地下传输管网（精选8篇）
地下传输管网 篇1
0 引言
增强现实技术(AR),也被称为混合现实技术。它通过计算机程序,将虚拟信息扩展到真实的世界中,真实的环境和虚拟的信息实时地叠加,在同一个画面或空间同时存在。增强现实技术可以提供超过人类感知的信息,在展现了真实世界信息的同时还可以将虚拟的信息同步显示,两种信息相互补充、相互叠加,用户穿戴可视化装备,就可以看到真实世界与电脑图像结合在一起,在熟悉的世界中“看到”更多的信息和提示。借助计算机图形技术和可视化技术,增强现实技术还可以产生现实环境中不存在的虚拟物体,并通过传感技术将虚拟物体“投射”在真实环境中,将虚拟物体与真实环境融为一体,让用户能看到甚至接触到新的环境事物。因此可以看出,目前增强现实技术已经具有虚实结合、三维显示、实时互动的新特点。
1 AR技术的发展和应用
增强现实技术源于20世纪60年代、90年代迅速发展,有名的研究机构主要集中在美国、日本、德国和新加坡等发达国家的著名大学和实验室,其研究侧重多在人机交互和软硬件平台的研发等。随着技术的发展,研究逐步从理论转入应用阶段,相关应用早期可以追溯到1960年战斗机飞行员不用低头可以在玻璃上看到数据,戴上特殊头盔后飞行员还可以看到叠加在视野上的飞行路径和文字提示,从而大大降低了飞行难度。随着微软、谷歌、Facebook、SONY等科技巨头纷纷进入AR产业,很多公司已经能够提供成熟PC端或移动端的增强现实解决方案,不仅加快了增强现实技术及应用程序的研究进程,也拓展了增强现实技术的使用领域。
1.1 AR技术在日常领域的应用
增强现实技术已经延伸到日常生活的各个领域,因为它可以让用户在看到虚拟物体的同时,仍能看到真实的场景,在医疗、商贸、教育、娱乐与文化等领域具有广泛的应用前景,受到研究者越来越多的关注。
在医疗领域,影像技术在现在医疗领域已经被普遍采用,增强现实技术也随之成为辅助治疗的重要影像技术之一,它利用传感器或者CT影像对病人的手术部位收集实时数据,建立相应三维模型,整合后投射到患者的医疗影像中,使医生具有“透视功能”,从而可以更加清晰直观地了解患者病灶的状况,精确导航需手术的位置。它建立患者体内病灶部位的全息数据模型,让医生不受光线和器官阻碍,直观地看到病人体内情况,从而引导医生针对实际情况制订出最合适的手术方案。图1为德国医生通过带有医疗平板电脑的摄像头,将病人骨骼和内脏的三位模型叠加在病人身体上。
图1 增强现实技术在手术中的应用
在产品零售业,增强现实衍生出了一种“虚拟试穿”技术。在“虚拟试穿”中,顾客只要选好衣服的样式,无需烦琐的穿脱步骤,只要对着穿衣镜,一件与顾客所选衣服同样款式的三维模型就被“穿”到了顾客的身上。同时这件被虚拟出来的衣物并不是老式二维平面图像,而是可以从各种角度观察的,“虚拟试穿”技术的应用不但省去了顾客频繁换衣的烦恼,也降低了商家成本损耗。
2016年,一家连续亏损的日本娱乐公司任天堂推出了一款增强现实手机游戏“Pokemon GO”,上市不过两个星期就引发了一种全球现象:去抓精灵。这款游戏的成功就在于把虚拟角色与人们生活的现实环境成功地融合在了一起。为了抓到心仪的精灵,有人一直在街上徘徊到凌晨四点被警察送回家才罢休,甚至有新闻称有人因玩“Pokemon GO”不注意而坠桥身亡,美国华盛顿州政府不得不在twitter上发布了声明,希望人们在玩“Pokemon GO”要注意安全,特别是开车的时候千万不要玩。
增强现实技术的另一项成功应用就是车载导航系统,这项系统有很多种开发界面,2014年马自达率先使用这种内置界面,一些高级轿车也有这个功能。它能够将手机上的信息投射到玻璃屏幕上,能够通过通信接口获取汽车数据,并且能够通过语音、手势控制。一旦和手机连线,它就能够运行手机上的App,如Spotify、Google地图等。跟一般的车载电脑显示系统不同,用户不需要低头查看信息或者地图,只要视线正常注意前方就能够看到所有信息。
1.2 AR技术在专业领域的应用
从20世纪90年代开始,增强现实技术(AR)因其直观的信息表现方式和近乎无限的可扩展性引起了地学领域研究学者的普遍关注。其中一个主要的研究方向是利用增强现实技术使地理、环境数据达到交互操作、动态显示和增强真实感。增强现实技术(AR)在可视化方面的先进之处还体现在对三维大数据的处理,增强现实技术与现在流行的虚拟现实技术(VR)有所不同,后者主要是在软件生成的虚拟环境中建立三维数据模型,而前者需要采集足够的真实环境数据,把软件生成的模型“添加”到真实环境中,对设备和技术的要求更加严格。随着人们对平面地图和沙盘类模型功能的不满足,对数据和模型用全息三维显示的需求越来越迫切,急需开发出新的GIS信息显示方式。GIS是地理信息系统(Geographic Information System)的简称,它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
AR技术与GIS系统结合是近几年才开始的,简称ARGIS,ARGIS的特点就在于将传统的静态的人机交互转变为户外的动态的交互,用AR建立的虚拟世界与客观真实世界合二为一。国内已经有一些学者做了大量的工作,孙敏提出了ARGIS的概念:ARGIS是对客观地理世界进行数字化描述、存贮、管理,将这种描述与真实世界融为一体,给出指定对象的空间信息、提供户外信息交互的一类地理信息系统的统称。杜清运提出ARGIS的意义在于将移动计算与增强现实技术运用到传统的空间信息中,改变了传统的基于位置的处理机制,使人和真实世界与数字世界通过网络传输无缝地结合起来,实现超越时间和空间局限性的互动,从而改变数字世界与真实世界的交互模式。
对ARGIS的研究主要是利用AR技术的虚拟模型与真实环境无缝融合,在GIS中生成全新的增强三维GIS可视化系统,其技术实现的重点是在真实环境中的三维建模问题,即三维虚拟模型与真实对象(例如影像、视频)的融合显示,AR技术的成熟不但改变了GIS可视化方式,还改变了GIS的使用环境,使GIS得以从室内的伺服器、工作站加显示装置的工作方式转移到了户外移动式可视化终端。GIS的研究者开始重视计算机图形学的理论并引入相应的技术来实现GIS的可视化。目前国内的2DGIS可视化技术应用比较成功,而于3DGIS可视化的研究,主要集中在地形表面的重构、房屋建筑几何模型建立等方面。
2 利用增强现实技术构建地下管网模型
