CN106123109A - 一种管道监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的管道监测系统，包括传感线、反馈线和监测器，当被监测管道的任意位置泄漏液体时，管道保温层内的泄漏液体使被监测管道、传感线和监测器接通形成回路，监测器用于根据传感线和被监测管道之间的电压值确定被监测管道是否泄漏液体。该系统不仅能够及时发现供热管道的泄漏，并且能够通过传感线绝缘层上分布规则的孔准确定位管道泄漏点，提高了定位精度，有效地监测管道泄漏情况。

Description

一种管道监测系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种管道监测系统。

背景技术

随着城市化进程的推进，城市对集中供热的需求越来越大，直埋供热管道的敷设网络也在逐渐扩大。随着供热管道的长时间运行，由于管道老化、地质变动、施工不良等原因，极易导致直埋管道的泄漏。因此，实时监测管道网络中各条管道泄漏情况并准确定位管道泄漏点至关重要。

目前，管道监测的自动化检测应用相对较少，大部分供热管道仍采用技术落后的人工巡检方式，对于早期较隐蔽的管道泄漏难以及时发现，报警不及时，一旦泄漏发生，将导致大面积的供热泄漏。因此，随着供热要求越来越高，管道泄漏监控的及时性和准确性有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中对管道泄漏监控的实时性较差和定位准确度较低的缺陷。

本发明提供一种管道监测系统，包括：

传感线，所述传感线预埋在被监测管道的保温层内，所述传感线包裹有绝缘层，所述绝缘层沿长度方向上分布有使所述传感线裸露的通孔，当被监测管道泄漏液体时，所述保温层内的泄漏液体通过所述通孔接触所述传感线；

反馈线，所述反馈线预埋在被监测管道的保温层内，所述反馈线与所述传感线的一端连接；

监测器，所述监测器分别与所述传感线和所述反馈线的另一端连接，所述监测器还与被监测管道连接；

当被监测管道的任意位置泄漏液体时，所述保温层内的泄漏液体使所述被监测管道、所述传感线和所述监测器接通形成回路，所述监测器用于根据所述传感线和所述被监测管道之间的电压值确定所述被监测管道是否泄漏液体。

优选地，在所述监测器内设置有用于向所述被监测管道、所述传感线和所述反馈线提供电压的电源，所述电源为恒压源。

优选地，所述传感线为镍铬合金线。

优选地，所述反馈线为包裹有绝缘层的铜线。

相应地，本发明还提供一种管道网络监测系统，包括：

多个上述管道监测系统，分别设置在所述管道网络中的各条管道处，用于监测所述各条管道的泄漏状态；

多个定位装置，分别设置在各个所述管道监测系统处，用于确定所述管道监测系统的位置；

远程监测终端，连接各个所述管道监测系统和所述多个定位装置，用于接收所述各条管道的泄漏状态以及所述管道监测系统的位置。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的管道监测系统，包括传感线、反馈线和监测器，当被监测管道的任意位置泄漏液体时，管道保温层内的泄漏液体使被监测管道、传感线和监测器接通形成回路，监测器用于根据传感线和被监测管道之间的电压值确定被监测管道是否泄漏液体。该系统不仅能够及时发现供热管道的泄漏，并且能够通过传感线绝缘层上分布规则的孔准确定位管道泄漏点，提高了定位精度，有效地监测管道泄漏情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种管道监测系统的结构示意图；

图2为一种管道监测系统泄漏监测的电路原理图；

图3为一种管道网络监测系统的结构示意图；

图4为一种管道泄漏检测方法的流程图；

图5为一种管道监测系统自动校准的电路原理图；

图6为一种管道监测系统自动校准的电路原理图；

图7为一种管道监测系统泄漏定位的电路原理图。

其中，1-传感线，2-反馈线，3-管道钢管，4-管道外壳，5-管道保温层，6-监测器，7-恒压源。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种管道监测系统，如图1所示。被监测管道为金属管道，在管道钢管3的外层有管道保温层5和管道外壳4。管道钢管3的两端A和B之间为被监测管道部分。管道保温层5采用绝缘材料，可以使用泡沫。在被监测管道的保温层5内，沿管道的轴向预埋传感线1和反馈线2，传感线1和反馈线2的一端在管道钢管3的B端外连接。

