專利名稱：聲音振動(dòng)與電磁波相復(fù)合的管道安全預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種聲音振動(dòng)與電磁波相復(fù)合的管道安全預(yù)警系統(tǒng)。涉及測量應(yīng)力、 機(jī)械振動(dòng)的測量、沖擊的測量和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求量的增加，油氣管道運(yùn)輸作為一種安全、經(jīng) 濟(jì)的運(yùn)輸方式得到了更廣泛的應(yīng)用。而有效的保護(hù)石油管道的安全、平穩(wěn)運(yùn)行，防 止打孔盜油、非法開挖等事件對管道的破壞是十分必要的。
目前應(yīng)用于管道安全防護(hù)的技術(shù)主要有以下幾種
1、 視頻攝像頭監(jiān)控的方法。當(dāng)對應(yīng)區(qū)域有情況時(shí)，通過攝像頭采集對應(yīng)區(qū)域 的圖像信息，并送報(bào)警站進(jìn)行分析、處理。這種方式雖然采集的信號(hào)信息量大， 但是防范的區(qū)域受限，成本往往也很高；
2、 光纖傳感器預(yù)警方法?？梢詫﹂L距離管道安全進(jìn)行長期監(jiān)測，由于監(jiān)測的
距離較長，管道沿線自然條件復(fù)雜，因此該技術(shù)的穩(wěn)定性較差，目前還處在實(shí)驗(yàn)
研究階段；
3、 聲音振動(dòng)傳感器預(yù)警方法?？梢詫?shí)現(xiàn)管道沿線打孔盜油重點(diǎn)區(qū)域的防護(hù)， 靈活方便，但是系統(tǒng)需要獨(dú)立供電，長期使用需要更換電池。
上述的預(yù)警方案都突出一種保護(hù)技術(shù)，沒有進(jìn)行多技術(shù)的融合，其應(yīng)用都有 一定的局限性，有很多問題無法解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種節(jié)能、隱蔽、穩(wěn)定、可靠、定位準(zhǔn)確的聲音振動(dòng)與 電磁波相復(fù)合的管道安全預(yù)警系統(tǒng)。
本發(fā)明針對管道安全防衛(wèi)的技術(shù)要求，融合聲音振動(dòng)傳感器預(yù)警方案和管道 聲波檢測的方法，提出一種簡單有效的結(jié)構(gòu)，完成對破壞管道事件的檢測和定位。 本發(fā)明的基本原理如圖l所示。它由眾多聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端l、接收器 3組成。按一定距離間隔在管道2上安裝眾多聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端1，由接收 器3采集所有聲音振動(dòng)監(jiān)控終端1發(fā)出的信號(hào)。每個(gè)聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端1 的距離可以根據(jù)保護(hù)的區(qū)域靈活變化， 一般在1Km到10Km之間。不同的聲音振動(dòng) 傳感器監(jiān)控終端1對應(yīng)發(fā)射不同的脈沖編碼方式或信號(hào)頻率；通過該編碼方式和頻率的不同實(shí)現(xiàn)對應(yīng)振動(dòng)檢測裝置的定位；聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端1的個(gè)數(shù)也 可以靈活調(diào)整。聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端l的主要作用是根據(jù)內(nèi)部高靈敏傳感探 頭進(jìn)行威脅事件的檢測。
聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端l的原理框圖見圖2。它由傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、
單片機(jī)、脈沖信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器DSP、特征存儲(chǔ)器、JTAG 接口及電源模塊組成。傳感器的輸出與信號(hào)調(diào)理電路的輸入連接，信號(hào)調(diào)理電路 的輸出接單片機(jī)的輸入，單片機(jī)有輸出接脈沖信號(hào)發(fā)生器，脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出 接管道與地之間；單片機(jī)還有輸出經(jīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器后接數(shù)字信號(hào)處理器DSP的輸入， 數(shù)字信號(hào)處理器DSP有JTAG接口及有接口與特征存儲(chǔ)器連接。整個(gè)系統(tǒng)由帶有充 電接口的電池模塊供電。JTAG接口用來寫入和在線修改單片機(jī)和DSP系統(tǒng)中的程 序。
