[实用新型]一种用于监测土壤中天然气泄漏扩散的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及仪器仪表与自动化领域，具体涉及一种用于监测土壤中天然气泄漏扩散的系统。

背景技术

随着对清洁能源的需求不断增长,我国将要修建越来越长的天然气管道,而由于不可避免的环境腐蚀、运营磨损、设备缺陷、操作故障灯自然或人为因素，管道运行安全也越来越受到关注和重视，管道安全主要任务是防止或减小管道泄漏事故。对于天然气管道，如果安全出问题引起泄漏不仅会造成自然资源浪费、环境污染并影响油气田的正常生产，还会直接威胁到周围居民的生命财产安全。但是，天然气管道大多埋于地下，会造成检查不便，目前的管道运行监测系统多是监测管道运行的压力、声音和振动信号。但小泄漏产生的信号比较微弱，不容易被监测系统捕捉，具有一定的隐蔽性，而小泄漏如不能及时发现，长时间泄漏积累的可燃气体很可能引起火灾、爆炸等事故。为了尽早发现和预防事故，对管道泄漏的研究就十分重要，对埋地天然气管道的穿孔泄漏进行模拟与实验，定量分析泄漏发生后土壤内与土壤表面的天然气分布情况是管道泄漏研究的主要方法。

目前，国内外大多数相关研究主要集中于天然气在大气环境中泄漏扩散规律的理论研究和数值模拟，但对易燃易爆气体在土壤中扩散过程研究的很少。在埋地管道泄漏扩散的实验研究方面，有人针对可燃气埋地管道进行了全尺寸的实验研究，得到了气体浓度随时间的变化情况，确认了气体密度、浓度对分子扩散的影响。此外，实验还证明，气体需要相当长的时间才能扩散到地面处。通过实验与理论计算的对比，证明了达西定律与费克扩散定律在全尺寸地下管道问题中的适用性。后来又有人采用全尺度气体泄漏实验系统，对泄漏后天然气在土壤中的扩散过程进行研究。其研究表明：埋地管道泄漏后天然气在土壤中的扩散过程主要分为4个阶段:孕育阶段、陡然增长阶段、缓慢增长阶段与稳定阶段。天然气扩散到检测点所需要的时间与距泄漏口的距离呈现近似的幂指数关系。当检测点处于泄漏口附近时，泄漏压力起主导作用；当检测点位于较远离泄漏口的区域时，泄漏量起主要的作用。

现有技术中的监测设备均存在以下问题：价格昂贵，特别的它的辐射很强，危害很大也较少使用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于监测土壤中天然气泄漏扩散的系统，能够对小泄漏进行检测，并且成本低，危害小。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于监测土壤中天然气泄漏扩散的系统，包括依次连接的传感器箱、接口箱、检测箱和监控计算机。

本实用新型的有益效果是：体积小、便于携带、安装方便、功耗低且操作方便、性能可靠。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述传感器箱中设置有多个传感器。

采用上述进一步方案的有益效果是：便于根据实际测量要求选择合适类型和数目的传感器完成对数据的采集，并将传感器的故障与系统隔离开而便于使用中对错误情况的排查。

进一步，所述传感器箱内设置有多个传感器槽位，每个所述传感器固定于每个所述传感器槽位内。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于传感器是埋在土壤中的，因此将传感器设置在传感器箱内再埋在土壤中，能够对传感器起到保护作用，延长传感器的使用寿命，传感器槽位使得各个传感器便于收纳。

进一步，所述接口箱中包括接线端子、电流-电压隔离变换模块、电源开关和变送卡单元，所述电流电压隔离变换模块通过接线端子与传感器连接，所述电流-电压隔离变换模块、电源开关和变送卡单元之间两两相互连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过电流-电压隔离变换模块将微弱的电流信号进行增益，转换为电压信号然后传递给变送卡单元。

进一步，所述检测箱包括信号板、嵌入式主机板和显示单元，所述信号板和显示单元均与嵌入式主机板连接，所述信号板还与变送卡单元连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：显示单元能够对采集的数据进行同步、并直观显示，数据查看方便，随时可以将嵌入式主机板中的数据导出到计算机中，存储为EXCEL表格文件，生成数据曲线，以供其它设备进行数据分析处理。

进一步，所述变送卡单元中包括多个变送卡，所述电流-电压隔离变换模块中包括多个电流-电压隔离变换单元，所述变送卡与传感器、电流-电压隔离变换单元数量相同，且每一个传感器与一个电流-电压隔离变换单元、一个变送卡连接，所述每个变送卡、每个电流-电压隔离变换单元均与电源开关连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：变送卡实现多路信号的输入选择、信号增益放大、校准及数字信号转换。