地下传输管道是石油、天然气等能源传输组成部分,也是建立三维数字管道的一个重要内容。地下传输管道是由纵横交错站内工艺管网、站外输送管线机通信线路组成的错综复杂的空间体系,所以传统的基于2维或2.5维的GIS难以直观地表现各个管线的相互关系。建立三维管网可视化模型,其复杂的建模需求不但花费巨大,而且数据更新缓慢,传统的平面视图系统难以胜任。实际上,大家在施工中关注的往往是管线的走向、管线与管线之间的交汇及管道本身的属性,为了减轻建模难度,只将关注度较高可视化模型投放到所在的现实环境中,就可以省去相对较为复杂的环境建模,节省大量人力、物力、财力。
AR可视化系统:GIS数据库中的地理数据变化模型决定数据变化的状态和趋势,而配准模型根据数据变化将观察点处实地摄制的图像、视频与地理坐标进行计算对应,最后利用AR可视化技术的系统和设备,将地理数据的变化状态和趋势在视频影像中正确的位置表达出来。
户外增强现实的实现一般分为两类:一是基于计算机运算实现,二是利用传感器生成实现。基于计算机方法可以减轻户外用户负重,但受周边环境限制比较大,负责计算的设备不便携带且复杂的计算需要耗费大量的时间,但是可以利用现有计算机设备,不需要增加太多的预算。基于传感器的增强现实技术,使用了位置传感器和测角传感器。当用户在户外移动时,使用GPS接收装置接收三维坐标,用户视线所及的方位参数由传感器获得并实时传入系统中,并以此为参数建立管网的基础三维虚拟模型,然后系统将三维虚拟模型的图像叠加到摄像机传来的真实环境视频图像上增强可视化,最后送到显示器或便携可视化装置上。
为了增强可识别性,可以在系统中定义不同颜色来区分输油输气、通信光缆等不同用途的地下传输管线,然而在地形复杂或管线的交汇点仅仅通过管线走向和颜色不足以辨别管线位置和深浅,可以采取调高埋深较深的管线的透明度来增强视觉效果。如果想查看剖面图上管线分布,可以在模型上绘制水平红色标尺线,这样可以直观地对比穿过剖切面的地下管线,同时还可以增加管线的虚拟阴影和周边环境的3D纹理,以上措施增强了三维地下管网的深度感知和可视化效果。更接近真实视觉效果的是坑道式剖面图,由于阴影投射到剖切面底部的时候因角度问题不容易看到,可以采取随着深度降低光照度的方法建立环境光遮挡的模型。
使用增强现实技术的三维可视化地下管网,给用户安装了“火眼金睛”,可以更方便、直观地分辨地下纵横交错的传输管网相互位置和走向,查询某根管线情况时因为可视效果的提升也更容易选取和分析。增强现实可视化技术是一种对现实世界的智能扩充,增强了用户对真实环境和三维系统的互动和感知。该技术目前已经广泛地应用在城市环境可视化、城市安全规划、旅游、计算机建模、国防军事及娱乐等众多领域,具有深厚的发展潜力。
参考文献
[1]孙敏,陈秀万,张飞舟.增强现实地理信息系统[J].北京大学学报:自然科学版,2004(6).
[2]杜清运,刘涛.户外增强现实地理信息系统原型设计与实现[J].武汉大学学报:信息科学版,2007(11).
[3]王涌天,郑伟,刘越,等.基于增强现实技术的圆明园现场数字重建[J].科技导报,2006(3).
地下传输管网 篇2
（1、佳木斯市河道管理处，黑龙江 佳木斯 1540022、佳木斯市城市规划设计研究院，黑龙江 佳木斯 154002）
摘要：地下管线是城市基础设施的重要组成部分。它就像人体内的“神经”和“血管”，是城市赖以生存和发展的物质基础，被称为城市的“生命线”；同时，地下管线的图纸、资料又是城市规划建设的重要基础信息。因此佳木斯市高度重视城市地下管网普查工作。下面就普查工作的具体工作谈些看法。关键词：地下管线；普查任务；保障措施
地下管线是城市基础设施的重要组成部分。城市地下管线包括给水、排水、燃气、热力、电信、电力、工业管道等几大类，它就像人体内的“神经”和“血管”，日夜担负着传递信息和输送能量的工作，是城市赖以生存和发展的物质基础，被称为城市的“生命线”；同时，在进行城市规划、设计、施工和管理工作中，如果没有完整准确的地下管线信息，就会变成“瞎子”，到处碰壁，寸步难行，甚至造成重大损失，即地下管线的图纸、资料又是城市规划建设的重要基础信息。良好的基础设施和完善的城市功能所形成的良好的投资环境，是加快经济发展，加速现代化进程的保障。城市发展越来越快，负载也越来越重，对地下管线的依赖性也越来越大。但是，由于历史和现实的各种原因，城市地下管线管理滞后于城市的发展，其混乱无序的状况，已成为城市建设和国民经济发展的瓶颈之一。
随着社会经济的发展和人口的城市化，城市灾害的危害日益突出，尤其是迅速膨胀发展的大城市和特大城市，城市的自然灾害、环境灾害和人为灾害都十分严重。一个现代化城市的可持续发展，必须是具有安全保障、特别是面对突发事件和灾害，能够做出快速的正确决策和有效的救援响应。所以，要从城市发展战略高度来认识地下管线在城市规划、建设和管理中的作用与地位，掌握和摸清城市地下管线的现状，是城市自身经济社会发展的需要，是城市规划建设的需要，是防灾和应付突发性重大事故的需要。对维护城市“生命线”的正常运行、保证城市人民的正常生产、生活和社会发展都具有重大的现实意义和深远的历史意义。正如二十世纪六十年代周总理指出的“搞好地下管网建设对现代化城市建设具有重要意义”。七十年代万里同志指出“搞好城市地下管网建设是为子孙后代造福的大事，是具有深远的战略意义”。因此，必须提高认识，把城市地下管网普查工作纳入日程。为了全面掌握和摸清城市地下管网的现状，加强城市地下管网的规划、管理，建立地下管网信息化管理数据库，进一步完善城市功能，根据建设部《关于加强城市地下管网规划管理的通知》精神和具体规范要求，切实做好普查工作的落实，下面就普查提出几点建议： 1 有明确的指导思想
以中华人民共和国建设部令第136号《城市地下管网工程档案管理办法》为依据，以管网规划管理技术规范为标准，按照密切协作，部门联动、分工负责的方针和技术规范、数据准确、资料翔实的原则，对全市近郊区地下管网现状分阶段、有重点地进行全面普查，力争尽快全面掌握和摸清城市地下管网分布情况，建立地下管网数据库和信息系统，实现对地下管网的动态信息化管理。确定主要普查任务
收集整理现有给水、雨水、污水、燃气、热力、电力、通讯、工业管道等地下管网分布资料，及时进行汇总和登记，弥补资料空缺；探测完成城市主次干道地下管网分布情况，弄清城市地下管线的现状；将探测成果按照1∶500绘制管网图册，形成档案成果；建立城市地下管网信息系统，实现全方位动态信息化管理目标。普查范围
