一种管网燃气监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种管网燃气监测装置，属于可燃气体及相关设备安全监测技术领域；尤其涉及一种针对城市燃气管网的燃气泄漏等风险监测的装置。


背景技术：

2.随着人们生活水平与安全意识的提高，对日常生活安全防护设施的要求更高。人们更希望生活在健康安全的环境中。燃气作为一种普遍使用的清洁能源，具有易于管道输送、价格低廉的优点，但燃气的泄漏会造成爆炸、燃气中毒等严重事故的发生，而我们的生活又离不开燃气。
3.城市燃气管网作为燃气输配系统的重要一环，是由燃气管道、阀门井、阀室等重要部分组成，大部分的燃气管道处于无光、潮湿和密闭等恶劣环境下。基于燃气管网本身的特性和环境，对燃气管网的安全监控是燃气管网维护的重中之重。目前对于燃气管网的监控手段有使用手持或车载探测仪器进行环境中燃气浓度的检测，来判断是否存在燃气泄漏，这是一种例行检查或者发现异常时的被动监测手段，人力资源浪费严重、难以及时发现问题。
4.而目前主动的监控手段有上下游压力值或流量数据对比等方式，这些监测手段仍然具有局限性大、工作量高、时效性低、监控时间不连续等问题，难以准确及时的发现具体问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供管网燃气监测装置，用以解决现有技术燃气管网监测时效性差、工作量大，难以及时发现潜在风险的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型的方案包括：
7.本实用新型的一种管网燃气监测装置的技术方案，包括桩体外壳(10)，所述桩体外壳内腔设置有主板(30)和对主板(30)供电的电源(20)；所述主板(30)上集成有可燃气体激光检测单元(31)；所述桩体外壳(10)上还设置有气体激光探头(121，131)，所述气体激光探头(121，131)与可燃气体激光检测单元(31)相连，用于向可燃气体激光检测单元(31)传输反射激光信号。
8.本实用新型的管网燃气监测装置可以替代对地下燃气管网起标识作用的水泥桩，除了标识和警示地下埋设有燃气管网外，还能够对城市燃气管网的可燃气体浓度进行全天候、不间断式监控。
9.进一步地，所述桩体外壳(10)包括桩体基部(11)和自由旋转设置于桩体基部(11)顶端的转动部(12，13)；所述气体激光探头(121，131)设置于转动部(12，13)侧面。
10.进一步地，所述转动部(12，13)包括在纵向上互相转动连接的上转动部(13)和下转动部(12)；所述上转动部(13)和下转动部(12)上分别设置有气体激光探头(121，131)。
11.本实用新型的管网燃气监测装置的气体激光探头可自由旋转，方便自由设置监控
区域，使用布置更加灵活。
12.进一步地，所述转动部(12，13)与桩体基部(11)之间相对的侧壁端面上设置有相互匹配的台阶面，以实现桩体外壳(10)内腔的防水密封。
13.进一步地，所述上转动部(13)与下转动部(12)之间相对的侧壁端面上设置有相互匹配的台阶面，下转动部(12)与桩体基部(11)之间相对的侧壁端面上设置有相互匹配的台阶面，以实现桩体外壳(10)内腔的防水密封。
14.旋转部件之间通过侧壁端面的阶梯结构配合，阶梯结构中水平配合面由外到内逐层增高，防止雨水流入损坏主板和电池，同时又很好的实现在径向的定位。
15.进一步地，所述转动部(12，13)与桩体基部(11)之间通过相互匹配的台阶面上设置的平面轴承(14)连接。
16.进一步地，为了使转动更加容易，所述上转动部(13)与下转动部(12)之间通过相互匹配的台阶面上设置的平面轴承(14)连接，下转动部(12)与桩体基部(11)之间通过相互匹配的台阶面上设置的平面轴承(14)连接。
17.进一步地，所述平面轴承(14)包括横向支撑滚子(142)和纵向支撑滚子(141)。
18.轴承除了纵向(轴向)上转动支撑外，还在横向(径向)上转动支撑，防止转动部转动过程中偏离轴心导致卡死和损坏。
19.进一步地，所述主板(30)上还集成有振动传感器(32)和定位芯片(33)。
