一种用于天然气生产的监控装置的制作方法

本实用新型涉及天然气生产的技术领域，具体涉及一种用于天然气生产的监控装置。

背景技术：

天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等，也有少量出于煤层。它是优质燃料和化工原料。天然气主要成份为甲烷，主要用途是作燃料，可制造炭黑、化学药品和液化石油气，由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料。

天然气长输管道系统中，输气站场的安全、高效运行是保证天然气输送的关键所在，管道运行阶段，主要工作就是巡回检查，及时发现、分析并处理问题，确保输气站场的安全平稳运行。目前各大管输企业均采用人工巡检的方式，其主要存在人员素质参差不齐、重复机械性等受限因素，影响巡检质量，并且消耗大量的人力。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种用于天然气生产的监控装置，具有对自动对天然气管道进行监控的优点。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于天然气生产的监控装置，包括底座、温度检测器、甲烷检测器、控制装置及报警器，所述温度检测器、甲烷传感器、控制装置及报警器均设置在底座上，所述温度传感器的输出端及甲烷传感器的输出端均与控制装置连接，所述控制装置内设置有温度最高阈值及甲烷含量最高阈值，所述控制装置还用于在管道的温度高于温度最高温度阈值或管道的甲烷含量高于甲烷含量最高阈值时，控制报警器报警。

通过上述技术方案，温度检测器用于检测天然气管道的壁面的温度，甲烷检测器用于检测天然气管道附近的空气中的甲烷含量，用于检测天然气管道是否泄露，控制装置还用于在管道的温度高于温度最高温度阈值或管道的甲烷含量高于甲烷含量最高阈值时，控制报警器报警，用于提醒工作人员。

优选的，所述温度检测器包括第一电阻r1、pt100热电阻及放大电路，所述第一电阻r1的一端与外接电源连接，所述第一电阻r1的另一端与pt100热电阻的一端连接，所述pt100热电阻的另一端接地，所述放大电路的输入端与第一电阻r1和pt100热电阻的连接节点连接，所述放大电路的输出端与控制装置连接。

通过上述技术方案，pt100温度传感器的阻值随着温度的升高而增大，随着温度升高，pt100温度传感器输出至放大电路进行放大后的电压信号也逐渐增大，实现对炉体内的天然气管道的壁面的检测。

优选的，所述甲烷传感器为mh-440v/d红外气体传感器。

通过上述技术方案，mh-440v/d红外气体传感器利用非色散红外(ndir)原理对空气中存在的ch4进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，性能稳定、寿命长。

优选的，所述控制装置包括第一电压比较器u1、第二电压比较器u2及通电开关，所述温度检测器的输出端与第一电压比较器u1的同相端连接，所述第一电压比较器u1的反相端输入有第一基准电压vref1，所述第一电压比较器u1的输出端与通电开关连接，所述甲烷传感器的输出端与第二电压比较器u2的同相端连接，所述第二电压比较器u2的反相端输入有第二基准电压vref2，所述第二电压比较器u2的输出端与通电开关连接。

通过上述技术方案，天然气管道的壁面的温度大于温度最高阈值时，温度检测器输出的电压大于第一基准电压vref1，第一电压比较器u1输出高电平；天然气管道附近的空气中的甲烷含量大于甲烷含量最高阈值时，甲烷传感器输出的电压大于第二基准电压vref2，第二电压比较器u2输出高电平。

优选的，所述通电开关包括第一或门u3、第一npn三极管q1及第一常开型继电器k1，所述第一电压比较器u1的输出端与第一或门u3的一个输出端连接，所述第二电压比较器u2的输出端与第一或门u3的另一个输出端连接，所述第一或门u3的输出端与第一npn三极管的基极b连接，所述第一常开型继电器k1的线圈串联在第一npn三极管q1的集电极c与外接电源之间，所述第一常开型继电器k1的常开触点串联在外接电源与报警器之间。

通过上述技术方案，第一电压比较器u1或第二电压比较器u2输出高电平时，第一或门u3输出高电平，第一npn三极管q1导通，第一常开型继电器k1通电，报警器通电，报警器工作，发出报警信息。

