一種硫酸泄漏監測傳感帶的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種硫酸泄漏監測傳感帶，包括：相互連接的多個監測單元與一集中顯示報警單元連接，其中監測單元包括相互連接的一漏酸接受帶和一信號采集器，其中，漏酸接受帶設置于需要進行硫酸監測的部分，漏酸接受帶的結構為：在熱塑性樹脂材料基底上敷設銅線，銅線上涂敷聚醚醚酮保護層。所述漏酸接受帶的結構中銅線為多周回型環繞的敷設結構且銅線間存在間隔。本實用新型解決了當前存在監測不到硫酸微小泄漏且不能進行泄漏點定位的問題。
【專利說明】一種硫酸泄漏監測傳感帶
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種硫酸泄漏監測傳感帶。
【背景技術】
[0002]硫酸是一種重要的工業原料，管道輸送是常用的硫酸輸送方法。硫酸輸送管道一旦發生泄漏，不僅造成硫酸浪費，更嚴重的是在周邊環境中造成極大的危險，甚至危及人身安全。目前硫酸輸送管道大部分沒有安裝泄漏自動監測裝置，依靠人工巡檢，發生泄漏不能及時發現，對于微小泄漏容易漏檢，而且浪費人力。當前一些管線采用負壓波法進行在線監測，利用硫酸泄漏時造成管線內壓力的變化來監測硫酸泄漏，但是這種方法監測不到小于1%流量的泄漏，而且難以精確定位泄漏點。還有少部分管線采用硫酸泄漏電纜進行監測，這種電纜能夠感受到滴落在其表面的硫酸，但是其監測距離短(約300m)，感受面窄(約2mm),價格貴(約3000元/米),不具備泄漏點定位功能。
[0003]因此，當前需要一種硫酸泄漏監測傳感帶的技術方案，來解決上述問題。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種硫酸泄漏監測傳感帶，以解決當前存在監測不到硫酸微小泄漏且不能進行泄漏點定位的問題。
[0005]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種硫酸泄漏監測傳感帶，包括:相互連接的多個監測單元與一集中顯示報警單元連接，其中監測單元包括相互連接的一漏酸接受帶和一信號采集器，其中，漏酸接受帶設置于需要進行硫酸監測的部分，漏酸接受帶的結構為:在熱塑性樹脂材料基底上敷設銅線，銅線上涂敷聚醚醚酮保護層。
[0006]進一步地，上述傳感帶還可包括:所述漏酸接受帶的結構中銅線為多周回型環繞的敷設結構且銅線間存在間隔。
[0007]進一步地，上述傳感帶還可包括:各所述監測單元的信號采集器之間是通過對稱高速數字用戶線路的網絡延伸器組相互連接。
[0008]進一步地，上述傳感帶還可包括:所述網絡延伸器包括多個對稱高速數字用戶線路網絡延伸器和一集線器，多個對稱高速數字用戶線路網絡延伸器和一集線器設置在一機箱中，多個對稱高速數字用戶線路網絡延伸器是通過網線與集線器連接。
[0009]進一步地，上述傳感帶還可包括:所述信號采集器為設置在印刷電路板上，包括:一端連接漏酸接受帶的恒流源輸出線，恒流源輸出線的另一端連接恒流源模塊和電壓信號線，電壓信號線與恒流源輸出線和模數轉換模塊相連，模數轉換模塊和微處理器通過數據總線相連，微處理器和網絡模塊通過數據線相連，網絡模塊和印刷電路板外的對稱高速數字用戶線路的網絡延伸器組通過網線相連。
[0010]進一步地，上述傳感帶還可包括:各所述監測單元的漏酸接受帶為通過鏈狀結構進行連接。
[0011]進一步地，上述傳感帶還可包括:所述集中顯示報警單元包括控制模塊、報警模塊和短信模塊，其中，控制模塊分別與報警模塊和短信模塊連接。
[0012]進一步地，上述傳感帶還可包括:所述報警模塊通過串行通信口和所述控制模塊相連，所述短信模塊通過USB通信口和所述控制模塊相連。
[0013]進一步地，上述傳感帶還可包括:所述熱塑性樹脂包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜或橡膠。
