[發明專利]一種無線無源損傷泄漏監測系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202110293500.9
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113154268B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 馬登龍;何佳霖;解云川;高建民;姜洪權
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本申請一種無線無源損傷泄漏監測系統及其控制方法，系統包括：無源柔性壓電傳感及無線射頻發送模塊、無線射頻動態閱讀模塊和現場處理顯示模塊；無源柔性壓電傳感及無線射頻發送模塊采集監測目標損傷后所產生的聲波信號，在通過無線射頻動態閱讀模塊外部供電時，經過調調理電路寫入無源標簽；無線射頻動態閱讀模塊在進行閱讀掃描時為無源柔性壓電傳感及無線射頻發送模塊供電，將其發送到現場處理顯示模塊；現場處理顯示模塊收集來自無線射頻動態閱讀模塊的信息并根據模塊自身含有的相關的管道損傷泄漏計算模型算法進行分析處理，執行管道損傷狀態判別。解決如埋地管道等復雜環境下壓力容器管道損傷泄漏的非破壞性隨需巡檢、智能判斷問題。

技術領域

本發明涉及管道損傷檢測技術領域，特別涉及一種無線無源損傷泄漏監測系統及其控制方法。

背景技術

目前，管道運輸已經與公路、鐵路、水運、航運并列，成為五大運輸行業，每年由于管道損傷所導致的事故以及損失十分嚴重，因此，為了及時對管道的損傷進行維護，如何更加方便有效地對管道損傷進行檢測，就成為了一個關鍵問題。

目前，針對管道損傷監測，主要有以下幾種方法：

(1)傳統方法：傳統方法包括U形管壓力計法、管道壓力試驗法、泡水法等，U形管壓力計法通過向管道充氣，在一定時間范圍內查看U形管壓力計的液位變化來判斷管道的氣密性；管道壓力試驗法通過常規壓力表在試驗期間進行壓力記錄，根據整個壓力降來確定管道的氣密性；泡水法則將管道浸泡于水中，觀察管道有無進水或有無氣泡漏出，來判定管道氣密性。以上傳統的監測方法，方法和原理都比較簡單，但大都需要依靠人工讀數記錄，利用人肉眼的觀察來判斷，具有極大的人為誤差，并且依賴于人的主觀判斷，缺乏嚴謹性，效率低下。

(2)現代壓力監測方法：現代壓力監測方法通常是一整個系統，根據其檢測的原理又可分為直接壓力測試法、超聲波檢測法等。直接壓力測試法利用單片機為控制核心，以直接壓力測試法為原理，自動完成充氣、穩壓、保壓檢測、分析、報警等操作，完成對管道氣密性的判斷。這種方法具有較好的檢測重復性以及較高的檢測精度，克服了傳統方法人為誤差大、操作復雜、易造成職業危害的缺點，但不具有實時監測的功能，不能對使用中的管道進行檢測。超聲波檢測法將壓力傳感器安裝在管道表面，通過計算機發出超聲波進行激勵，通過信號放大等處理傳給壓力傳感器，產生的振動沿管道傳播，遇到損傷時便可以反射回來，再由壓力傳感器接收信號，傳給計算機或示波器，通過分析確定缺陷及其位置。這種方法可以直接應用與使用中的管道，隨時監測管道的氣密性，但針對于復雜結構或深埋在地下中的管道而言，這種有線的方法就表現出了其局限性。

現有技術在管道損傷監測方面已經做了很多研究，系統也趨于完善，但系統大都是在信號處理方面的創新，針對信號的采集仍停留在外加激勵以及有線的采集方式，例如對于地下管道，保溫層下的管道，埋地油氣管道的腐蝕泄漏監測，這些系統就難以進行有效的監測。

發明內容

為了解決現有系統存在針對腐蝕泄漏監測方面的不足，提高埋地管道損傷監測的是實時性與高效性，本發明提出一種無線無源損傷泄漏監測系統及其控制方法。該系統充分利用柔性壓電薄膜，射頻識別原理，結合信號處理的相關方法，構建無線無源的柔性損傷泄漏監測系統；獲得了檢測管道損傷狀態以及損傷位置判斷的方法，建立了無線讀取管道狀態損傷信息的系統結構；揭示了管道損傷引起的聲波振動規律。

為達到上述目的，本發明采用的技術手段是：

一種無線無源損傷泄漏監測系統，包括：無源柔性壓電傳感及無線射頻發送模塊、無線射頻動態閱讀模塊和現場處理顯示模塊；

所述無源柔性壓電傳感及無線射頻發送模塊，包括柔性聲波傳感器和無源標簽，用于采集監測目標損傷后所產生的聲波信號，進而通過柔性聲波傳感器轉化為電壓信號，在通過無線射頻動態閱讀模塊外部供電時，經過調理電路寫入無源標簽；