优选的，还包括烟雾检测装置，所述烟雾检测装置为gp2y1010au0f粉尘传感器及第三电压比较器u4，所述gp2y1010au0f粉尘传感器的输出端与所述电压比较单元电性连接，所述烟雾检测装置还包括脉冲信号发生单元，所述脉冲信号发生单元的输出端与所述gp2y1010au0f粉尘传感器的脉冲信号输入端电性连接，所述gp2y1010au0f粉尘传感器的输出端与第三电压比较器u4的同相端连接，所述第三电压比较器u4的反相端输入有第三基准电压vref3，所述第三电压比较器u4的输出端与通电开关连接。

通过上述技术方案，gp2y1010au0f粉尘传感器利用了细颗粒物的相关性质和mie散射理论，当光照射到悬浮在空气中的细颗粒物上时，会产生散射光。在细颗粒物性质保持一定的前提下，产生的散射光强度与细颗粒物的质量浓度成正比，通过光电倍增管将颗粒物的散射光转换成光电流，脉冲信号发生单元输出方波信号，驱动gp2y1010au0f粉尘传感器的二极管工作。

优选的，所述通电开关包括第二或门u5、第三或门u6、第二npn三极管q2及第二常开型继电器k2，所述第一电压比较器u1的输出端与第二或门u5的一个输出端连接，所述第二电压比较器u2的输出端与第二或门u5的另一个输出端连接，所述第二或门u5的输出端与第三或门u6的一个输入端连接，所述第三电压比较器u4的输出端与第三或门u5的另一个输入端连接，所述第三或门u6的输出端与第二npn三极管q2的基极b连接，所述第二常开型继电器k2的线圈串联在第二npn三极管q2的集电极c与外接电源之间，所述第二常开型继电器k2的常开触点串联在外接电源与报警器之间。

通过上述技术方案，第一电压比较器u1、第二电压比较器u2或第三电压比较器u4输出高电平时，第三或门u6输出高电平至第二npn三极管q2，第二npn三极管q2导通，第二常开型继电器k2导通，报警器通电，报警器工作，发出报警信息。

优选的，还包括图像采集装置、微控制器及无线传输装置，所述图像采集装置、微控制器及无线传输装置均安装在所述底座上，所述图像采集装置的输出端与微控制器连接，所述微控制器的输出端与无线传输装置连接。

通过上述技术方案，图像采集装置用于获取管道的图像，微控制器将管道图像经无线传输装置发送至主机，方便操作人员远程监控管道状态。

综上所述，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型具有对自动对天然气管道进行监控的优点；

2、本实用新型还包括图像采集装置、微控制器及无线传输装置，图像采集装置、微控制器及无线传输装置均安装在底座上，图像采集装置的输出端与微控制器连接，微控制器的输出端与无线传输装置连接，图像采集装置用于获取管道的图像，微控制器将管道图像经无线传输装置发送至主机，具有方便操作人员远程监控管道状态的优点。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的示意图；

图2为本实用新型的用于展示温度检测装置的电路示意图；

图3为本实用新型用于展示第一电压比较器u1的电路示意图；

图4为本实用新型用于展示第二电压比较器u2的电路示意图；

图5为本实用新型的实施例1用于展示通电开关的电路示意图；

图6为本实用新型的实施例2的示意图；

图7为本实用新型的实施例2用于展示第三电压比较器u3的电路示意图；

图8为本实用新型的实施例2用于展示通电开关的电路示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图1～8，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

实施例1

参照图1，一种用于天然气生产的监控装置，包括底座、温度检测器、甲烷检测器、控制装置及报警器，温度检测器、甲烷传感器、控制装置及报警器均设置在底座上。温度检测器用于检测天然气管道的壁面的温度，甲烷检测器用于检测天然气管道附近的空气中的甲烷含量，用于检测天然气管道是否泄露。温度传感器的输出端及甲烷传感器的输出端均与控制装置连接，控制装置内设置有温度最高阈值及甲烷含量最高阈值，控制装置还用于在管道的温度高于温度最高温度阈值或管道的甲烷含量高于甲烷含量最高阈值时，控制报警器报警。值得说明的是，本实施例中，报警器为蜂鸣器。

