埋地燃?xì)庑孤┍O(jiān)測儀的研發(fā)與應(yīng)用

1 概述

隨著我國城鎮(zhèn)燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展，地下燃?xì)夤芫W(wǎng)覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，北京市部分燃?xì)夤艿肋\行年限已經(jīng)逾30 a。由于長期埋在地下，在土壤腐蝕、雜散電流腐蝕的作用下，埋地燃?xì)夤艿乐饾u進(jìn)入事故多發(fā)階段。近10 a的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的事故總體呈上升趨勢，泄漏事故占管道總事故的95%以上

。

綜上所述，足球游戲在學(xué)校的教學(xué)過程中應(yīng)該合理地應(yīng)用，從而使得學(xué)生更具學(xué)習(xí)積極性與興趣，還能夠激發(fā)運動潛能，更具熱情地投入足球?qū)W習(xí)中，全面提升學(xué)習(xí)質(zhì)量。因此，教學(xué)過程中，教師應(yīng)該深入了解學(xué)生的身心狀態(tài)，按照發(fā)展規(guī)律來進(jìn)行教學(xué)，要針對教學(xué)實踐情況選擇合適的游戲方式，要全面提升技術(shù)與戰(zhàn)術(shù)水平，來提升教學(xué)效果與學(xué)生的素質(zhì)。

在燃?xì)馄髽I(yè)實際工作中，巡檢人員常采用的泄漏檢測方法是先通過打孔檢測與鄰近井室、市政閘井檢測的方法確認(rèn)漏氣大致范圍，然后開挖管道，尋找漏氣部位

。由于地下和土壤情況復(fù)雜，傳統(tǒng)打孔查找的辦法很難對漏氣點實現(xiàn)精確定位。

一堂有效的鋼琴課，從對學(xué)生的要求來說，應(yīng)該是經(jīng)過認(rèn)真練習(xí)和準(zhǔn)備的。一位學(xué)生如果每天保證一定的練習(xí)量，比如每天一個小時，并持之以恒的話，那么一個星期應(yīng)該有七個小時的練習(xí)（當(dāng)然這只是“起點量”，有很多學(xué)生練得比這要多）。如一個星期去老師那里上一節(jié)課，一般是四十五分鐘左右，那么上課與練習(xí)時間的比例一般在1∶7到1∶10，這才是比較正常的。如果學(xué)生練得更多一些，上課與練琴達(dá)到1∶20甚至是1∶30，那么學(xué)生會準(zhǔn)備得更好，上課的效果也肯定會更好。

另外，常規(guī)的燃?xì)庑孤z測也可利用手持式高精度燃?xì)鈾z測儀進(jìn)行。這些設(shè)備檢測精度雖高但造價昂貴，很難有條件進(jìn)行多點布局協(xié)同工作。開發(fā)一種滿足實用精度要求且成本較低的燃?xì)庑孤┍O(jiān)測裝置，通過在漏氣區(qū)域布置以快速獲得多點的燃?xì)怏w積分?jǐn)?shù)分布數(shù)據(jù)，結(jié)合成熟的數(shù)值模型進(jìn)行快速定位和修正定位，是一種可行的方法。

2 埋地燃?xì)庑孤┍O(jiān)測儀的研發(fā)

2.1 工作原理

1.4.4 統(tǒng)計分析 使用DPS(v7.05版)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用鄧肯氏新復(fù)極差法對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，評價不同試驗處理對葉菜田雜草的防除效果。

將埋地監(jiān)測儀應(yīng)用在泄漏檢測的工程實際中，與常規(guī)的手持式HS660、XP-3110、XP-3140等可燃?xì)鈾z測儀進(jìn)行了同條件下的工程檢測對比。打孔檢測現(xiàn)場和埋地監(jiān)測儀的使用見圖3。橫向監(jiān)測點間距設(shè)為50 cm，縱向監(jiān)測點間距設(shè)為1 m，打孔的孔徑為25 mm。疑似泄漏管道附近的監(jiān)測點分布見圖4，對于連續(xù)的監(jiān)測點，為了表達(dá)簡潔，只給出首尾序號。

