CN104633460A - 水地暖管渗透在线监控系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水地暖管渗透在线监控系统及其控制方法，其中系统包括分液器与集液器，所述分液器的进口端与进液总管连接，该分液器的多个出液支管上均连接有地暖管，多根所述地暖管均铺设在同一区域，所述地暖管的出口端一一对应连接在所述集液器的进液支管上，所述集液器的出口与出液总管相连，在每根地暖管的进口端设置有第一流量计，在每根地暖管的出口端设置有第二流量计，所述第一流量计与第二流量计均接入监控电路。其显著效果是：能够准确对地暖管的渗透现象进行监控，并对渗透位置进行定位，可为地暖管的维护带来便利；当出现渗透后只对故障地暖管关断，使用更加灵活，有助于降低财产损失。

Description

水地暖管渗透在线监控系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及到水地暖管道防漏检测技术领域，具体地说，是一种水地暖管渗透在线监控系统及其控制方法。

背景技术

目前地暖在日常家庭使用日渐增多，以热介质不同分为水地暖和电地暖。水地暖是需要管道进行热水的循环运输，在长期使用过程中，常常忽略对管道的管理与维护，会导致一定的渗透现象，其回水量会减少，供暖效果大大减弱。而渗透前期很难发现，一旦发生就会逐渐发展为出现漏水，并且不断加重，当发现时已经造成了较大的经济损失。为此，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。

然而，现在常用检测方法是当水管漏水现象明显后向水管内加压判断是否漏水。这种方法对地暖漏水现象的监测存在相当大的滞后。

另外，还有人提出了一种如中国专利CN 201220111755.5公开了一种用于地暖防漏的自动保护装置，该装置通过第一流量传感器及第二流量传感器实时监测地暖水管的进水量及出水量，中央处理控制模块接收到信号并进行程序运算，当处于地下的地暖水管破裂时，中央处理控制模块控制电磁水阀关闭地暖进水管，防止地暖水管继续漏水，并进行报警。然而该装置存在如下缺陷：一是用户家里存在多根地暖管，不能准确定位出现渗透的地暖管，不能为地暖管的维护带来便捷；二是报警信号容易遗漏，报警方式不灵活，使用效果较差；三是未能实现多维监控，容易出现误报警。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种水地暖管渗透在线监控系统及其控制方法，本发明不仅能够实时对地暖管网进行流量监控，而且具有多维监控模式，能够准确定位出现渗透的地暖管，报警方式灵活，使用方便。

为达到上述目的，具体的技术方案如下：

一种水地暖管渗透在线监控系统，其关键在于：包括进水管、分水器、地暖管、集水器以及出水管，所述进水管与分水器的进水端相连，出水管与集水器的出水端相连，在分水器的一个出水端和集水器的一个进水端之间连接有一条地暖管，多条地暖管按照并行的路径盘绕在预设的区域，在每一条地暖管的两端还分别串接有进水流量计和出水流量计，所述进水流量计和出水流量计均与数据采集终端相连，该数据采集终端配置有无线传输模块，数据采集终端所采集的数据可通过所述无线传输模块上传到手持移动终端上。

在使用时，在预设的区域通过分水器与集水器铺设多条地暖管，通过进水流量计与出水流量计检测某条地暖管两端的实时水流量信息，所述数据采集终端通过对比两端的水流量信息得出地暖管是否出现渗透现象，即某一条地暖管出水端的水流量相对于进水端的水流量出现较大差异时，则判定为出现渗透，数据采集终端通过无线传输模块发出报警信号至手持移动终端，人们即可获知出现渗透的地暖管位置，便于维修或再安装。本监控系统通过对同一地暖管铺设区域的每一条地暖管两端的水流量进行实时监控，能够准确定位出现渗透的地暖管位置，可为地暖管的维护带来便利，且有助于降低财产损失；当其中一条地暖管出现渗透时，其余地暖管能够正常使用，保留了部分地暖功能；通过手持终端对地暖管渗透进行报警，使用更加灵活，不易遗漏信息。

进一步的，在每一条地暖管的进口端设置有供水阀。

再进一步的，所述供水阀为电控阀，在所述数据采集终端的控制器上还连接有驱动模块，该驱动模块的输出端与所述供水阀的控制线路相连并控制阀门的开闭。

通过控制电控阀工作切断出现渗透的那条地暖管，不仅可以避免更大损失，同时保证其余地暖管能够正常使用，保留该使用区域的部分地暖功能。

再进一步的，在所述数据采集终端的控制器上连接有数据存储模块。

本系统可通过将实时的水流量信息与历史水流量信息进行对比，有助于指导人们对地暖管进行管理与维护。

更进一步的，所述无线传输模块为基于GPRS模块。

结合上述水地暖管渗透在线监控系统的结构，本发明还提出了一种基于该水地暖管渗透在线监控系统的控制方法，具体步骤如下：

步骤1：系统初始化；

步骤2：针对第m根地暖管，在采样周期T内，数据采集终端获取进水流量计产生的脉冲向量X₁＝[x₁₁ x₁₂ … x_1n]和出水流量计产生的脉冲向量X₂＝[x₂₁ x₂₂ … x_2n]，其中，x_1i为进水流量计在第i次采样时的脉冲数，x_2i为出水流量计在第i次采样时的脉冲数，i＝1～n，n为周期T内的采样次数；

