[实用新型]燃气管网泄漏瞬变压力波检测分析系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃气管网泄漏检测分析系统及分析方法，属于智能检测分析 技术领域。

背景技术

城市燃气管网作为连接天然气长输管线与天然气用户的桥梁，担负着向企业和居 民用户直接供气的重要职责。随着城市燃气需求的急剧增加，城市燃气管网规模日趋庞大， 安全隐患和风险也随之增加。燃气具有易燃易爆的特性，泄漏后与空气混合，当其浓度达到 爆炸极限时，遇火即发生爆炸。另外，由于城市人口集中，如果发生事故，必将造成大量人员 伤亡和重大财产损失，严重影响城市经济的发展和社会的稳定。

因此无论是从安全因素、经济因素还是环境保护因素出发，研发适用于城市燃气 管网的泄漏智能检测和定位技术，对于减少损失，保护人民生命和财产安全，保障城市燃气 管网的安全稳定运行具有重要的理论意义和应用价值。

随着故障诊断技术的不断发展，燃气管网泄漏检测的重点已由单一的硬件检测向 软件、硬件、智能算法相结合的方向发展。依靠计算机对数字信号处理和分析的巨大优势， 使泄漏检测技术与智能算法和先进的信号处理技术相结合，从而实现对燃气管网的实时在 线监测与泄漏点精确定位。

燃气管网发生泄漏时，泄漏点处会因为燃气介质流失而导致此处的气体密度减 小，从而在泄漏点处产生瞬时压力降低并作用在燃气介质上成为减压波源。这种泄漏瞬变 压力波将在管网内通过管道和燃气介质向泄漏点的上下游传播。通过检测并分析这种泄漏 瞬变压力波的特性将为准确判断燃气泄漏和精确定位泄漏点提供可靠依据，传统的检测系 统中主要通过检测波的变化幅度来判定，由于管网所处环境的复杂性，其传播过来的波往 往是多种波源交织而成的，传统的判断方式虽然在一定程度上能够识别泄漏波形，但由于 各种原因也常常会引起误判。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃气管网泄漏瞬变压力波检测分析系统。

本实用新型所提供一种燃气管网泄漏瞬变压力波检测分析系统，包括远程数据中 心，在需要检测的每个区域内构建的一个独立的ZigBee无线传感器网络，每个独立的 ZigBee网络采用Mesh网状结构，由一个ZigBee网络协调器和多个传感器节点组成，多个传 感器节点安装设置在燃气管网的管线上，用于采集管线内燃气的压力波参数，每个传感器 节点都连接有一个GPS模块，GPS模块用于接收卫星发出的时间基准信号，从而做到信号的 严格同步采集，所述的传感器节点都是路由节点，可以自由连接通信，监测数据通过多跳路 由的方式在网络中传输，最后到达ZigBee网络协调器；

ZigBee网络协调器连接有GPRS模块，每个ZigBee网络协调器节点都和一个GPRS 模块相连，ZigBee网络协调器负责建立和管理ZigBee无线传感器网络，并接收各传感器节 点的数据上报，将其进行融合处理后传给GPRS模块；

GPRS模块连接远程数据中心，由GPRS模块将数据上传至远程数据中心计算机，远 程数据中心通过GPRS网络获取现场的上传的压力瞬变信号数据，实现对数据的分析和处 理，通过检测泄漏瞬变压力波对泄漏点进行精准检测和定位，进一步的，所述的传感器节点 由信号采集单元、信号调理单元、信号转换单元、时间同步单元、数据处理和无线传输单元 以及电源管理单元组成，所述的信号采集单元压电式动态压力传感器及外围电路实现，负 责将管道内介质的瞬变压力波转换为微弱电压信号；信号调理单元负责对压电式动态压力 传感器输出的微弱电压信号进行滤波和放大处理，从而得到适合A/D转换器输入的电压范 围；经过调理的瞬变压力波信号送入信号转换单元进行A/D转换，数据处理和无线传输单元 采用具有微处理器和无线传输功能CC2430芯片，电源管理单元由光伏模块、蓄电池和电源 模块组成，无线传感器网络开始运行后，CC2430首先申请加入网络，成功后定时启动A/D转 换器压力波信号进行转换，转换后的结果送数据传输单元RF前端，经过天线进行发送，进一 步的，所述的ZigBee网络协调器要由射频模块CC2420芯片、微处理器Atmega128L、DS3231实 时时钟芯片、Q2406AGPRS通信模块、电源管理模块组成。