普查范围应为城市总体规划确定的建成区范围。具体措施
严格按照建设部《城市测量规范》和《城市地下管网探测技术规程》，结合不同地区实际，采用不同探测方
法、装置类型和工作参数对近郊区地下给水、雨水、污水、燃气、热力、电力、通讯、工业管道等管网进行探查，确定地下管网定位定深，确保普查成果的准确、系统和完整。普查步骤
普查工作可分四个阶段进行。
5.1准备动员阶段
成立普查工作领导小组，加强与相关部门、相关单位的协调配合，形成普查工作合力。开展基础调研工作，分析确定普查范围，制定普查技术标准和具体实施方案，确定普查工作量、普查方法，并合理预算普查经费，保障普查工作顺利进行。
5.2资料收集整理阶段
收集、整理各管网管理部门或产权单位现有管网资料（包括地下管网竣工图、技术说明与成果表以及地下管网报批的方案图、施工图与技术说明）。普查办负责收集相关的1：500带状地形图，对现有资料进行分析整理，并制定详细的管网数据库设计、管网调查技术要求。着手开展管网信息系统开发工作，购置用于管网建设信息系统的软硬件设备，指定工程监理机构，完成普查招标工作。
5.3管网调查及系统建设阶段
各施工单位分阶段、按计划展开管网探测工作。监理机构进行普查质量全程跟踪监督与阶段性成果检查。完成信息系统软件开发工作，及时将验收合格的数据进行入库处理，建立地下管网动态管理信息系统。
5.4工程验收阶段
在每个调查标段完工后，由普查办组织专家对普查标段成果进行验收，并将成果资料提交下道工序使用。在全部工程完成后，由普查办组织专家对管网管理信息系统进行验收。保障措施
地下给水管网防腐处理措施研究 篇3
1 给水管道腐蚀的成因
导致内壁腐蚀结垢的根本原因是金属给水管道内壁长期与水接触, 一般是由于有电化学腐蚀和微生物腐蚀。电化学腐蚀是金属材料与电解质溶液接触, 通过电极反应产生的腐蚀, 是一种氧化还原反应。阳极过程中, 金属以离子形式进入水中, 同时将电子留在金属中;水中H+和氧吸收电子被还原而产生吸氧或析氢腐蚀。在管壁生成Fe (OH) 2, 进一步与氧气发生反成R (OH) 3附着于管壁面。而微生物腐蚀是因为给水系统存在铁细菌、硫酸盐氧化 (还原) 菌、黏液异养菌群、硝酸盐氧化 (还原) 菌等微生物, 它们往往直接参与和干扰腐蚀过程, 形成微生物腐蚀, 其中最常见的是铁细菌和硫酸盐氧化 (还原) 菌和黏液异养菌群。硫酸盐 (还原) 菌的存在, 促进了金电化学腐蚀的阴极反应过程。管壁锈垢中存在大量的丝状铁细菌, 铁细菌氧化水中亚铁成高铁氧化物沉积于菌体外鞘或周围粘液层中, 以致在金属表面形成黄褐色的结瘤, 促进了铁的阳极溶解过程。另外, 铁细菌在管内壁附着生长形成结瘤, 形成氧浓差局部腐蚀。
2 给水管道腐蚀危害
锈瘤的生成原因是由于电化学腐蚀和微生物腐蚀的作用结果, 然后发生在管壁上, 由于锈瘤的生成导致水中余氯量迅速减小。其次, 由于给水管网的腐蚀, 使其破坏金属管道内壁, 严重情况下使金属管道破坏, 使漏水量增加, 还可能危害到水质, 供水能力降低等, 如果长期锈蚀而不修复易导致管道穿孔漏水而无法修复, 这样大大降低了管网输水能力, 增加输水电耗。为解决这一问题, 往往采取增大供水压力, 但是增大供水压力可能会导致供水漏失量增大和增加供水动力费用和供水成本。同时管材因为腐蚀而过早损坏并导致管道维修更换费用巨大, 更重要的是对水质产生不良影响和缩短了管道使用寿命。
3 给水管道腐蚀的防治
3.1 提高出厂水质
提高水质量是防止给水管道腐蚀的根本途径。各种水都能腐蚀其它物质, 它的腐蚀性能强度和水的所含元素和所接触物质的表面性质有关, 特别是在水中含化学物质浓度特别高的情况下腐蚀影响之大。一般情况下, 生物过程主要控制水质恶化有关的腐蚀, 我们要对消毒工艺和消毒类型进行研究和试调。氯是我国主要的消毒剂, 在使用氯进行消毒处理时, 应避免两种错误做法:一些水厂没有对出厂水进行消毒, 导致管网腐蚀, 这些水质也就难以保证了, 有些水厂加氯量大, 管网在化学物质作用下腐蚀, 水质变坏。
3.2 建立监测系统
开展防腐蚀研究且充分用于实际工程之中, 那我们最好建立监测系统, 用户采取对策充分利用水源地;收集和积累水质的基本运行数据, 为提高水源地的质量和管理水源提供依据和数据。水质分析和测定是水系统腐蚀监测的两个主方面。
3.3 采用抗腐蚀性管材。
硬质聚氯乙烯 (UPVC) 管、玻璃钢/聚氯乙烯 (FPR/PVC) 复合管、玻璃钢/聚丙烯 (PEP/PP) 复合管等塑料管, 具有质量轻、耐腐蚀、管壁光滑以及水流阻力小和防垢等优点, 我们在室内管道和管网末端应该大量采用。最近在国外, 也广泛使用中、高密度聚乙烯塑料管。因为该管材具有比一般的聚氯乙烯管强度更好, 且具有耐腐蚀和防止其内部结垢, 造价还比钢管要低。一般的这种管材施工多用焊接, 这种方式可以连接到很长, 有的连成3km长再敷到沟内。例如, 钢管顶管接口防腐工程, 所有顶管管材均采用钢管, 钢管管节之间采用坡口对接焊连接, 实现了全封闭并具有很强的整体性。除设置牺牲阳极保护装置外, 还有用钢管管节内外壁表面作防腐处理来提高管道的耐久性和抗腐蚀能力。由于管道在顶进过程中外壁与土体不断摩擦, 所以管节外壁采用较耐磨的玻璃鳞片防腐层, 每根管节两端得留出宽约10cm, 等到一端与前一管节焊接完成后再作防腐处理。按设计要求, 钢管顶管表面处理需达Sa2.5要求, 喷涂两道环氧富锌底漆和三道环氧玻璃鳞, 而且防腐涂层干膜厚度得达到520μm。按此防腐做法做管节接口, 在顶进过程中钢管完全按规范规程操作, 防腐时间一般的为2天, 加上防腐保养期它至少要3天时间才能达到顶管顶进要求的硬度。每顶一节管节都要停留如此长的时间, 无法连续工作, 顶管设备这样顶顶停停显然是不现实的。另外这种除会延长顶管施工周期, 还极易引起顶管机头下沉、顶进摩阻力陡增等问题。以往类似工程都未根本解决钢管接口防腐处理时间长一在钢管顶管中困扰以久的大难题, 为了缩短时间往往都是草草了事。钢管顶管接口采用4000乙烯基酯树脂的加强型玻璃钢工艺, 通过材料选配和优化, 做到了将接口防腐施工和保养完成只需2h左右, 我们就从根本上解决了这一施工难题。
3.4 管道衬里
3.4.1 环氧树脂涂衬
我们采用环氧树脂和硬化剂混合后的反应型树脂涂衬于管内, 可以快速形成、耐久性、强硬性的涂膜, 常常在管内喷涂0.15mm~1mm厚即可达到防腐要求, 这种涂膜有耐磨性、柔软性、紧密性。养护短短2h后便可投入使用, 进行排水。