该管道监测系统包括传感线1，反馈线2和监测器6。传感线1包裹有绝缘层，所述绝缘层沿长度方向上分布有使传感线1裸露的通孔，当被监测管道泄漏液体时，保温层5内的泄漏液体通过所述通孔接触传感线1。传感线绝缘层采用规则分布的孔，与裸露的金属丝相比，有效提高了大范围泄漏时泄漏点定位的准确性。监测器6分别与传感线1和反馈线2的另一端在管道钢管3的A端外连接，监测器6还与管道钢管3的A端连接。

当被监测管道的任意位置泄漏液体时，管道保温层5内的泄漏液体使管道钢管3、传感线1和监测器6接通形成回路。监测器6用于根据传感线1和管道钢管3之间的电压值确定被监测管道是否泄漏液体。

该系统不仅能够及时发现供热管道的泄漏，并且能够通过传感线绝缘层上分布规则的孔准确定位管道泄漏点，提高了定位精度，有效地监测管道泄漏情况。

作为一个优选的实施方案，在监测器6内设置有用于向管道钢管3、传感线1和反馈线2提供电压的电源，所述电源采用恒压源7，如图2所示。选用恒压源，具有优于恒流源的电压稳定性。

具体地，在传感线1的一端和管道钢管3的A端之间施加基准电压U，该基准电压U被监测器6的内电阻R1和管道保温层5的电阻RF分割。如果管道未发生泄漏，保温层5处于干燥状态，则电阻RF非常高，使得内电阻R1上的电压U1很低。如果管道在C点处发生泄漏，泄漏液体由C点进入管道保温层5，使传感线1与管道钢管3在管道泄漏点C处短路，电阻RF会降低，导致内电阻R1上的电压U1增加。当电压U1超过预定值时，系统确定被监测管道泄漏液体。

作为一个具体的实施方式，传感线1采用镍铬合金线，反馈线2为包裹有绝缘层的铜线。传感线1和反馈线2是两根结构不同的导线，都具有一定的电阻值，传感线1用于测量电压，反馈线2用于传输信号。

实施例2

本实施例提供一种管道网络监测系统，该管道网络监测系统的结构示意图如图3所示，包括多个如实施例1所述的管道监测系统31、多个定位装置32以及远程监测终端33。

该管道网络监测系统中包括N条管道30，在每条管道对应设置有N个管道监测系统31，用于监测各条管道的泄漏状态。在N个管道监测系统处，对应设置N个定位装置32，用于确定各个管道监测系统的位置。

远程监测终端33，分别与N个管道监测系统31和N个定位装置32连接，用于接收各条管道的泄漏状态以及对应管道监测系统的位置。作为一个具体的实现方式，各个管道监测系统31监测到的管道泄漏信息以及相应定位装置的位置信息，可以通过移动网络无线传输至远程监测终端33。进一步地，远程监测终端33还可以通过图形化的方式展现管道网络实时状态信息。

该管道网络监测系统能够监测到管道网络中的每条管道的泄漏情况，并及时将管道泄漏的情况及位置信息发送至远程监测终端，不仅有效地监测管道网络的泄漏情况，而且便于工程布点安装。

实施例3

本实施例提供一种管道泄漏检测方法，该方法的流程图如图4所示，具体包括以下步骤：

S1：获取被检测管道保温层内检测线上的泄漏点至管道两端的第一电压和第二电压。作为一个具体的实现方式，如图5所示，首先获取被检测管道保温层5内检测线即传感线1上的泄漏点C至管道钢管A端的第一电压U2；如图6所示，再获取被检测管道保温层5内检测线即传感线1上的泄漏点C至管道钢管B端的第二电压U3。

