CN102563363A - 一种液体泄漏检测定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体泄漏检测定位系统，旨在提供一种结构简单，使用方便且可做到无人值守的液体泄漏检测定位系统，其包括：通过信号线依次连接且构成回路的电源、单位长度电阻值一定的相互独立设置的两根金属丝和状态检测电阻；一电压采集处理器，其与所述状态检测电阻两端连接且采集所述状态检测电阻两端的第一电压和与某一金属丝两端连接且采集所述某一金属丝两端之间的第二电压。本发明可用于可导电的液体的泄漏检测。

Description

一种液体泄漏检测定位系统

技术领域

本发明涉及液体泄漏检测，尤其是涉及一种可定位泄漏位置的液体泄漏检测定位系统。

背景技术

液体能源的有效利用一直是社会着重关注的问题，如如何节约水资源等。而在液体资源的储存、输送、利用中常出现不同程度的浪费。设备老化、器材损坏、自然灾害等不可抗拒的原因均可引起液体的泄漏，如能在泄漏最开始发生时就能给出警示信号，可最大限度的降低损失。

目前液体类的泄漏检测方法主要由以下几种：

水管的泄漏检测，主要在管道衔接处安装液压表，利用管道两端液压表上的液压差值来确定管道是否发生泄漏，其缺点是无法确定管道泄漏的具体位置。现有有利用颜色变化来确定泄漏点，即在管道或者其他检测区域安装含有水溶性色素的颜色料液，使水着色的特点来指示漏水位置，其缺点是需要工作人员不定时去现场巡查，不能做到真正意义上的无人值守。此外，还有在水管上下壁安装声波探测器，利用声波探测器根据泄漏点的波形强度来确定泄漏点，其缺点是需要大量的检测设备，不能全程检测，不能做到无人值守，不适应特殊场所，使用条件和范围比较局限。

显然，现有水管泄漏检测的方法不能做到无人值守，监测不能定位。

发明内容

本发明为了解决现有技术水管泄漏检测的方法不能做到无人值守，监测不能定位的技术问题，提供了一种液体泄漏检测定位系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为设计一种液体泄漏检测定位系统，所述液体泄漏检测定位系统包括：

通过信号线依次连接且构成回路的电源、单位长度电阻值一定的相互独立设置的两根金属丝和状态检测电阻；

一电压采集处理器，其与所述状态检测电阻两端连接且采集所述状态检测电阻两端的第一电压和与某一金属丝两端连接且采集所述某一金属丝两端之间的第二电压。

所述金属丝均外套有导电橡胶。

所述信号线外套有绝缘橡胶。

所述电压采集处理器还包括一串接在所述两金属丝之间的常闭开关，且当所述电压采集处理器检测到所述第一电压超过设定的泄漏阈值电压时所述开关断开。

所述第二电压与泄漏点的位置关系为：V2=I*K*L；其中，V2表示第二电压，I表示电源的电流，K表示金属丝的单位长度电阻值，L表示是泄漏点与金属丝端点之间的距离。

所述第一电压和第二电压均采用间隔一定时间取一次值且多次取平均的方法测得。

所述信号线和两根金属丝置于同一检测线缆内且沿待检测的管道铺设。

所述电压采集处理器还包括一故障判断模块，所述故障判断模块在所述电压采集处理器检测到所述第一电压小于设定的故障阈值电压时报警提示故障。

所述电源为恒流源。

所述电压采集处理器还包括一根据所述电压采集处理器采集的第二电压自动计算获取泄漏位置的单片机。

本发明通过单位长度电阻值一定的两相互独立设置的金属丝结合电源来检测液体的泄漏，只需要简单的检测两个电压值即可获知是否发生泄漏和发生泄漏的位置，不仅结构简单，而且可实现全程检测，可不能做到无人值守，并且可适应特殊场所，使用条件和范围比较广。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明液体泄漏检测定位系统的正常工作时的电路原理图；

