一種基于聲信號(hào)的pccp爆管預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于聲信號(hào)的peep爆管 預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（簡(jiǎn)稱PCCP)是指在帶有鋼筒的高強(qiáng)混凝土管芯上纏繞環(huán)向 預(yù)應(yīng)力鋼絲，再在其上噴制致密的水泥砂漿保護(hù)層而制成的輸水管。其是由薄鋼板、高強(qiáng)鋼 絲和混凝土構(gòu)成的復(fù)合管材，充分而又綜合地發(fā)揮了鋼材的抗拉、易密封和混凝土的抗壓、 耐腐蝕性能，具有高密封性、高強(qiáng)度和高抗?jié)B的特性。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道最早是由法國 邦納管道公司設(shè)計(jì)并制造，目前已具有很長的歷史。到了 20世紀(jì)40年代，歐美國家也開始 紛紛開發(fā)和制造預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道。美國作為世界上最大的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道生 產(chǎn)和使用國家，至今己經(jīng)使用的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的長度己高達(dá)28000KM，其中最大的 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道直徑達(dá)7. 6米。除了美國之外，歐洲、美洲、亞洲和非洲中的許多國 家也大量使用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道。中國直到20世紀(jì)80年代末才開始進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筒 混凝土管道的研究、生產(chǎn)和制造。在1989年，山東電力管道工程公司首次從美國引進(jìn)了先 進(jìn)的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道制作技術(shù)。隨后，國內(nèi)許多其他公司也開始陸續(xù)引進(jìn)國外的先 進(jìn)技術(shù)，由此在國內(nèi)開始大量的生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2010年底 中國預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道總計(jì)生產(chǎn)量大約為10000公里。由于預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道與 其他金屬管道和非金屬管道相比具有很多的優(yōu)勢(shì)，因此其在實(shí)際工程中有著非常廣泛的應(yīng) 用。山西省萬家寨引黃工程就大量使用了預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道。萬家寨的輸水工程全長 約140公里，是繼小浪底和三峽之后第三大水利工程，其中有三分之一是使用預(yù)應(yīng)力鋼筒 混凝土管道。萬家寨的輸水工程于2002年10月建設(shè)完成，這其中PCCP的鋪設(shè)成功對(duì)我國 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的鋪設(shè)發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。在2009年，哈爾濱磨盤山供水 工程中使用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的長度達(dá)到了 270公里。作為遼寧省的重點(diǎn)飲水項(xiàng)，從 大伙房水庫向沈陽等地區(qū)供水，該項(xiàng)目也使用了大量的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道，總計(jì)約有 200公里。除此之外，還有許多的輸水工程也用到了 PCCP，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2010年底，我 國共有5000KM左右的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道將投入使用。
[0003] 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道的廣泛應(yīng)用帶來了巨大而又明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益， 但是在其使用過程中，一旦發(fā)生爆管事故就會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，結(jié)果將會(huì)造成環(huán)境破 壞甚至是人員傷亡。PCCP爆管事故在我國很早就有，例如：早期由于用于制管的鋁酸鹽自 應(yīng)力水泥、硫鋁酸鹽自應(yīng)力水泥的研究不到位，因此在沒有了解和掌握預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土 管道性能的情況下就開始生產(chǎn)和制造自應(yīng)力混凝土管，結(jié)果導(dǎo)致在安徽蚌埠、湖北武漢、廣 西南寧等多地都發(fā)生過爆管事故。這些爆管事故都是由于水泥膨脹造成的，爆管事故直接 導(dǎo)致已鋪設(shè)的管線報(bào)廢，只好挖出重新更換和鋪設(shè)。山東省一個(gè)水泥制品廠在為南山集團(tuán) 生產(chǎn)PCCP過程中，由于鋼材質(zhì)量問題，最終導(dǎo)致爆管，損失慘重；石家莊市的自來水公司曾 使用三階段預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道鋪設(shè)管道，由于預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道外部混凝土保護(hù) 3 CN 204387701 U 說明書 2/6頁 層的質(zhì)量問題，通水運(yùn)行沒有幾年就發(fā)生嚴(yán)重的爆管事故，不得不更換；還有電視臺(tái)也曾報(bào) 導(dǎo)過的寶雞市發(fā)生的8次預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道爆管事故，還有消息報(bào)道，湖北省有的企 業(yè)生產(chǎn)的三階段預(yù)應(yīng)力混凝土管，由于保護(hù)層質(zhì)量差和地下水位高，鋪設(shè)使用僅三年就發(fā) 生爆管事故。