3.4.2 内衬软管法
滑衬法, 反转衬法是用内衬软管法来解决旧管道防腐的方法, 在长距离无支管的情况下, 我们常常采用“袜法”。所谓“袜法”即用Poly—Pig拖带聚胺脂薄膜的方法等, 这种方法都能形成“管中有管”的防腐形式, 防腐效果非常好, 但不是用于城市供水管道。
3.5 高压水射流清洗
近些年来, 我们普遍采用用高压水射流对管网进行周期性清洗的方法, 高压水射流清洗是一种比较普遍采用地方法, 它是利用从高压泵打出来的高压水经水管到达喷嘴, 然后把高压力低流速的水转换为低压力高流速的射流对管道内部进行连续不断的冲洗, 从而使管道内部的垢物脱落下来, 这样可以抑制管道内部的腐蚀, 恢复了管道的通水能力, 经试验研究这种方法有很好的效果, 并且达到了高效, 节能的效果。
4 结语
由于影响管道腐蚀的环境因素很多, 不同的防腐蚀技术有各自的使用条件和局限性。在工程实际中应当针对不同给水管道的实际情况和技术经济条件, 选用经济、简单有效的防腐技术。为了进一步寻求新型高效的给水管道防腐技术与方法, 有待于进行更深入的管道腐蚀机理研究与探索。
摘要：给水管道因内部腐蚀而产生的锈垢对供水水质造成二次污染, 增大了供水成本。从给水管网腐蚀机理出发, 给出几种防治措施, 即:建立监测系统, 采用非金属管材, 阴极保护, 提高出厂水质, 管道涂衬等, 具有显著的实用效果。
城市地下管网测量的技术研究 篇4
从现代城市管理的需要出发, 一个能快速提供真实准确的地下管网数据, 并能实现快速查询、综合分析等功能, 为城市管理和决策部门的日常管理、设计施工、分析统计、发展预测、规划决策等提供多层次、多功能、各种综合服务的地下管网信息系统, 已在许多城市建立起来了, 并且随着一些测绘新技术, 比如GPS技术, 数字地图测量技术, 地下管线探测技术, 内外业一体化野外数据采集等技术的广泛应用, 极大的促进了地下管网信息系统的成熟和发展, 本文即是对一个成熟的城市地下管网信息系统所具备的数据获取和数据分析进行一些技术上的研究和探讨。
2 城市地下管网包含的内容
城市地下管网是一个极其复杂庞大的系统, 首先是管道类型复杂, 比如说有给水、排水、煤气、电力、热力, 电信、以及工业管道等大致七种类型, 另外地下管网的埋深不一, 材料不同, 年代不同, 归属不同, 有些管网数据早已失去资料。要将这些数据准确地测量出来, 决非易事。
3 地下管网的测量精度要求
按城市地下管线测量技术要求, 管线探测精度如下:隐蔽管线点的探测精度, 水平位置限差不大于± (5+0.05h) , 埋深限差不大于± (5+0.07h) (h为地下管线的中心埋深, 以cm为单位。按I级精度要求) 。管线点的测量精度, 管线点的解析坐标中误差 (指测点相对邻近解析控制点) 不大于±5cm, 高程中误差 (据测点相对于邻近高程控制点) 不大于±2cm。地下管线图上测量点位中误差不得大于图上±0.5mm。
4 地下管网测量在技术上应注意的问题
城市地下管网测量分为竣工前地下管线测量和竣工后地下管线测量两大类。
4.1 竣工前地下管线测量
首先建立精度高, 密度适宜, 点位不易被施工破坏的平面和高程控制网是提高效率, 保证质量的重要前提。
竣工前地下管线测量主要是通过直接测量管线特征点来完成管线测量工作, 这种测量往往是边施工边测量, 管线分布杂乱没有规律, 没有预见性, 施工后马上就将管线埋上, 这时测量精度要求非常高, 并且需要检核, 以确保数据正确, 同时, 由于是在施工现场进行测量, 控制点不易保存, 这时管线测量的特点, 就是跟着施工走, 施工一段, 测一段, 没有规律, 每天可能要测多种管线, 但是每种管线只测几个井, 这就要求要及时将所测的点位展绘于设计图等方式, 进行比较是否一致, 如果不一致, 就要及时验算, 找出问题所在, 防止出错。有的工程地下管线埋深达七八米, 如果漏测、测错, 覆土后, 就无法补救, 即使用物探的方法也很难准确地测出, 所以测量这类管线就要求:测量后要及时复验, 确保测量正确, 没有丢漏。另外需要依设计图, 将已测管线展绘、编号, 防止编号错误。因为管线竣工前测量的特点是一天可能测多处, 每种管线都测几点, 如果不及时编号, 很容易发生重号、错号的现象, 出现质量事故。
4.2 竣工后地下管网测量
竣工后管线特征点全部埋在地下, 需要用工程测量和探测的方法相结合将特征点的数据测定出来, 首先要尽可能地收集地下管线已有的资料, 同时对地下管线区域进行调研也是必要的, 因为有些地域地下管线可能无法查到资料, 但是, 一些熟悉地下管线的老同志对管线的情况比较了解, 这种情况下, 在测区进行广泛的调研尤为重要。
对于竣工后地下管线测量, 首先可以采用一般工程测量的方法, 比如采用全站仪、经纬仪、水准仪等布设测量控制网, 然后对管线特征点定位, 这些测量方法比较简单。但是有些管线用常规的测量方法不可能确定其位置, 这时就得用探测的方法, 但是各种探测仪器反映的异常峰值处的直读深度, 因受管线本身构成材料的影响, 埋深的影响以及相邻管线感应电磁信号的影响等, 探测深度与实际深度, 有时会有很大的差异, 正确地选择探测方法是提高探测质量的有效手段。在实际中可以用直接法或夹钳法探测平行管线, 特殊的不具备管线暴露点的平行管线可采用水平压线法或倾斜压线法, 对于重叠较多的电力管线可采用感应法进行探测, 对于上下重叠管道宜用电磁法对其定位, 并且在管线分叉处定深, 推算出重叠处管道的深度, 对于燃气管道等应采用感应法或被动源法进行探测, 以保证安全。
5 地下管网测量的数据形式
地下管网测量可以为地下管网信息系统的建立提供数据, 而这种数据主要包括两类, 一类是图形数据, 指描述管线各种特征点的数据, 比如管线埋深、管径、水平位置以及三通、弯头、变径、窖井、阀门等数据, 另外就一类就是属性数据, 比如描述管道的类型、制作材料、权属、敷设时间等数据, 这些数据是成熟的地下管网信息系统所必备的, 必须要准确地测量出来。
6 结束语
以上对地下管网测量的特点, 精度要求以及对地下管网测量在技术上进行了一些探讨, 文章篇幅所限, 有关地下管网测量还有许多问题没有探讨。城市地下管网测量将在现代城市发展中起到越来越重要的作用, 是现代城市管理的必经之路。
参考文献
[1]胡伍生, 潘庆林.土木工程测量[M].南京:东南大学出版社, 2002.
