[发明专利]管道堵塞监测系统及其在强干扰下堵塞信号的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管道堵塞监测系统及方法，具体涉及一种基于音波传感器阵列的管道堵塞监测系统及其在强干扰环境下堵塞信号的检测方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，管道运输在国民经济、国防工业生产中正发挥着越来越重要的作用。在管道运输过程中，时常会出现管道堵塞的情况，这不仅会造成严重的经济损失、环境污染，甚至会带来人身伤害。现有的主流管道堵塞监测方法有正压波法、管道模拟仿真法和音波法，且上述三种堵塞监测方法的性能对比如表1所示：

表1

监测方法安全性灵敏度定位精度响应时间正压波法差差一般快管道模拟仿真法高好较差慢音波法高较好高快

由上表可见，音波法具有检测灵敏度高、定位精度高等优点，具有较好的应用前景。但是当管道堵塞面积较小，且存在较强干扰时，如何从强干扰环境中提取微弱的堵塞音波信号是音波法的难点。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种管道堵塞监测系统及其在强干扰环境下堵塞信号的检测方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种管道堵塞监测系统，其特征在于，该系统包括：一设置在管道首站/末站的低频音波发射装置，一设置在管道首站/末站的传感器阵列，一输入端与所述传感器阵列连接的数据采集及预处理装置，一与所述数据采集及预处理装置的另一输入端连接的GPS接收装置，一与所述数据采集及预处理装置的输出端连接的堵塞监测定位装置，以及一与所述堵塞监测定位装置的输出端连接的监控终端；其中，所述低频音波发射装置用于向管道内持续发射低频的发射音波；所述传感器阵列用于采集所述低频音波发射装置发射低频的发射音波、由所述管道内堵塞点反射回来的反射音波以及外部的干扰音波，并将采集到的发射音波和反射音波传输至所述数据采集及预处理装置；所述GPS接收装置用于确定发射音波的发射时间和反射音波的反射时间，并将发射时间和反射时间传输至所述数据采集及预处理装置；所述数据采集及预处理装置对接收到的发射音波和反射音波进行放大、滤波处理，并将处理后的发射音波和反射音波传输至所述堵塞监测定位装置；所述堵塞监测定位装置用于对被处理后的发射音波和反射音波进行时延估计和堵塞位置计算，然后将计算的堵塞点位置传输至所述监控终端，由所述监控终端进行显示与报警提示。

在一个优选的实施例中，所述低频音波发射装置由一电磁阀、一电磁阀控制器和一气源构成；所述气源设置在所述管道外部并通过设置在管道首站/末站的所述电磁阀与所述管道连通，所述电磁阀控制器控制电磁阀的开启/关闭。

在一个优选的实施例中，所述低频音波发射装置采用正压音波或负压音波。