S2：根据所述第一电压和所述第二电压，对所述被检测管道的实际长度进行校准，确定校准后的所述被检测管道的校准长度。具体地，第一电压U2是传感线上L2部分的电压，对应从泄漏点C至管道钢管A端的距离；第二电压U3是传感线上(L-L2)部分的电压，对应从泄漏点C至管道钢管B端的距离，因此可根据第一电压U2和第二电压U3对被检测管道的实际长度L即管道钢管A端至B端的距离进行校准，从而确定校准后的被检测管道的校准长度。

由于管道直埋于地下，管道所处环境的实时温度和湿度会随着周围环境发生变化，从而导致管道泄漏监测的实时电压和电阻随之变化，对管道泄漏检测和定位的准确性造成影响。因此，在定位管道泄漏点时，使用被检测管道的实际长度将影响泄漏点定位的准确性。根据实时电压对被检测管道的实际长度进行校准，使用校准后的被检测管道长度计算管道泄漏点的位置，能够提高管道泄漏定位的准确性。

S3：获取被检测管道保温层内检测线上的泄漏点至管道一端的第三电压。作为一个具体的实现方式，如图7所示，获取被检测管道保温层5内检测线即传感线1上的泄漏点C至管道钢管A端的第三电压U4。

S4：根据所述第三电压和所述被检测管道的校准长度确定所述被检测管道泄漏点的位置。具体地，第三电压U4对应从泄漏点C至管道钢管A端的距离。因此，根据第三电压U4和所述被检测管道的校准长度，能够确定所述被检测管道泄漏点的位置，即从泄漏点C至管道钢管A端的距离。

该管道泄漏检测方法通过获取被检测管道保温层内检测线上的泄漏点至管道两端的第一电压和第二电压，从而确定被检测管道的校准长度，再获取被检测管道保温层内检测线上的泄漏点至管道一端的第三电压，根据所述第三电压和所述被检测管道的校准长度确定被检测管道泄漏点的位置。该管道泄漏检测方法根据实时测得的电压值对管道长度进行校准，提高了定位精度，能够准确定位管道泄漏点，有效地监测管道泄漏情况。

作为一个优选的实施方式，第一电压或第二电压还用于确定被检测管道的泄漏等级。具体地，如图2所示，根据第一电压可以检测出管道的泄漏等级。首先，在传感线1的一端和管道钢管3的A端之间施加基准电压U，该基准电压U被监测器6的内电阻R1和管道保温层5的电阻RF分割。如果管道未发生泄漏，保温层5处于干燥状态，则电阻RF非常高，使得内电阻R1上的电压U1很低。如果管道在C点处发生泄漏，泄漏液体由C点进入管道保温层5，使传感线1与管道钢管3在管道泄漏点C处短路，电阻RF会降低，导致内电阻R1上的电压U1增加。当电压U1超过预定值时，确定被监测管道泄漏液体。

进一步地，通过改变内电阻R1的阻值，根据内电阻R1上的电压U1，就可以根据式(1)计算出管道保温层5的电阻RF。

$R_F=\frac{(U-U1)R1}{U1}---\left(1\right)$

其中，U为输入的基准电压，R1为被监测器6的内电阻，U1为内电阻R1上的电压，RF为管道保温层5的电阻。

根据管道保温层5的电阻RF，设定不同的电阻值范围，从而对应不同的泄漏等级。具体地，可将泄漏等级分为15级，分别用L0至L14表示。从L14至L1表示漏水等级越来越高，其中L0表示没有管道泄漏。当监测到管道发生泄漏且所述泄漏等级高于L10时，监测器进行泄漏点位置的检测。

在定位管道泄漏点之前，先对管道的长度进行校准，以保证管道泄漏点定位的准确性。具体地，对被检测管道的实际长度L进行校准，需要获取被检测管道保温层内检测线上的泄漏点至管道两端的第一电压和第二电压。因此，上述步骤S1还包括以下子步骤：

