計(jì)算機(jī)信息管理在燃?xì)夤艿拦こ讨械膽?yīng)用

摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的城鎮(zhèn)居民開(kāi)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(jué)，難以迅速定位泄漏點(diǎn)，帶來(lái)了許多安全隱患。本文構(gòu)建了一個(gè)燃?xì)夤艿赖男孤z測(cè)和漏點(diǎn)定位的計(jì)算機(jī)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(lèi)號(hào)：TU996.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712（2012）20-0024-01

隨著科技的進(jìn)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(kāi)始使用燃?xì)饽茉础６S著社會(huì)的進(jìn)步，企業(yè)和居民對(duì)能源的需求越來(lái)越大，燃?xì)獾墓芫W(wǎng)也就四通八達(dá)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(wú)色無(wú)味，所以燃?xì)夤艿赖男孤┦鞘治ｋU(xiǎn)且不容易被察覺(jué)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(gè)科學(xué)準(zhǔn)確的燃?xì)夤艿佬孤z測(cè)和泄漏點(diǎn)定位系統(tǒng)，來(lái)保障燃?xì)庀到y(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

一、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

對(duì)于燃?xì)夤艿佬孤抖ㄎ恍畔⑾到y(tǒng)來(lái)講，一般的步驟包括漏點(diǎn)定位、泄漏報(bào)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(shí)，首先需要系統(tǒng)可以在最短的時(shí)間內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到泄露的發(fā)生，并迅速定位泄漏點(diǎn)的方位，以協(xié)助工程人員在現(xiàn)場(chǎng)精確地確定泄漏點(diǎn)。本文所開(kāi)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(guò)程為：燃?xì)庑孤敦?fù)壓波的傳道、信號(hào)的濾波、信號(hào)的處理和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，在此基礎(chǔ)上迅速定位寫(xiě)露點(diǎn)。在整體結(jié)構(gòu)上，系統(tǒng)可以分為上位機(jī)與下位機(jī)兩個(gè)部分。上位機(jī)由工控計(jì)算機(jī)擔(dān)當(dāng)，下位機(jī)則為對(duì)燃?xì)夤艿乐械奶綔y(cè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)負(fù)壓波信號(hào)傳感采集的模塊構(gòu)成。首先，上位機(jī)利用有線或無(wú)線通信信道，將采集命令發(fā)送給下位機(jī)，下位機(jī)則將采集到的壓力數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)。上位機(jī)對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理之后將信號(hào)以壓力波的形式顯示在屏幕上，同時(shí)借助負(fù)壓波理論，探測(cè)管道中是否發(fā)生了泄露，并定位泄漏點(diǎn)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(diǎn)發(fā)生泄漏時(shí)，由于泄漏點(diǎn)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(dòng)，從而使壓力值在泄漏點(diǎn)處突然大幅度降低。由于出現(xiàn)壓力差，泄漏點(diǎn)兩邊的流體便會(huì)迅速向泄漏點(diǎn)處補(bǔ)充，由此產(chǎn)生的振動(dòng)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(gè)以泄漏點(diǎn)為源頭，沿著管線兩個(gè)方向傳輸?shù)牟ń凶鲐?fù)壓波或者減壓波。負(fù)壓波的實(shí)際傳播速度與不同的輸送介質(zhì)有關(guān)。因?yàn)楣艿赖牟▽?dǎo)效應(yīng)，由于泄露信息而產(chǎn)生的負(fù)壓波在一段時(shí)間之后傳播到管道的上下端點(diǎn)，壓力波信號(hào)被配置在管道的上下端點(diǎn)的傳感器采集，并經(jīng)由系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行提取和處理，結(jié)合負(fù)壓波傳播時(shí)間差以及負(fù)壓波傳播速度，來(lái)判定具體的泄漏位置。

三、系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)

