尾矿埋地输送管道泄漏检测系统的制作方法

1.本发明涉及管道泄漏检测技术领域，更为具体地，涉及一种尾矿埋地输送管道泄漏检测系统。


背景技术：

2.随着社会的进步和技术的发展，矿山的开采越来越普遍、成熟。在这种情况下，尾矿的处理变得越来越重要。
3.现有技术中，矿山开采出的矿石进入选矿厂进行选别作业，提取出有用的目标组分后，剩下的无法提取的矿元素随矿浆一同被回收，回收的矿浆就是尾矿。尾矿通过管道输送至尾矿坝进行统一处理，当技术、经济条件允许时，再次进行开发。尾矿中包含大量重金属离子，甚至砷、汞等污染物质，以及选矿作业中加入的各种化学药剂，输送管道一旦泄漏就会对周边环境造成严重危害
4.在实际的操作过程中，输送管道往往会因为管道本身质量问题、矿浆磨损、复杂地下环境等各种原因造成泄漏。尾矿坝埋地输送管道的泄漏不仅给企业造成重大经济损失，还造成环境污染。
5.现有的解决方法为采用人工巡查的方式，具体为人工三班巡检，巡检过程中发现泄漏，然后上报开挖检修管理，因此是一个事后措施，发现泄漏的时间完全依赖巡检人员，但由于尾矿输送管道一般为几公里以上，人工巡检工作负荷较大，二班或三班倒班，不仅人力成本较高，而且由于发现不及时更会给企业及社会造成重大损失。
6.因此，亟需一种针对矿浆的输送管道进行在线检测的系统，通过实时监控管道流量、压力参数，实现管道泄漏自动预警，并精准定位已成而待解决的问题，极大降低了企业人力成本，而当泄漏发生时，能尽早尽快发现泄漏，将企业经济损失减小到最低，同时，减少环境的污染。


