專利名稱：一種管路泄漏檢測系統及具有遠程監視的管路泄漏檢測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及遠程監視及實時檢測系統，尤其涉及一種用于化工廠、發電廠 等場合對液體或者氣體傳輸管道實時檢測是否有泄漏的檢測系統，以及將實 時檢測的信息進行遠程傳送的系統。
技術背景化工廠、發電廠都有很復雜的管路系統用來傳輸氣體或者液體原料、熱 汽等，這樣可以節省很多人力物力。但是這些氣體或者液體化工原料大多具 有腐蝕性，傳輸的管道在使用一定時間后將可能破損，至使原料泄漏造成損 失，如果泄漏不能及時發現和處理，將會使泄漏地方繼續擴大有時甚至會有 災難性地后果發生。特別是發電廠，當高溫高壓的蒸汽在鍋爐爐管里泄漏時， 如果及時發現采取有力措施可以很快修復，使損失降低。但是如果不能及時 發現，高壓的蒸汽將會使泄漏孔迅速擴大，對鍋爐造成毀滅性地損失。因此 及時發現管路泄漏是釆取有力措施將損失降低的前提，而對管路進行實時檢 測則是通常使用的有效辦法。目前，主流的管路泄漏檢測系統都是利用探測 器將管路內的各種聲響接收起來然后通過導線傳輸到控制中心，是以模擬信 號傳輸的方式，在控制中心對各探測器探測的聲響進行分析，若某一探測器傳來的信號有異常則進一步確定該處是否存在有泄漏。該技術成型在10年以前，對于一個大型的化工廠或者一座大型鍋爐來說，要在各管道合適的位置 設置檢測裝置，且將檢測到的信號實時地傳送到控制中心，連接各探測器到 控制中心的導線將成為檢測系統的成本中的很大一塊，有時甚至占整個檢測 系統的6oy。還要多。隨著電子技術和網絡通信技術的迅速發展，化工廠和發電 廠的控制系統的集成化程度也都越來越高，控制系統網絡化、智能化的發展 趨勢使以模擬信號傳輸的管路泄漏檢測系統難以滿足未來市場要求。因此各 化工廠和電廠，特別是為電廣提供鍋爐的鍋爐生產設計廠商都竟相研制出適 應電廠控制系統的鍋爐爐管泄漏檢測系統，以適應市場的需要。公告號為CN2752743的中國實用新型專利文件就公布了 一種基于現場總線技術的爐管 泄漏檢測裝置，該裝置是利用現場總線技術設計的、有利于提高測量與控制的準確度、減少傳送誤差的、并且具有一定的可擴展性、安裝調試也較方便。 這種基于現場總線技術的爐管泄漏檢測產品中現場總線可以用工控PC機作 為操作站，提高了系統的準確性與可靠性，由于現場總線設備的智能化、數 字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量與控制的準確度，減少了傳 送誤差。此外，由于設備的標準化和功能模塊化，因而還具有設計筒單，易 手重構等優點。但是由于這種系統釆用的是總線結構和分布式控制，結構比 較復雜，同時與遠程系統進行通信還需要進行轉換，因此使用不方便，不能 適應對系統進行遠程監測的需要。進行長期售后服務，因此需要及時了解自己的產品的狀態，特別是管路是否 存在泄漏的情況，便于及時指導或者直接維護。但是，現在還沒有這樣的系 統，特別是沒有能及時通過互聯網傳送管路是否泄漏的實時檢測信號的系統。 發明內容本發明的目的在于提供一種系統結構簡單、能方便與互聯網互聯互通、成 本低的管路泄漏檢測系統。為解決上述技術問題，所釆用的技術方案為一種管路泄漏檢測系統，包括若干安裝于管路周圍的且具有數據處理能力 的檢測終端、安裝在控制機房的控制主機和內部局域網，檢測終端和控制主 機都包括具有網絡通信功能的接口 ，檢測終端和控制主機利用該接口通過內 部局域網進行聯接。所述的檢測終端包括聲音探測模塊、處理器、存儲模塊、網卡和電源模塊， 處理器分別與聲音探測模塊、存儲模塊、網卡聯接，電源模塊與聲音探測模 塊、處理器、存4諸;溪塊、網卡的電源端連接.。進一步的，所述的聲音探測模塊包括麥克風、單電源放大電路，麥克風的 輸出與所述的處理器的A/D轉換口聯4妻。進一步的，所述的檢測終端還包括自檢裝置。所述的自檢裝置包括自檢蜂 鳴器，自檢蜂鳴器安裝在聲音探測模塊的感應器感應區，與所述處理器聯接。 在所述的檢測終端中，還具有一 1/0地址設置口。所述的控制主機包括處理器、存儲模塊、網卡。進一步的，在所述的在控制主機中，還具有波導管除灰控制與爐膛吹火信 號引入的接口。