專利名稱：油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端。涉及測量數(shù)值的傳輸系統(tǒng)、數(shù)字信息的傳輸、其它類不包括的測試和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，我國油氣管道的總體安全形勢是好的，但在一些地區(qū)，以打孔盜油為主要形式的第三方管道破壞案件還時(shí)有發(fā)生。一旦油氣管線上發(fā)生此類案件，經(jīng)常會(huì)伴隨發(fā)生跑油跑氣事故，這不僅使管道被迫停輸，影響正常生產(chǎn)，而且會(huì)污染管道周邊環(huán)境，給當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅，直接影響該地區(qū)的原油生產(chǎn)和油品市場供給，甚至影響國家的能源安全。如果因搶修管道造成停輸時(shí)間過長，還可能造成管道凝管等惡性事故，損失會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。所以為了及時(shí)制止上述情況的發(fā)生，泄漏監(jiān)測技術(shù)在管道安全方面得到了廣泛應(yīng)用。隨著管道技術(shù)的發(fā)展，油氣管道站場與RTU閥室間和站場之間的距離越來越大，有些地區(qū)已經(jīng)超過了目前在役泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的有效覆蓋范圍。為解決此問題，可行的辦法是在相隔較遠(yuǎn)的站場與RTU閥室之間或站場之間的手動(dòng)閥室內(nèi)增設(shè)泄漏監(jiān)測終端。但目前只有在站場和RTU閥室才具備通信供電條件，而且一般的手動(dòng)閥室室內(nèi)占地面積較小，如果按照建設(shè)RTU閥室的方式對手動(dòng)閥室進(jìn)行改建，會(huì)出現(xiàn)征地和通信、供電等方面成本過高的問題，所以迫切需要設(shè)計(jì)一種占地面積小、功耗低、通信穩(wěn)定、能實(shí)現(xiàn)戶外工作的泄漏監(jiān)測終端解決該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種集泄漏監(jiān)測數(shù)據(jù)處理、光纖通信、太陽能供電為一體的具有工業(yè)級設(shè)計(jì)、功耗低、體積小的油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端。本發(fā)明是基于光纖通信技術(shù)的泄漏監(jiān)測終端，集泄漏監(jiān)測信號采集處理、通信傳輸和供電于一體。其所在手動(dòng)閥室平面圖如圖1所示，泄漏監(jiān)測終端I位置在防爆區(qū)3以夕卜，并與設(shè)置在管道6周圍的泄漏監(jiān)測傳感器2相連；泄漏監(jiān)測終端I通過光纖4與閥室外的光纖接續(xù)盒5連接，從而建立與遠(yuǎn)端的泄漏監(jiān)測中心的通信鏈路。泄漏監(jiān)測終端原理如圖2所示，它由泄漏監(jiān)測單元、電源單元、通信單元組成。泄漏監(jiān)測單元與通信單元通過以太網(wǎng)接口連接；通信單元通過自身光纖通信接口與通信光纖連接，將泄漏監(jiān)測數(shù)據(jù)傳到監(jiān)控中心；電源單元對其他兩個(gè)單元進(jìn)行供電。所述泄漏監(jiān)測單元包括泄漏監(jiān)測傳感器、泄漏監(jiān)測模塊。泄漏監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)采集信號輸入接口與泄漏監(jiān)測傳感器輸出連接；泄漏監(jiān)測模塊與通信模塊通過以太網(wǎng)接口連接；泄漏監(jiān)測模塊對現(xiàn)場傳感器進(jìn)行供電，同時(shí)將從傳感器獲得的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將其發(fā)送給通信模塊；泄漏監(jiān)測模塊將所采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)空間，模塊會(huì)自動(dòng)定期刪除部分較早的數(shù)據(jù)以節(jié)省空間；所述泄漏監(jiān)測模塊具有時(shí)間同步裝置和能實(shí)現(xiàn)裝置死鎖后自動(dòng)重啟的裝置；泄漏監(jiān)測模塊具有時(shí)間同步功能，保證整個(gè)泄漏監(jiān)測終端時(shí)間同步；泄漏監(jiān)測模塊可實(shí)現(xiàn)裝置死鎖后自動(dòng)重啟，避免出現(xiàn)因死鎖導(dǎo)致的數(shù)據(jù)無法采集上傳至監(jiān)控中心的情況。