計算機信息管理在燃?xì)夤艿拦こ讨械膽?yīng)用

摘要：隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的城鎮(zhèn)居民開始使用燃?xì)狻ｋS著管網(wǎng)的不斷增多，由于燃?xì)庑孤抖l(fā)的事故也大量增加。燃?xì)馐且环N易燃、易爆和有毒的物質(zhì)，容易造成中毒、火災(zāi)、爆炸等惡性事故。而處于地下的燃?xì)夤艿佬孤秴s不易察覺，難以迅速定位泄漏點，帶來了許多安全隱患。本文構(gòu)建了一個燃?xì)夤艿赖男孤z測和漏點定位的計算機信息管理系統(tǒng)，希望在今后的燃?xì)夤艿拦こ讨心艿玫綇V泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：燃?xì)夤艿溃恍孤┒ㄎ唬恍畔⑾到y(tǒng)

中圖分類號：TU996.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712（2012）20-0024-01

隨著科技的進步，我們的能源有了較大的改觀，從以往的秸稈、煤炭、石油、到現(xiàn)在的燃?xì)猓萍继峁┝嗽O(shè)備，使絕大部分企業(yè)居民都開始使用燃?xì)饽茉础６S著社會的進步，企業(yè)和居民對能源的需求越來越大，燃?xì)獾墓芫W(wǎng)也就四通八達不斷增多。不容忽視的是由于燃?xì)夤芫W(wǎng)的泄露所引發(fā)的事故也在不斷增加，有的甚至造成了令人痛心疾首的事故。各種可燃?xì)怏w，都是易爆、有毒的。是造成中毒事故和火災(zāi)以及爆炸事故的元兇。由于燃?xì)夤艿蓝鄶?shù)都是地下的隱蔽工程，而燃?xì)庥侄鄶?shù)是無色無味，所以燃?xì)夤艿赖男孤┦鞘治ｋU且不容易被察覺的。若想從根本上杜絕燃?xì)夤艿佬孤┧斐傻膼盒允鹿实陌l(fā)生，必須構(gòu)建一個科學(xué)準(zhǔn)確的燃?xì)夤艿佬孤z測和泄漏點定位系統(tǒng)，來保障燃?xì)庀到y(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

一、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

對于燃?xì)夤艿佬孤抖ㄎ恍畔⑾到y(tǒng)來講，一般的步驟包括漏點定位、泄漏報警、以及人工具體定位幾大步驟。一旦燃?xì)夤艿腊l(fā)生泄露事故時，首先需要系統(tǒng)可以在最短的時間內(nèi)實時監(jiān)測到泄露的發(fā)生，并迅速定位泄漏點的方位，以協(xié)助工程人員在現(xiàn)場精確地確定泄漏點。本文所開發(fā)的燃?xì)夤艿佬孤抖ㄎ恍畔⑾到y(tǒng)要完成的一系列過程為：燃?xì)庑孤敦?fù)壓波的傳道、信號的濾波、信號的處理和數(shù)據(jù)的存儲，在此基礎(chǔ)上迅速定位寫露點。在整體結(jié)構(gòu)上，系統(tǒng)可以分為上位機與下位機兩個部分。上位機由工控計算機擔(dān)當(dāng)，下位機則為對燃?xì)夤艿乐械奶綔y點進行對負(fù)壓波信號傳感采集的模塊構(gòu)成。首先，上位機利用有線或無線通信信道，將采集命令發(fā)送給下位機，下位機則將采集到的壓力數(shù)據(jù)傳輸給上位機。上位機對壓力數(shù)據(jù)進行初步處理之后將信號以壓力波的形式顯示在屏幕上，同時借助負(fù)壓波理論，探測管道中是否發(fā)生了泄露，并定位泄漏點的位置。

二、負(fù)壓波泄漏定位原理

負(fù)壓波指的是當(dāng)燃?xì)夤芫W(wǎng)的某一點發(fā)生泄漏時，由于泄漏點的流體迅速流失導(dǎo)致壓力差出現(xiàn)，引起管道中氣體的壓力波動，從而使壓力值在泄漏點處突然大幅度降低。由于出現(xiàn)壓力差，泄漏點兩邊的流體便會迅速向泄漏點處補充，由此產(chǎn)生的振動源將沿著管道中的流體以一定的速度向兩方向傳播。將這個以泄漏點為源頭，沿著管線兩個方向傳輸?shù)牟ń凶鲐?fù)壓波或者減壓波。負(fù)壓波的實際傳播速度與不同的輸送介質(zhì)有關(guān)。因為管道的波導(dǎo)效應(yīng)，由于泄露信息而產(chǎn)生的負(fù)壓波在一段時間之后傳播到管道的上下端點，壓力波信號被配置在管道的上下端點的傳感器采集，并經(jīng)由系統(tǒng)軟硬件進行提取和處理，結(jié)合負(fù)壓波傳播時間差以及負(fù)壓波傳播速度，來判定具體的泄漏位置。