[0014]與現有技術相比，應用本實用新型，可以監測到5ml流量的硫酸微小泄漏；每個監測單元長度較長，且各個監測單元采用鏈狀結構進行通信，可以無限擴展監測長度；漏酸接受帶采用銅線回型敷設結構，增加了對泄漏硫酸感知的面積，提高了靈敏度；可以采取跟蹤阻值變化過程的方式，提高監測的可靠性；同時通過對比阻值變化定位泄漏點，使得定位更加準確泄漏點，定位精度能達到<10m，并且具有更高的可靠性；通信采用SHDSL(對稱高速數字用戶線路)方式，只用一對雙絞線就可以實現遠距離通信。集中顯示報警單元具有聲光報警和短信報警功能，可以及時通知現場的和遠程的相關人員采取應對措施。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是是本實用新型的硫酸泄漏監測傳感帶的結構示意圖；
[0017]圖2是本實用新型的硫酸泄漏監測傳感帶的具體結構示意圖；
[0018]圖3是本實用新型的信號采集器的原理示意圖；
[0019]圖4是本實用新型的網絡延伸器組結構的原理示意圖；
[0020]圖5是本實用新型的集中顯示報警單元結構的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0022]如圖1所示，本實用新型的硫酸泄漏監測傳感帶，包括:相互連接的多個監測單元10與一集中顯示報警單元20連接，其中，
[0023]監測單元10包括相互連接的一漏酸接受帶101和一信號采集器102，其中，
[0024]漏酸接受帶101，設置于需要進行硫酸監測的部分，其中漏酸接受帶101的結構為:在熱塑性樹脂材料基底上敷設銅線，銅線上涂敷聚醚醚酮保護層；
[0025]信號采集器102，用于獲取漏酸接受帶101的電阻值的信息；及
[0026]集中顯示報警單元20，用于根據接收的漏酸接受帶101的電阻值的信息，判斷若漏酸接受帶101的電阻值發生變化，則發送硫酸泄漏報警；獲得漏酸接受帶101變化后的穩定電阻值后，根據獲取的穩定電阻值、銅線截面積和未發生泄漏前銅線電阻率之間的關系，進而獲得具體的硫酸泄露位置并發送通知信息。[0027]需要進行硫酸監測的部分可以使輸送硫酸的管道或存放硫酸的容器等，本實用新型并不以此為限定。
[0028]所述熱塑性樹脂包括PE (聚乙烯)、PVC (聚氯乙烯)、PS (聚苯乙烯)、PA (聚酰胺)、POM (聚甲醛)、PC (聚碳酸酯)、聚苯醚、聚砜或橡膠等材料。只要是具有受熱軟化、冷卻硬化的性能，而且不起化學反應，無論加熱和冷卻重復進行多少次都能保持上述特性的熱塑性樹脂材料都可以為本實用新型應用，本實用新型并不以此為限定。
[0029]聚醚醚酮具有剛性和柔性，特別是對交變應力下的抗疲勞性非常突出，可與合金材料相媲美。聚醚醚酮具有耐高溫和耐腐蝕性的特點，具有很高的化學穩定性，但是聚醚醚酮對硫酸很敏感，會被硫酸所腐蝕，除硫酸外的強酸、強堿都不能腐蝕聚醚醚酮，因此本實用新型中銅線上涂敷聚醚醚酮保護層是非常重要的技術特征，可以確保濃硫酸泄露時，立刻融化漏酸接受帶101表面的聚醚醚酮涂層，引起漏酸接受帶101阻值變化，以獲知濃硫酸泄露。
[0030]多個所述漏酸接受帶101可以采用鏈狀結構進行連接，通過這種方式可以無限擴展監測長度，例如漏酸接受帶101為1000米長度，10個鏈狀連接的漏酸接受帶101就可以達到10km，若100個鏈狀連接的漏酸接受帶101就可以達到100km，這樣既可以達到擴展監測長度的技術效果。
[0031]所述漏酸接受帶101的結構中銅線為多周回型環繞的敷設結構且銅線間存在間隔；本實用新型采用銅線回型敷設結構(即多周回型環繞)，增加了對泄漏硫酸感知的面積，提聞了靈敏度。
[0032]各所述監測單元10的信號采集器102之間是通過對稱高速數字用戶線路的網絡延伸器組相互連接；所述網絡延伸器包括多個對稱高速數字用戶線路網絡延伸器和一集線器，多個對稱高速數字用戶線路網絡延伸器和一集線器設置在一機箱中，多個對稱高速數字用戶線路網絡延伸器是通過網線與集線器連接。