當(dāng)外界事件碰觸管道壁時(shí)，高靈敏聲音振動(dòng)傳感器可以感受振動(dòng)信號(hào)，并將 該信號(hào)信號(hào)調(diào)理電路送單片機(jī)進(jìn)行初步處理，發(fā)現(xiàn)信號(hào)異常則激活數(shù)字信號(hào)處理 器進(jìn)行進(jìn)一步分析處理。數(shù)字信號(hào)處理器DSP —旦認(rèn)為該事件是一次對管道造成 危害的事件后，會(huì)由驅(qū)動(dòng)電路輸出一個(gè)信號(hào)給將管道和大地構(gòu)成回路的脈沖發(fā)生 器，通知脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一定頻率和編碼方式的脈沖。不同的聲音振動(dòng)傳感 器監(jiān)控終端1對應(yīng)發(fā)射不同的脈沖編碼方式或信號(hào)頻率。通過該編碼方式和頻率 的不同可以實(shí)現(xiàn)對應(yīng)振動(dòng)檢測裝置的定位。
其中
傳感器為聲音振動(dòng)傳感器，有巿銷產(chǎn)品；
脈沖信號(hào)發(fā)生器可產(chǎn)生不同波形、頻率及編碼方式的脈沖信號(hào)，有巿銷產(chǎn)品 選擇。
其電原理如圖3所示，INV9818傳感器的輸出端Q接電荷放大器的Q端，電荷 放大器的Vo端的輸入端，電荷放大器的增益控制端接單片機(jī)MSP430F149的Pi. 1、 Pi. 2,輸出端Vout接帶通濾波器的Vi端，Vo端接有電壓基準(zhǔn)REF3325的A/D轉(zhuǎn) 換ADS8325， A/D轉(zhuǎn)換ADS8325的CS、 Dclk端分別接單片機(jī)MSP430F149的Pi. 3、 UCLK0端，A/D轉(zhuǎn)換ADS8325的Dout通過SPI接口接S0MI0端；單片機(jī)MSP430F149 的Pi. 3端接2SA966三極管的基極，三極管由功率電源TPS62110供6V電源，三 極管輸出接至管道上，功率電源TPS62110的地線接參比電極接地； 單片機(jī)MSP430F149的TMS端接JTAG接口 ， P2
端接8位撥碼開關(guān)；單片機(jī) MSP430F149的UTXD1、URXD1分別接DSP處理器TMS320F2812的SCIRXDA、SCITXDA端；單片機(jī)MSP430F149的P5. 7、 Pe[O.. 7] 、 P4
分別接FIFO數(shù)據(jù)交換 器IDT72V85的WR、DA
、DB
端，數(shù)據(jù)交換器IDT72V85的RD、QA
、 QB[O.. 7]端分別接DSP處理器TMS320F2812的XRD、 XD[O.. 7]、XD[8.. 15]端， 數(shù)據(jù)交換器IDT72V85的QA[O. 7] 、 QB[O.. 7]端分別接存儲(chǔ)器CY71薩V33的 D[O.. 7]、D[8.. 15]端，并存儲(chǔ)器CY711041V33的A[O.. 17] 、WE端分別接DSP 處理器TMS320F2812的XA[O. 17] 、 XWE端；DSP處理器TMS320F2812的TDI端 接JTAG接口； 12V蓄電池輸出經(jīng)LM2574 、 LM2574和TPS62110分別產(chǎn)生3. 3VA 模擬電源、3. 3VD數(shù)字電源和馬達(dá)電源。 其中
振動(dòng)傳感器選壓電式振動(dòng)傳感器INV9818; 可編程放大器選數(shù)字控制的可編程增益儀器放大器PGA202; A/D轉(zhuǎn)換選16位微功耗釆樣的ADS8325模數(shù)轉(zhuǎn)化器； 脈沖信號(hào)發(fā)生器選用PNP三極管2SA966類型； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選靜態(tài)RAM存儲(chǔ)器CY711041V33類型； FIFO數(shù)據(jù)交換器選雙路異步先進(jìn)先出存儲(chǔ)器IDT72V85類型； 單片機(jī)選低功耗TI公司超低功耗微控制器MSP430F149類型； DSP處理器選美國TI公司TMS320類型；
電荷放大器特制，其電路構(gòu)成如圖5所示，是由運(yùn)算放大器構(gòu)成。 帶通濾波器特制，其電路構(gòu)成如圖6所示，是由三只運(yùn)算放大器構(gòu)成。