所述電源單元包括太陽能電池板、蓄電池和電源控制模塊。太陽能電池板和蓄電池的輸出接電源控制模塊，電源控制模塊的輸出分別接泄漏監(jiān)測模塊和通信模塊；電源控制模塊中有太陽能電池板和蓄電池切換控制和蓄電池低壓保護(hù)以及溫度補(bǔ)償裝置。當(dāng)日照充足時(shí)，電源控制模塊可選擇由太陽能電池板為系統(tǒng)負(fù)載供電、為蓄電池充電，在夜晚或陰雨天，也可選擇由蓄電池向系統(tǒng)負(fù)載放電；當(dāng)蓄電池放電至限定的最低電壓時(shí)，電源控制模塊可自動(dòng)切斷主要負(fù)載電源，以保護(hù)蓄電池，當(dāng)系統(tǒng)電壓恢復(fù)后，電源控制模塊根據(jù)電壓自動(dòng)連接負(fù)載供電；蓄電池箱內(nèi)設(shè)有與電源控制模塊相連的溫度傳感器，電源控制模塊可根據(jù)蓄電池溫度對蓄電池的浮充電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。所述通信單元包括通信模塊。通信模塊通過以太網(wǎng)接口連接泄漏監(jiān)測模塊；通信模塊通過自身光纖通信接口與通信光纖連接，將泄漏監(jiān)測數(shù)據(jù)傳到泄漏監(jiān)測中心。通信單元的原理如圖3所示，1#RTU閥室、2#RTU和一體化泄漏監(jiān)測終端所在的3#手動(dòng)閥室各有光纖與B站連接；泄漏監(jiān)測中心站由雙絞線與B站連接，也可通過光纖與3#手動(dòng)閥室實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)連接；3#手動(dòng)閥室也可通過光纖與A站、1#RTU閥室建立通信鏈路。泄漏監(jiān)測終端中的通信模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外界的通信功能，通信模塊具有全雙工和半雙工的以太網(wǎng)接口和單模光纖接口，可通過以太網(wǎng)接口接收泄漏監(jiān)測模塊處理后的數(shù)據(jù)，并通過光纖接口將數(shù)據(jù)上傳至泄漏監(jiān)測中心站的泄漏監(jiān)測主機(jī)；也可接收來自泄漏監(jiān)測中心站泄漏監(jiān)測主機(jī)的控制信息并轉(zhuǎn)發(fā)給泄漏監(jiān)測模塊。本油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端的安裝圖如圖1和圖4所示。泄漏監(jiān)測終端I位置在防爆區(qū)3以外，并與設(shè)置在管道6周圍的泄漏監(jiān)測傳感器2相連；泄漏監(jiān)測終端I通過光纖4與閥室外的光纖接續(xù)盒5連接，從而建立與遠(yuǎn)端的泄漏監(jiān)測中心的通信鏈路。泄漏監(jiān)測終端I包括太陽能電池板7、電池板固定支架8、一體化泄漏監(jiān)測終端柜
9、空心支撐柱10、出線孔11、走線管道12、防水蓄電池槽13、蓄電池保溫箱14、泄漏監(jiān)測傳感器電纜過孔15和光纖過孔16。泄漏監(jiān)測傳感器電纜與通信光纜可通過泄漏監(jiān)測傳感器電纜過孔15和光纖過孔16進(jìn)入到防水蓄電池槽13 ;蓄電池保溫箱14置于防水蓄電池槽13中，起到保持蓄電池正常工作溫度的作用；走線管道12及空心支撐柱10使從防水蓄電池槽13引入的所需線纜通過出線孔11接入到一體化泄漏監(jiān)測終端柜9，起到減緩線纜老化速度的作用；一體化泄漏監(jiān)測終端柜9對泄漏監(jiān)測終端起到保護(hù)作用，避免惡劣天氣影響終端的正常工作；太陽能電池板7安裝在電池板固定支架8上并位置朝向正南，保證最大太陽光強(qiáng)度照射。泄漏監(jiān)測終端支撐柱基座及防水蓄電池槽13的構(gòu)造如圖5、圖6所示；它包括螺栓17、基座法蘭18、防水突臺19、導(dǎo)水凹槽20、走線管道21、過孔22和鎖扣23、防水蓄電池槽內(nèi)部24、基座與防水蓄電池槽外壁25。