城市地下管网探测技术的发展探讨 篇5
1 城市地下管网的基本内容及现状
城市地下管网体系具有规模庞大、综合复杂的特点, 它主要可以分为排水、给水、电力、电信、热力等类型。但是由于地下管网的材料、年代、埋藏深度都不相同, 再加上一些管网的相关资料已经丢失, 这就增加了数据测量和探测技术的难度。
目前城市地下管网的管线资料没有及时更新, 造成很多管网的数据已经过时, 现在已经不能作为依据, 而且因为各种类型的地下管线的隶属于不同的单位, 所以对管线的安排和管理措施也不一样, 这就使很多城市的地下管网管线埋藏的十分不合理。再加上城市的施工部门和设计部门的合作管理工作做的不够到位, 比如施工部门只关心施工的进程, 而忽视竣工测量, 设计部门也没有及时通知测量部门对废除的旧管道进行图纸更改, 这就会造成测绘部门不能及时的对管线施工的现状进行了解和掌握, 对管线竣工测量和图纸的更改也不能及时的进行。这些问题的出现使城市地下管网的探测技术的进行和发展受到很大的影响, 也不利于地下管网的管理和发展。
2 城市地下管网探测技术的基本要求
城市地下管网探测工作的基本步骤是:明确探测任务、收集相关资料、对施工现场的情况进行勘测、对探测方法进行试验、对探测仪器进行检查、建立管线测量控制系统、编绘地下管线图纸、编写测量报告。在地下管网探测之前就要把已有的地下管网的各种图纸、管线的设计图、施工图和相关的技术说明资料、地形图及测量控制点的坐标等地下管线的相关测量资料进行全面的收集和整理。根据城市地下管线测量技术的基本要求, 对地下管线的测量精度也有很多的要求, 比如, 管线的埋藏深度限制差范围在地线管线中心点的埋藏深度的7%左右5cm之间, 水平位置的限制差是在地下管线埋藏深度的5%左右5cm范围, 管线点的解析坐标中的误差范围在标准值的左右5cm等等。
另外在地下管网探测时要注意竣工前后的地下管线的测量。在进行竣工前后的地下管线测量时, 要先轻度比较高, 点位不易被破坏的平面以及高程控制网, 这样才能更好的提高效率和质量。其中竣工前的地下管网的探测工作主要是依据直接探测管线的一些特征进行的, 一般是在施工的同时进行测量工作的, 因为地下管线的分布非常复杂, 而且一般是施工后就把管线埋藏起来, 所以竣工前的测量工作的精度一定要高, 这样才能保证测量数据的正确性。在实际的施工现场中, 测量的控制点很难保存, 这时就需要进行测量的工作人员实时的进行管线测量, 也是就要跟随施工的进程走, 施工进行多少就测量多少, 这种测量工作没有一定的规律, 完全是按照施工过程的具体情况进行的, 在测量时还要实时对测量的点位与设计图进行比较, 如果两者不一致, 就要通过及时的验算, 找出出现问题的原因。因为有的管线的埋藏深度在十米左右, 如果在测量时出现测量错误或漏测时, 就很难进行补救, 所以在地下管线测量时要及时对测量结果进行复检, 以确保测量的准确性和全面性。
在进行竣工后的地下管网测量时, 就是要依据地下管网的数据, 利用工程测量和先进的探测技术把管网相关的数据测量出来。一般竣工后地下管网的探测方法有机械探测、被动源法、感应法和电磁法等, 但是因为管线本身的材料和埋藏深度都会影响到电磁信号, 对测量结果有很大的影响, 所以就要根据实际的管线材料和埋藏深度, 选择正确的管线探测方法, 比如说上下重叠的管道就可以采用电磁法来进行管网测量, 而燃气管道等的管网探测时就可以采用被动源法或者是感应法, 这样就能保证探测的准确性和安全性。
3 城市地下管网探测技术的发展趋势
根据我国城市地下管网的探测现状来看, 我国在这方面还存在着一些问题。因为城市地下管线的测量工作一般会在道路的路口或主干道上, 这里车辆和人数都是很多的, 对管线的测量工作会有一定的干扰, 在一定程度上也会影响施工进度, 而且有的地下管线的资料已经丢失, 这就使在探测过程中会遇到很多困难。针对管网探测时出现的这些问题, 可以看出, 要想使城市地下管网的探测工作顺利进行, 就要有先进的探测技术来支持工作, 而且我国城市化的水平越来越高, 城市地下管网事业的的规模也在不断的扩大, 所以对城市地下管网的管理和探测工作的要求也在不断的增加, 所以说对城市地下管网探测技术的需求也会随着地下管网事业的发展而不断增多, 所以, 为了更好的促进我国城市化水平的发展和地下管网的探测工作更好的进行, 使地下管网事业得以可持续发展, 就需要在城市地下管网探测技术方面进行不断的探究和创新。
结语
随着我国城市化水平的提高和经济的发展, 对城市地下管网探测工作的要求是越来越高, 为了满足这些要求、顺应这一发展趋势, 城市地下管网探测技术也在不断的改革。目前, 我国的城市地下管网的探测工作还存在一些问题, 所以为了解决这些问题, 使城市地下管网事业能够更好的生存和发展, 使地下管网探测工作更好的进行, 发展先进的城市地下管网探测技术是非常有必要的。
参考文献
[1]江才良.城市地下管网测量技术及应注意的问题分析——以合肥市地下管网测量为例[J].广东科技, 2013 (14) :168+138.
[2]景银平, 金永刚.城市地下管网测量的技术研究[J].科技创新与应用, 2012 (02) :205-206.
地下传输管网 篇6
纵观城市给水系统, 可以分为三大部分:取水工程、净水工程以及输配水管网工程。其中输配水管网工程是投入成本最大的一块, 要占到整个城市给水系统总投资额的23以上。另外, 每年还要涉及到的供水能量消耗也是非常庞大的, 建成后给水管网的运行费用与制水成本相比也要达到后者的30%~50%左右。从这些数据来看, 对城市给水管网从技术、经济角度进行科规划、合理布局可以从根本上达到降低成本、节约能源以及保证供水质量的最终目的, 从根本上提升了整个城市供水系统的经济效益、社会效益。本文就该话题谈几点笔者的看法。
1 城市给水管网系统现状分析
相关研究和统计资料显示, 当前我国的城市给水管网系统普遍存在如下几个问题。
1.1 供水管网布局缺乏合理性、科学性
该问题主要呈现为如下几个落后:
(1) 规划控制的落后。供水管网还停留在原有的规划控制中, 没有综合分析需求的变化, 或是看到了需求发生了改变, 没有能够及时地做出相应的改变。
(2) 原有的设计缺乏长远性。随着城市规模的不断扩大, 经济中心、文化中心也在不断地调整之中, 城市中有一些原本不发达的地域被规划为了商业街, 导致这些区域生活用水的质量和要求也相应有了大幅地提高, 进而导致给水管网超负荷工作。
1.2 供水管老化, 出现了严重的漏耗现象
城市供水管网长期以来一直处于运行状态, 其中有相当一部分出现了老化, 管网老化在老城区较为突出, 其中老城区有些管网铺设时间有的甚至超过了50年, 况且管材质量又比较差, 再加上长期超负荷运行, 年久失修, 城市供水管道出现爆管, 以及各种明漏、暗漏问题。有统计资料显示, 一般的城市自来水由于供水管而导致的漏损率要达到10%~30%, 当前的平均水平高达24%左右的漏损率, 这个数字要远远高于欧洲发达国家7%的漏损率, 同时, 城市的管网又处于超负荷送水状态, 进一步增加了不必要的能耗和漏耗。相关部门测算结果表明, 当前状态下, 每年我国因给水管网漏损和爆管所造成的经济损失高达近5亿元人民币。
1.3 供水安全性和供水效益有待提高
我们可以将城市给水管网系统比作为一个庞大的且复杂的“反应器”, 经过水处理合格后水流入管网中, 水在配送过程中会发生一系列的化学、物理和生物反应, 这些反应会直接导致水质的下降。加上其他原因, 如供水压力过高、天气的影响、地下管道埋设过浅、道路的施工措施欠妥、水管抗重压能力较差等等, 给水管道经常性的会发生爆管问题。一旦出现水质和输水管路上的安全性问题, 社会用水需求会受到影响。另外, 供水电费是自来水供水成本中比例较大的一块, 通常要占到成本的30%~40%左右。
