地下管道腐蚀与泄漏智能在线检测系统

摘要

地下管道腐蚀与泄漏智能在线检测系统由智能有线检测装置、智能无线检测装置、有线数据采集装置、无线数据采集装置、数据采集总线和供电电缆、网络、信息中心、数据库、以及用户终端组成。在管道的表面每隔一定间距安装一个智能检测装置，用于采集管道发出的声发射信号，并对管道的工况进行分类和定级，然后通过数据采集装置和网络传送给信息中心。信息中心综合了各智能检测装置发来的声发射信号产生的时刻和处理结果的信息后，对管道内产生声发射信号的地点进行定位，然后将所有的信息存入数据库。同时，信息中心还通过网络发送指令和统一的实时时钟校准信号。用户终端可通过网络从数据库调用所需的管道信息，并在各自的显示器上演示或打印输出。

说明书

技术领域：

本发明涉及管道无损检测技术，又涉及数据采集和信息处理技术，又涉及无线或有线通信技术，特别是一种地下管道腐蚀与泄漏智能在线检测系统。

背景技术：

现代都市地下管道纵横。随着城市建设的发展，高层楼宇、高架道路、地下隧道、地下交通的建设使地下管道受到的外力不断变化，再加上管道本身的老化，因此，由于地下管道腐蚀与泄漏引发的事故日益频繁。2001年5月2日公开的申请号为00135740.9的中国专利申请“管道防护泄漏检测装置及方法”，采用将发射天线和接受天线都固定在管道壁内的方法，应用电磁波在管道内辐射，利用管道裂缝、孔洞和管道结构特征对电磁波反射的原理来检测管道缺损、破裂、泄漏、管道结构特征等运行概况。又如，2000年12月20日公开的申请号为98810578.0的中国专利申请“涡流管道检验装置和方法”介绍了一种在管道中行进的管道检验装置，包括：用于在管道内产生涡流磁场的装置；以及用于检测在通过管道结构之后的合成磁场的装置，这些装置可以利用缆绳通过管道被拖动。通过检测磁场的幅值和相位信息以及在管道内运动的装置的方位信息就可定位与检测管道的任何缺陷。这些发明必须在管道内部安装特定的设备，由于这些设备占有一定的空间，这样一方面对管道内的流体增加了阻力，改变了管道内的流场分布，对检测结果产生影响，另一方面，对于内径尺寸不足以容纳特定设备的管道，这些发明就无法应用。再如，1999年10月20日公开的申请号为97198060.8的中国专利申请“检查管道的系统”，介绍一种用于检查管道中特别是管子部件之间的管接头中可移动或可变形层的系统，包括一X射线源，对X射线的检测器装置或对X射线敏感的照相胶片，用来接收辐射并被置于管壁或所述管道相对于所述射线源的相对侧。对于深埋于地下的管道，该发明的应用受到限制。

本发明的智能在线无损检测是基于被检管道在外力作用下的声发射。声发射是一种应用日趋广泛的现代无损检测和结构材料研究的新技术。它的原理是：受力构件的材料内部在损伤缺陷萌生、扩展过程中会释放塑性应变能。应变能以应力波形式向外传播扩展，这种现象即称为声发射现象。声发射技术就是采用高灵敏度的声发射传感器安装于受力构件表面形成一定数目的传感器阵列，实时接受和采集来自于材料缺陷的声发射信号，通过对这些声发射信号的定位、识别、判断和分析，进而对材料损伤缺陷、构件强度、寿命等做出分析和研究。对于在用设备的定期检验，声发射检验方法可以缩短检验的停产时间或者不需要停产。与其他常规无损检测方法相比较，声发射检测方法的优势是明显的。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种地下管道腐蚀与泄漏智能在线检测系统。

本发明采用的技术方案是本地下管道腐蚀与泄漏智能在线检测系统由智能有线检测装置、智能无线检测装置、有线数据采集装置、无线数据采集装置、数据采集总线和供电电缆、网络(局域网、广域网)、信息中心、数据库、以及用户终端组成。在管道的表面每隔一定间距安装一个智能有线检测装置或智能无线检测装置，用于采集管道发出的声发射信号，并对管道的工况进行分类和定级。然后，智能有线检测装置通过数据采集总线和供电电缆将声发射信号产生的时刻和处理结果传送到有线数据采集装置，同时，智能有线检测装置通过数据采集总线和供电电缆接收有线数据采集装置发来的指令和实时时钟校准信号。此外，智能有线检测装置还通过数据采集总线和供电电缆获得能源。在某些不便于敷设数据采集总线和供电电缆的场合，可在管道的外壁安装智能无线检测装置以检测管道的运行状况，智能无线检测装置以无线通信的方式将声发射信号产生的时刻和处理结果传送到无线数据采集装置，并从无线数据采集装置接受指令和实时时钟校准信号。智能无线检测装置的能源既可从当地的电网获得，也可采用太阳能电源供电。有线数据采集装置和无线数据采集装置接收到智能有线检测装置或智能无线检测装置发送来的信息后，通过网络传送给信息中心。信息中心综合了各智能检测装置发来的声发射信号产生的时刻和处理结果的信息后，对管道内产生声发射信号的地点进行定位，然后将所有的信息存入数据库。同时，有线数据采集装置和无线数据采集装置还通过网络从信息中心获得指令和统一的实时时钟校准信号。用户终端可通过网络从数据库调用所需的管道信息，并在各自的显示器上演示或打印输出。