以手持式HS660可燃?xì)鈾z測儀為基準(zhǔn)，將埋地監(jiān)測儀與對比檢測設(shè)備在相同的孔位進(jìn)行對比檢測，獲得了較一致的測量結(jié)果，驗證了埋地監(jiān)測儀的準(zhǔn)確性。

2.2 工程應(yīng)用檢驗

根據(jù)測量精度的需要，可選用紅外或半導(dǎo)體型甲烷傳感器，在獲得可靠測量精度的前提下，合理控制成本。通信模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的上傳，根據(jù)需要可以選擇GPRS廣域網(wǎng)協(xié)議。由于數(shù)據(jù)交換量不大且要考慮電源消耗的問題，一般不需要應(yīng)用4G或5G網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)以上基本工作原理，選用MH-440D型智能紅外甲烷傳感器，組裝了埋地監(jiān)測儀，實物見圖2。該埋地監(jiān)測儀能夠測量甲烷體積分?jǐn)?shù)0.001%，能夠滿足現(xiàn)場泄漏監(jiān)測需要。

埋地監(jiān)測儀外觀小巧，直徑2.5 cm，埋地長度20 cm，方便裝設(shè)于探孔中進(jìn)行長時間監(jiān)測。埋地安裝，采集透過土壤的甲烷體積分?jǐn)?shù)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器，實現(xiàn)云端管理。終端數(shù)據(jù)輸入MATLAB模型，進(jìn)行動態(tài)模擬，形成可視化圖形，最終實現(xiàn)對漏點位置的判斷。

結(jié)合地下甲烷體積分?jǐn)?shù)分布的仿真結(jié)果，可判斷：

不同時刻埋地監(jiān)測儀在典型監(jiān)測點測得的甲烷體積分?jǐn)?shù)見表1。對監(jiān)測點甲烷體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。將多點數(shù)據(jù)輸入基于Dracy滲流方程建立的數(shù)值模型

，在Matlab環(huán)境下求解，獲得地下甲烷體積分?jǐn)?shù)實時分布(軟件截圖)，見圖5。

埋地燃?xì)庑孤┍O(jiān)測儀(簡稱埋地監(jiān)測儀)主要由甲烷傳感器、單片機(jī)、通信模塊、電源和防爆外殼組成，其工作原理見圖1。電源電壓通過降壓芯片降壓后給甲烷傳感器、放大電路、單片機(jī)、時鐘芯片、閃存芯片和通信模塊供電。甲烷傳感器探測空氣中存在的甲烷氣體，將甲烷體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)放大電路放大后通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送入單片機(jī)。單片機(jī)讀取時鐘芯片的實時時間，將實時電壓對應(yīng)的甲烷體積分?jǐn)?shù)和時間存入閃存芯片的存儲單元中。單片機(jī)將存儲單元中的數(shù)據(jù)經(jīng)通信模塊打包發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器，從而實現(xiàn)甲烷體積分?jǐn)?shù)的測量傳輸。為了監(jiān)測電池電量，單片機(jī)通過分壓電路和放大電路監(jiān)測經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電源電壓。

① 仿真判斷的泄漏位置在圖4中7號監(jiān)測點偏北0.5 m左右的位置。

② 隨著時間增加，地下甲烷體積分?jǐn)?shù)總體上還在繼續(xù)升高。

根據(jù)現(xiàn)場開挖最終確認(rèn)結(jié)果，實際泄漏位置與仿真判斷的泄漏位置水平距離偏差在1.5 m以內(nèi)，基本滿足了工程快速定位的需要。

式中*表示卷積運算符，在實際光學(xué)測量中，常用二維高斯函數(shù)表示光學(xué)成像系統(tǒng)的點擴(kuò)散函數(shù)h(x,y,di)，即

3 結(jié)論

為了滿足快速定位埋地燃?xì)夤艿缆恻c的需要，研發(fā)了一種低成本的埋地監(jiān)測儀，能夠通過在泄漏影響區(qū)域大量布置，多監(jiān)測點同時獲取土壤中甲烷體積分?jǐn)?shù)。大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時回傳到服務(wù)器處理，進(jìn)行數(shù)值仿真，可以較準(zhǔn)確快速地判斷漏氣點位置。經(jīng)過實測，該方法的定位誤差可以控制在1.5 m以內(nèi)。

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