2 城市地下给水网改造坚持的原则
2.1 全面推进, 有重点地改造
改造本着不影响整个供水系统的正常运行的原则, 而优化设计和改造必须结合城市供水管网的具体实际, 根据当前需求和未来发展规划进行统筹安排, 确保城市供水管网改造工作具有全局性和统一性, 同时也要结合改造的层次性, 要将改造的重点突显出来, 优先施工。具体应在统筹设计的基础上, 对供水漏损和供水安全影响比较大的管网, 还有在可持续改造中位置重要的主干管, 优先改造。
2.2 实事求是, 目标可行性原则
城市地下水管网改造要“解放思想、实事求是”, 规划设计和目标设定一定要在充分调查和研究的基础上进行, 严禁不切实际地盲目设计, 改造项目要根据城市供水系统的实际需要, 综合分析施工条件和地方财政实力, 设置可行性的阶段性规划目标, 同时城市供水管网改造也要立足于城市总体规划蓝图, 确保供水管网改造与城市建设和改造相协调, 避免设计变更或二次短时间二次改造。
2.3 保障服务质量, 倡导节约用水
建设节约型社会, 节约淡水资源也是重要的一项, 所以给水网优化设计应紧密围绕提高供水质量和节约水资源这一原则。具体做法上, 应借助于管网改造有步骤地实现供水管网的优化, 加大系统的配水能力、提高水质、降低供水损失、减少管网事故率、保障供水安全。除此之外, 还需要加强宣传引导力度, 倡导全民节约用水。
3 城市地下给水管网优化设计
大量统计资料表明, 通过对城市给水管网的优化整合, 通常可以节约总成本的5%~10%左右, 有助于提升供水系统的经济效益, 优化设计可以从以下两个方面着手:
3.1 优化城市地下给水管网设计
纵观城市给水系统, 具有高度的复杂性, 给水管网工程是投资最大的一块, 要占到整个城市给水系统总投资额的2/3以上, 结合给水管网所涉及的问题来看, 城市地下给水管网设计, 涵盖管网布置的合理性、泵站数目及位置、水源分配水量等等都会对管网的经济效益造成影响。结合现实城市给水管网的优化设计中主要包含以下内容: (1) 对城市供水管线进行优化的方案; (2) 对既定条件下管道系统的优化。
3.2 优化设计模型角度
要想对水管网系统进行更好的优化和设计, 那么就要对水管网系统进行细致的分类。分类标准不同分为的结果也存在差异:按水源是否用加压可以分为压力流和重力流给水管网;按照水源的个数可以为单水源和多水源给水管网;按照管网形式可以分为枝状和环状给水管网。
对环状给水管网的优化最先采用的是线性规划的模型:它是利用目标函数对其流量进行预分配;其次在计算目标函数基础上, 反复调整流量分配, 从而达到较理想的效果。这种模型根本上实现了给水管网从树状到环状的突破, 但没有解决环状网自身的非线性的弊端。后来随着对环状网的深入研究, 采用泵站送水的方式弥补了环装网的非线性的弊端, 但是增加了建造费用和运行费用, 并且这两部分只包括了管网的静态费用和泵站的动态费用, 其约束条件是非常复杂的约束集合, 无形中增加了非线性规划的求解难度。目前, 许多学者通过简化模型或限定某些约束条件, 利用非线性规划的方法解决实际问题。
4 结语
随着我国经济的不断发展和城市规模不断扩大, 城市给水系统每年都要更改、扩建, 以及大城市的新建开发区和新发展起来城镇需要新建给水管网。因此, 在我国进行城市给水系统改造, 特别是对给水管网进行优化整合的意义十分重大。通过优化设计模型可以科学有效地对给水管网进行优化, 提高整个城市供水系统的使用效率。
摘要：城市地下给水管网是重要的市政基础设施, 关系到城市的生产、生活的正常发展, 更关系到城市供水系统的效益, 笔者从事相关工作多年, 本文首先分析当前城市给水管网有哪些存在的问题, 本着解决问题、节能减排, 提高城市供水系统效益的宗旨对应地提出了改造原则和优化设计, 望能给实践带来一些帮助。
关键词：城市,给水管网,问题,优化设计
参考文献
[1]吴学伟, 赵洪宾.合理确定给水管道管径的研究[J].啥尔滨工业大学学报, 1999
[2]赵洪宾.给水管网系统理论与分析[M].中国建筑工业出版社, 2003.
地下传输管网 篇7
地下管网, 是城市运作的重要硬件基础。由于其隐藏于地下, 空间相对封闭, 会产生以爆炸性为主要危害的甲烷、以毒性为主要危害的一氧化碳和硫化氢、及因含量降低而导致人员伤害的低氧气含量环境, 极易造成人员伤害及财产损失。及时发现并消除物的不安全状态可有效避免事故发生, 因此需要一种系统, 可实时对上述四种气体进行实时检测, 并有着能够覆盖城市范围的传输网络, 以使相关人员及时发现辖区内管网的危险气体隐患并作出反应。
甲烷、一氧化碳、硫化氢及氧气传感器在工业上有着成熟而广泛的应用。STM32F103系列Cortex-M3内核处理器作为一种可靠的嵌入式平台, 对实时内核支持良好, 片上资源丰富, 能够很好地整合外围设备。GSM网络分布广泛, 可靠性高, 使用GPRS进行TCP数据传输能够满足系统对传输范围和可靠性的要求。
系统通过STM32处理器采集气体传感器的检测信号, 使用GPRS模块将气体浓度信号以TCP协议通过GSM网络上传, 监控计算机运行上位机监控软件对气体浓度数据进行汇总, 判断报警, 令监控人员及时发现危险, 以便采取措施。
1 系统硬件设计
该系统节点设备由传感器单元、处理器单元、GPRS单元、执行单元及电源管理单元组成。传感器单元包括对应CH4、CO、H2S、O2四种气体的传感器及其信号放大电路, 信号通过处理器的A/D转换被采集;处理器单元包括系统核心STM32F103CET6处理器, 存储设备地址及设置参数的EEPROM, 存储历史运行数据和报警记录的FLASH ROM以及与设置用设备进行通信的设置接口;GPRS单元包括GPRS模块、SIM卡电路及天线, 通过串行接口与处理器通信, 实现数据的无线远程通信;执行单元包括直流继电器及其驱动电路, 用于在报警或故障时输出节点控制信号;电源管理单元负责对接入的交流市电进行转换, 为系统各单元及元件提供所需的电源。
1.1 传感器单元
对于可燃气, 选用目前应用最为广泛, 技术比较成熟的催化燃烧式传感器。传感器由一对串联的铂金丝绕制电阻组成, 两端电阻阻值平衡, 其中一端电阻涂覆催化剂, 作为检测段, 另一端作为参考端。其测量原理为:电流加热铂金丝, 在检测环境没有可燃气的情况下, 电桥输出平衡;当传感器接触到可燃气时, 涂覆催化剂的感应端产生氧化反应, 反应的同时释放出热量, 使其温度升高、电阻增大, 而参考端的电阻值不变, 导致两端阻值不平衡, 分压改变。输出的信号与可燃气含量成正比, 通过检测电压变化, 得到可燃气浓度[1]。可燃气传感器的电路如图2所示。其中传感器SENSOR与电阻R1、R2电位器V1组成电桥, 电位器V1用于调整电桥的静态平衡。传感器信号进入运算放大器的反向输入端, 放大器正向输入端引入共模输入, 实现对信号的差分放大。电阻R7、R8、R9与电位器V2及热敏电阻RT1构成反馈电路, VT2用于电路增益的调整, RT1为负温度系数的热敏电阻, 用以补偿器件的温度漂移。放大后的信号输出到处理器的A/D转换器。