近來在天津?yàn)I海新區(qū)發(fā)生的一次預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道爆管事故中，直接經(jīng) 濟(jì)損失高達(dá)3900萬。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道爆管事故多達(dá)數(shù)百次 甚至上千次，帶來的直接經(jīng)濟(jì)損失都在數(shù)億元以上。因此研宄一種能夠監(jiān)測(cè)爆管事故的專 用系統(tǒng)勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于聲信號(hào)的PCCP爆管預(yù) 警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的基于聲信號(hào)的PCCP爆管預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包 括：傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊；其中：傳感器依次通過信號(hào)調(diào) 理電路和數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)傳輸模塊相連接；數(shù)據(jù)傳輸模塊通過無線的方式與遠(yuǎn)端的數(shù) 據(jù)服務(wù)中心相連接。
[0006] 所述的傳感器為監(jiān)測(cè)信號(hào)采集裝置，選用杭州聲學(xué)所生產(chǎn)的RHS系列球形標(biāo)準(zhǔn)水 聽器，型號(hào)為RHS20A。
[0007] 所述基于聲信號(hào)的PCCP爆管預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括一個(gè)與水聽器配合的水聽器套 筒裝置，所述的水聽器套筒裝置包括法蘭盤、套筒和頂絲，其中：法蘭盤為圓盤狀，其中心處 設(shè)有套筒；套筒為空芯圓柱體，其上部位于法蘭盤上方，下部置于法蘭盤下方部；套筒的下 部裝有水聽器，水聽器通過頂絲與其外面的套筒固定在一起，套筒與法蘭盤通過螺紋連接 在一起，而法蘭盤則焊接在PCCP上。
[0008] 所述的信號(hào)調(diào)理電路主要由運(yùn)放和電阻電容組成，分為三個(gè)功能模塊：電荷放大 器、信號(hào)放大電路和帶通濾波器。
[0009] 所述的數(shù)據(jù)采集模塊采用NI公司生產(chǎn)的USB4432數(shù)據(jù)采集卡。
[0010] 所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊采用周立功公司生產(chǎn)的ZWD-35A無線數(shù)傳模塊。
[0011]本實(shí)用新型提供的基于聲信號(hào)的PCCP爆管預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有采樣精度高、采樣 速率和傳輸速率快、功耗低等多方面優(yōu)越性能，船池實(shí)驗(yàn)表明斷絲聲信號(hào)在傳播100米之 后，其信噪比仍很顯著，即斷絲聲信號(hào)仍能比較明顯觀察出來。PCCP的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明利用小 波特征提取和支持向量機(jī)識(shí)別能夠?qū)嘟z聲信號(hào)的識(shí)別精度提高到98. 33%。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本實(shí)用新型提供的基于聲信號(hào)的PCCP爆管預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2為信號(hào)調(diào)理電路原理圖。
[0014] 圖3為水聽器套筒裝置示意圖。
[0015] 圖4為水聽器外套筒的機(jī)械圖。
[0016] 圖5為ZWD35A的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】 4 CN 204387701 U_說明 書_ 3/6 頁
[0017] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提供的基于聲信號(hào)的PCCP爆管預(yù)警監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018] 本實(shí)用新型提供的基于聲信號(hào)的PCCP爆管預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)如下：
[0019] 1、單個(gè)PCCP監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度應(yīng)該達(dá)到+/-10米。
[0020] 2、單個(gè)水聽器的布放距離應(yīng)該為每500米一個(gè)，水聽器的布放距離主要取決于實(shí) 際聲信號(hào)的衰減特性以及實(shí)際成本。
[0021] 兩水聽器之間距離越長，總管道所需的水聽器的總數(shù)量也越少，系統(tǒng)成本也就越 低，但是實(shí)際使用過程中，兩水聽器之間距離也不是越遠(yuǎn)越好，水聽器之間距離太遠(yuǎn)，爆管 前斷絲聲信號(hào)可能還沒有傳到水聽器就己經(jīng)有很大衰減。
[0022] 如圖1所示，本實(shí)用新型提供的基于聲信號(hào)的PCCP爆管預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：傳感 器1、信號(hào)調(diào)理電路2、數(shù)據(jù)采集模塊3和數(shù)據(jù)傳輸模塊4 ;其中：傳感器1依次通過信號(hào)調(diào) 理電路2和數(shù)據(jù)采集模塊3與數(shù)據(jù)傳輸模塊4相連接；數(shù)據(jù)傳輸模塊4通過無線的方式與 遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)服務(wù)中心相連接。
[0023] 所述的傳感器1為監(jiān)測(cè)信號(hào)采集裝置，本系統(tǒng)待檢測(cè)的信號(hào)為爆管前其上預(yù)應(yīng)力 鋼絲出現(xiàn)斷絲時(shí)所產(chǎn)生的聲信號(hào)，一般聲信號(hào)的頻率范圍為0-20KHZ，因此在選用傳感器時(shí) 需要考慮到聲信號(hào)的頻率范圍。本系統(tǒng)主要采用水聽器來對(duì)聲信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。
[0024] 水聽器是一種把聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的換能器，由于水聽器必須在有水的媒介中 使用，因