本发明有如下有益效果：

1.能实时检测管道的动态变化，准确定位地下管道腐蚀和泄漏点，并对缺陷的类型作出危害等级评估，以利于职能部门及时采取应对措施，减少损失。

2.所有信息通过计算机联网，远程传输，终端用户可通过数据库查阅区域范围内的管道腐蚀和泄漏的动态信息，为调研、决策提供依据。

3.为考核地下管道的设计、施工、维护、管理等相关人员及职能部门提供数字化评估手段。

4.根据管道对声发射信号的传输特性，可间隔一定距离安装一个智能检测装置，与其他检测技术相比工程量较小，费用较低，且可在线检测，管理方便。

5.对于边远地区的管道，只需采用智能无线检测装置，安装收发天线，并采用太阳能电源供电，就可进行在线检测。

附图说明：

图1为本发明地下管道腐蚀与漏智能在线检测系统示意图。

图2为本发明中智能有线检测装置的原理框图。

图3为本发明中智能无线检测装置的原理框图。

图4为本发明中有线数据采集装置的原理框图。

图5为本发明中无线数据采集装置的原理框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明具体实施方式作详细说明。

请参阅图1，所说的地下管道腐蚀与泄漏智能在线检测系统由智能有线检测装置1、智能无线检测装置2、有线数据采集装置3、无线数据采集装置4、数据采集总线和供电电缆6、网络7(局域网、广域网)、信息中心8、数据库9、以及用户终端10组成。在管道5的表面每隔一定间距安装一个智能有线检测装置1或智能无线检测装置2，用于采集管道5发出的声发射信号，并对管道5的工况进行分类和定级。然后，智能有线检测装置1通过数据采集总线和供电电缆6将声发射信号产生的时刻和处理结果传送到有线数据采集装置3，同时，智能有线检测装置1通过数据采集总线和供电电缆6接收有线数据采集装置3发来的指令和实时时钟校准信号。此外，智能有线检测装置1还通过数据采集总线和供电电缆6获得能源。在某些不便于敷设数据采集总线和供电电缆6的场合，可在管道5的外壁安装智能无线检测装置2以检测管道的运行状况，智能无线检测装置2以无线通信的方式将声发射信号产生的时刻和处理结果传送到无线数据采集装置4，并从无线数据采集装置4接受指令和实时时钟校准信号。智能无线检测装置2的能源既可从当地的电网获得，也可采用太阳能电源供电。有线数据采集装置3和无线数据采集装置4接收到智能有线检测装置1或智能无线检测装置2发送来的信息后，通过网络7传送给信息中心8。信息中心8综合了各智能检测装置发来的声发射信号产生的时刻和处理结果的信息后，对管道内产生声发射信号的地点进行定位，然后将所有的信息存入数据库9。同时，有线数据采集装置3和无线数据采集装置4还通过网络7从信息中心8获得指令和统一的实时时钟校准信号。用户终端10可通过网络7从数据库9调用所需的管道信息，并在各自的显示器上演示或打印输出。

请参阅图2，所说的智能有线检测装置1通过自己的声发射传感器101接收管道5发出的声发射信号，经模数转换102转换成数字信号，再经数字滤波和频谱分析103处理后送入中央处理单元104进行模式识别、工况分类和损伤定级。中央处理单元104一方面将声发射信号产生的时刻和处理结果存入存储器105，以备查核，另一方面通过数据采集总线接口106将声发射信号产生的时间和处理结果发送出去。中央处理单元104还通过数据采集总线接口106接收指令和对时钟107进行校准的实时时钟校准信号。智能有线检测装置1通过电源108获得所需的能源。

请参阅图3，所说的智能无线检测装置2通过自己的声发射传感器201接收管道5发出的声发射信号，经模数转换202转换成数字信号，再经数字滤波和频谱分析203处理后送入中央处理单元204进行模式识别、工况分类和损伤定级。中央处理单元204一方面将声发射信号产生的时刻和处理结果存入存储器205，以备查核，另一方面通过无线收发206将声发射信号产生的时间和处理结果发送出去。中央处理单元204还通过无线收发206接收指令和对时钟207进行校准的实时时钟校准信号。智能无线检测装置2通过电源208获得所需的能源。

请参阅图4，所说的有线数据采集装置3的中央处理单元302通过数据采集总线接口301接收各智能有线检测装置1发送来的声发射信号产生的时刻和处理结果信息，一方面信息存入存储器303，以备查核，另一方面通过网络接口304发送给信息中心8，并接收信息中心8发来的指令和对时钟305进行校准的实时时钟校准信号。同时，中央处理单元302还通过数据采集总线接口301向各智能有线检测装置1发送指令和实时时钟校准信号。有线数据采集装置3所需的能源由电源306提供。

请参阅图5，所说的无线数据采集装置4的中央处理单元402通过无线收发401接收各智能无线检测装置2发送来的声发射信号产生的时刻和处理结果信息，一方面信息存入存储器403，以备查核，另一方面通过网络接口404发送给信息中心8，并接收信息中心8发来的指令和对时钟405进行校准的实时时钟校准信号。同时，中央处理单元402还通过无线收发401向各智能无线检测装置2发送指令和实时时钟校准信号。无线数据采集装置4所需的能源由电源406提供。