螺栓17將支撐柱底座與基座法蘭18固定連接在一起；焊接在基座法蘭18的防水突臺19直徑略大于走線管道21，起進(jìn)一步防水作用；走線管道21下端通入到防水蓄電池槽13里，它由PVC材料制成，對其中穿入的接線起到保護(hù)作用；基座與蓄電池槽之間的導(dǎo)水凹槽20，起到將積水導(dǎo)引到地面的作用；防水蓄電池槽13另一側(cè)上方通入多個(gè)將光纖和泄漏監(jiān)測傳感器電纜引入防水蓄電池槽13的過孔22到防水蓄電池槽內(nèi)部24 ;防水蓄電池槽蓋的兩側(cè)的基座與防水蓄電池槽外壁25上有多個(gè)鎖扣23，起到固定防水蓄電池槽蓋的作用。本發(fā)明所提出的油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端完全具備常規(guī)泄漏監(jiān)測設(shè)備的基本功能，而且具有結(jié)構(gòu)緊湊占地面積小，低功耗、建設(shè)周期短、維護(hù)便利、適應(yīng)野外環(huán)境等特點(diǎn)，是一種符合管道泄漏監(jiān)測發(fā)展方向的泄漏監(jiān)測終端。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:I)本發(fā)明在整個(gè)集成系統(tǒng)在滿足功能需求的前提下，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，完全滿足在手動(dòng)閥室進(jìn)行安裝的條件，并且安裝及運(yùn)行維護(hù)便利。2)本發(fā)明使用與 油氣管道同溝敷設(shè)的通信光纜向監(jiān)控中心傳輸泄漏監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時(shí)節(jié)省通信建設(shè)成本。3)本發(fā)明采用低功耗嵌入式架構(gòu)，終端各模塊均為低功耗工業(yè)級模塊，系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，使用壽命長，能適應(yīng)最苛刻的現(xiàn)場環(huán)境要求。4)本發(fā)明僅需要太陽能電池供電，蓄電池作為備用電源，從而保證系統(tǒng)在惡劣天氣仍能正常工作。同時(shí)電源控制模塊具有蓄電池保護(hù)功能，可以延長電源使用壽命。


圖1油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端所在手動(dòng)閥室平面2油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端原理框3油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端光纖以太網(wǎng)接入原理4油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端安裝5油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端支撐柱基座及蓄電池槽側(cè)視6油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端支撐柱基座及蓄電池槽俯視圖其中1-泄漏監(jiān)測終端2-泄漏監(jiān)測傳感器3-防爆區(qū)4-光纖5-光纖接續(xù)盒6-油氣管道7-太陽能電池板8-電池板固定支架9- 一體化泄漏監(jiān)測終端柜10-空心支撐柱11-出線孔12-走線管道13-防水蓄電池槽14-蓄電池保溫箱15-泄漏監(jiān)測傳感器電纜過孔16-光纖過孔17-螺栓18-基座法蘭19-防水突臺20-導(dǎo)水凹槽21-走線管道22-過孔23-鎖扣24-防水蓄電池糟內(nèi)壁25-基座與防水蓄電池槽外壁