進一步的，在所述一全測終端和控制主機之間還具有一模擬總線通路， 一端 通過控制開關連接各檢測終端音頻輸出端，另 一端連接監控主機音頻輸入端。進一步的，在所述的管路泄漏檢測系統中還包括一個監控主機，安裝在控制機房內，通過網絡與控制主機相連。本發明進一步的目的在于提供一種結構簡單，能方便與互聯網互聯互通的 具有遠程監視的管路泄漏檢測系統。其技術方案是 一種具有遠程監視的管路泄漏檢測系統，包括遠程監視主 機、管路泄漏檢測系統。所述的管路泄漏檢測系統包括若干安裝于管路周圍 的且具有數據處理能力的檢測終端、安裝在機房的控制主機和安裝在機房的 監控主機。檢測終端、控制主機和監控主機都具有網絡通信功能的接口，并 通過內部局域網聯接，監控主機通過互聯網與遠程監視主機聯接。.進一步的，在所述的遠程監視系統中所述監控主機內具有為互聯網與 M0DBUS通信協議的局域網互聯的網關。本發明的積極效果是，由于在管路泄漏檢測系統中利用網絡將檢測終端 和控制主機進行聯接，充分利用網絡擴充性能好的優點，根據各管路系統的 特點，可以方便地設置數量不定的檢測終端。在硬件不變的情況對網絡軟件 進行升級、安裝測試也是非常方便的。在本發明的一些優選方案中，還專門 設置了對檢測系統進行自檢的裝置。本發明可以大大減少管路檢測系統中電 纜，以節省費用。同時本發明所采用的全部模塊都是標準化的模塊，相互之 間的接口都可以通過標準化的驅動器進行驅動，且升級換代容易。在遠程監 視系統中，由于采用了互聯網絡聯接遠程監視主機和本地管路泄漏檢測系統， 遠程主機可通過網絡訪問本地管路檢測系統檢測的實時信息，同時本地檢測 系統的控制主機也可以通過網絡訪問遠程監視主機內的數據庫系統，實現全 范圍的共享，使化工廠的管路設計施工單位和電廠鍋爐的生產廠商能及時知 道所有管路運行情況，如果有異常將及時制定維修方案指導或者直接對泄漏 處進行維修。 .下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。 ，


圖1是本發明管路泄漏檢測系統框圖。 圖2是本發明檢測終端原理框圖。 圖3是本發明控制主機原理框圖。圖4是本發明具有遠程監視的管路泄漏檢測系統框圖。
具體實施方式
實施例1 是一個用于電廠鍋爐爐管泄漏檢測系統。如圖1所示， 一種 鍋爐爐管泄漏檢測系統，具有多個檢測終端，檢測終端通過網線與控制主機聯接。如圖2所示，；險測終端安裝在管路附近，包括由麥克風、單電源放大 電路、A/D轉換器組成的聲音探測模塊、型號為LPC2210的處理器、SRAM和 FLASH存儲模塊、網卡和電源模塊。聲音探測模塊利用麥克風收集管路里的聲 音信號經過放大和A/D轉換后，輸入到處理器中，處理器利用存儲在FLASH 中的FFT對探測模塊探測的聲音轉換成頻域信號，存儲在SRAM中，并通過網 絡發給控制主機。控制主機安裝在機房內。如圖3所示，包括LPC2210處理 器、存儲有應用程序的FLAS存儲器和用來存放數據文件的SR雄存儲模塊、 Modbus網卡。控制主^l與纟企測終端通過總路線型的雙絞線連"l妾。在圖1中，本系統還有一個監控主機，監控主機通過網絡與控制主機相 連，同時檢測終端與控監控主機之間還有一條聲音模擬信號通道,將所有檢 測終端檢測到的聲音有選擇性地從模擬信號通道輸入到控制主機。所有檢測 終端和控制主機一起組成一個內部局域網，局域網的網絡協議為Modbus，其 物理層為RS - 485定義的雙絞線。這里Modbus協議是應用于電子控制器上的 一種通用語言。通過此協議，節點相互之間、節點經由網絡(本實施例使用以 太網Ethernet)和其它設備之間進行通信。Modbus已經成為一通用工業標準。 此協議定義了 一個節點能認識使用的消息結構，而不管它們是經過何種網絡 進行通信的。它描述了一節點請求訪問其它設備的過程，如果回應來自其它設 備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格 式。這種網絡協議沒有定義物理層。 ，當在Modbus網絡上通信時，此協議決定了每個節點須要知道它們的設備 地址，識別按地址發來的消息，決定要產生何種行動。如果需要回應，應答的節 點將生成反饋信息并用Modbus協議發出。