[0033]所述集中顯示報警單元20獲得漏酸接受帶101變化后的穩定電阻值后，根據獲取的穩定電阻值、銅線截面積和未發生泄漏前銅線電阻率之間的關系，進而獲得具體的硫酸泄露位置，是指:
[0034]所述集中顯示報警單元20獲取漏酸接受帶101直到回型環繞的銅線各環全部短路后電阻達到的穩定值R，硫酸和銅線組成一個串并聯電阻回路，根據關系式R=P X1/S求得銅線長度1，從而獲得具體的硫酸泄露位置；其中電阻率P為未發生泄漏前銅線電阻率，S是銅線截面積。
[0035]所述信號采集器102為設置在印刷電路板上，包括:一端連接漏酸接受帶101的恒流源輸出線，恒流源輸出線的另一端連接恒流源模塊和電壓信號線，電壓信號線與恒流源輸出線和模數轉換模塊相連，模數轉換模塊和微處理器通過數據總線相連，微處理器和網絡模塊通過數據線相連，網絡模塊和印刷電路板外的對稱高速數字用戶線路的網絡延伸器組通過網線相連。
[0036]所述集中顯示報警單元20包括控制模塊201、報警模塊202和短信模塊203，其中，
[0037]所述控制模塊201，用于接收漏酸接受帶101的電阻值的信息，進行計算和確定硫酸泄露位置；[0038]所述報警模塊202，用于通過聲音和/或燈光進行硫酸泄露報警；
[0039]所述短信模塊203，用于通過短信方式發送硫酸泄露報警信息和硫酸泄露位置的信息。
[0040]所述報警模塊202通過串行通信口和控制模塊201相連，短信模塊203通過USB通信口和控制模塊201相連。
[0041]本實用新型的硫酸泄漏監測傳感帶的具體實現的方式:由于漏酸接受帶101中通入恒定電流I，檢測銅線兩端電壓值V，從而根據歐姆定律R=V/I測得銅線電阻值R。沒有硫酸泄漏時，漏酸接受帶101保持一恒定的電阻值，其阻值由銅線長度、銅線截面積和銅線電阻率決定。當硫酸泄漏時，將立刻融化漏酸接受帶101表面的聚醚醚酮涂層，由于硫酸良好的導電性，將相鄰銅線短路，引起漏酸接受帶101的電阻值變化，例如I秒內減小超過I%，即可能發生了硫酸泄漏此時即可進行泄漏報警；隨著硫酸泄漏增多，被短路銅線增多，電阻繼續減小，直到回型環繞的銅線4環全部短路，電阻達到一穩定值。此時由硫酸和銅線組成一個串并聯電阻回路。硫酸的電阻值在一定長度上是確定的，因此根據電阻計算公式R=P Xl/S，R被數據采集器檢測到；電阻率P采用預警前的電阻值計算得到，以排除溫度變化的影響；S是銅線截面積，可以求得銅線長度1，從而確定泄漏點的位置。本實用新型可以用于管道輸送硫酸泄漏的監測。
[0042]【具體實施方式】:如圖2所示，硫酸泄漏監測傳感帶可以包括漏酸接受帶101、信號采集器102和集中顯示報警單元20。漏酸接受帶101長1000m，在2mm厚度的聚乙烯塑料基底上敷設截面積為0.02平方毫米的裸銅線，銅線做回型環繞4周，線間隔5mm，銅線上涂敷
0.1mm厚度聚醚醚酮保護層。如圖3所示，信號采集器102在印刷電路板301上，恒流源模塊302上連接有恒流源輸出線303，電壓信號線304與恒流源輸出線303和模數轉換模塊305相連，模數轉換模塊305和微處理器306通過數據總線307相連，微處理器306和網絡模塊308通過數據線309相連；網絡模塊308和印刷電路板外的SHDSL (Symmetric high-speed
digital subscriber line-對稱高速數字用戶線路)網絡延伸器組40通過網線310相
連。圖4是網絡延伸器組40結構原理圖，在機箱401中，SHDSL網絡延伸器402分別用網線和集線器403相連。
[0043]如圖5所示，集中顯示報警單元20包括控制模塊201、報警模塊202和短信模塊203，其中控制模塊201可以采用工業平板電腦，報警模塊202可以采用聲光報警器。
[0044]漏酸接受帶101的銅線連接到信號采集器102的恒流源，每一條漏酸接受帶101和一個信號采集器102組成一個監測單元10 ;各個監測單元10的信號采集器102之間用雙絞線相連；第一個信號采集器102用以太網線和集中顯示報警單元20相連。