图2是本发明液体泄漏检测定位系统的在液体泄漏时的电路原理图；

图3是本发明液体泄漏检测定位系统一具体实施例的流程图；

图4是本发明液体泄漏检测定位系统的第一电压计算流程图；

图5是本发明液体泄漏检测定位系统的第二电压计算流程图。

具体实施方式

请参见图1和图2。本发明液体泄漏检测定位系统包括：电源1、金属丝2、状态检测电阻R1和电压采集处理器（图中未示出）。其中：

电源1主要用于提供电源。电源优选采用恒流源。金属丝2设有两根，且相互独立设置，金属丝2的单位长度电阻值一定，以便于计算泄漏点的位置。金属丝2可以为裸露的金属丝，也可以在金属丝外套有导电橡胶，以便于在液体泄漏时，两金属丝能在泄漏处短路。本具体实施例优选在金属丝外套有导电橡胶，以防氧化、腐蚀。

信号线和两根金属丝置于同一检测线缆内且沿待检测的管道铺设，如贴在管道表面铺设或者铺设在管道下方等。当管道为导电的金属管道时，可在管道与金属丝之间设置一绝缘层防止未泄漏时金属丝短路，如将金属丝安装在有凹槽的骨架中，不会被金属直接短接。本发明并不界定金属丝与管道的具体铺设方式，只需要管道泄漏可引起该处的两金属丝短路即可。

状态检测电阻R1主要用于通过检测状态检测电阻两端的电压来判断是处于正常状态、故障状态还是泄漏状态。电源1、两根金属丝2、和状态检测电阻R1通过信号线依次连接且构成回路。信号线外套有绝缘橡胶，以便于在液体泄漏时不影响检测电路。

电压采集处理器与所述状态检测电阻两端连接和与某一金属丝两端连接，主要用于采集状态检测电阻R1两端的第一电压V1和采集某一金属丝2两端的第二电压V2。电压采集处理器还包括一串接在所述两金属丝之间的常闭开关S，且当所述电压采集处理器检测到所述第一电压V1超过设定的泄漏阈值电压时所述开关断开。正常状态和故障状态时，常闭开关S闭合，电压采集处理器采集的第二电压V2是整根金属丝的电压（如图1所示），当然，此时也可以不采集第二电压V2，以节约能源。当检测到液体泄漏时，即当所述电压采集处理器检测到所述第一电压超过设定的泄漏阈值电压时所述开关断开。液体泄漏时，两根金属丝2将在泄漏位置处3（图2中椭圆位置处）短路，此时，电压采集处理器采集的第二电压V2是金属丝上位于金属丝左边端点与泄漏位置处3之间的电阻。由于金属丝的单位长度电阻值一定，因此，第二电压与泄漏点的位置关系为：V2=I*K*L；其中，V2表示第二电压，I表示电源的电流，K表示金属丝的单位长度电阻值，L表示是泄漏点与金属丝端点之间的距离。测得第二电压V2后，即可根据第二电压V2来计算泄漏点的位置。为保证采集数据的真实性，所述第一电压和第二电压均采用间隔一定时间取一次值且多次取平均的方法测得。

所述电压采集处理器还包括一故障判断模块，所述故障判断模块在所述电压采集处理器检测到所述第一电压超过设定的故障阈值电压时报警提示故障。

本发明可直接利用单片机处理金属丝反馈回来的电信号，并计算泄漏位置。单片机可设置在电压采集处理器内部。单片机根据所述电压采集处理器采集的第二电压自动计算获取泄漏位置。

请一并参见图3。电压采集处理器提供三种状态：正常、故障、泄漏。其中正常状态是指检测系统未受到任何泄漏和外界干扰，故障状态时指检测系统连接不完整，泄漏状态即指金属丝被液体所浸泡。在本具体实施例中，设定：