参照图2，温度检测器包括第一电阻r1、pt100热电阻及放大电路，第一电阻r1的一端与外接电源连接，第一电阻r1的另一端与pt100热电阻的一端连接，pt100热电阻的另一端接地，放大电路的输入端与第一电阻r1和pt100热电阻的连接节点连接，放大电路的输出端与控制装置连接。值得说明的是，本实施例中，放大电路包括lm358芯片，构成二级放大电路。

具体的，pt100温度传感器的阻值随着温度的升高而增大，随着温度升高，pt100温度传感器输出至放大电路进行放大后的电压信号也逐渐增大，实现对炉体内的天然气管道的壁面的检测。

值得说明的是，甲烷传感器为mh-440v/d红外气体传感器，mh-440v/d红外气体传感器利用非色散红外(ndir)原理对空气中存在的ch4进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，性能稳定、寿命长。

参照图3、4，控制装置包括第一电压比较器u1、第二电压比较器u2及通电开关。温度检测器的输出端与第一电压比较器u1的同相端连接，第一电压比较器u1的反相端输入有第一基准电压vref1，第一电压比较器u1的输出端与通电开关连接。甲烷传感器的输出端与第二电压比较器u2的同相端连接，第二电压比较器u2的反相端输入有第二基准电压vref2，第二电压比较器u2的输出端与通电开关连接。结合图5，通电开关包括第一或门u3、第一npn三极管q1及第一常开型继电器k1，第一电压比较器u1的输出端与第一或门u3的一个输出端连接，第二电压比较器u2的输出端与第一或门u3的另一个输出端连接，第一或门u3的输出端与第一npn三极管的基极b连接，第一常开型继电器k1的线圈串联在第一npn三极管q1的集电极c与外接电源之间，第一常开型继电器k1的常开触点串联在外接电源与报警器之间。

具体的，天然气管道的壁面的温度大于温度最高阈值时，温度检测器输出的电压大于第一基准电压vref1，第一电压比较器u1输出高电平；天然气管道附近的空气中的甲烷含量大于甲烷含量最高阈值时，甲烷传感器输出的电压大于第二基准电压vref2，第二电压比较器u2输出高电平。第一电压比较器u1或第二电压比较器u2输出高电平时，第一或门u3输出高电平，第一npn三极管q1导通，第一常开型继电器k1通电，报警器通电，报警器工作，发出报警信息。

值得说明的是，在另一个实施例中，本装置还包括图像采集装置、微控制器及无线传输装置，图像采集装置、微控制器及无线传输装置均安装在底座上，图像采集装置的输出端与微控制器连接，微控制器的输出端与无线传输装置连接。值得说明的是，图像采集装置为高清摄像机。

具体的，高清摄像机用于获取管道的图像，微控制器将管道图像经无线传输装置发送至主机，方便操作人员远程监控管道状态。

本实施例的实施原理为：温度检测器用于检测天然气管道的壁面的温度，甲烷检测器用于检测天然气管道附近的空气中的甲烷含量，用于检测天然气管道是否泄露，控制装置还用于在管道的温度高于温度最高温度阈值或管道的甲烷含量高于甲烷含量最高阈值时，控制蜂鸣器报警，用于提醒工作人员。

实施例2

参照图6，一种用于天然气生产的监控装置，包括底座、温度检测器、甲烷检测器、控制装置及报警器，温度检测器、甲烷传感器、控制装置及报警器均设置在底座上。温度检测器用于检测天然气管道的壁面的温度，甲烷检测器用于检测天然气管道附近的空气中的甲烷含量，用于检测天然气管道是否泄露。温度传感器的输出端及甲烷传感器的输出端均与控制装置连接，控制装置内设置有温度最高阈值及甲烷含量最高阈值，控制装置还用于在管道的温度高于温度最高温度阈值或管道的甲烷含量高于甲烷含量最高阈值时，控制报警器报警。值得说明的是，本实施例中，报警器为蜂鸣器。

参照图2，温度检测器包括第一电阻r1、pt100热电阻及放大电路，第一电阻r1的一端与外接电源连接，第一电阻r1的另一端与pt100热电阻的一端连接，pt100热电阻的另一端接地，放大电路的输入端与第一电阻r1和pt100热电阻的连接节点连接，放大电路的输出端与控制装置连接。值得说明的是，本实施例中，放大电路包括lm358芯片，构成二级放大电路。

