)GPRS通訊鏈路堵塞時可通過短信發(fā)送到管網(wǎng)中心短信平臺進行預(yù)警。操作員可通過設(shè)置不同的查詢條件(包括時間、用戶、數(shù)據(jù)范圍等)從數(shù)據(jù)庫中獲得各種歷史數(shù)據(jù)，也可查詢報警記錄，獲得產(chǎn)生報警的時間和原因，對各種數(shù)據(jù)進行分析， 并可在權(quán)限范圍內(nèi)實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)共享。系統(tǒng)可錄入每個閥井站點現(xiàn)場所用設(shè)備、管徑等，以及現(xiàn)場聯(lián)系人的名字和電話， 方便使用。在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的儀表，通過設(shè)備選擇可設(shè)定儀表所用的通信協(xié)議，數(shù)據(jù)接受時自動辨別。并可根據(jù)用戶要求增加通信協(xié)議。系統(tǒng)對所有監(jiān)測子站能夠進行群收群發(fā)；根據(jù)系統(tǒng)要求，對各采集子站設(shè)定不同的采集間隔。每次工作前對設(shè)備自身的工作情況進行自檢，如有故障立即報警，避免由于檢測設(shè)備故障產(chǎn)生錯誤的檢測結(jié)果；
電池電量檢測功能電池電量低時會及時報警，提示更換電池，免除設(shè)備失效的可能； 燃氣泄漏監(jiān)測終端采用電池供電，在不進行信號采集和數(shù)據(jù)傳送時關(guān)閉相應(yīng)外設(shè)供電。嵌入式微控制器采用超低功耗器件，由于設(shè)置有外置看門狗器件，需要周期性喚醒單片機。經(jīng)測試在每O. 125S喚醒一次時系統(tǒng)功耗為O. 044mai3. 6V，探頭功耗為95ma@3. 6V, GSM通訊模塊功耗為280ma@3. 6V，配用4節(jié)ER341245鋰亞電池供電，可以滿足一年的供電需求。對照附圖2，探頭外殼3采用壓力自阻式設(shè)計方案，將紅外探測探頭I安裝在探頭外殼3中，探頭距離外殼下端口有約40mm的空腔2，在暴雨天氣，如果閥井下面積聚大量水淹沒探頭，水從空腔下端進入空腔時，此時空腔容積變小，氣體密度變大，從而氣壓增大，當(dāng)空腔內(nèi)氣壓等于外界水的壓力的時候水便無法在進入空腔，從而達到阻止水分繼續(xù)進入空腔損壞紅外探頭。探頭外殼通過外壁的兩個深槽固定在井壁的安裝板上，安裝板上帶水位報警測試裝置，當(dāng)水位超過探頭外殼的下端，此時探頭外殼下端由于被水封住從而無法監(jiān)測可燃氣體濃度，處理器會發(fā)出停止燃氣泄漏監(jiān)測探頭工作，同時給監(jiān)測系統(tǒng)終端發(fā)送水位報警信息。燃氣泄漏探頭量程為O 5%vol分辨率為1%FSD，除了定性的泄漏探測外還提供精確的燃氣濃度值。
權(quán)利要求
1.燃氣閥井泄漏監(jiān)測終端，其特征是設(shè)備異動監(jiān)測信號輸出端與第一I/o端口的信號輸入端相接，第一 I/O端口的信號輸出端與16位RISC核的第一信號輸入端相接，安裝區(qū)域水位信號輸出端與水位偵測探頭的信號輸入端相接，水位偵測探頭的信號輸出端與第二 I/ O端口的信號輸入端相接,第二 I/O端口的信號輸出端與16位RISC核的第二信號輸入端相接，氣體采樣傳感器的氣體信號輸出端與紅外光譜成分分析儀的溫度信號輸入端相接，紅外光譜成分分析儀的溫度信號輸出端與信號調(diào)理的信號輸入端相接，信號調(diào)理的信號輸出端與第一 A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端相接,第一 A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與16位RISC核的第三信號輸入端相接，溫度監(jiān)測的溫度信號輸出端與第二 A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端相接， 第二 A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與16位RISC核的第四信號輸入端相接，16位RISC核的第五信號輸入端與時鐘電路的信號輸出端相接，16位RISC核的第六信號輸入端與復(fù)位電路的信號輸出端相接，16位RISC核的第七信號輸入端與電源電路的電源輸出端相接，16位RISC 核的信號輸出端與第三I/O端口的信號輸入端相接，第三I/O端口的信號輸出端與看門狗電路的信號輸入端相接，看門狗電路的信號輸出端與復(fù)位電路的信號輸入端相接，GPRS/ GSM通訊模塊的信號輸出/輸入端與通訊端口的第一信號輸入/輸出端對應(yīng)相接，通訊端口的第二信號輸入/輸出端與16位RISC核的第一信號輸出/輸入端對應(yīng)相接，16位RISC 核的第二信號輸出/輸入端與RAM/R0M的信號輸入/輸出端對應(yīng)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃氣閥井泄漏監(jiān)測終端，其特征是水位偵測探頭包括紅外探測探頭、空腔、探頭外殼，其中紅外探測探頭安裝在探頭外殼中，紅外探測探頭距離探頭外殼下端口有40mm的空腔，當(dāng)空腔內(nèi)氣壓等于外界水的壓力的時候水便無法在進入空腔，從而達到阻止水分繼續(xù)進入空腔損壞紅外探頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃氣閥井泄漏監(jiān)測終端，其特征是探頭外殼通過外壁的兩個深槽固定在井壁的安裝板上，安裝板上帶水位報警測試裝置，當(dāng)水位超過探頭外殼的下端， 此時探頭外殼下端由于被水封住從而無法監(jiān)測可燃氣體濃度，處理器會發(fā)出停止燃氣泄漏監(jiān)測探頭工作，同時給監(jiān)測系統(tǒng)終端發(fā)送水位報警信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃氣閥井泄漏監(jiān)測終端，其特征是氣體采樣傳感器的探頭量程為O 5%vol分辨率為1%FSD，除了定性的泄漏探測外還提供精確的燃氣濃度值。
全文摘要
本發(fā)明是燃氣閥井泄漏監(jiān)測終端，其特征是主要包括I/O端口、16位RISC核、RAM/ROM、A/D轉(zhuǎn)換、溫度監(jiān)測信號調(diào)理、水位偵測探頭、設(shè)備異動監(jiān)測、紅外光譜成分分析儀、安裝區(qū)域水位、氣體采樣。優(yōu)點將無線GPRS傳輸技術(shù)、低功耗控制技術(shù)、防盜報警技術(shù)與燃氣泄漏探測技術(shù)結(jié)合，把預(yù)防管道燃氣泄漏的人工巡檢方式轉(zhuǎn)變?yōu)闀円箤崟r監(jiān)測的現(xiàn)代化自動模式，從而達到完善和提升整個城市燃氣管網(wǎng)泄漏的預(yù)、報警能力，減少燃氣泄漏事故造成的危害。該系統(tǒng)具有自動化程度高、維護保養(yǎng)簡便、系統(tǒng)成本低等特點。
文檔編號F17D5/02GK102606889SQ20121004885
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者傅兵, 武愛斌, 郭鐘, 陳龍, 魏小慶 申請人:南京朗坤軟件有限公司