技术实现要素：

7.鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种尾矿埋地输送管道泄漏检测系统，已解决现有技术中存在的技术问题。本发明在输送管道的两个端部和管道上设置检测仪表，并通过控制器的预设算法进行计算、分析，最终实现运输感到的自动预警以及精准定位。
8.本发明具体提供一种尾矿埋地输送管道泄漏检测系统，包括前端检测仪表、后端监控单元和控制器；其中，
9.所述前端检测仪表设置在输送管道的预设位置，用于检测所述预设位置的数据；
10.所述控制器和所述前端检测仪表、所述后端监控单元相连；用于接收所述前端检测仪表检测的数据，并通过所述控制器内部的预设算法对所述数据进行计算、分析、判断；
11.所述后端监控单元，用于对不符合所述判断的条件的所述数据进行警报，以保证所述输送管道的正常运输。
12.此外，优选地方案为，所述前端检测仪表包括流量计和压力检测表；其中，
13.所述流量计包括矿浆输送泵出口流量计、输送管道中部流量计和尾矿坝回收池入口管道流量计；
14.所述压力检测表包括矿浆输送泵出口压力检测表、输送管道中部压力检测表和尾矿坝回收池入口管道压力检测表。
15.此外，优选地方案为，所述输送管道中部流量计和所述输送管道中部压力检测表的数量至少为两个。
16.此外，优选地方案为，所述流量计和所述压力检测表的检测数据的传输方式包括无线传输和有线传输。
17.此外，优选地方案为，所述控制器包括plc控制器。
18.此外，优选地方案为，所述后端监控单元包括图像显示器；其中，
19.所述图像显示器，用于显示操作界面和存储所述数据，且对不符合所述判断的条件的所述数据进行弹窗、闪烁警报或者声光报警。
20.此外，优选地方案为，所述预设算法包括判断所述输送管道整段从端部的矿浆输送泵出口至尾部的尾矿坝回收池入口方向上设置的前、后两个端部的所述前端检测仪表的差值是否满足预设范围；其中，
21.对于满足所述预设范围的保留所述前端检测仪表的实测值，建立数据驱动模型；
22.对于不满足所述预设范围的触发警报控制模块进行警报；
23.所述差值为所述尾部与所述端部之间的检测数据差值。
24.此外，优选地方案为，所述警报控制模块包括单参数警报和双参数警报；其中，
25.所述单参数警报为流量数据或者压力数据其中任一项数据出现异常的警报；
26.所述双参数警报为所述流量数据和所述压力数据均出现异常的警报。
27.此外，优选地方案为，所述单参数警报包括图像显示器上的画面参数弹出闪烁；
28.所述双参数警报包括所述画面参数弹出闪烁和声光报警。
29.利用上述根据本发明的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统，可以保证通过流量计和压力检测表对运输管路的运输状态实时检测，对可能发生泄漏的位置进行预警并精准定位，减少人工成本，并且通过人机结合，保证输送管道的正常运行。
30.为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
31.通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
32.图1示出了根据本发明的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统的结构示意图；
33.图2示出了根据本发明的流量参数的数据驱动控制模型的判断示意图；
34.图3示出了根据本发明的压力参数的数据驱动控制模型的判断示意图；以及，
35.图4示出了根据本发明的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统的具体实施例的示意图。
36.附图标记说明：
37.1、矿浆输送泵；2、输送管道；3、矿浆输送泵出口流量计；4、矿浆输送泵出口压力检测表；5、输送管道中部流量计；6、输送管道中部压力检测表；7、尾矿坝回收池入口管道流量计；8、尾矿坝回收入口管道压力检测表；9、尾矿坝回收池。
38.在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
39.在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
40.以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
41.图1示出了根据本发明的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统的结构示意图；
42.图2示出了根据本发明的流量参数的数据驱动控制模型的判断示意图；以及，图3示出了根据本发明的压力参数的数据驱动控制模型的判断示意图。
43.如图1-图3共同所示，本发明的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统，包括前端检测仪表、后端监控单元和控制器。
44.其中，前端检测仪表设置在输送管道的预设位置，用于检测预设位置的数据；控制器和前端检测仪表、后端监控单元相连；用于接收前端检测仪表检测的数据，并通过控制器内部的预设算法对数据进行计算、分析、判断；后端监控单元，用于对不符合判断的条件的数据进行警报，以保证输送管道的正常运输。
45.在本发明的实施例中，前端检测仪表包括流量计和压力检测表；其中，流量计包括矿浆输送泵出口流量计、输送管道中部流量计和尾矿坝回收池入口管道流量计；压力检测表包括矿浆输送泵出口压力检测表、输送管道中部压力检测表和尾矿坝回收池入口管道压力检测表。
46.具体的，流量计和压力检测表的数量以及位置对应设置，确保系统对输送管道的检测的准确性，通过流量数据和压力数据双项指标的数据与预设差值范围进行对比，对于超出差值范围的数据及时进行警报提示。
47.尾矿埋地输送管道的长距离特性，如果仅在管道入口、出口设置检测仪表，一方面实时数据存在较大滞后性，另一方面当系统发现泄漏报警时，也不能准确定位泄漏位置，检修工作量没有得到减少，因此本系统采用多点多参数检测，即提高了泄漏报警准确性，又提高了定位精准性。
48.在本发明的实施例中，输送管道中部流量计和输送管道中部压力检测表的数量至少为两个。具体的设置数量根据现场实际情况进行确定，满足设计需求即可。
49.具体的，将输送管道分为直管段和弯曲部，设置在直管段上的每个流量计和压力检测表的设置均为间隔500m设置一个，每个弯曲部均设置一个流量计和压力检测表。更加具体的是，在直管段上设置的流量计和压力检测表的设置间隔范围为400m-700m之间均可，上述数据代表本实施例中设置的数据，仅供参考。
50.在本发明的实施例中，流量计和压力检测表的检测数据传输方式包括无线传输和有线传输。流量计和压力检测表的传输方式可以通过铺设管线进行有线传输或者无线传
输，有线传输的数据稳定，工艺成熟，但是铺设管线浪费人力、物力，且在人工巡视输送管道的同时还要关注管线的完好性；无线传输免去管线的敷设，但是，需要确保流量计和压力检测表设置位置的信号的强度。考虑到实际操作中，尾矿坝输送管道一般在几公里的范围，因此，建议选择无线传输的方式，节省电缆材料量以及巡检工作量。通过上述传输方式确保测试数据实时更新，在出现泄漏时，警报及时，减少经济损失，减少环境污染。