S11：在被检测管道保温层内检测线上加正向第一基准电压，获取被检测管道保温层内检测线上的泄漏点至管道一端的第一电压。如图5所示，在传感线1的端头与反馈线2的端头施加正向第一基准电压U，此时基准电压U的正向连接传感线1。利用数模转换器件测量出传感线1与管道钢管3之间的第一电压U2，第一电压U2是传感线上L2部分的电压，对应从泄漏点C至管道钢管A端的距离。

S12：在被检测管道保温层内检测线上加反向第一基准电压，获取被检测管道保温层内检测线上的泄漏点至管道另一端的第二电压。如图6所示，在传感线1的端头与反馈线2的端头施加反向第一基准电压U，此时基准电压U的正向连接反馈线2。利用数模转换器件测量出传感线1与管道钢管3之间的第二电压U3，第二电压U3是传感线上(L-L2)部分的电压，对应从泄漏点C至管道钢管B端的距离。

根据第一电压U2和第二电压U3，对被检测管道的实际长度L进行校准。校准长度L1通过式(2)计算得到：

$L1=\frac{L(U2+U3)}{U}---\left(2\right)$

其中，L1为被检测管道的校准长度，L为被检测管道的实际长度，U为第一基准电压，U2和U3分别为第一电压和第二电压。

该管道泄漏检测方法的管道长度校准结合管道所处实时温度和湿度下的电压值，通过计算获得管道的校准长度，用管道的校准长度代替管道实际长度，提高了泄漏定位的准确度。

管道长度校准完成后，需要根据管道校准长度，确定管道泄漏位置。因此，上述步骤S3还包括以下子步骤：

S31：在被检测管道保温层内检测线上加第二基准电压，获取被检测管道保温层内检测线上的泄漏点至管道一端的第三电压。具体地，如图7所示，在传感线1的端头与反馈线2的端头施加第二基准电压U0。利用数模转换器件测量出传感线1上的泄漏点C与管道钢管3的A端之间的第三电压U4，第三电压U4是传感线上L2部分的电压，对应从泄漏点C至管道钢管A端的距离。

根据第三电压和所述被检测管道的校准长度确定所述被检测管道泄漏点的位置，即确定所述被检测管道保温层内检测线上的泄漏点至管道一端的距离。利用电阻的分压原理来确定管道泄漏点C的位置。确定管道泄漏点C的位置通过式(3)计算得到，可知管道泄漏点C应在离传感线端头L2米的位置。

$L2=\frac{L1\×U4}{U0}---\left(3\right)$

其中，L2为被检测管道保温层内检测线即传感线1上的泄漏点C至管道一端A的距离，L1为被检测管道的校准长度，U0为第二基准电压，U4为第三电压。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种管道监测系统，其特征在于，包括：

传感线，所述传感线预埋在被监测管道的保温层内，所述传感线包裹有绝缘层，所述绝缘层沿长度方向上分布有使所述传感线裸露的通孔，当被监测管道泄漏液体时，所述保温层内的泄漏液体通过所述通孔接触所述传感线；

反馈线，所述反馈线预埋在被监测管道的保温层内，所述反馈线与所述传感线的一端连接；

监测器，所述监测器分别与所述传感线和所述反馈线的另一端连接，所述监测器还与被监测管道连接；

当被监测管道的任意位置泄漏液体时，所述保温层内的泄漏液体使所述被监测管道、所述传感线和所述监测器接通形成回路，所述监测器用于根据所述传感线和所述被监测管道之间的电压值确定所述被监测管道是否泄漏液体。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述监测器内设置有用于向所述被监测管道、所述传感线和所述反馈线提供电压的电源，所述电源为恒压源。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述传感线为镍铬合金线。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述反馈线为包裹有绝缘层的铜线。

5.一种管道网络监测系统，其特征在于，包括：

多个权利要求1-4中任一项所述的管道监测系统，分别设置在所述管道网络中的各条管道处，用于监测所述各条管道的泄漏状态；

多个定位装置，分别设置在各个所述管道监测系统处，用于确定所述管道监测系统的位置；

远程监测终端，连接各个所述管道监测系统和所述多个定位装置，用于接收所述各条管道的泄漏状态以及所述管道监测系统的位置。