油氣管道鋪設(shè)在地下，由鋼管焊接形成數(shù)百公里管線，為了防止管道腐蝕， 管道外被覆了一層絕緣良好的防腐層。在傳輸過程中將管道視為內(nèi)導(dǎo)體，防腐層 為起絕緣作用的介質(zhì)層，四周的土壤可視為外導(dǎo)體。管道本身構(gòu)成一條能夠傳輸 電磁波的長天線。將功率信號(hào)施加到管道上會(huì)在管道上激起電磁波并沿著管道進(jìn) 行傳播，通過不同的編碼方式即可以實(shí)現(xiàn)管道威脅事件的信息發(fā)送和接受。
接收器3接收從管道沿線聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端1發(fā)射的沿管壁傳播的脈 沖電磁波信號(hào)波。其原理框圖見圖4，它由計(jì)算機(jī)和信號(hào)調(diào)理模塊構(gòu)成。有輸入 接自參比接地電極和管道的信號(hào)調(diào)理模塊的輸出經(jīng)采集卡接計(jì)算機(jī)的輸入口。
其巾
計(jì)算機(jī)選用工業(yè)計(jì)算機(jī)；
信號(hào)調(diào)理模塊釆用上海毅倫機(jī)電有限公司的HMM-04,釆集卡釆用美國NI公司的PCI5105。
管道沿線的聲音振動(dòng)傳感器在接收到信號(hào)處理模塊給出的對應(yīng)報(bào)警信息后， 將發(fā)射出不同編碼的脈沖信號(hào)，脈沖波形可以是脈沖波形、升余弦脈沖波形、連 續(xù)波形等等。接收器3中將不同編碼方式的波形信號(hào)進(jìn)行解調(diào)轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的聲音 振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端l發(fā)送的信息。接收器3根據(jù)編碼方式是對應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的聲 音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端1，因此可以通過電磁波發(fā)送的信號(hào)找出具體發(fā)生入侵的 位置。本發(fā)明就是通過此來判斷威脅事件發(fā)生的位置的。 本發(fā)明具有突出的優(yōu)點(diǎn)
1、 不同于以往的聲音振動(dòng)傳感器，利用管道作為傳輸介質(zhì)進(jìn)行信號(hào)的傳輸, 無需外接通信天線，既隱蔽，又節(jié)能，在野外可以實(shí)現(xiàn)低功耗工作；
2、 利用管道作為傳輸介質(zhì)進(jìn)行信號(hào)的傳輸；該傳輸信道受外界擾動(dòng)小，信噪 比較高；
3、 利用不同的聲音傳感器向接收器發(fā)射不同編碼的脈沖，實(shí)現(xiàn)破壞點(diǎn)的定位, 方法簡單易行，同時(shí)定位準(zhǔn)確；
4、 監(jiān)測距離遠(yuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)十公里范圍內(nèi)對管道破壞事件的監(jiān)測。 所以，本管道安全防衛(wèi)系統(tǒng)節(jié)能、隱蔽、穩(wěn)定、可靠、定位準(zhǔn)確。


圖1聲音振動(dòng)與電磁波相復(fù)合的管道安全預(yù)警系統(tǒng)框圖
圖2聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端原理框圖 圖3聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端電原理圖 圖4接收器原理框圖 圖5電荷放大器電路圖 圖6帶通濾波器電路圖
其中l(wèi)一聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端 2—管道
3—接收器
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例.本例是安裝在某管線寶坻至房山站100公里管道上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的樣機(jī), 其構(gòu)成如圖l所示。
根據(jù)具體實(shí)際情況，聲音振動(dòng)傳感器安裝在打孔盜油或機(jī)械開挖多發(fā)區(qū)域。 本例的基本原理如圖1所示。它由20個(gè)聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端1、 1個(gè)接收器3組成。按lm到10Km的距離間隔在管道2上安裝20個(gè)聲音振動(dòng)傳感器 監(jiān)控終端1，在打孔盜油或機(jī)械開挖多發(fā)區(qū)域安裝的間距小， 一般區(qū)域安裝的間 距大。由安裝在房山站的接收器3釆集所有聲音振動(dòng)監(jiān)控終端1發(fā)出的信號(hào)。
聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端1的原理框圖見圖2。它由聲音振動(dòng)傳感器、信號(hào)調(diào) 理、單片機(jī)、脈沖信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器DSP、特征存儲(chǔ)器、 JTAG接口及電源模塊組成。傳感器的輸出與信號(hào)調(diào)理單元的輸入連接，信號(hào)調(diào)理 單元的輸出接有脈沖信號(hào)發(fā)生器輸入單片機(jī)的輸入，單片機(jī)的輸出經(jīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 后接數(shù)字信號(hào)處理器DSP的輸入,數(shù)字信號(hào)處理器DSP有JTAG接口及有接口與特 征存儲(chǔ)器連接。整個(gè)系統(tǒng)由帶有充電接口的電池模塊供電。
其電原理如圖3所示，INV9818傳感器的輸出端Q接電荷放大器的Q端，電荷 放大器的Vo端的輸入端，電荷放大器的增益控制端接單片機(jī)MSP430F149的Pi. i、 Pl. 2，輸出端Vout接帶通濾波器的Vi端，Vo端接有電壓基準(zhǔn)REF3325的A/D轉(zhuǎn) 換ADS8325,. A/D轉(zhuǎn)換ADS8325的CS、 Dclk端分別接單片機(jī)MSP430F149的Pi. 3、 UCLKO端,A/D轉(zhuǎn)換ADS8325的Dout通過SPI接口接SOMIO端；單片機(jī)MSP430F149 的Pi. 3端接2SA966三極管的基極,三極管由功率電源TPS62110供6V電源，三 極管輸出接至管道上，功率電源TPS62110的地線接參比電極接地； 單片機(jī)MSP430F149的TMS端接JTAG接口， P2
端接8位撥碼開關(guān)；單片機(jī) MSP430F149的UTXD1、URXD1分別接DSP處理器TMS320F2812的SCIRXDA、SCITXDA 端；單片機(jī)MSP430F149的Ps. 7、 Pe[O.. 7]、 P4
分別接FIFO數(shù)據(jù)交換 器IDT72V85的WR、DA
、歸..7]'端,數(shù)據(jù)交換器IDT72V85的RD、QA
、 QB[O.. 7]端分別接DSP處理器TMS320F2812的XRD、 XD[O.. 7]、XD[8.. 15]端， 數(shù)據(jù)交換器IDT72V85的QA[O.. 7]、 QB[O.. 7]端分別接存儲(chǔ)器CY711041V33的 D[O.. 7]、D[8.. 15]端，并存儲(chǔ)器CY711041V33的A[O.. 17] 、WE端分別接DSP 處理器TMS320F2812的XA
、 XWE端；DSP處理器TMS320F2812的TDI端 接JTAG接口； 12V蓄電池輸出經(jīng)LM2574 、 LM2574和TPS62110分別產(chǎn)生3. 3VA 模擬電源、3. 3VD數(shù)字電源和馬達(dá)電源。
電荷放大器如圖5所示，是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的放大器；運(yùn)算放大器TL081 的輸入端Q接由輸出端Vo經(jīng)電容Cf的反饋后，接電容Ci后接輸出端Vo經(jīng)電阻Rf 的反饋，并經(jīng)并聯(lián)的電阻Ri、 C2接運(yùn)算放大器TL081的"-"輸入端；運(yùn)算放 大器TL081的"+ "輸入端經(jīng)電阻R2接地。
帶通濾波器如圖6所示，也是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的；輸入端Vi經(jīng)電阻R7接有電阻R8和電容C3并聯(lián)負(fù)反饋第一運(yùn)算放大器LM358的"-"輸入端，第一運(yùn) 算放大器"+ "輸入端接地，輸出經(jīng)電阻R5接有電阻Re負(fù)反饋的第二運(yùn)算放大 器LM358的"-"輸入端，第二運(yùn)算放大器"+ "輸入端接地；第二運(yùn)算放大器 輸出端Vo經(jīng)電阻R4接第三運(yùn)算放大器LM358的"-"輸入端，第三運(yùn)算放大器 LM358并有電容C4從輸出到輸入的負(fù)反饋，第三運(yùn)算放大器LM358的"+ "輸入 端接地，第三運(yùn)算放大器LM358輸出經(jīng)電阻R3至第一運(yùn)算放大器LM358的"-，，
這里
振動(dòng)傳感器選INV9818;
可編程放大器選PGA202;
A/D轉(zhuǎn)換選ADS8325;
脈沖信號(hào)發(fā)生器選用2SA966;