三、系統(tǒng)具體設(shè)計

（一）燃?xì)庑孤┒ㄎ幌到y(tǒng)

燃?xì)夤艿佬孤兜亩ㄎ恍畔⑾到y(tǒng)，主要包括漏點的定位系統(tǒng)、泄漏的報警系統(tǒng)和人工定位三大部分。當(dāng)燃?xì)夤艿腊l(fā)生泄露事故時，第一要素是定位系統(tǒng)能夠在最短的時間里，能夠監(jiān)測到泄露的發(fā)生，并且能夠迅速準(zhǔn)確的定位出泄漏點的準(zhǔn)確位置。然后開啟報警系統(tǒng)，進行報警，這樣工程人員就可以在現(xiàn)場比較精確知道泄漏點具體位置。筆者設(shè)計的燃?xì)夤艿佬孤抖ㄎ恍畔⑾到y(tǒng)是這樣的：首先是燃?xì)庑孤敦?fù)壓波的傳導(dǎo)----信號的濾波----信號的處理----數(shù)據(jù)的存儲。這樣就完成了泄漏的迅速定位泄漏程度的判斷。上位機由工控計算機擔(dān)當(dāng)，下位機則為對燃?xì)夤艿乐械奶綔y點進行對負(fù)壓波信號傳感采集的模塊構(gòu)成。首先，上位機利用有線或無線通信信道，將采集命令發(fā)送給下位機，下位機則將采集到的壓力數(shù)據(jù)傳輸給上位機。上位機對壓力數(shù)據(jù)進行初步處理之后將信號以壓力波的形式顯示在屏幕上，同時借助負(fù)壓波理論，探測管道中是否發(fā)生了泄露，并定位泄漏點的位置。

（二）上位機軟件系統(tǒng)設(shè)計

下位機通信部分主要任務(wù)是下位機與上位機之間的通信，功能包括：通信參數(shù)的設(shè)置、接收下位機數(shù)據(jù)并向下位機發(fā)送命、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。雙通道定位主要任務(wù)是使用時域互相關(guān)分析，結(jié)合燃?xì)夤艿赖木唧w情況設(shè)置適合的時延估計方法，單通道時域頻域分析判斷漏點位置，并保存泄漏點各類參數(shù)數(shù)據(jù)。單通道時域頻域分析部分主要任務(wù)是在時域與頻域兩個方面分析輸入信號，對于時域來講，主要是分析系統(tǒng)的波形。開綠到串口通訊模式的數(shù)據(jù)中沒有時間信息，在分析時需要提取采樣起始時間和時間間隔。檢測結(jié)果存儲部分主要任務(wù)是考慮到檢測泄漏時處理數(shù)據(jù)選擇的是實時模式，難以做到對信號進行復(fù)雜的處理。因此，在此模塊中先將信號進行存儲，以便以后進行進一步的分析和處理。

（三）下位機硬件系統(tǒng)設(shè)計

燃?xì)夤艿佬孤┒ㄎ恍畔⑾到y(tǒng)的下位機硬件安裝位置為燃?xì)夤艿郎希康氖菍崟r檢測管道運行狀態(tài)，同時將運行狀態(tài)的結(jié)果傳送到上位機模塊。下位機硬件系統(tǒng)設(shè)計分為以下幾個組成部分：泄漏傳感器與信號放大器：將燃?xì)夤艿赖男孤缎畔z測出來，并將由于泄露而導(dǎo)致的管道壓力變化值轉(zhuǎn)換為電信號，考慮到燃?xì)夤艿赖男孤抖鴮?dǎo)致的負(fù)壓波信號非常微弱，因此為便于進行檢測，首先需要將其進行前置放大。信號濾波模塊：對采集到的信號進行帶外噪聲的濾除，提取有用信號，杜絕頻率混疊現(xiàn)象的發(fā)生。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊，考慮到來自傳感器的負(fù)壓波信號需要被上位機接受，再進行進一步的處理，但是因為上位機處理的對象為數(shù)字信號，所以首先需要用此模塊將采集到的負(fù)壓波信號進行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，以便于上位機的處理。單片機電路，位機硬件系統(tǒng)的核心是單片機電路，其功能是對下位機系統(tǒng)進行整體的控制，并與上位機進行數(shù)據(jù)通訊。

四、結(jié)束語

由于燃?xì)夤芫€的泄漏會造成非常嚴(yán)重的后果，所以對燃?xì)夤艿佬孤c的檢測引起了人們的高度重視。今年來對燃?xì)夤艿佬孤z測的方法層出不窮，都有其先進性和科學(xué)性，但考慮到因地制宜和成本的關(guān)系，大都采用成本較低，檢測比較準(zhǔn)確的檢測方法。只要我們抱著科學(xué)的態(tài)度，運用合理的手段，不斷開發(fā)和運用新科技，就一定能夠更準(zhǔn)確的定位泄漏點，減少事故的發(fā)生。為和諧社會做出貢獻。

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