具体的，pt100温度传感器的阻值随着温度的升高而增大，随着温度升高，pt100温度传感器输出至放大电路进行放大后的电压信号也逐渐增大，实现对炉体内的天然气管道的壁面的检测。

值得说明的是，甲烷传感器为mh-440v/d红外气体传感器，mh-440v/d红外气体传感器利用非色散红外(ndir)原理对空气中存在的ch4进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，性能稳定、寿命长。

参照图3、4，控制装置包括第一电压比较器u1、第二电压比较器u2及通电开关。温度检测器的输出端与第一电压比较器u1的同相端连接，第一电压比较器u1的反相端输入有第一基准电压vref1，第一电压比较器u1的输出端与通电开关连接。甲烷传感器的输出端与第二电压比较器u2的同相端连接，第二电压比较器u2的反相端输入有第二基准电压vref2，第二电压比较器u2的输出端与通电开关连接。结合图5，通电开关包括第一或门u3、第一npn三极管q1及第一常开型继电器k1，第一电压比较器u1的输出端与第一或门u3的一个输出端连接，第二电压比较器u2的输出端与第一或门u3的另一个输出端连接，第一或门u3的输出端与第一npn三极管的基极b连接，第一常开型继电器k1的线圈串联在第一npn三极管q1的集电极c与外接电源之间，第一常开型继电器k1的常开触点串联在外接电源与报警器之间。

参照图6、7，本装置还包括烟雾检测装置，烟雾检测装置为gp2y1010au0f粉尘传感器及第三电压比较器u4，gp2y1010au0f粉尘传感器的输出端与所述电压比较单元电性连接，烟雾检测装置还包括脉冲信号发生单元，脉冲信号发生单元的输出端与gp2y1010au0f粉尘传感器的脉冲信号输入端电性连接。参照图，值得说明的是，脉冲信号发生单元由ne555芯片及外围电路组成。gp2y1010au0f粉尘传感器的输出端与第三电压比较器u4的同相端连接，第三电压比较器u4的反相端输入有第三基准电压vref3，第三电压比较器u4的输出端与通电开关连接。

具体的，gp2y1010au0f粉尘传感器利用了细颗粒物的相关性质和mie散射理论，当光照射到悬浮在空气中的细颗粒物上时，会产生散射光。在细颗粒物性质保持一定的前提下，产生的散射光强度与细颗粒物的质量浓度成正比，通过光电倍增管将颗粒物的散射光转换成光电流，脉冲信号发生单元输出方波信号，驱动gp2y1010au0f粉尘传感器的二极管工作。

参照图8，通电开关包括第二或门u5、第三或门u6、第二npn三极管q2及第二常开型继电器k2，第一电压比较器u1的输出端与第二或门u5的一个输出端连接，第二电压比较器u2的输出端与第二或门u5的另一个输出端连接，第二或门u5的输出端与第三或门u6的一个输入端连接，第三电压比较器u4的输出端与第三或门u6的另一个输入端连接，第三或门u6的输出端与第二npn三极管q2的基极b连接，第二常开型继电器k2的线圈串联在第二npn三极管q2的集电极c与外接电源之间，第二常开型继电器k2的常开触点串联在外接电源与报警器之间。

具体的，第一电压比较器u1、第二电压比较器u2或第三电压比较器u4输出高电平时，第三或门u6输出高电平至第二npn三极管q2，第二npn三极管q2导通，第二常开型继电器k2导通，报警器通电，报警器工作，发出报警信息。

本实施例的实施原理为：温度检测器用于检测天然气管道的壁面的温度，甲烷检测器用于检测天然气管道附近的空气中的甲烷含量，用于检测天然气管道是否泄露，烟雾检测装置用于检测管道是否起火燃烧。控制装置还用于在管道的温度高于温度最高温度阈值或管道的甲烷含量高于甲烷含量最高阈值或管道附近空气粉尘含量过高时，控制蜂鸣器报警，用于提醒工作人员。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。