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選CY711041V33;
FIFO數(shù)據(jù)交換器選IDT72V85;
單片機(jī)選低功耗MSP430F149;
DSP處理器選TMS320F2812;
電池組選用N70ZMF-1-1 12V 75Ah蓄電池；
Ri為2kQ;
R2為2kQ;
R3為7. 5kQ;
R4為20kQ;
R5為10kQ;
R6為20kQ;
R7為15kQ;
Rs為15kQ;
Rf為100MQ;
Ci為0. luF;
C2為20pF;
C3為0. luF;C4為0. luF; Cf為lnF。
接收器3接收從管道沿線聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端1發(fā)射的沿管壁傳播的脈 沖電磁波信號(hào)波。接收器3的原理框圖見圖4，它由計(jì)算機(jī)和信號(hào)調(diào)理模塊構(gòu)成。 有輸入接自參比接地電極和管道的信號(hào)調(diào)理模塊的輸出經(jīng)采集卡接計(jì)算機(jī)的輸入 口。由參比電極與管道上的電壓經(jīng)過信號(hào)調(diào)理差動(dòng)輸入數(shù)據(jù)釆集卡，模擬信號(hào)由 數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)供計(jì)算機(jī)處理。 其中
計(jì)算機(jī)選用研華公司IPC610H工業(yè)計(jì)算機(jī)； 信號(hào)調(diào)理模塊選用上海毅倫機(jī)電有限公司的HMM-04; 采集卡采用美國NI公司的PCI5105。
具體安裝時(shí)，需要將管道防腐層剝開，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)傳感器和管道的剛性接觸。 聲音振動(dòng)傳感器的供電由專用的電池組提供，隨信號(hào)處理模塊一起埋入地下。為 了使傳感器在野外惡劣的環(huán)境中長期工作，系統(tǒng)封裝外殼采用了密封性好的防水 膠。和傳統(tǒng)的聲音振動(dòng)管道預(yù)警傳感器相比，由于省去了通信用的天線部分，電 池的使用壽命可以持續(xù)更長的時(shí)間。
該聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)測范圍可以達(dá)到1Kra。任何觸碰管道的事件都能被系統(tǒng)識(shí) 別。振動(dòng)信號(hào)被傳感器接收后，信號(hào)處理單元對該信號(hào)進(jìn)行處理，判斷是否是一 次對管道有威脅的事件。 一旦系統(tǒng)認(rèn)為產(chǎn)生了一次對管道有威脅的事件，給出一 個(gè)信號(hào)，激活脈沖信號(hào)發(fā)生器施加一包含事件發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)的脈沖的電磁信 號(hào)，根據(jù)管道與大地所構(gòu)成回路的等效阻抗變化情況，監(jiān)測接收端的波形狀況， 根據(jù)變化情況進(jìn)行比較分析，從而進(jìn)行報(bào)警和定位。
本例經(jīng)過多次試驗(yàn)，證明能夠在10公里的范圍內(nèi)無中繼監(jiān)測，基于管道介 質(zhì)傳播的方式可以實(shí)現(xiàn)入侵事件的實(shí)時(shí)定位和報(bào)警。在管道周圍5m范圍內(nèi)鏟土均 可測出，同時(shí)定位精度在lm左右，具有聲音振動(dòng)傳感器定位精度高的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種聲音振動(dòng)與電磁波相復(fù)合的管道安全預(yù)警系統(tǒng)，它由眾多聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端(1)、接收器(3)組成；按一定距離間隔在管道(2)上安裝眾多聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端(1)，由接收器(3)采集所有聲音振動(dòng)監(jiān)控終端(1)發(fā)出的信號(hào)；每個(gè)聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端(1)的距離在1Km到10Km之間；通過不同的聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端(1)對應(yīng)發(fā)射不同的脈沖編碼方式或信號(hào)頻率，實(shí)現(xiàn)對應(yīng)振動(dòng)檢測裝置的定位；其特征是聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