燃气管网泄漏瞬变压力波检测分析系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种燃气管网泄漏检测分析系统，属于智能检测技术领域。该测分析系统，包括远程数据中心，在需要检测的每个区域内构建的一个独立的ZigBee无线传感器网络，由一个ZigBee网络协调器和多个传感器节点组成， ZigBee网络协调器连接有GPRS模块，GPRS模块连接远程数据中心，由GPRS模块将数据上传至远程数据中心计算机，远程数据中心通过GPRS网络获取现场的上传的压力瞬变信号数据，实现对数据的分析和处理。本实用新型专利技术传感器能够及时准去的检测到泄露波峰，通过在远程数据中心对检测到的波进行分析，能够可靠的识别出泄漏特征峰，本检测系统准确率100%。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种燃气管网泄漏检测分析系统及分析方法，属于智能检测分析

技术介绍
城市燃气管网作为连接天然气长输管线与天然气用户的桥梁，担负着向企业和居民用户直接供气的重要职责。随着城市燃气需求的急剧增加，城市燃气管网规模日趋庞大，安全隐患和风险也随之增加。燃气具有易燃易爆的特性，泄漏后与空气混合，当其浓度达到爆炸极限时，遇火即发生爆炸。另外，由于城市人口集中，如果发生事故，必将造成大量人员伤亡和重大财产损失，严重影响城市经济的发展和社会的稳定。因此无论是从安全因素、经济因素还是环境保护因素出发，研发适用于城市燃气管网的泄漏智能检测和定位技术，对于减少损失，保护人民生命和财产安全，保障城市燃气管网的安全稳定运行具有重要的理论意义和应用价值。随着故障诊断技术的不断发展，燃气管网泄漏检测的重点已由单一的硬件检测向软件、硬件、智能算法相结合的方向发展。依靠计算机对数字信号处理和分析的巨大优势，使泄漏检测技术与智能算法和先进的信号处理技术相结合，从而实现对燃气管网的实时在线监测与泄漏点精确定位。燃气管网发生泄漏时，泄漏点处会因为燃气介质流失而导致此处的气体密度减小，从而在泄漏点处产生瞬时压力降低并作用在燃气介质上成为减压波源。这种泄漏瞬变压力波将在管网内通过管道和燃气介质向泄漏点的上下游传播。通过检测并分析这种泄漏瞬变压力波的特性将为准确判断燃气泄漏和精确定位泄漏点提供可靠依据，传统的检测系统中主要通过检测波的变化幅度来判定，由于管网所处环境的复杂性，其传播过来的波往往是多种波源交织而成的，传统的判断方式虽然在一定程度上能够识别泄漏波形，但由于各种原因也常常会引起误判。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种燃气管网泄漏瞬变压力波检测分析系统。本技术所提供一种燃气管网泄漏瞬变压力波检测分析系统，包括远程数据中心，在需要检测的每个区域内构建的一个独立的ZigBee无线传感器网络，每个独立的ZigBee网络采用Mesh网状结构，由一个ZigBee网络协调器和多个传感器节点组成，多个传感器节点安装设置在燃气管网的管线上，用于采集管线内燃气的压力波参数，每个传感器节点都连接有一个GPS模块，GPS模块用于接收卫星发出的时间基准信号，从而做到信号的严格同步采集，所述的传感器节点都是路由节点，可以自由连接通信，监测数据通过多跳路由的方式在网络中传输，最后到达ZigBee网络协调器；ZigBee网络协调器连接有GPRS模块，每个ZigBee网络协调器节点都和一个GPRS模块相连，ZigBee网络协调器负责建立和管理ZigBee无线传感器网络，并接收各传感器节点的数据上报，将其进行融合处理后传给GPRS模块；GPRS模块连接远程数据中心，由GPRS模块将数据上传至远程数据中心计算机，远程数据中心通过GPRS网络获取现场的上传的压力瞬变信号数据，实现对数据的分析和处理，通过检测泄漏瞬变压力波对泄漏点进行精准检测和定位，进一步的，所述的传感器节点由信号采集单元、信号调理单元、信号转换单元、时间同步单元、数据处理和无线传输单元以及电源管理单元组成，所述的信号采集单元压电式动态压力传感器及外围电路实现，负责将管道内介质的瞬变压力波转换为微弱电压信号；信号调理单元负责对压电式动态压力传感器输出的微弱电压信号进行滤波和放大处理，从而得到适合A/D转换器输入的电压范围；经过调理的瞬变压力波信号送入信号转换单元进行A/D转换，数据处理和无线传输单元采用具有微处理器和无线传输功能CC2430芯片，电源管理单元由光伏模块、蓄电池和电源模块组成，无线传感器网络开始运行后，CC2430首先申请加入网络，成功后定时启动A/D转换器压力波信号进行转换，转换后的结果送数据传输单元RF前端，经过天线进行发送，进一步的，所述的ZigBee网络协调器要由射频模块CC2420芯片、微处理器Atmega128L、DS3231实时时钟芯片、Q2406AGPRS通信模块、电源管理模块组成。本技术的积极有益技术效果在于：本技术在硬件上较传统的检测系统并未增加大的投资，传感器能够及时准去的检测到泄露波峰，处理电路能够将波峰可靠准确的处理，通过在远程数据中心对检测到的波进行分析，能够可靠的识别出泄漏特征峰，并通过相关计算较为准确的得到泄漏位置，经过实践应用，本检测系统及方法在泄漏上判断准确率100%，泄漏位置判断误差在2.5%以内，能够可靠的应用在燃气管网检测中。附图说明图1是本检测系统的示意图。图2是传感器节点的硬件示意图。图3是网络协调器节点的硬件结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术进行进一步详细的解释，附图中各标记为：1：远程数据中心；2：ZigBee网络协调器；3：防传感器节点；4：GPS模块；5：internet；6：防火墙；7：路由器；8：区域一；9：区域二；21：Atmega128L单片机；22：Q2406AGPRS通信模块；23：DS3231实时时钟芯片；24：CC2420射频模块；25：电源管理模块；31：动态压力传感器；32：信号调理单元；33：信号转换单元；34：CC2430芯片；35：时间同步单元、36：电源管理单元；37：蓄电池；38：光伏模块。由于城市的燃气管网分布范围广，空间跨度大，为了对整个管网内介质的压力和流量参数实施全面的监控，将整个城市的管网系统划分为数个区域，在每个区域内构建一个独立的ZigBee无线传感器网络，图中8、9所示为两个不同的区域构建的两个个独立的ZigBee无线传感器网络。每个独立的ZigBee网络和ZigBee网络之间相互独立，互不通信，只有网络内部节点可以相互交换数据。每个独立的ZigBee网络都采用Mesh网状结构，由一个ZigBee网络协调器和多个传感器节点组成。大量的传感器节点安装在燃气管网的管线上，负责采集管线内燃气的泄漏瞬变压力波参数。每个传感器节点都连接一个GPS模块，接收卫星发出的时间基准信号，从而做到信号的严格同步采集。而且传感器节点都是路由节点，可以自由连接通信，监测数据通过多跳路由的方式在网络中传输，最后到达ZigBee网络协调器。ZigBee网络协调器负责建立网络和管理网络，并接收传感器节点的数据上报，将其进行融合处理后传给GPRS模块，由GPRS模块将数据上传至远程数据中心计算机。每个ZigBee网络协调器节点都和一个GPRS模块相连，Zigbee网络协调器在此传感器网络中充当的是传感器节点和GPRS网络之间的网关远程数据中心通过GPRS本文档来自技高网...