[0045]硫酸泄漏監測傳感帶安裝時采用必要的輔助設施使可能泄漏的硫酸滴落在漏酸接受帶101上。譬如確定兩者的相對位置，就可以使可能泄漏的硫酸滴落在漏酸接受帶101上。
[0046]由于信號采集器102供給漏酸接受帶101的電流是恒定的，因此采集漏酸接受帶101的電壓信號，根據歐姆定律就可以檢測到漏酸接受帶101的電阻值。沒有硫酸泄漏時，漏酸接受帶101保持一恒定的電阻值，其阻值由銅絲長度、截面積和電阻率決定。當硫酸泄漏時，將立刻融化漏酸接受帶101表面的聚醚醚酮涂層，由于硫酸良好的導電性，將相鄰銅線短路，引起漏酸接受帶101阻值變化。此時即可進行泄漏報警；隨著硫酸泄漏增多，回型銅線相鄰各線全部短路，電阻值達到一穩定值，根據此值和硫酸電阻值以及銅導線阻值計算公式，即可定位泄漏點。
[0047]各個監測單元10將本單元的泄漏監測信息和前一單元的泄漏監測信息打包向后轉發，所有信息依次傳遞到集中顯示報警單元20，發生泄漏時集中顯示報警單元20啟動報警模塊并通過短信模塊通知相關人員。
[0048]更具體的:在100m長，2mm厚的聚乙烯塑料基底上敷設截面積0.02mm2的裸銅線，銅線做回型環繞4周，線間隔5mm，銅線上涂敷0.1mm厚聚醚醚酮保護層，制成漏酸接受帶101。在印刷電路板上，型號為CM3502的恒流源模塊連接有恒流電源輸出線，電壓信號線與恒流源輸出線和型號為AD7490的模數轉換模塊相連，模數轉換模塊和型號為AT91RM9200的微處理器通過數據總線相連，微處理器和型號為DM9161E的10M/100M自適應網絡模塊通過數據線相連；網絡模塊和印刷電路板外的SHDSL網絡延伸器組中的集線器通過網線相連，制成信號采集器102。網絡延伸器組中兩個型號為ACC3010的SHDSL網絡延伸器分別與型號為FH08的集線器相連。漏酸接受帶101銅線連接到信號采集器102的恒流源，每一條漏酸接受帶101和一個信號采集器102組成一個監測單元10 ;各個信號采集器102的網絡延伸器之間用雙絞線相連；第一個信號采集器102的網絡延伸器用以太網線和集中顯示報警單元20相連。集中顯示報警單元20中型號為LW-EMS-10的聲光報警器通過串行通信口和型號為TPC126-H的平板工業計算機相連，型號為HTGSM-1U的短信模塊通過USB通信口和平板工業計算機相連。組成硫酸泄漏監測傳感帶的監測單元10的數量由被監測管線長度確定，每1000米I個監測單元10。硫酸泄漏監測傳感帶安裝時，將漏酸接受帶101安裝于硫酸輸送管道下方，并采用必要的輔助設施使可能泄漏的硫酸滴落在漏酸接受帶101上。
[0049]硫酸泄漏監測傳感帶的工作時在漏酸接受帶101銅線中通入恒定電流I，同時實時檢測銅線兩端電壓值V，從而根據歐姆定律R=V/I測得銅線電阻值R。R值會隨環境溫度發生變化，但是變化及其緩慢，一旦R值出現快速變化，例如I秒內減小超過1%，即可能發生了硫酸泄漏。硫酸泄漏時滴落在漏酸接受帶101上立刻融化其表面的聚醚醚酮涂層，由于硫酸良好的導電性，將相鄰銅線短路，使電阻值減小。此時信號采集器102發出預警，并保存預警前一時刻的電阻值。隨著漏酸量增加，被短路銅線增多，電阻繼續減小，直到回型環繞的銅線4環全部短路，電阻達到穩定值。此時由硫酸和銅線組成一個串并聯電阻回路。硫酸的電阻值在一定長度上是確定的，因此根據電阻計算公式R=P Xl/S，R被數據采集器檢測到；電阻率P采用預警前的電阻值計算得到，以排除溫度變化的影響；S是銅線截面積
0.02平方毫米，可以求得銅線長度1，從而確定泄漏點位置。
[0050]硫酸泄漏監測傳感帶工作時各個監測單元10將本單元的泄漏監測信息和前一單元的泄漏監測信息打包向后轉發，所有信息依次傳遞到集中顯示報警單元20，發生泄漏預警時集中顯示報警單元20啟動聲光報警器并通過短信模塊通知相關人員進行必要檢查；確定泄漏點位置后集中顯示報警單元20顯示泄漏點位置，使操作人員快速到達現場進行處理。