20.当该区域内有较大振动时，本实用新型的装置主动发出振动报警，避免其他单位和个人在燃气管网上方破土动工导致危险；通过定位芯片对装置定位，当装置位置发生偏移时，主动发出设备位移报警，防止有人非法移动或破坏燃气设施。
21.进一步地，所述转动部(12，13)和桩体基部(11)之间设置有限位结构，以限制转动部相对于桩体基部在360度范围内转动；所述气体激光探头(121，131)与可燃气体激光检测单元(31)之间通过设定长度的软线连接。
22.通过限位结构，防止转动部过度转动，导致线束损坏。
23.本实用新型的管网燃气监测装置具有低功耗、强抗干扰能力、高可靠性、易安装、易维护、成本低的特点。本装置基于单片机及嵌入式软件技术和物联网通讯技术，主要应用于燃气管网等供电不便，且有可能存在危险气体泄漏的场所；采用内置电池供电方式，集成激光监测技术、振动传感器，gps定位器，并将检测数据通过无线通讯网络上传到scada平台，无需控制器，预留通讯扩展接口，可与其它系统进行通讯；该监测装置对作业环境中有可能存在的可燃气体进行检测，现场显示气体浓度，当发生浓度超限时，主动发出燃气泄漏报警指示；当该区域内有较大振动时，主动发出振动报警；当该区域的设备位置发生偏移时，主动发出设备位移报警。监测设备可以指示正常、故障或报警状态，可以通过远程平台进行参数配置，也可通过红外遥控器操作进行零点校准、灵敏度校准、高/低限报警值等参数设定。终端+scada平台模式可使燃气公司实现区域性的燃气泄露监测及调度管理，对燃气行业的信息化建设的数据系统化、集成化具有极大的促进作用，对燃气管网安全管理的时效性、区域集中性具有很大的提高，可较高地节约人力、物力成本，推动燃气管网安全的信息化建设。
附图说明
24.图1是本实用新型的管网燃气监测装置结构示意图；
25.图2是本实用新型的管网燃气监测装置主板结构示意图；
26.图3是本实用新型的管网燃气监测装置纵向断面示意图；
27.图4是可燃气体激光监测原理示意图。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.需要说明的是，本实用新型的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
31.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
34.如图1所示的一种管网燃气监测装置，整体呈圆柱形，本实施例中直径在15cm左右，高约100cm，可用于设置在地下燃气管网上方的地面上，替代现有技术中，用于标识地下埋设有燃气管道的水泥桩。
35.本实用新型的管网燃气监测装置，包括桩体外壳10，桩体外壳10内部中空形成内腔。桩体外壳10内腔中设置有电源20和主板30，电源20供电连接主板30，主板30设置在电源
20顶部。电源20可以采用蓄电池；也可以为电源芯片连接市电，将市电降压后供给主板30。
36.桩体外壳10分为两部分，位于下方作为主体部分的桩体基部11，和位于顶部的转动部。桩体基部11的下端用于埋设在地面以下，可以固定连接于水泥块以保证桩体埋设的稳定可靠。转动部的壳体侧壁上设置有水平朝向的气体检测激光探头(以下简称气体激光探头)，用于检测桩体周围空气中可燃气体的浓度。
37.转动部可自由旋转的设置在桩体基部11顶端，通过人工转动、或者电机驱动转动部旋转，可以改变转动部上气体激光探头的朝向，以实现本实用新型装置可燃气体检测范围的灵活布置。
38.具体地，转动部分为两层，包括位于上层的上转动部13和位于下层的下转动部12，下转动部12与桩体基部11转动连接，上转动部13与下转动部12转动连接。本实用新型装置上设置有两个气体激光探头，分别为设置于上转动部13侧壁上的第一气体激光探头131和设置于下转动部12侧壁上的第二气体激光探头121。通过设置两个可随对应转动部转动的气体激光探头，可以使本实用新型的管网燃气监测装置具有两个方向的可燃气体检测范围。
39.具体地，下转动部12与桩体基部11之间的转动连接关系、以及上转动部13与下转动部12之间的转动连接关系如图3所示。图3示出的是本实用新型的桩体外壳10顶部一角的纵向断面示意图。