具體實(shí)施例方式實(shí)施例.本例是一現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，它主要由三部分組成:泄漏監(jiān)測單元(泄漏監(jiān)測傳感器、泄漏監(jiān)測模塊)，電源單元(太陽能電池板、蓄電池、電源控制模塊)，通信單元(通信模塊)。防爆區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)場傳感器的模擬信號輸出接口(AO)接入到泄漏監(jiān)測模塊的模擬信號輸入接口(Al);泄漏監(jiān)測模塊的數(shù)字信號輸出接口(RJ45)與通信模塊連接；通信模塊的光纖通信接口與由通信光纜引出的專用光纖相熔接，將泄漏監(jiān)測數(shù)字信號數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心的泄漏監(jiān)測主機(jī)進(jìn)行處理；太陽能電池板和蓄電池與電源控制模塊連接，電源控制模塊通過電源線與泄漏監(jiān)測模塊和通信模塊相連。本實(shí)施例的設(shè)計(jì)安裝圖如圖4所示。泄漏監(jiān)測傳感器信號傳輸用鎧裝電纜經(jīng)去鎧后與通信光纜泄漏監(jiān)測傳感器電纜過孔15和光纖過孔16進(jìn)入到防水蓄電池槽13，然后與接地線、蓄電池電纜及蓄電池保溫箱14溫度傳感器信號線捆綁在一起進(jìn)入走線管道12，穿過空心支撐柱10，最后通過出線孔11后接入到一體化泄漏監(jiān)測終端柜9 ;由電池板固定支架8支撐的太陽能電池板7通過電源線直接接入到一體化泄漏監(jiān)測終端柜9 ;空心支撐柱10安裝在基座法蘭18上，利用螺栓17進(jìn)行固定；將蓄電池槽蓋蓋在防水蓄電池槽13上，然后在鎖扣23處進(jìn)行固定。本實(shí)施例已經(jīng)穩(wěn)定工作了 I年時(shí)間，以下功能經(jīng)測試正常:1.泄漏監(jiān)測功能對由打孔盜油、非法挖掘等第三方破壞引起的油氣管道泄漏事件進(jìn)行監(jiān)視；2.歷史數(shù)據(jù)保存功能可以存儲(chǔ)2G的歷史數(shù)據(jù)；3.免維護(hù)功能泄漏監(jiān)測終端始終工作正常；4.電源供電功能若出現(xiàn)連續(xù)陰雨天氣，系統(tǒng)可正常工作15天；5.通信功能實(shí)現(xiàn)泄漏監(jiān)測終端與監(jiān)控中心主機(jī)的數(shù)據(jù)通信正常。經(jīng)過I年的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端與在RTU閥室使用的常規(guī)泄漏監(jiān)測系統(tǒng)效果相當(dāng)，此方案是一種技術(shù)先進(jìn)、廣泛適用于泄漏監(jiān)測系統(tǒng)手動(dòng)閥室改造的經(jīng)濟(jì)可靠的普適方案。
權(quán)利要求
1.一種油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端，包括泄漏監(jiān)測單元、電源單元、通信單元；泄漏監(jiān)測單元與通信單元通過以太網(wǎng)接口連接；通信單元通過自身光纖通信接口與通信光纖連接，將泄漏監(jiān)測數(shù)據(jù)傳到泄漏監(jiān)測中心；電源單元對其他兩個(gè)單元進(jìn)行供電；其特征在于泄漏監(jiān)測單元包括泄漏監(jiān)測傳感器、泄漏監(jiān)測模塊；泄漏監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)采集信號輸入接口與泄漏監(jiān)測傳感器輸出連接；泄漏監(jiān)測模塊與通信模塊通過以太網(wǎng)接口連接；所述泄漏監(jiān)測模塊具有時(shí)間同步裝置和能實(shí)現(xiàn)裝置死鎖后自動(dòng)重啟的裝置； 泄漏監(jiān)測模塊對現(xiàn)場傳感器進(jìn)行供電，同時(shí)將從傳感器獲得的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將其發(fā)送給通信模塊；泄漏監(jiān)測模塊將所采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)空間，模塊自動(dòng)定期刪除部分較早的數(shù)據(jù)以節(jié)省空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端，其特征在于其安裝結(jié)構(gòu)是:泄漏監(jiān)測終端(I)位置在防爆區(qū)(3)以外，并與設(shè)置在油氣管道(6)周圍的泄漏監(jiān)測傳感器(2)相連；泄漏監(jiān)測終端(I)通過光纖(4)與閥室外的光纖接續(xù)盒(5)連接； 