在其它網絡上，包含了 Modbus協議 的消息轉換為在此網絡上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的 網絡解決節地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。本鍋爐爐管泄漏;險測系統內部局域網的物理層采用EIA RS-485標準定義 的雙絞線作為網線，這里EIA RS-485是在RS-422標準的基礎上，研究出來 的一種支持多節點、遠距離和接收高靈敏度的RS-485總線標準。RS-485標準采有用平衡式發送，差分式接收的數據收發器來驅動總線， 具體規格要求1. 接收器的輸入電阻RIN^12kQ 。2. 驅動器能輸出士7V的共模電壓。3. 輸入端的電容^50pF。4. 在節點數為32個，配置了 的終端電阻的情況下，驅動器至少還 能輸出電壓1. 5V (終端電阻的大小與所用雙絞線的參數有關)。5. 接收器的輸入靈敏度為200mV (即(V+ ) - ( V- ) ， 2V，表示信號"O"; (V+ ) - ( V- ) ^-0. 2V，表示信號'T，)。這里RS-485收發器采用平衡發送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的 能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測低達200mV的電壓，故傳輸信號 能在千米以外得到恢復。使用RS-485總線， 一對雙絞線就能實現多站聯網， 構成分布式系統，設備簡單、價格低廉、能進行長距離通信的優點使其得到 了廣泛的應用。本鍋爐爐管泄漏檢測系統內部局域網采用總線式的拓樸結構，用 一對雙 絞線作為總線將鍋爐爐管中檢測的終端與控制主機相聯。本內部局域網總線 通信采用半雙工的主從通信方式，以控制主機作為主控制節點，以檢測終端 作為從節點，整個局域網絡通信由控制主機控制，通過對各檢測終端設置節 點地址管理網絡通信。其工作方式如下1、檢測終端對爐管的特定處進行實時不間斷地檢測，通過麥克風將測點 附近的聲音信號轉化為電信號，并采用單電源放大到0~3. 3V的交流電壓信 號，LPC2210處理器將經過AD轉換的數字聲音信號進行FFT (快速傅立葉變 換)變換以分析鍋爐的背景和泄漏聲音，同時將處理后頻域數據和實時采集 的時域數據存儲在SRAM中。FFT程序保存在FLASH內，這里每個檢測終端帶 有一個8位的地址撥碼開關用來設置Modbus從站地址，可以^沒置多逸128個 檢測終端，通信模塊接收來自控制主機的命令，通過讀取命令的地址碼確定 該命令是否是對本終端的，如果確定是控制主機對本終端的命令，通過對命 令碼譯碼，控制主機對確定根據收到來自控制主機的信號將存儲在SRAM中的 頻域和時域數據送往控制主機。檢測終端還可以根據收到的開關信號控制蜂 鳴器發聲和接通麥克風和模擬聲音監聽總線以實現檢測終端的自檢和聲音監 聽及錄音功能。這里檢測終端都由統一的外部電源提供+12V直流電源，由硬件中的電源模塊將+12V電源轉化為電子器件所需的+ 5V、 +3.3V、 +1.8V 的直流電源。這里主要是利用麥克風收集爐管特定處的聲音，麥克風主要接 收0 - 15KHz的信號，該信號通過音頻捕捉卡按預定的頻率采樣到檢測終端后 通過放大和D/A轉換，變換成數字信號序列，才艮據采樣定理，音頻捕捉卡的 采樣頻率可以設置為3KHz。然后利用檢測終端的LPC2210處理器對該數字信 號進行FFT(快速傅立葉變換)后，得到爐管特定處的頻域信號，即數字頻語， 將時域信號和頻域信號按規定的格式組成數據幀，然后將數據幀打包準備發 送給控制主^L。2、控制主機安裝在發電廠的主控機房，它采用的處理器為LPC2210，每 個控制主機可以管理1 ~ 128個檢測終端，管理采取巡檢方式，完成一次對所 有的就測終端^t據訪問的時間在60秒以內，與^r測終端的通信方式采用 Modbus協議。根據鍋爐的大小，如果鍋爐需要檢測的點超過128個，可以另 外增加一個局域網，也可以將幾個檢測點的麥克風的輸出結合到一起由一個 檢測終端處理。控制主機將來自檢測終端的數據存儲在SRAM中，程序保存在 FLASH內存中。