40.图中，桩体基部11侧壁上端面111与对应的下转动部12侧壁下端面121之间形成相互配合的台阶面，使之间的断口处在不同水平面上，且靠近桩体外壳10内腔的断口高于外侧，能有效起到密封作用，防止雨水流入内腔损坏电池和电路板。上转动部13与下转动部12之间，相对的侧壁端面采用相似的结构，以实现防水密封。
41.为了使转动部更便于旋转，桩体基部11侧壁与下转动部12侧壁相对的端面之间通过平面轴承14连接，具体可以在二者相互匹配的台阶面上分别开设用于固定平面轴承14上转动环143和下转动环144的凹槽，并将平面轴承14对应固定在上下凹槽之间。相似的，在上转动部13侧壁与下转动部12侧壁相对的端面之间也设置平面轴承14。
42.作为更佳的实施方式，平面轴承14采用带有侧向支撑的轴承。以桩体基部11与下转动部12之间的平面轴承为例，其固定于桩体基部11侧壁上端面的下转动环144带有与对应台阶侧壁122挡止配合的翻边1441，翻边1441与固定于下转动部12侧壁下端面的上转动环144对应侧面之间还设置有在水平方向支撑的横向支撑滚子142。桩体基部11对下转动部12在桩体轴向的支撑由纵向支撑滚子141承担。通过设置横向支撑滚子142，保证上转动部13和下转动部12转动时的径向平衡，防止上转动部13和下转动部12在水平方向上偏离轴心，导致损坏和卡死。
43.下转动部12与桩体基部11之间设置限位结构，限制下转动部12相对于桩体基部11在360度的范围内旋转，防止扭断线束；同样的，上转动部13与下转动部12之间也设置有用于限制上转动部13相对于下转动部12过度旋转的限位结构。
44.主板30如图2所示，包括可燃气体激光检测单元31、振动传感器31和定位单元33。可燃气体激光检测单元31与第一气体激光探头131、第二气体激光探头121通过线束连接，线束长度应当满足第一气体激光探头131、第二气体激光探头121在对应转动部上转动的需要。
45.本实用新型针对燃气泄漏采用半导体激光吸收光谱(tdlas)技术的可燃气体激光检测单元31，其原理如图4所示，气体激光探头发射激光，激光在穿过不同气体时会有不同波长的光被吸收，经反射后的反射激光重新被气体激光探头捕获，对反射激光进行分析得到探测区域气体成分及特定气体的浓度。本实用新型的基于激光气体分析的泄漏监测系统，具有准确性高、响应速度块、可靠性高、运行费用低等特点。
46.电源20通过主板30上正极触点341和负极触点342对主板30及其上集成的芯片和器件供电。此外，主板30上还设置有用于对外无线通信连接通信单元，用于扩展红外传感器(例如使用红外遥控器)的红外传感器接口。
47.通信单元采用物联网通信技术(cat1)，将现场监测数据上传到scada(数据采集与监视控制系统)云服务器，包括电池电量信息。同时可接入其他监控系统数据，也可为其他监控系统提供数据。
48.配置设备参数现场采用红外遥控器操作，简单方便；也可通过scada系统平台远程配置设备参数，极大方便设备维护及管理。装置可扩展性高，可外接i2c通讯传感器、可外接dc输出传感器。也可扩展modbus通讯实现有线连接上位机系统。
49.本实用新型的管网燃气监测装置埋设于地下燃气管网上部的地面位置，用于指示地下埋设有燃气管网。装置壳体采用碳钢材质，防水防爆。通过其中设置的振动传感器，在监测到该区域附近地面有大幅异常振动时，可实现报警信号提示，便于燃气公司人员及时到现场勘查情况，避免由于其他施工单位因不知情，在地下燃气管网上方破土施工，对燃气管网造成破坏，导致燃气泄漏的风险。
50.本实用新型的管网燃气监测装置可对可燃气浓度、区域内振动、设备位置偏移进行全天候监测，通过优化主板、设备功耗，同时内置大容量、长寿命电池，可独立工作5年以上，节约维护成本。通过scada平台可以实现多区域、多装置集中管理，具备集中调度优势，节约人力成本、提高处突应急效率。可配置终端装置定时进行数据采集并根据上传周期，定时上传数据。当监测到泄漏浓度等值达到预警值，终端装置立即时上报数据，scada平台电脑端立即产生弹窗及语音报警，并可推送报警至app端。在scada系统采用分级监控、授权管理，安全性高。