泄漏監(jiān)測終端(I)包括太陽能電池板(7)、電池板固定支架(8)、一體化泄漏監(jiān)測終端柜(9)、空心支撐柱(10)、出線孔(11)、走線管道(12)、防水蓄電池槽(13)、蓄電池保溫箱(14)、泄漏監(jiān)測傳感器電纜過孔(15)和光纖過孔(16);泄漏監(jiān)測傳感器電纜與通信光纜通過泄漏監(jiān)測傳感器電纜過孔(15)和光纖過孔(16)進(jìn)入到防水蓄電池槽(13);蓄電池保溫箱(14)置于防水蓄電池槽(13)中；走線管道(12)及空心支撐柱(10)使從防水蓄電池槽(13)引入的所需線纜通過出線孔(11)接入到一體化泄漏監(jiān)測終端柜(9);太陽能電池板(7)安裝在電池板固定支架(8)上并位置朝向正南。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端，其特征在于通信單元的原理是:1#RTU閥室、2#RTU和一體化泄漏監(jiān)測終端所在的3#手動(dòng)閥室各有光纖與B站連接；泄漏監(jiān)測中心站由雙絞線與B站連接，也可通過光纖與3#手動(dòng)閥室實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)連接；3#手動(dòng)閥室也可通過光纖與A站、1#RTU閥室建立通信鏈路； 具有全雙工和半雙工的以太網(wǎng)接口和單模光纖接口的通信模塊，通過以太網(wǎng)接口接收泄漏監(jiān)測模塊處理后的數(shù)據(jù)，并通過光纖接口將數(shù)據(jù)上傳至泄漏監(jiān)測中心站的泄漏監(jiān)測主機(jī)；或接收來自泄漏監(jiān)測中心站泄漏監(jiān)測主機(jī)的控制信息并轉(zhuǎn)發(fā)給泄漏監(jiān)測模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端，其特征在于所述防水蓄電池槽(13)包括螺栓(17)、基座法蘭(18)、防水突臺(19)、導(dǎo)水凹槽(20)、走線管道(21)、過孔(22)和鎖扣(23)、防水蓄電池槽內(nèi)壁(24)、基座與防水蓄電池槽外壁(25);螺栓(17)將支撐柱底座與基座法蘭(18)固定連接在一起；焊接在基座法蘭(18)的防水突臺(19)直徑略大于走線管道(21);走線管道(21)下端通入到由PVC材料制成的防水蓄電池槽(13)里；基座與蓄電池槽之間有導(dǎo)水凹槽(20);防水蓄電池槽(13)另一側(cè)上方通入多個(gè)將光纖和泄漏監(jiān)測傳感器電纜引入防水蓄電池槽(13)的過孔(22)到防水蓄電池槽內(nèi)壁(24);防水蓄電池槽蓋兩側(cè)的基座與防水蓄電池槽外壁(25)上有多個(gè)鎖扣(23)。
全文摘要
本發(fā)明是一種油氣管道手動(dòng)閥室一體化泄漏監(jiān)測終端。涉及測量數(shù)值的傳輸系統(tǒng)、數(shù)字信息的傳輸、其它類不包括的測試和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。它由泄漏監(jiān)測單元、電源單元、通信單元組成；泄漏監(jiān)測單元與通信單元通過以太網(wǎng)接口連接；通信單元通過自身光纖通信接口與通信光纖連接，將泄漏監(jiān)測數(shù)據(jù)傳到泄漏監(jiān)測中心。泄漏監(jiān)測單元包括泄漏監(jiān)測傳感器、泄漏監(jiān)測模塊；泄漏監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)采集信號輸入接口與泄漏監(jiān)測傳感器輸出連接；泄漏監(jiān)測模塊與通信模塊通過以太網(wǎng)接口連接；所述泄漏監(jiān)測模塊具有時(shí)間同步裝置和能實(shí)現(xiàn)裝置死鎖后自動(dòng)重啟的裝置。本發(fā)明集泄漏監(jiān)測數(shù)據(jù)處理、光纖通信、太陽能供電為一體，具有工業(yè)級設(shè)計(jì)、功耗低、體積小的特點(diǎn)。
文檔編號F17D5/02GK103185201SQ20111045576
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者邱紅輝, 譚東杰, 吳瓊, 王立坤, 孫異, 胡文興, 王洪超, 馬云賓, 王海明 申請人:中國石油天然氣股份有限公司