[0051]硫酸具有很強的腐蝕性，如不及時控制泄漏口，后果不堪設想，因此迅速確定硫酸泄露的位置是相當重要的。在漏酸接受帶的結構中，在采用多周回型環繞的敷設結構的銅線的回型結構中嵌入多根玻璃絲，該玻璃絲為一網狀結構，該網狀結構的寬度小于等于銅線間隔距離，優選為玻璃絲的直徑為小于1mm，銅線間隔為5mm，網狀結構的寬度為4mm，通過上述結構可以將泄漏硫酸迅速將回型環繞結構的銅線的電阻達到穩定值。本實用新型實際測試應用于35km的硫酸輸送管道，選取玻璃絲的直徑為0.04mm,銅線間隔為5mm，網狀結構的寬度為4_時,設置一硫酸泄漏點,通過21秒即確定泄漏硫酸的位置,這樣可以加快處理硫酸泄漏的流程，減少泄漏硫酸造成的損失。
[0052]本說明書中的各個實施例一般采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0053]一般來說，程序模塊或單元可以由軟件、硬件或兩者的結合來實現，本申請可以在分布式計算環境中實踐本申請，在這些分布式計算環境中，由通過通信網絡而被連接的遠程處理設備來執行任務。在分布式計算環境中，程序模塊或單元可以位于包括存儲設備在內的本地和遠程計算機存儲介質中。
[0054]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0055]本文中應用了具體個例對本申請的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本申請的方法及其主要思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本申請的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本申請的限 制。
【權利要求】
1.一種硫酸泄漏監測傳感帶，其特征在于，包括:相互連接的多個監測單元與一集中顯示報警單元連接，其中監測單元包括相互連接的一漏酸接受帶和一信號采集器，其中，漏酸接受帶設置于需要進行硫酸監測的部分，漏酸接受帶的結構為:在熱塑性樹脂材料基底上敷設銅線，銅線上涂敷聚醚醚酮保護層。
2.如權利要求1所述的硫酸泄漏監測傳感帶，其特征在于，所述漏酸接受帶的結構中銅線為多周回型環繞的敷設結構且銅線間存在間隔。
3.如權利要求1所述的硫酸泄漏監測傳感帶，其特征在于，各所述監測單元的信號采集器之間是通過對稱高速數字用戶線路的網絡延伸器組相互連接。
4.如權利要求3所述的硫酸泄漏監測傳感帶，其特征在于，所述網絡延伸器包括多個對稱高速數字用戶線路網絡延伸器和一集線器，多個對稱高速數字用戶線路網絡延伸器和一集線器設置在一機箱中，多個對稱高速數字用戶線路網絡延伸器是通過網線與集線器連接。
5.如權利要求3所述的硫酸泄漏監測傳感帶，其特征在于，所述信號采集器為設置在印刷電路板上，包括:一端連接漏酸接受帶的恒流源輸出線，恒流源輸出線的另一端連接恒流源模塊和電壓信號線，電壓信號線與恒流源輸出線和模數轉換模塊相連，模數轉換模塊和微處理器通過數據總線相連，微處理器和網絡模塊通過數據線相連，網絡模塊和印刷電路板外的對稱高速數字用戶線路的網絡延伸器組通過網線相連。
6.如權利要求1所述的硫酸泄漏監測傳感帶，其特征在于，各所述監測單元的漏酸接受帶為通過鏈狀結構進行連接。
7.如權利要求1所述的硫酸泄漏監測傳感帶，其特征在于，所述集中顯示報警單元包括控制模塊、報警模塊和短信模塊，其中，控制模塊分別與報警模塊和短信模塊連接。
8.如權利要求7所述的硫酸泄漏監測傳感帶，其特征在于，所述報警模塊通過串行通信口和所述控制模塊相連，所述短信模塊通過USB通信口和所述控制模塊相連。
9.如權利要求1所述的硫酸泄漏監測傳感帶，其特征在于，所述熱塑性樹脂包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜或橡膠。
【文檔編號】F17D5/06GK203823453SQ201320812183
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】趙晨光, 魏麗, 幺琳, 雷振山 申請人:唐山學院