另外控制主機還具有一個接收爐膛吹火信號的接口，當爐膛吹 火信號為有效時可以屏蔽泄漏報警，控制主機還可以對安裝檢測終端的波導 管進行除灰。 '本實施例系統簡單，各部分分工明確，所有沖全測終端只負責對管路內的 聲音信號進行收集、放大、數字化和FFT,接受控制主機的控制，按時將檢測 數據上傳，并利用自檢蜂鳴器對麥克風接收通道進行檢查。控制主機對網絡 各節點進行統一控制，輪巡向各檢測終端發送命令，并接收檢測終端上傳的 數據進行存盤分析，并根據具體情況有選擇性地選擇一些數據顯示或者通過 模擬通道監聽麥克風收集的聲音。實施例2是一種某鍋爐生產廠為其生產的鍋爐進行售后服務時所采用 的遠程監視鍋爐爐管泄漏檢測系統。如圖4所示，遠程監視鍋爐爐管泄漏檢 測系統，在每個電廠都具有一個電廠集中監控主機，該主機作為鍋爐爐管泄 漏檢測系統的控制中心，將各檢測終端檢測的數據進行集中處理或保存或顯 示。該監控主機還有一與各檢測終端相連的模擬通道，可以選擇接收各檢測 終端麥克風收集的聲音信號進行播放或者保存。在該監控主機中利用 一個網 關將內部局域網與外部公共互聯網聯接，在生產廠家設置一集中監控主機， 通過互聯網與各發電廠的網關聯接，發電廠網關設在發電廠監控中心，監控中心對電廠所有鍋爐的生產情況進行監控，同時通過管路泄漏檢測系統對鍋 爐爐管進行行實時監視。各鍋爐的管路泄漏檢測系統的控制主機與監控中心的通信方式可選"l奪TCP/IP或Modbus，同時預留GPRS通信-漠塊以實現對系統 的遠程監控。實現與控制主機的數據通信，通信方式可選4奪Modbus或TCP/IP 連4妾方式。發電廠監控中心通過申請域名可與遠程集中監控系統連接實現遠程監 控。發電廠監控中心的監控軟件將從控制主機取得各檢測點聲音的綜合值、 頻譜數據存儲在數據庫中，可以能時保持一定量的聲音時域數據。向控制主 機定時發出除灰控制信號及接收爐膛吹灰是否啟動信號。對超過一年以上的 數據進行自動刪除。實現對檢測測點錄音音頻文件的保存。實現各檢測點聲 音綜合值、頻i普曲線、時域曲線、實時曲線、歷史曲線的顯示。對報警參數 進行設置，包括無信號、正常、輕微泄漏、泄漏和嚴重泄漏。對各個顯示界 面的打印功能。顯示各測點在鍋爐的位置。通過Modbus協議往電廠DCS系統 送聲音綜合值、報警狀態值。進行密碼管理。鍋爐生產廠家的遠程監視主機實現以下功能1. 選擇GPRS或TCP/IP方式進行遠程監控，其中GPRS直接從控制主機讀 取數據。2. 對各電廠測點聲音綜合值、頻譜曲線、時域曲線、實時曲線、歷史曲 線的顯示。3. 對各電廠測點聲音綜合值、頻語值的數據進行存儲、專家分析，及時 或提前遠程預警。4. 對各電廠本系統的所有測量儀表進行性能壽命跟蹤管理。 通過對整個系統進行監視，接收來自各電廠控制中心的數據，可以建立一個比較完備的鍋爐爐管聲音數據庫，實時檢測到的聲音數據可以通過對數 據庫中相應的數據進行比對，確定是否正常。上面鍋爐爐管泄漏4企測系統和以該4企測系統為核心的遠程監視系統雖然 是針對鍋爐爐管和鍋爐生產廠家而設計的，為火力發電廠水冷壁、過熱器、 再熱器、省煤器管道泄漏檢測與^^艮警。本發明技術方案還可應用于其它領域， 比如化工廠的管路泄漏檢測與報警和管路設計施工單位對該管路進行事后服 務。
權利要求
1、一種管路泄漏檢測系統，包括若干安裝于管路周圍的且具有數據處理能力的檢測終端和控制主機；其特征在于還包括內部局域網，所述檢測終端和控制主機都包括具有網絡通信功能的接口，檢測終端和控制主機通過該接口與內部局域網聯接。
2、 根據權利要求1所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于所述的檢測 終端包括聲音探測模塊、處理器、存儲模塊、網卡和電源模塊；處理器分別 與聲音探測模塊、存儲模塊、網卡聯接；電源模塊與聲音探測模塊、處理器、 存儲模塊、網卡的電源端連接。
3、根據權利要求2所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于所述聲音探 測模塊包括麥克風、單電源放大電路、A/D轉換器，麥克風的輸出信號經單電 源放大電路接入處理器的A/D轉換口 。
