一种天然气管道泄漏监测管理安全系统技术方案

本发明专利技术公开了一种天然气管道泄漏监测管理安全系统，数据采集系统、数据通讯系统、中央分析处理中心；高敏压力变送器、流量计和温度传感器分别与MCU电连接，高敏压力变送器设置在管道内，流量计一端设置在管道内，管道内外均设置有温度传感器；数据采集系统将收集的数据通过通讯系统传输给中央分析处理中心，中央分析处理中心对数据信息进行分析、计算。本申请安装成本较低，只需要在管道的首尾设置数据采集系统即可，无需再管道的每处都设置传感器，保证低成本、大覆盖率；本申请的能够实现实时监控，一旦出现人为破坏，能够迅速通过高敏压力变送器确定泄漏时间，同时根据高敏压力变送器、流量计和温度传感器组合迅速计算出泄露点位置。

Safety management system for monitoring and monitoring leakage of natural gas pipeline

The invention discloses a natural gas pipeline leak monitoring and safety management system, data acquisition system, data communication system, the central processing center; Gao Min pressure transmitter, flowmeter and the temperature sensor are respectively electrically connected with the MCU, Gao Min set the pressure transmitter in the pipe, the flowmeter is arranged at one end of the pipe, inside and outside the pipeline are provided with temperature sensor the data acquisition system; the data collected by the communication system is transmitted to the central processing center, central processing center to analyze and calculate the data information. The application of low installation cost, only need to set both in the pipeline data acquisition system can no longer pipeline will set sensor to ensure low cost and large coverage; to achieve real-time monitoring of the application, once the artificial destruction, can quickly determine the leakage time by high sensitivity pressure transmitter, at the same time, according to Gao Min pressure transmitter, flowmeter and temperature sensors to rapidly calculate the leakage point location.