故障状态——第一电压V1取值范围为0到0.2 mV；

正常状态——第一电压V1取值范围为0.2到0.8 mV；

泄漏状态——第一电压V1取值范围大于0.8mV。

检测开始时，常闭开关S1闭合，电压采集处理器开始采集状态检测电阻R1两端的第一电压V1，获取第一电压V1。请一并参见图4，为了保证获取数据的真实性，或者说为保证采集数据的正确和稳定性，V1值是通过取平均值的计算方法来确定。在循环采集的过程中，会有数据短暂的跳动，单片机程序中设计延时处理，每隔0.5秒的采集和计算，能最大限度的去除外界影响，给出准确的报警状态。刚通电时，电源工作，采集器每隔0.5秒便记录并存贮一组V1值，当存贮3次后，通过取平均值确定V1值，V1=（V1a+V1b+V1c）/3。再将V1与0.2mV、0.8mV这两个阀值比较，当 V1≤0.2，故障判断模块报警提示故障，产生故障报警存储记录。当V1＞0.2时，再判断与0.8mV这一泄漏阈值的关系。当0.2<V1≤0.8时，处于正常状态，继续获取第一电压V1。当V1＞0.8时，常闭开关S断开，继电器动作，报警产生漏水警告。此时进入泄漏位置计算程序，电压采集处理器开始采集获取第二电压V2。请一并参见图5，为了保证获取数据的真实性，或者说为保证采集数据的正确和稳定性，V2值也是通过取平均值的计算方法来确定。采集器每隔0.5秒便记录并存贮一组V2值，当存贮3次后，通过取平均值确定V2值，V2=（V2a+V2b+V2c）/3。确定第二电压V2之后，将第二电压V2存储于寄存器，并通过单片机计算泄漏点的位置，并存储记录，最后传输信号至其他位置，如传输至显示器显示等。

当金属丝线缆刚接触水时，第二电压V2值很小，此时若迅速处理计算得到的泄漏点误差会很大，为了解决这一问题，采集器采取重复采集数据，直至接近稳定状态才给出泄漏点，这样可以保证数据的真实性。控制器循环采集周期性工作，每3秒完成一个采集和计算储存周期。

故障电压阈值和泄漏电压阈值可根据实际情况设置，对不同环境下要求不同的灵敏度，即对0.8mV的阀值进行修改，一般若湿度较高时，可将阀值相应增加，要求报警灵敏度非常高在很少量水接触就要报警的时候可将阀值降低，。本发明并不界定故障电压和泄漏电压的阈值。

本发明通过单位长度电阻值一定的两相互独立设置的金属丝结合电源来检测液体的泄漏，只需要简单的检测两个电压值即可获知是否发生泄漏和发生泄漏的位置，不仅结构简单，而且可实现全程检测，可不能做到无人值守，并且可适应特殊场所，使用条件和范围比较广。

本发明液体泄漏定位检测系统所监测的液体必须是含导电粒子的非纯净物质。当泄漏发生已给出告警信号，消除报警系统自动恢复正常。本发明专利的泄漏定位检测系统对电信号的依赖程度很大，若铺设传感检测线的现场地表静电高，可对线缆做一些绝缘防护措施确保数据的稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液体泄漏检测定位系统，其特征在于：所述液体泄漏检测定位系统包括：

通过信号线依次连接且构成回路的电源、单位长度电阻值一定的相互独立设置的两根金属丝和状态检测电阻；

一电压采集处理器，其与所述状态检测电阻两端连接且采集所述状态检测电阻两端的第一电压和与某一金属丝两端连接且采集所述某一金属丝两端之间的第二电压。

2.根据权利要求1所述的液体泄漏检测定位系统，其特征在于：所述金属丝均外套有导电橡胶。

3.根据权利要求1所述的液体泄漏检测定位系统，其特征在于：所述信号线外套有绝缘橡胶。

4.根据权利要求1所述的液体泄漏检测定位系统，其特征在于：所述电压采集处理器还包括一串接在所述两金属丝之间的常闭开关，且当所述电压采集处理器检测到所述第一电压超过设定的泄漏阈值电压时所述开关断开。

5.根据权利要求1所述的液体泄漏检测定位系统，其特征在于：所述第二电压与泄漏点的位置关系为：V2=I*K*L；其中，V2表示第二电压，I表示电源的电流，K表示金属丝的单位长度电阻值，L表示是泄漏点与金属丝端点之间的距离。

6.根据权利要求1所述的液体泄漏检测定位系统，其特征在于：所述第一电压和第二电压均采用间隔一定时间取一次值且多次取平均的方法测得。

7.根据权利要求1所述的液体泄漏检测定位系统，其特征在于：所述信号线和两根金属丝置于同一检测线缆内且沿待检测的管道铺设。

8.根据权利要求1所述的液体泄漏检测定位系统，其特征在于：所述电压采集处理器还包括一故障判断模块，所述故障判断模块在所述电压采集处理器检测到所述第一电压小于设定的故障阈值电压时报警提示故障。

9.根据权利要求1所述的液体泄漏检测定位系统，其特征在于：所述电源为恒流源。

10.根据权利要求1所述的液体泄漏检测定位系统，其特征在于：所述电压采集处理器还包括一根据所述电压采集处理器采集的第二电压自动计算获取泄漏位置的单片机。

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