端(1)由傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、單片機(jī)、脈沖信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、特征存儲(chǔ)器、(JTAG)接口及電源模塊組成；傳感器的輸出與信號(hào)調(diào)理電路的輸入連接，信號(hào)調(diào)理電路的輸出接單片機(jī)的輸入，單片機(jī)有輸出接脈沖信號(hào)發(fā)生器，脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出接管道與地之間；單片機(jī)還有輸出經(jīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器后接數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的輸入，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)有用來寫入和在線修改單片機(jī)和(DSP)系統(tǒng)中程序的JTAG接口及有接口與特征存儲(chǔ)器連接；整個(gè)系統(tǒng)由帶有充電接口的電池模塊供電；當(dāng)外界事件碰觸管道壁時(shí)，高靈敏聲音振動(dòng)傳感器感受振動(dòng)信號(hào)，并將該信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路送單片機(jī)進(jìn)行初步處理，發(fā)現(xiàn)信號(hào)異常則激活數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行進(jìn)一步分析處理；數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)一旦認(rèn)為該事件是一次對管道造成危害的事件后，由驅(qū)動(dòng)電路輸出一個(gè)信號(hào)給將管道和大地構(gòu)成回路的脈沖信號(hào)發(fā)生器，通知脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一定頻率和編碼方式的脈沖；不同的聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端(1)對應(yīng)發(fā)射不同的脈沖編碼方式或信號(hào)頻率；通過該編碼方式和頻率的不同實(shí)現(xiàn)對應(yīng)振動(dòng)檢測裝置的定位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲音振動(dòng)與電磁波相復(fù)合的管道安全預(yù)警系統(tǒng)， 其特征是聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端(1)電原理是INV9818傳感器的輸出端Q接 電荷放大器的Q端，電荷放大器的Vo端的輸入端，電荷放大器的增益控制端接單 片機(jī)MSP430F149的(Pi. l、 Pi. 2)，輸出端Vout接帶通濾波器的Vi端，Vo端接 有電壓基準(zhǔn)REF3325的A/D轉(zhuǎn)換ADS8325， A/D轉(zhuǎn)換ADS8325的CS、 Dclk端分別 接單片機(jī)MSP430F149的(Pi. 3、 UCLKO)端，A/D轉(zhuǎn)換ADS8325的Dout通過SPI 接口接SOMIO端；單片機(jī)MSP430F149的(Pi. 3)端接2SA966三極管的基極,三 極管由功率電源TPS62110供6V電源，三極管輸出接至管道上，功率電源TPS62110 的地線接參比電極接地；單片機(jī)MSP430F149的TMS端接JTAG接口 ， (P2
) 端接8位撥碼開關(guān)；單片機(jī)MSP430F149的UTXD1、 URXD1分別接(DSP)處理器 TMS320F2812的SCIRXDA、 SCITXM端;單片機(jī)MSP430F149的(Ps. 7、 Pe[O.. 7]、P4
)分別接(FIFO)數(shù)據(jù)交換器IDT72V85的(WR、 DA[O.. 7] 、 DB[O.. 7]) 端，數(shù)據(jù)交換器IDT72V85的(RD、 QA[O. 7] 、 QB[O.. 7])端分別接(DSP )處 理器TMS320F2812的(XRD、 XD[O.. 7] 、 XD[8. . 15])端，數(shù)據(jù)交換器IDT72V85 的(QA[O.. 7]、QB