（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(diǎn)的定位系統(tǒng)、泄漏的報(bào)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(shí)，第一要素是定位系統(tǒng)能夠在最短的時(shí)間里，能夠監(jiān)測(cè)到泄露的發(fā)生，并且能夠迅速準(zhǔn)確的定位出泄漏點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。然后開(kāi)啟報(bào)警系統(tǒng)，進(jìn)行報(bào)警，這樣工程人員就可以在現(xiàn)場(chǎng)比較精確知道泄漏點(diǎn)具體位置。筆者設(shè)計(jì)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(hào)的濾波----信號(hào)的處理----數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。這樣就完成了泄漏的迅速定位泄漏程度的判斷。上位機(jī)由工控計(jì)算機(jī)擔(dān)當(dāng)，下位機(jī)則為對(duì)燃?xì)夤艿乐械奶綔y(cè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)負(fù)壓波信號(hào)傳感采集的模塊構(gòu)成。首先，上位機(jī)利用有線或無(wú)線通信信道，將采集命令發(fā)送給下位機(jī)，下位機(jī)則將采集到的壓力數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)。上位機(jī)對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理之后將信號(hào)以壓力波的形式顯示在屏幕上，同時(shí)借助負(fù)壓波理論，探測(cè)管道中是否發(fā)生了泄露，并定位泄漏點(diǎn)的位置。

（二）上位機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

下位機(jī)通信部分主要任務(wù)是下位機(jī)與上位機(jī)之間的通信，功能包括：通信參數(shù)的設(shè)置、接收下位機(jī)數(shù)據(jù)并向下位機(jī)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(shí)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(shí)延估計(jì)方法，單通道時(shí)域頻域分析判斷漏點(diǎn)位置，并保存泄漏點(diǎn)各類(lèi)參數(shù)數(shù)據(jù)。單通道時(shí)域頻域分析部分主要任務(wù)是在時(shí)域與頻域兩個(gè)方面分析輸入信號(hào)，對(duì)于時(shí)域來(lái)講，主要是分析系統(tǒng)的波形。開(kāi)綠到串口通訊模式的數(shù)據(jù)中沒(méi)有時(shí)間信息，在分析時(shí)需要提取采樣起始時(shí)間和時(shí)間間隔。檢測(cè)結(jié)果存儲(chǔ)部分主要任務(wù)是考慮到檢測(cè)泄漏時(shí)處理數(shù)據(jù)選擇的是實(shí)時(shí)模式，難以做到對(duì)信號(hào)進(jìn)行復(fù)雜的處理。因此，在此模塊中先將信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，以便以后進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理。

（三）下位機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

燃?xì)夤艿佬孤┒ㄎ恍畔⑾到y(tǒng)的下位機(jī)硬件安裝位置為燃?xì)夤艿郎希康氖菍?shí)時(shí)檢測(cè)管道運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)將運(yùn)行狀態(tài)的結(jié)果傳送到上位機(jī)模塊。下位機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)組成部分：泄漏傳感器與信號(hào)放大器：將燃?xì)夤艿赖男孤缎畔z測(cè)出來(lái)，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(hào)，考慮到燃?xì)夤艿赖男孤抖鴮?dǎo)致的負(fù)壓波信號(hào)非常微弱，因此為便于進(jìn)行檢測(cè)，首先需要將其進(jìn)行前置放大。信號(hào)濾波模塊：對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行帶外噪聲的濾除，提取有用信號(hào)，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(lái)自傳感器的負(fù)壓波信號(hào)需要被上位機(jī)接受，再進(jìn)行進(jìn)一步的處理，但是因?yàn)樯衔粰C(jī)處理的對(duì)象為數(shù)字信號(hào)，所以首先需要用此模塊將采集到的負(fù)壓波信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，以便于上位機(jī)的處理。單片機(jī)電路，位機(jī)硬件系統(tǒng)的核心是單片機(jī)電路，其功能是對(duì)下位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行整體的控制，并與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

四、結(jié)束語(yǔ)

由于燃?xì)夤芫€的泄漏會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果，所以對(duì)燃?xì)夤艿佬孤c(diǎn)的檢測(cè)引起了人們的高度重視。今年來(lái)對(duì)燃?xì)夤艿佬孤z測(cè)的方法層出不窮，都有其先進(jìn)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(cè)比較準(zhǔn)確的檢測(cè)方法。只要我們抱著科學(xué)的態(tài)度，運(yùn)用合理的手段，不斷開(kāi)發(fā)和運(yùn)用新科技，就一定能夠更準(zhǔn)確的定位泄漏點(diǎn)，減少事故的發(fā)生。為和諧社會(huì)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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