51.在本发明的实施例中，控制器包括plc控制器。
52.具体的，控制器包括通讯模块401、建立流量数据驱动模型402、建立压力机理模型403和警报控制模块404。其中，通讯模块401的输入端分别与流量计和压力检测表相连，输出端分别于建立流量数据驱动模型402、建立压力机理模型403相连；建立流量数据驱动模型402和建立压力机理模型403相互参考、判断输送管道的泄漏状态；有泄漏趋势的信息及时反馈至警报控制模块404进行警报。
53.在本发明的实施例中，后端监控单元包括图像显示器；其中，图像显示器，用于显示操作界面和存储数据，且对不符合判断的条件的数据进行弹窗、闪烁警报或者声光报警。
54.在本发明的实施例中，预设算法包括判断输送管道整段从端部的矿浆输送泵出口至尾部的尾矿坝回收池入口方向上设置的前、后两个端部的前端检测仪表的差值是否满足预设范围；其中，对于满足预设范围的保留前端检测仪表的实测值，建立数据驱动模型；对于不满足预设范围的触发警报控制模块进行警报；尾矿坝回收池入口的差值为尾部与端部之间的监测数据差值。
55.在本发明的实施例中，数据驱动模型的建立方法包括最小二乘法。
56.具体的，采用最小二乘法建立流量数据驱动模型，再由数据驱动模型推导出流量报警的阈值，进行泄漏报警预警。
57.更加具体的，如图2所示，对流量参数的数据驱动控制模型的判断流程为以下步骤：
58.首先，获取设置在矿浆输送泵出口的流量计的输送泵出口流量实测值s401a、输送管道中部的流量计的输送管道中间流量实测值a401b和尾矿坝回收池入口管道的流量计的尾矿坝入口管道流量实测值a401c。
59.接着，将测量数值上传至控制器中，判断输送泵出口流量实测值s401a与输送管道中间流量实测值a401b之间的差值
△
f1是否在允许范围内；判断输送管道中间流量实测值a401b与尾矿坝入口管道流量实测值a401c之间的差值
△
f2是否在允许范围内；判断尾矿坝入口管道流量实测值a401c与输送泵出口流量实测值s401a之间的差值
△
f3是否在允许范围内；当各组数据之间的差额大于正常损耗流量时，跳转至警报控制模块s404中，当各组流量参数正常，则检测系统对上述数值进行存储，保留各个流量实测值并记录，为后续控制器内的差值范围的计算提供修正数据，针对存储时间，可以在设置定期删除功能。
60.最后，建立流量数据驱动模型。
61.在本发明的实施例中，警报控制模块包括单参数警报和双参数警报；其中，单参数警报为流量数据或者压力数据其中任一项数据出现异常的警报；双参数警报为流量数据和压力数据均出现异常的警报。
62.具体的，在实际操作过程中，为了避免监测系统出现漏报或者误报的情况，在警报控制模块中设置两种警报模式，分为别流量数据的警报和压力数据的警报。
63.更加具体的，为防止泄漏误报，本发明设计的检测系统同时对管道压力进行监控，建立矿浆输送泵出口的压力机理模型。如图3所示，对压力参数的数据驱动控制模型的判断流程为以下步骤：
64.首先，为输送泵设置定值参数，建立出口压力机理模型。
65.接着，得到输送泵出口的压力报警阈值p1、中间处压力报警阀值p2、尾矿坝入口管道压力报警阀值p3。
66.最后，在控制器中，将输送泵出口的压力报警阈值p1、中间处压力报警阀值p2、尾矿坝入口管道压力报警阀值p3与对应位置处的实测值进行比较，对于满足要求的实测值，进行下一步操作，分别得到输送泵出口的压力实测值s401a、输送管道中间处压力实测值s401b、尾矿坝入口管道压力实测值s401c，同时满足要求的实测值循环至控制器中进行正常返回、储存，并顶戴下一个采样值，同时根据矿浆输送泵出口的压力报警阈值，输送管道的长度、矿浆的流量推导出中间的预设位置的压力值、尾矿坝入口管道的压力报警阈值，与实测值进行对比、判断。不满足要求的实测值触发警报控制模块，跳转步骤至s404中。
67.在本发明的实施例中，单参数警报包括图像显示器上的画面参数弹出闪烁；双参数警报包括画面参数弹出闪烁和声光报警。通过警报的级数上升，报警的方式也更加有效。
68.具体的，在检测系统的警报控制模块中，当仅有流量数据报警的时候、压力数据正常或者矿浆的流量正常时，或者，当仅有压力数据报警的时候，则模控制块仅发出警报，无动作，在图像显示器的led触摸屏的画面参数弹出闪烁，提醒指标工作人员。当流量数据、压力数据均超出阈值发生报警时，则检测系统发出声光报警，提醒指标工作人员确认报警提示，然后关闭矿浆输送泵，停止矿浆输送。接着，针对图像显示器上的信息确定输送管道泄漏位置，检修人员及时进行输送管道的检修，减少因为输送管道的泄漏影响矿山的整体运行。
69.图4示出了根据本发明的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统的具体实施例的示意图。
70.如图4所示，本发明的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统，包括矿浆输送泵1、尾矿坝回收池9、连接矿浆输送泵1和尾矿坝回收池9的输送管道2和设置在输送管道2上的流量计、压力检测表。
71.在本发明的实施例中，在尾矿输送管道口设置矿浆输送泵1，接着，分别在矿浆输送泵出口和尾矿坝回收入口均设置一组压力流量检测组，用于进行压力参数和流量参数的检测。在输送管道中部设置多组压力流量监测组，具体设置数量依据输送管道2的长度进行设置。最终，尾矿坝回收池9和输送管道2的端部连接。构成整个尾矿埋地输送管道泄漏检测系统，对输送管道2的泄漏情况进行及时的警报。
72.利用上述根据本发明的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统，至少具有以下优点：
73.1、本发明的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统中，输送管道采用多点多参数方式对矿浆泄漏进行检测，即减少了单一检测仪表的误报率，同时对泄漏点进行了精准定位，大大节省了人工巡检及管道开挖工程量。
74.2、本发明的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统，通过在输送管道上，易发生泄漏的弯道或拐弯处增设检测点，减小了仅依赖输送泵出口和尾矿坝入口的参数检测的滞后性，提高了泄漏报警率。
75.3、本发明的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统，通过多点参数的对比，缩小输送管道中搜索泄漏半径；同时对管道的两大主要参数流量、压力的检测，则进一步降低单一检测的误报率、漏报率，实现了尾矿坝输送管道的过程自动化，矿浆泄漏在线自动预警与控制，以及，对可能发生泄漏的位置进行预警并精准定位，减少人工成本，并且通过人机结合，保证输送管道的正常运行。
76.如上参照图1、图2、图3和图4以示例的方式描述根据本发明的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的尾矿埋地输送管道泄漏检测系统，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。