一種用于監(jiān)測土壤中天然氣泄漏擴散的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及儀器儀表與自動化領(lǐng)域，具體涉及一種用于監(jiān)測土壤中天然氣泄漏擴散的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對清潔能源的需求不斷增長，我國將要修建越來越長的天然氣管道，而由于不可避免的環(huán)境腐蝕、運營磨損、設(shè)備缺陷、操作故障燈自然或人為因素，管道運行安全也越來越受到關(guān)注和重視，管道安全主要任務(wù)是防止或減小管道泄漏事故。對于天然氣管道，如果安全出問題引起泄漏不僅會造成自然資源浪費、環(huán)境污染并影響油氣田的正常生產(chǎn)，還會直接威脅到周圍居民的生命財產(chǎn)安全。但是，天然氣管道大多埋于地下，會造成檢查不便，目前的管道運行監(jiān)測系統(tǒng)多是監(jiān)測管道運行的壓力、聲音和振動信號。但小泄漏產(chǎn)生的信號比較微弱，不容易被監(jiān)測系統(tǒng)捕捉，具有一定的隱蔽性，而小泄漏如不能及時發(fā)現(xiàn)，長時間泄漏積累的可燃?xì)怏w很可能引起火災(zāi)、爆炸等事故。為了盡早發(fā)現(xiàn)和預(yù)防事故，對管道泄漏的研究就十分重要，對埋地天然氣管道的穿孔泄漏進(jìn)行模擬與實驗，定量分析泄漏發(fā)生后土壤內(nèi)與土壤表面的天然氣分布情況是管道泄漏研究的主要方法。
[0003]目前，國內(nèi)外大多數(shù)相關(guān)研究主要集中于天然氣在大氣環(huán)境中泄漏擴散規(guī)律的理論研究和數(shù)值模擬，但對易燃易爆氣體在土壤中擴散過程研究的很少。在埋地管道泄漏擴散的實驗研究方面，有人針對可燃?xì)饴竦毓艿肋M(jìn)行了全尺寸的實驗研究，得到了氣體濃度隨時間的變化情況，確認(rèn)了氣體密度、濃度對分子擴散的影響。此外，實驗還證明，氣體需要相當(dāng)長的時間才能擴散到地面處。通過實驗與理論計算的對比，證明了達(dá)西定律與費克擴散定律在全尺寸地下管道問題中的適用性。后來又有人采用全尺度氣體泄漏實驗系統(tǒng)，對泄漏后天然氣在土壤中的擴散過程進(jìn)行研究。其研究表明:埋地管道泄漏后天然氣在土壤中的擴散過程主要分為4個階段:孕育階段、陡然增長階段、緩慢增長階段與穩(wěn)定階段。天然氣擴散到檢測點所需要的時間與距泄漏口的距離呈現(xiàn)近似的冪指數(shù)關(guān)系。當(dāng)檢測點處于泄漏口附近時，泄漏壓力起主導(dǎo)作用；當(dāng)檢測點位于較遠(yuǎn)離泄漏口的區(qū)域時，泄漏量起主要的作用。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的監(jiān)測設(shè)備均存在以下問題:價格昂貴，特別的它的輻射很強，危害很大也較少使用。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于監(jiān)測土壤中天然氣泄漏擴散的系統(tǒng)，能夠?qū)π⌒孤┻M(jìn)行檢測，并且成本低，危害小。
[0006]本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種用于監(jiān)測土壤中天然氣泄漏擴散的系統(tǒng)，包括依次連接的傳感器箱、接口箱、檢測箱和監(jiān)控計算機。
[0007]本實用新型的有益效果是:體積小、便于攜帶、安裝方便、功耗低且操作方便、性能可靠。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0009]進(jìn)一步，所述傳感器箱中設(shè)置有多個傳感器。
[0010]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:便于根據(jù)實際測量要求選擇合適類型和數(shù)目的傳感器完成對數(shù)據(jù)的采集，并將傳感器的故障與系統(tǒng)隔離開而便于使用中對錯誤情況的排查。
[0011]進(jìn)一步，所述傳感器箱內(nèi)設(shè)置有多個傳感器槽位，每個所述傳感器固定于每個所述傳感器槽位內(nèi)。
[0012]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:由于傳感器是埋在土壤中的，因此將傳感器設(shè)置在傳感器箱內(nèi)再埋在土壤中，能夠?qū)鞲衅髌鸬奖Ｗo(hù)作用，延長傳感器的使用壽命，傳感器槽位使得各個傳感器便于收納。
[0013]進(jìn)一步，所述接口箱中包括接線端子、電流-電壓隔離變換模塊、電源開關(guān)和變送卡單元，所述電流電壓隔離變換模塊通過接線端子與傳感器連接，所述電流-電壓隔離變換模塊、電源開關(guān)和變送卡單元之間兩兩相互連接。
[0014]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:通過電流-電壓隔離變換模塊將微弱的電流信號進(jìn)行增益，轉(zhuǎn)換為電壓信號然后傳遞給變送卡單元。
[0015]進(jìn)一步，所述檢測箱包括信號板、嵌入式主機板和顯示單元，所述信號板和顯示單元均與嵌入式主機板連接，所述信號板還與變送卡單元連接。
[0016]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:顯示單元能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行同步、并直觀顯示，數(shù)據(jù)查看方便，隨時可以將嵌入式主機板中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到計算機中，存儲為EXCEL表格文件，生成數(shù)據(jù)曲線，以供其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。
[0017]進(jìn)一步，所述變送卡單元中包括多個變送卡，所述電流-電壓隔離變換模塊中包括多個電流-電壓隔離變換單元，所述變送卡與傳感器、電流-電壓隔離變換單元數(shù)量相同，且每一個傳感器與一個電流-電壓隔離變換單元、一個變送卡連接，所述每個變送卡、每個電流-電壓隔離變換單元均與電源開關(guān)連接。
[0018]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:變送卡實現(xiàn)多路信號的輸入選擇、信號增益放大、校準(zhǔn)及數(shù)字信號轉(zhuǎn)換。
[0019]進(jìn)一步，所述電流-電壓隔離變化單元采用AD694芯片。
[0020]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:該芯片精度高且抗干擾性強，同時具有報警功能，可以得到0.002%的非線性度。
[0021]進(jìn)一步，所述信號板單元中包括多個信號板，所述一個信號板與十二個變送卡連接，所述信號板選用模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7714。
[0022]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是該模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠?qū)Φ皖l小信號進(jìn)行精準(zhǔn)地測量。
[0023]進(jìn)一步，所述變送卡主電路采用8選I模擬開關(guān)⑶4051。
[0024]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:能夠?qū)崿F(xiàn)多路信號的輸入選擇、信號增益放、校準(zhǔn)及數(shù)字信號轉(zhuǎn)換。
[0025]進(jìn)一步，所述嵌入式主機板采用X86主板。
[0026]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:能夠?qū)崿F(xiàn)ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果輸入、非線性化校正、漂移補償、增益與通道選擇控制以及與上位機串行通信。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型一種用于土壤中天然氣泄漏擴散監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
[0029]1、傳感器，2、接口箱，3、電流-電壓隔離變換