【技术实现步骤摘要】
一种天然气管道泄漏监测管理安全系统
本专利技术涉及天然气管道领域，具体涉及一种天然气管道泄漏监测管理安全系统。
技术介绍
将天然气从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道，又称输气管道。利用天然气管道输送天然气，是陆地上大量输送天然气的唯一方式。在世界管道总长中，天然气管道约占一半。现有的输气管道是由单根管子逐根连接组装起来的。现代的集气管道和输气管道是由钢管经电焊连接而成。钢管有无缝管、螺旋缝管、直缝管多种，无缝管适用于管径为529毫米以下的管道,螺旋缝管和直缝管适用于大口径管道。集输管道的管子横断面结构，复杂的为内涂层-钢管-外绝缘层－保温(保冷)层；简单的则只有钢管和外绝缘层，而内壁涂层及保温(保冷)层均视输气工艺再加确定。现有的管道特点：输气管道系统是个连续密闭输送系统；从输送、储存到用户使用，天然气均处于带压状态；由于输送的天然气比重小，静压头影响远小于液体,设计时高差小于200米时，静压头可忽略不计，线路几乎不受纵向地形限制；不存在液体管道水击危害；发生事故时危害性大，波及范围广，管道一旦破裂，释放能量大，撕裂长度较长，排出的天然气遇有明火，还易酿成火灾。现有输气管道系统只能在指定位置进行监测预警，由于管道覆盖面积较广，如果管道中部遭到人为破坏，无法及时预警并及时修复，会造成更为严重的环境污染和危险。同时如果在管道附近密集分布传感器则会导致成本较高无法普及。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种低成本、大覆盖率、实时监控、迅速准确定位的天然气管道泄漏监测管理安全系统。为实现该技术目的，本专利技术的方案是：一种天然气管道泄漏监测管理安全系统，包括数据采集系统、数据通讯系统、中央分析处理中心；所述数据采集系统包括有高敏压力变送器、流量计、温度传感器、MCU，所述高敏压力变送器、流量计和温度传感器分别与MCU电连接，所述高敏压力变送器设置在管道内，所述流量计一端设置在管道内，管道内外均设置有温度传感器；所述通讯系统包括有无线收发模块、通讯线路和无线网络模块，所述通讯线路通过电连接接入有线通讯网络与中央分析处理中心通讯连接，所述无线收发模块和无线网络模块通过无线电信号与中央分析处理中心通讯连接；所述数据采集系统将收集的数据通过通讯系统传输给中央分析处理中心，所述中央分析处理中心对数据信息进行分析、计算，具体工作流程如下：第一步，当发生人为破坏，管道破损后，管道内会突然形成负压波动，同时负压波会沿管道传播，管道两侧的高敏压力变送器监测到负压波的信号时，且压力和流量变化超过额定阀值，则判定发生泄漏，数据采集系统将收集的数据通过通讯系统传输给中央分析处理中心；第二步，采用小波变换分析负压波的传播规律，结合管道内的噪声、水击波等变换特点，排除噪音干扰；第三步，通过管道管壁的弹性和液体的物理参数、物理特性进行分析、处理、计算负压波传播速度，一般输送原油的钢质管道而言，负压波传播速度约为1000-1200m/s。第四步，通过测量产生的瞬时负压波到达两侧的高敏压力变送器的时间计算出时间差，将时间差和管道内负压波的传播速度结合计算出泄漏点的位置；第五步，通过流量计的流量变化、温度和泄漏时间，计算出泄漏量；第六步，中央分析处理中心将确定泄漏时间、位置和泄漏量反馈给管道附近的工作人员，并在泄露处附近通过广播和指示牌发出声、光报警提示。作为优选，所述管道内还设置有电磁阀，所述电磁阀电连接有继电器，所述继电器与MCU电连接。作为优选，所述管道外侧两端分别设置有红外发射模块和红外接收模块，红外发射模块和红外接收模块相对应，红外接收模块与MCU电连接。作为优选，所述管道外侧还设置有主麦克和降噪麦克，所述主麦克和降噪麦克分别与MCU电连接。本专利技术的有益效果，本申请安装成本较低，只需要在管道的首尾设置数据采集系统即可，无需再管道的每处都设置传感器，保证低成本、大覆盖率；本申请的能够实现实时监控，一旦出现人为破坏，能够迅速通过高敏压力变送器确定泄漏时间，同时根据高敏压力变送器、流量计和温度传感器组合迅速计算出泄露点位置，并及时通过广播和指示牌发出声、光报警提示附近的工作人员，能够实现快速响应；同时可以实时显示监测管段的压力、流量等曲线和压力、流量等数据，方便维护。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术所述的具体实施例为一种天然气管道泄漏监测管理安全系统，包括数据采集系统、数据通讯系统、中央分析处理中心；所述数据采集系统包括有高敏压力变送器、流量计、温度传感器、MCU，所述高敏压力变送器、流量计和温度传感器分别与MCU电连接，所述高敏压力变送器设置在管道内，所述流量计一端设置在管道内，管道内外均设置有温度传感器；所述通讯系统包括有无线收发模块、通讯线路和无线网络模块，所述通讯线路通过电连接接入有线通讯网络与中央分析处理中心通讯连接，所述无线收发模块和无线网络模块通过无线电信号与中央分析处理中心通讯连接；所述数据采集系统将收集的数据通过通讯系统传输给中央分析处理中心，所述中央分析处理中心对数据信息进行分析、计算，具体工作流程如下：第一步，当发生人为破坏，管道破损后，管道内会突然形成负压波动，同时负压波会沿管道传播，管道两侧的高敏压力变送器监测到负压波的信号时，且压力和流量变化超过额定阀值，则判定发生泄漏，数据采集系统将收集的数据通过通讯系统传输给中央分析处理中心；第二步，采用小波变换分析负压波的传播规律，结合管道内的噪声、水击波等变换特点，排除噪音干扰；第三步，通过管道管壁的弹性和液体的物理参数、物理特性进行分析、处理、计算负压波传播速度，一般输送原油的钢质管道而言，负压波传播速度约为1000-1200m/s。第四步，通过测量产生的瞬时负压波到达两侧的高敏压力变送器的时间计算出时间差，将时间差和管道内负压波的传播速度结合计算出泄漏点的位置；第五步，通过流量计的流量变化、温度和泄漏时间，计算出泄漏量；第六步，中央分析处理中心将确定泄漏时间、位置和泄漏量反馈给管道附近的工作人员，并在泄露处附近通过广播和指示牌发出声、光报警提示。同时可以实时显示监测管段的压力、流量等曲线和压力、流量等数据，方便维护。为了提高安全性能，方便远程控制管道的连通或者闭合，所述管道内还设置有电磁阀，所述电磁阀电连接有继电器，所述继电器与MCU电连接。当发现泄露十分严重时，可以通过继电器控制电磁阀远程闭合管道，减少泄露产生的环境污染。为了实现提前预警，所述管道外侧两端分别设置有红外发射模块和红外接收模块，红外发射模块和红外接收模块相对应，红外接收模块与MCU电连接。当红外线为阻断时，可以的得知有物体靠近管道表面，通过鸣笛预警等手段可以驱逐靠近的物体。为了进一步提高预警效果，所述管道外侧还设置有主麦克和降噪麦克，所述主麦克和降噪麦克分别与MCU电连接。当管道发生细微破裂产生隙缝，由于漏气量较小，压力变化不明显，高敏压力变送器可能会出现误判，而此时的漏气会产生低频尖锐的空气波，通过主麦克可以收集到空气波的变化，进而快速发现泄露情况，同时通过降噪麦扣除背景音，进一步提高精度。本申请的天然气管道泄漏监测管理安全系统以负压波法为基本方法，利用管道瞬态模型，采用流量报警、压力定位，以及流量+压力综合分析报警、定位。大幅提高了安全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气管道泄漏监测管理安全系统，其特征在于：包括数据采集系统、数据通讯系统、中央分析处理中心；所述数据采集系统包括有高敏压力变送器、流量计、温度传感器、MCU，所述高敏压力变送器、流量计和温度传感器分别与MCU电连接，所述高敏压力变送器设置在管道内，所述流量计一端设置在管道内，管道内外均设置有温度传感器；所述通讯系统包括有无线收发模块、通讯线路和无线网络模块，所述通讯线路通过电连接接入有线通讯网络与中央分析处理中心通讯连接，所述无线收发模块和无线网络模块通过无线电信号与中央分析处理中心通讯连接；所述数据采集系统将收集的数据通过通讯系统传输给中央分析处理中心，所述中央分析处理中心对数据信息进行分析、计算，具体工作流程如下：第一步，当发生人为破坏，管道破损后，管道内会突然形成负压波动，同时负压波会沿管道传播，管道两侧的高敏压力变送器监测到负压波的信号时，且压力和流量变化超过额定阀值，则判定发生泄漏，数据采集系统将收集的数据通过通讯系统传输给中央分析处理中心；第二步，采用小波变换分析负压波的传播规律，结合管道内的噪声、水击波等变换特点，排除噪音干扰；第三步，通过管道管壁的弹性和液体的物理参数、物理特性进行分析、处理、计算负压波传播速度，一般输送原油的钢质管道而言，负压波传播速度约为1000‑1200m/s。第四步，通过测量产生的瞬时负压波到达两侧的高敏压力变送器的时间计算出时间差，将时间差和管道内负压波的传播速度结合计算出泄漏点的位置；第五步，通过流量计的流量变化、温度和泄漏时间，计算出泄漏量；第六步，中央分析处理中心将确定泄漏时间、位置和泄漏量反馈给管道附近的工作人员，并在泄露处附近通过广播和指示牌发出声、光报警提示。...