)端分別接存儲(chǔ)器CY711041V33的(D[O.. 7]、D[8.. 15]) 端，并存儲(chǔ)器CY711041V33的(A[O.. 17] 、WE )端分別接(DSP )處理器TMS320F2812 的(XA[O.. 17] 、 XWE)端；(DSP)處理器TMS320F2812的TDI端接JTAG接口 ； 12V蓄電池輸出經(jīng)LM2574 、LM2574和TPS62110分別產(chǎn)生3. 3VA模擬電源、3. 3VD 數(shù)字電源和馬達(dá)電源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聲音振動(dòng)與電磁波相復(fù)合的管道安全預(yù)警系 統(tǒng)，其特征是所述電荷放大器是由運(yùn)算放大器構(gòu)成；運(yùn)算放大器TL081的輸入端 Q接由輸出端Vo經(jīng)電容(Cf)的反饋后，接電容(Ci)后接輸出端Vo經(jīng)電阻(Rf) 的反饋，并經(jīng)并聯(lián)的電阻(Ri、 C2)接運(yùn)算放大器TL081的"-"輸入端；運(yùn)算 放大器TL081的"+ ，，輸入端經(jīng)電阻(R2)接地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聲音振動(dòng)與電磁波相復(fù)合的管道安全預(yù)警系 統(tǒng)，其特征是所述帶通濾波器由運(yùn)算放大器構(gòu)成；輸入端Vi經(jīng)電阻(R7)接有電 阻(R8)和電容(C3)并聯(lián)負(fù)反饋第一運(yùn)算放大器LM358的"-"輸入端，第一 運(yùn)算放大器"+ "輸入端接地，輸出經(jīng)電阻(R5)接有電阻(R6)負(fù)反饋的第二 運(yùn)算放大器LM358的"-"輸入端，第二運(yùn)算放大器"+ "輸入端接地；第二運(yùn) 算放大器輸出端(Vo)經(jīng)電阻(R4)接第三運(yùn)算放大器LM358的"-，，輸入端， 第三運(yùn)算放大器LM358有電容(C4 )從輸出到輸入的負(fù)反饋，第三運(yùn)算放大器LM358 的"+ ，，輸入端接地，第三運(yùn)算放大器LM358輸出經(jīng)電阻(R3)至第一運(yùn)算放大 器LM358的"-"輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲音振動(dòng)與電磁波相復(fù)合的管道安全預(yù)警系統(tǒng)， 其特征是所述接收器(3)由計(jì)算機(jī)和信號(hào)調(diào)理模塊構(gòu)成；有輸入接自參比接地電 極和管道(2)的信號(hào)調(diào)理模塊的輸出經(jīng)采集卡接計(jì)算機(jī)的輸入口；接收器(3)中將不同編碼方式的波形信號(hào)進(jìn)行解調(diào)轉(zhuǎn)化為對應(yīng)一個(gè)相應(yīng)的聲 音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端(1)發(fā)送的信息。
全文摘要
本發(fā)明是一種聲音振動(dòng)與電磁波相復(fù)合的管道安全預(yù)警系統(tǒng)。它由眾多聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端(1)、接收器(3)組成；聲音振動(dòng)傳感器監(jiān)控終端(1)由傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、單片機(jī)、脈沖信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、特征存儲(chǔ)器、JTAG接口及電源模塊組成；傳感器的輸出與信號(hào)調(diào)理電路的輸入連接，信號(hào)調(diào)理電路的輸出接單片機(jī)的輸入，單片機(jī)有輸出接輸出接管道與地之間的脈沖信號(hào)發(fā)生器；單片機(jī)還有輸出經(jīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器后接數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的輸入，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)有用來寫入和在線修改單片機(jī)和(DSP)系統(tǒng)中程序的JTAG接口及有接口與特征存儲(chǔ)器連接；整個(gè)系統(tǒng)由帶有充電接口的電池模塊供電。
文檔編號(hào)F17D5/06GK101684893SQ20081022345
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者劉廣文, 異 孫, 王紅菊, 艾慕陽, 蔡永軍, 陳朋超 申請人:中國石油天然氣股份有限公司