[发明专利]基于次声波和参考点的供热管道泄漏检测系统及方法

说明书

本发明属于管道泄漏检测技术领域，具体是一种基于次声波和参考点的供热管道泄漏检测系统。包括中心控制系统、上游声波监测装置、下游声波监测装置和声源装置，其中上游声波监测装置和下游声波监测装置之间的距离固定；声源装置位于上下游声波监测装置之间的管道上，且声源装置与上游声波监测装置的距离固定；上游声波监测装置、下游声波监测装置和声源装置均通过有线网络或无线网络的方式与中心控制系统相连，进行双向数据通信。本发明通过检测参考点发出的声波信号可以在线测量管道内的声波传播速度，在有管道泄漏事故发生时，以该声波传输速度进行泄漏位置的计算可以显著提高泄漏位置计算精度，极大降低检修人员的现场勘查工作量。

技术领域

本发明属于管道泄漏检测技术领域，具体是一种基于次声波和参考点的供热管道泄漏检测系统及方法。

背景技术

目前城市或区域大都采用集中供热的方式，很多供热系统的总供热面积已经达到几千万平方米，其中供热管道是供热系统中重要的一环，但也是可靠性最薄弱的环节。随着供热介质温度及压力参数提高，加之供热管道使用时间的延长，以及受到管道材质老化、铺设方式、工作环境、施工方法等诸多因素的影响，供热管道泄漏故障不断发生，对供热系统的稳定安全运行带来了很大的影响，也造成很大的经济损失。但是目前缺少有效的检测方法。

供热管道泄漏检测有直接检测和间接检测两种。间接方法依靠管路压力和流量信号通过建立模型，但由于管网动态特性复杂，经常发生误判，而且是在发生较大的泄漏之后才能发出报警。此外增加太多的流量计量装置也不现实。直接检测法可利用磁通、超声、涡流等技术，将探测仪器放入管道中沿管线内进行探测，但易造成管道阻塞，而且不能持续进行检测。另一种是沿管道铺设光纤，利用光纤温度传感原理进行探测，但存在造价太高和工作量大的问题。采用热成像仪进行探测也是一种方案，但对深埋管道无法探测，而且不能持续监测。负压波法通过传感器检测瞬态压力降进行泄漏判断，但泄漏量较小时产生的负压波并不明显，以至于不能及时检测。次声波利用泄漏时产生的次声波进行判断，对于大小泄漏量都能检测。但是次声波法在计算泄漏点位置时需要考虑声波的传播速度，由于供热管道的温度、压力、密度等工况变化频繁，声波的速度不是常量，对计算结果产生较大影响。本发明就针对声波在复杂工况下的传播速度对泄漏点估计的影响提出有效的解决方案，提高利用次声波进行供热管道泄漏点位置的检测精度。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种基于次声波和参考点的供热管道泄漏检测系统及方法。

本发明采取以下技术方案：一种基于次声波和参考点的供热管道泄漏检测系统，包括中心控制系统、上游声波监测装置、下游声波监测装置和声源装置，其中上游声波监测装置和下游声波监测装置之间的距离固定；声源装置位于上下游声波监测装置之间的管道上，且声源装置与上游声波监测装置的距离固定；上游声波监测装置、下游声波监测装置和声源装置均通过有线网络或无线网络的方式与中心控制系统相连，进行双向数据通信。

上游声波监测装置包括数据处理单元、声波传感单元、信号处理单元、第一GPS授时单元、通信单元和数据存储单元，声波传感单元安装在待监测管道上，信号处理单元，与所述的声波传感单元和数据处理单元相连，信号处理单元接受声波传感单元的信号送到数据处理单元；第一GPS授时单元与所述的数据处理单元相连；通信单元与所述数据处理单元相连，实现双向数据通信；数据存储单元与所述数据处理单元相连用于存储相关参数及传感器数据。

声源装置包括控制器单元、通信单元、第二GPS授时单元、音频发生单元、控制音频功率放大单元和声波输出单元，控制器单元接收到所述的中心控制系统的指令，通信单元与所述控制器单元相连用于实现双向数据通信；第二GPS授时单元与所述的控制器单元相连实现整个系统的时钟同步；音频发生单元与所述控制器单元相连接受控制器单元控制；音频功率放大单元分别与所述的控制器单元和音频发生单元相连，音频功率放大单元接受控制器单元控制对音频发生单元的音频信号进行可控功率放大；声波输出单元与音频功率放大单元相连，声波输出单元安装于待监测管道外壁。