4、 根據權利要求2所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于所述處理器 的型號為LPC2210。
5、 根據權利要求2所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于所述網卡為 具有RS - 485通信模塊的網卡。
6、 根據權利要求2所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于所述檢測終 端還包括自檢裝置，所述自檢裝置包括自檢蜂鳴器，自檢蜂鳴器安裝在聲音 探測模塊的感應器感應區，與所迷處理器聯接。
7、 根據權利要求2所述的管路泄漏;險測系統，其特征在于所述存儲器 包括SRAM存儲器和FLASH存儲器。
8、 根據權利要求7所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于所述FLASH 存儲器內存有FFT。
9、 根據權利要求1所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于所述控制主 機包括處理器、存儲模塊、網卡。
10、 根據權利要求9所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于所述網卡 包括具有RS- 485通信模塊的網卡和具有TCP/IP協議模塊的網卡。
11、 根據權利要求9所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于所述處理 器的型號為LPC2210。
12、 根據權利要求9所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于在所述的 控制主機中，還具有波導管除灰控制與爐膛吹火信號引入的接口 。
13、 根據權利要求1至12所述的任何一種管路泄漏檢測系統，其特征在 于所述內部局域網為具有Modbu s通信協議的局域網。
14、 根據權利要求13所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于在所述的 檢測終端中，還具有I/0地址設置口。
15、 根據權利要求13所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于還包括一 個監控主機，通過網絡與控制主機相連。
16、 根據權利要求15所述的管路泄漏檢測系統，其特征在于在所述檢 測終端和監控主機之間還具有模擬聲音信號總線通路， 一端通過控制開關連 接各檢測終端音頻輸出端，另 一端連接監控主機音頻輸入端。
17、 一種具有遠程監視的管路泄漏檢測系統，包括遠程監視主機，管路 泄漏檢測系統，其特征在于所述管路泄漏檢測系統包括若干安裝于管路周 圍的且具有數據處理能力的檢測終端、控制主機、監控主機和內部局域網， 檢測終端、控制主機和監控主機都包括具有網絡通信功能的接口，檢測終端、 控制主機和監控主機利用該接口通過內部局域網聯接，監控主機通過互聯網 與遠程監視主機聯接。
18、 根據權利要求19所述的遠程監視系統，其特征在于所述監控主機 內具有為互聯網與Modbus通信協議的局域網互聯的網關。
全文摘要
本發明公開了一種管路泄漏檢測系統和以該系統為核心的遠程監視系統。管路泄漏檢測系統，包括若干安裝于管路周圍的且具有數據處理能力的檢測終端和安裝在控制機房的控制主機，所述檢測終端和控制主機都包括具有網絡通信功能的接口，檢測終端和控制主機是通過內部局域網聯接的。遠程監視管路泄漏系統，包括遠程監視主機、網關和管路泄漏檢測系統，管路泄漏檢測系統接網關，網關接互聯網，遠程監視主機接互聯網。由于利用網絡聯接，系統結構簡單、能方便與互聯網互聯互通、成本低。在遠程監視系統中，遠程主機和本地檢測系統的控制主機數據庫系統實現全范圍的共享。應用于在化工、電力等行業的較高壓力管道、壓力管道泄漏的檢測與報警。
文檔編號H04L12/28GK101230953SQ200810065630
公開日2008年7月30日 申請日期2008年1月24日 優先權日2008年1月24日
發明者伍建平, 黃 金 申請人:深圳東方鍋爐控制有限公司