[发明专利]集成多传感器的智能输送管道及监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种管道监测设备,特别涉及一种集成多传感器的智能输送管道及其监测系统。

背景技术

管道运输已成为继公路、铁路、水运和航空之后第5大交通运输方式，目前承担着国家70%的原油和99%的天然气的运输任务。伴随着国民经济规模的不断扩大和石油工业的蓬勃发展，管道运输已基本形成全国骨干线联网。

管道输送具有占地少、损耗少、成本低、输量大、快捷方便等优点，但也有管线长、跨区域多、沿途地质状况和自然环境复杂多变，对管材质量、施工质量、监控水平、安全保障性要求高等特点。

目前油气管道输送故率还较高，主要是管道监测系统还比较落后，大部分停留在人工巡逻的基础上。已有的监测系统存在系统稳定性差、灵敏度低、容易误报和漏报、无法准确定位故障点、信息化程度低等问题。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷,提供一种集成多传感器的智能输送管道及其监测系统。本发明包括:基站、输送管道、管道末端的无线传感器节点,无线传感器节点包括传感器模块、处理器模块、电源管理模块，基站由信号接收模块和信号处理存储模块组成，基站的信号接收模块经无线通信网络接收无线传感器节点发送的数据，信号处理存储模块处理从信号接收模块得到的数据，并存储管道出现异常情况的数据，基站设在距离无线传感器节点100～200m范围内。无线传感器节点的传感器模块集成有温度传感器和湿度传感器和分布式光纤传感器、测力应变计、压力传感器、流量计、超声波传感器的接口，无线传感器节点的处理器模块由微处理单元和无线通信单元两个功能模块组成，由上述传感器采集到的信息经微处理单元处理后由无线通信单元发送給基站，无线传感器节点由无线定时充电方式供电，输送管道在接口一端设有用于安装无线传感器节点的附加腔体，腔体给无线传感器节点提供必要的机械保护和安装平台。无线传感器节点安装在输送管道上的附加腔体内。整个管道系统采用模块化设计，以便维修及更新。基站采用传统的有线供电方式，传感器结点采用无线充电新型技术定时充电，保证其正常工作。

所述的无线通信单元，采用符合2.4GHz的IEEE802.15.4标准的射频收发器。以确保短距离通信的有效性和可靠性。

所述的输送管道的附加腔体内还设有分布式光纤传感器、温度传感器、湿度传感器、超声波传感器。

所述输送管道上设有经防漏处理的压力传感器安装孔，压力传感器的应变片粘贴在输送管道的内壁上，监测管道内的流体压力状况。

所述测力应变计的应变片粘贴在输送管道外壁上。

所述的流量计为超声波流量计,超声波传感器直接夹持在输送管道外壁上。

所述分布式光纤传感器基于自发布里渊散射的布里渊光时域反射计（BrillouinOpticalTime-DomainReflectometer简称BOTDR）技术探测管道沿光纤不同位置的变形和温度的变化，输送管道表面铺设光纤，分布式光纤传感器还设有检测器、耦合器和激光器安装于输送管道的附属腔体中与传感器模块上分布式光纤传感器的接口相连。

本发明的优点是传感器模块集成了多种传感器对输送管道的健康状况进行监控，传感器节点与基站进行无线通信，实现信号数据的无线传输，采用无线充电技术实现对传感器节点的电能供给，因而在避免了冗余的电缆布线的同时，实现了输送管道的多数据量的高效监测。

附图说明

图1输送管道监控系统结构原理图；

图2输送管道外型结构示意图；

图3无线传感器节点原理框图；

图4分布式光纤传感器安装布置图；

图5超声波流量计安装示意图；

图6超声波流量计横截面安装示意图；

图7压力传感器安装示意图；

图8测力应变计布局安装示意图。

图中：201附加腔体、202压力传感器安装孔、301传感器模块、302处理器模块、303电源管理模块、501上游传感器、502下游传感器。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例：