对于毒性气体CO、H2S的检测, 使用定电位电解传感器。利用电化学原理将被测气体的含量转化为电信号, 其主要由电解槽、电解液和电极组成, 传感器的三个电极分别被称为感应电极、参比电极和对电极。传感器的工作原理为:被测气体由进气孔通过渗透膜扩散到敏感电极表面, 在感应电极、电解液、对电极之间进行氧化反应, 参比电极在传感器中不暴露在被分析气体之中, 用来为电解液中的工作电极提供恒定的电化学电位。被测气体通过传感器渗透膜, 进入电解槽, 传感器电解液中扩散吸收的被测气体发生氧化反应。与此同时产生对应的极限扩散电流, 在一定范围内其大小与被测气体浓度成正比[2]。通过检测电流, 却定被测气体的浓度。毒性气体传感器测量电路如图3所示。传感器内部经电化学反应从感应电击输出电流信号, 通过运算放大器U2将电流信号转换成电压信号, 电压信号通过U1放大进入处理器A/D转换器。其中RT1为负温度系数热敏电阻, 用于传感器信号的温度补偿。U1采用OP90精密低电压微功耗运算放大器[3]。
氧气传感器为原电池式, 其结构包括透过膜、电解液、铅阳极电极、贵金属阴极电极。当氧气通过渗透膜进入电解液时在阳极产生氧化反应在阴极产生还原反应, 当外电路有负载时电解产生的电流与氧浓度成正比。根据测得的电流值可求得氧气浓度。氧传感器测量电路如图4所示。其中电阻R1用于电源的等效变换, 输出电压信号。电位器V1构成反馈电路, 用于调整放大器放大系数。信号经运算放大器OP07放大后进入处理器A/D转换器。
1.2 处理器单元
处理器的功能包括:对传感器信号进行采样及A/D转换, 并对信号进行滤波及校准处理;对GPRS模块进行配置并通过其与上位机进行通信;利用存储器存储、读取历史运行数据及报警记录;记录并执行设置信息;产生报警信息及控制继电器动作。处理器使用ST公司的STM32F103CET6 ARM 32位Cortex-M3内核处理器。2.0V~3.6V供电, 最高频率72MHz, 512K字节Flash, 64K字节SRAM具有3路12位1μs间隔A/D转换器, 三路USART, I2C及SPI总线接口控制器, 能够满足系统需要。EEPROM存储器用于存储节点设备的设备地址及对传感器信号进行修正的的运行参数。选用AT24C04 I2C总线存储器。FLASH ROM用于存储系统的历史运行数据和报警记录存储器选用ATMEL公司的AT45DB161D SPI总线存储器。预留设置接口为带有光隔离的RS-485总线接口, 用于参数设置设备对系统进行设置的通信连接。
1.3 GPRS单元
GPRS单元主要包括GPRS模块、SIM卡电路及天线, GPRS模块使用有方M590E.3.3~4.8V供电, 双频频段EGSM900/DCS180, 灵敏度-106d Bm, 最大电流2A, 工作电流210m A, 协议兼容GSM/GPRS Phase 2/2+, AT指令集支持GSM07.07及扩展指令集。GSC射频连接器, 配合天线。能够满足系统需要。在电源设计上, 考虑到模块瞬时电流可达2A, 在电源处使用1000u F铝电解电容进行滤波, 同时并联0.1u F陶瓷电容滤除数字信号噪声, 并联100p F陶瓷电容滤除射频噪声。串行接口通过200Ω电阻与处理器的USART2接口连接, 并在模块接收引脚与地之间加100p F电容, 提高模块抗干扰能力。
2 系统软件设计
软件系统在μVision4平台下开发, 采用将系统各功能分解为任务模块的结构性设计方法, 使用Micriμm公司的μC/OS-Ⅲ实时内核进行任务调度管理和时间管理, 程序以C语言编写。
首先需进行μC/OS-Ⅲ内核在STM32处理器上的移植、编写内核时钟的中断服务程序。μC/OS-Ⅲ源代码中, 与CPU相关的文件包括os_cpu.h、os_cpu_a.asm、os_cpu_c.c、cpu_core.c、cpu_core.h、cpu_def.h、cpu_cfg.h、cpu.h、cpu_a.asm、cpu_c.c[4]。在os_cpu.h文件中对系统时钟的中断优先级进行配置:
对os_cpu_a.asm中有关处理器中断向量控制器的设置进行修改:
设置内核时钟。Cortex内核包括一个24位的向下计数器, 具备自动重加载和完成后中断的功能, 其设计是作为RTOS的系统时钟节拍中断[5]。因此将此资源作为内核时钟, 其中断服务程序如下:
G P R S模块的初始化过程如图5所示。系统上电后处理器等待GPRS模块返回就绪信息“+PBREADY”。就绪后检查信号强度及GSM网络注册状态;选择TCP协议栈, 为了缩短开发周期, 选择模块内置协议栈;设置APN参数选择运营商及进行用户身边认证;进行PPP连接并确认获取分配的IP;设置检测系统所使用网络IP地址及端口号或解析DNS获得动态域名, 并等待TCP连接建立;确认TCP连接建立后系统即可进行远程数据通信, 发送数据前用AT+IPSTATUS指令检查数据链路缓冲区大小, 避免数据溢出。运行过程中对模块的信号强度, 链路状态进行周期检查, 以恢复网络连接, 保证通信稳定。
处理器周期性采集传感器检测信号, 并对样信号使用递推平均值算法进行滤波处理, 该算法可以降低扰动的变化率, 避免因干扰造成误报警。检测数据变化曲线平滑, 提高用户体验。对滤波后的数据根据其数值所在范围进行校正处理, 以保证示值的线性度。将完成处理的数据比对相应的报警阈值, 若在一定连续周期的检测结果超过阈值, 则产生报警, 处理器记录并上传报警信息、控制执行单元动作, 其中氧气为下限报警, 即当测得氧气数据低于报警阈值时触发报警, 并认为正常情况下空气中标准氧含量 (体积比) 为21%[6]。
3 结束语
经实验, 本系统能够实现对甲烷、一氧化碳、硫化氢及氧气的可靠检测, 经标准气体计量验证, 检测结果误差均不大于±5%, 在流量300m L/m (毫升每分钟) 条件下, 甲烷检测示值达到标准气体浓度值的90%所用时间不大于30秒;一氧化碳、硫化氢测示值达到标准气体浓度值的90%所用时间不大于90秒;氧气检测达到标准气体浓度值的±10%所用时间不大于90秒。甲烷检测满量程100%LEL (Lower Explosion Limited, 爆炸下限) , 分辨率1%LEL;一氧化碳检测满量程200ppm (part per million百万分之一) , 分辨率1ppm;硫化氢检测满量程100ppm, 分辨率1ppm;氧气检测满量程25%Vol (volume摩尔体积比) , 分辨率0.1%Vol。GPRS数据通信稳定, 传输延时小, 能够及时反映气体浓度变化及出发并上传报警信息。本系统可以作为一种远程监测地下管网气体环境的一种解决办法, 能够令相关人员及时发现危险以便进行处置, 同时减轻其巡线工作量, 降低成本。但由于地下管网环境恶劣, 部分地区管网中水位随季节变化大, 因此对系统的可靠性还有待进一步验证。
摘要：地下管网属于有限空间, 该环境极易产生并聚集危险气体, 从而对人员、财物造成伤害和损失。为防止危险发生, 有必要对其中危险气体进行实时检测。因此提出一种基于STM32处理器, 以μC/OS-Ⅲ嵌入式实时内核进行调度, 利用气体传感器采集环境气体浓度, 并通过GSM网络传输信号的地下管网气体检测系统设计方案。
关键词：STM32,μC/OS-Ⅲ,气体传感器,AT指令, GSM网络
参考文献
[1]毕明树, 杨国刚.气体和粉尘爆炸防止工程学[M].北京:化学工业出版社, 2012.
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[3]王晓明, 无线二氧化硫传感器的网络节点设计[J].单片机与嵌入式系统应用, 2010, 9:32-35.
[4]Jean J.Labrosse.嵌入式实时操作系统μC-OSIII.宫辉等[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2012.
[5]Jean J.Labrosse.嵌入式实时操作系统μC-OSIII应用开发.何小庆张爱华[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2012.