【技术保护点】
燃气管网泄漏瞬变压力波检测分析系统，包括远程数据中心，其特征在于： 在需要检测的每个区域内构建的一个独立的ZigBee无线传感器网络，每个独立的ZigBee网络采用Mesh网状结构，由一个ZigBee网络协调器和多个传感器节点组成，多个传感器节点安装设置在燃气管网的管线上，用于采集管线内燃气的压力波参数，每个传感器节点都连接有一个GPS模块，GPS模块用于接收卫星发出的时间基准信号，从而做到信号的严格同步采集，所述的传感器节点都是路由节点，可以自由连接通信，监测数据通过多跳路由的方式在网络中传输，最后到达ZigBee网络协调器；ZigBee网络协调器连接有GPRS模块， 每个ZigBee网络协调器节点都和一个GPRS模块相连，ZigBee网络协调器负责建立和管理ZigBee无线传感器网络，并接收各传感器节点的数据上报，将其进行融合处理后传给GPRS模块；GPRS模块连接远程数据中心，由GPRS模块将数据上传至远程数据中心计算机， 远程数据中心通过GPRS网络获取现场的上传的压力瞬变信号数据，实现对数据的分析和处理，通过检测泄漏瞬变压力波对泄漏点进行精准检测和定位。

【技术特征摘要】
1.燃气管网泄漏瞬变压力波检测分析系统，包括远程数据中心，其特征在于：在需要
检测的每个区域内构建的一个独立的ZigBee无线传感器网络，每个独立的ZigBee网络采用
Mesh网状结构，由一个ZigBee网络协调器和多个传感器节点组成，多个传感器节点安装设
置在燃气管网的管线上，用于采集管线内燃气的压力波参数，每个传感器节点都连接有一
个GPS模块，GPS模块用于接收卫星发出的时间基准信号，从而做到信号的严格同步采集，所
述的传感器节点都是路由节点，可以自由连接通信，监测数据通过多跳路由的方式在网络
中传输，最后到达ZigBee网络协调器；
ZigBee网络协调器连接有GPRS模块，每个ZigBee网络协调器节点都和一个GPRS模块
相连，ZigBee网络协调器负责建立和管理ZigBee无线传感器网络，并接收各传感器节点的
数据上报，将其进行融合处理后传给GPRS模块；
GPRS模块连接远程数据中心，由GPRS模块将数据上传至远程数据中心计算机，远程数
据中心通过GPRS网络获取现场的上传的压力瞬变信号数据，实现对数据的分析和处理，通
过检测泄漏瞬变压力波对泄漏点进行精准检测和定位。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高相铭，邹玉炜，常大为，常慧敏，何方，
申请(专利权)人：安阳师范学院，
类型：新型
国别省市：河南;41