【技术特征摘要】
1.一种天然气管道泄漏监测管理安全系统，其特征在于：包括数据采集系统、数据通讯系统、中央分析处理中心；所述数据采集系统包括有高敏压力变送器、流量计、温度传感器、MCU，所述高敏压力变送器、流量计和温度传感器分别与MCU电连接，所述高敏压力变送器设置在管道内，所述流量计一端设置在管道内，管道内外均设置有温度传感器；所述通讯系统包括有无线收发模块、通讯线路和无线网络模块，所述通讯线路通过电连接接入有线通讯网络与中央分析处理中心通讯连接，所述无线收发模块和无线网络模块通过无线电信号与中央分析处理中心通讯连接；所述数据采集系统将收集的数据通过通讯系统传输给中央分析处理中心，所述中央分析处理中心对数据信息进行分析、计算，具体工作流程如下：第一步，当发生人为破坏，管道破损后，管道内会突然形成负压波动，同时负压波会沿管道传播，管道两侧的高敏压力变送器监测到负压波的信号时，且压力和流量变化超过额定阀值，则判定发生泄漏，数据采集系统将收集的数据通过通讯系统传输给中央分析处理中心；第二步，采用小波变换分析负压波的传播规律，结合管道内的噪声、水击波等变换特点，排除噪音...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑能欢，唐菊娣，肖一文，张传政，
申请(专利权)人：深圳锦瀚城乡建设投资控股有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44