天然气地下管网预防性检测 篇8
1 天然气地下管线预防性检测
1.1 燃气埋地管网现状。
我公司天然气工程自1990年建设以来至今以有20年, 齐齐哈尔市地处北方寒冷地区, 冬夏温差大, 燃气管道采用钢质管道埋深较深。输送的介质天然气内不含硫化氢, 基本无管线内腐蚀。由于齐市地区土壤电阻率相对较低, 地下存在杂散电流, 管线运行多年容易产生外腐蚀, 其次是地下燃气管线工程初期缺乏施工经验、管理粗放, 工期紧、抢速度造成施工质量较差, 外防腐层破损或未防腐, 逐渐使管道产生外腐蚀;部分焊口焊接存在瑕疵等。另外, 早期工程竣工资料也不健全, 并且城市发展造成标注管线位置的参照物变化较大, 致使管网的日常管理带来不便。1.2事故案例。2000年2月16日新明街-浏园电力技校DN100支干线, 因早期施工质量差, 气温变化地层沉降造成管线焊口开裂燃气泄漏, 经30多小时抢险抢修才恢复供气。2001年4月8日, 齐市钢基路过道管因土壤电化腐蚀造成管线腐蚀穿孔, 因停气抢修导致下游大型工业用户及数千民用户停气近4小时, 造成一定经济损失。1999年龙沙区五福小区庭院管网防腐层破损管线重度腐蚀, 更换腐蚀管线, 也给居民用户停气造成损失。1.3 2001年预防性检测工作展开。旨在“预防为主防患未然”的指导思想, 以着重于地下燃气管线的防腐层破损点检测、燃气泄漏检测和管线定位探测为目标, 我公司组建了地下管网检测队, 开展了预防性检测工作。
2 预防性检测使用设备
为提高检测水平, 保证检测效果准确, 公司先后投资购置国内外先进检测设备, 路面钻孔机, 用途:对管线上方路面钻孔, 与其它仪器配合检漏、气体成分分析防腐层破损检测仪, 用途:用于地下管线防腐层破损检测PCM管道电流测绘系统, 用途:对地下管线运行状况测绘RD4000管道测绘仪, 用途:对地下管线定位、埋深检测竖威燃气泄漏检测仪, 用途:燃气泄漏检测电火花检测仪, 用途:用于防腐层破损检测。
3 预防性检测工作
3.1 管线定位及意义。
城市地下管线错综复杂, 城市规划、市政建设、给排水、电力电信等工程施工作业经常与燃气管线发生交涉。为避免规划、施工对燃气管线造成损害, 检测队必须对交叉区域内的燃气管线走向、埋深准确定位。这样才能既方便规划施工又保证燃气管线安全。RD4000管线探测仪, 通过发射机对燃气管线加设电信号, 接受机接收信号准确检测出管线位置及埋深。然后绘制出现场燃气管线定位图与施工、规划单位签署施工交涉单。检测每年与城市规划、其他工程施工交涉管线定位100多次, 定位准确率达100%。给城市规划以及其他单位施工带来了有力的支持。3.2防腐层破损检测。对已投入运行的管线, 根据运行年限划分区域, 逐步进行外防腐层破损检测和管线泄漏检测。检测时首先采用探管仪对地下管线定位, 确认管线位置及埋深, 然后使用防腐层破损检测仪沿管线上方对管线检测, 准确检测出防腐层破损点位置。3.3钻孔作业。钻孔检测主要作用在于主动管理、防范在先。检测出防腐层破损点后, 在有破损点管线上方距管线中心线两侧10~20公分范围内, 采用路面钻孔机钻孔检测。钻孔检测前, 先进行管线定位和电缆检测, 防止误伤电缆造成其他事故和人员伤害。3.4气体成分分析。气体种类鉴别是检测工作的一个重要环节, 通过气相色谱分析仪可以鉴别出报警气体是天然气还是沼气。便于下步有针对性的维修工作。
地下燃气管线预防性检测可以避免非天然气泄漏开挖, 破坏路面节约费用。检测管线周围的其它井窖, 鉴别出沼气含量达到爆炸极限时, 及时通知管理单位, 避免危害的发生, 同时保护了天然气管线的安全。方法:采用PGC气相色谱分析仪对钻孔内气体取样分析, 分析结果确认是天然气则证明地下管线有泄漏。增加钻孔密度, 根据燃气浓度变化确认泄漏点位置开挖抢修。并且对检测结果及管线定位详细记录绘图, 对防腐层破损点统一修复。
4 预防性检测工作成果
4.1 管线防腐层破损。
共检测出防腐层破损点3756点。每年防腐层破损点修复率95%以上。至今检测出的防腐层破损点逐年减少。4.2管线腐蚀泄漏。对管线泄漏的检测变事故抢险为主动维修。及早发现事故隐患, 避免重大事故的发生。4.3检测早期工程, 完善竣工资料。早期工程施工质量差, 防腐层破损较多甚至有些部位未做防腐处理。经检测维修延长管线使用寿命, 早期工程竣工资料的完善。前期工程图纸等竣工资料有一些缺失, 管线定位参照物标注变化等给管网管理带来不便, 通过检测埋地管线管位, 重新绘图标注, 完善图档资料达到准确规范。4.4新工程的验收。工程质量控制。4.4.1防腐验收。针对新工程在碰口前进行防腐检测验收, 预防工程施工中由于各种原因造成的防腐层缠绕不实及破损。4.4.2防腐层破损修复验收。防腐层破损开挖修复后, 采用电火花检测仪对修复的防腐层进行检查验收, 确保质量合格。新管线交工前用电火花检测仪检测验收每年验收新管线30~40公里, 验收合格率必须达到100%。4.5与其它地下管线产权单位联动。城市地下管网是一个复杂的系统, 所有地下管线产权单位建立联动机制, 既方便各产权单位施工配合, 又对地下管网的布局合理安排提供保障。在检查和管理工作中做到相互配合相互支持, 资源共享风险分担。
5 预防性检测下步打算
齐齐哈尔港华燃气有限公司地下管线预防性检测的开展, 公司在投入大量的资金和人力同时, 在城市地下燃气管网的安全管理上也取得了巨大的效益, 通过对地下管线的预防性检测平均延长了地下管线使用寿命5年, 避免了9起燃气重大安全事故的发生, 为燃气管网的安全管理提供了可靠的基础数据。对齐齐哈尔城市燃气的发展有着深远的影响。为进一步加强预防性检测的应用, 公司下不要开展更高层次的工作。
5.1 GIS系统的建立。
城市地下燃气管线的预防性检测, 虽然把燃气管网的管理由被动抢险型转化为及时发现维修型, 但是就城市燃气管理的发展来看还是不够主动的。GIS系统的投入更能有效地为城市燃气埋地管线风险及运行状况准确评估。目前, 我公司对GIS系统投入的前期工作已基本做扎实, 首先对地下燃气管线运行状况的普查已基本结束, 基础数据采集已完成, 远程传输数据已经在几个试验点获得成功, 管网图的绘制已初步完成, 数据库的建立正在运作中。我公司对GIS系统的建立高度重视, 专门成立了GIS系统小组, 专设项目负责人。选拔优秀计算机人才赴广州深圳学习。GIS城市燃气管线管理系统的建立是一项艰巨而重要的工作, 它的建立必然能更好的发挥管网系统的作用, 切实保证管网系统安全运行和发挥出最大的使用效益。5.2地下管线的安全评估。城市燃气输配系统的安全运行, 对方便人们生活、繁荣经济等诸多方面起着重要作用。随着管道运行年限的增加, 防腐层破损、管线腐蚀泄漏引发的事故日益增加, 对燃气管网运行状况的评估是我们工作中急需解决的问题。5.2.1以数字化地图为基础采集基础数据, 对管网全方位管理;5.2.2建立完善的评估机制, 采用先进的技术设备检测影响管网安全运行的因素, 建立评估模型;5.2.3划分安全等级, 建立在GIS平台上, 计算出管道运行状况的动态变化;5.2.4根据评估结果合理维护地下管网, 实现事故防范从被动抢修到主动预防的彻底转变。