步骤3：按照 $X=\left[\begin{array}{cc}1& X_1\\ 1& X_2\end{array}\right]$ 构建参数矩阵，并将矩阵X代入多元线性回归模型，按照采用最小二乘法计算得出回归参数的估计值向量 $\hat{B}=\left[\begin{array}{ccc}{\hat{b}}_0& {\hat{b}}_1& {\hat{b}}_2\end{array}\right],$ 其中，Y＝[1 y₁ y₂ … y_n]，y_i为非泄漏状态下第i次采样时参考值；

步骤4：按照计算向量Y的拟合值向量并按照计算出残差平方和以及按照计算出残差的标准差

步骤5：根据步骤4获得的残差的标准差按照计算回归参数估计值的标准差其中，c_jj是矩阵(X′X)^-1中第j行第j列位置上的元素，j＝0～2；

步骤6：按照计算得出统计量t的数值，并根据统计学的t值表得出其概率值p；

步骤7：将步骤6获得的概率值p与预设阈值ε进行比较，若p＞ε则判定该根地暖管出现渗透现象，所述数据采集终端发出报警信号至手持移动终端，同时发出驱动信号控制供水阀切断该根地暖管，否则令T＝T+1并返回步骤2循环进行。

作为优选，所述采样周期T的取值为24h，所述采样次数n的取值为12。

通过本方法所述的处理步骤，能够准确的对地暖管中的渗透现象进行监控，并在出现渗透现象时控制电控阀切断电暖盘管，有助于便面经济损失。

本发明的显著效果是：通过对同一地暖管铺设区域的每一根地暖管两端的水流量进行实时监控，能够准确定位出现渗透的地暖管位置，可为地暖管的维护带来便利；通过手持移动终端与上位机实现了多维实时监控，规避了移动终端传输大量数据容易出现滞后或数据丢失的问题，使得本监控系统具有更好的实时性与准确性；当出现渗透后只对故障地暖管关断，使用更加灵活，且有助于降低财产损失；通过手持终端对地暖管渗透进行报警，不易遗漏信息。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的电路原理框图；

图3是图2中数据采集终端的电路原理图；

图4是图2中无线传输模块的电路原理图；

图5是图2中无线传输模块的SIM卡座电路原理图；

图6是图2中串口通讯模块的电路原理图；

图7是本发明的控制方法步骤图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1-图2所示，一种水地暖管渗透在线监控系统，包括进水管1、分水器2、地暖管3、集水器4以及出水管5，所述进水管1与分水器2的进水端相连，出水管5与集水器4的出水端相连，在分水器2的一个出水端和集水器4的一个进水端之间连接有一条地暖管3，多条地暖管3按照并行的路径盘绕在预设的区域，在每一条地暖管3的两端还分别串接有进水流量计6和出水流量计7，在每一条地暖管3的进口端设置有供水阀8，所述进水流量计6和出水流量计7均与数据采集终端相连，该数据采集终端配置有无线传输模块，数据采集终端所采集的数据可通过所述无线传输模块上传到手持移动终端上。

本例中，优选所述供水阀8为电控阀，在所述数据采集终端的控制器上还连接有驱动模块，该驱动模块的输出端与所述供水阀8的控制线路相连并控制阀门的开闭。

参见附图2，所述数据采集终端的输入端组通过A/D转换模块分别连接所述的多个进水流量计与出水流量计，所述数据采集终端还通过串口通讯模块连接有无线传输模块，且该无线传输模块与所述手持移动终端相配合，在所述数据采集终端上还连接有数据存储模块。

如图2所示，本例中为了实现多维实时监控，所述数据采集终端还与上位机进行信息交互。

本例中，为了保证监控数据的实时性，优选所述无线传输模块为基于GPS的无线通讯信号系统。

本例中，优选所述数据采集终端采用STC89C52单片机，所述无线传输模块采用SIM900通信模块，所示串口通讯模块采用RS232串口，具体电路原理图如图3～图6所示，STC89C52单片机的串行通讯接口SIM900-TXD和SIM900-RXD分别与RS232串口的SIM900-TXD和SIM900-RXD相连，RS232串口的DBG-TXDH引脚和DBG-RXD引脚分别与SIM900通信模块的TXD-O引脚和RXD-I引脚连接。

本例中，为了结合人们的使用习惯，所述手持移动终端为手机。

其工作原理为：

使用时，在预设的区域通过分水器2与集水器4之间铺设多条地暖管3，通过进水流量计6与出水流量计7检测某条地暖管3两端的实时水流量信息，且每两个流量计的ID号对应一条地暖管3，然后将实时水流量信息经过A/D转换器处理后送入数据采集终端，所述数据采集终端对地暖管3进出水端的水流量信息进行对比，若某一条地暖管3出水端的水流量相对于进水端的水流量出现较大差异时，则地暖管3出现渗透现象，数据采集终端通过无线传输模块发出报警信号即短信至手机，告知人们出现渗透的地暖管3的位置以及水流量信息；同时数据采集终端控制电控阀8工作，切断出现渗透的那条地暖盘3管，以避免经济损失；数据采集终端还将水流量信息同步上传至上位机，实现多维监控，规避移动终端传输大量数据容易出现滞后或数据丢失的问题；

所述数据采集终端还通过将实时水流量信息与数据存储模块内的历史水流量信息进行对比，形成历史数据曲线，并通过上位机进行显示，有助于指导人们对地暖管3进行管理与维护。

结合上述水地暖管渗透在线监控系统的结构，本发明还提出了一种基于该水地暖管渗透在线监控系统的控制方法，如图7所示，具体步骤如下：

步骤1：系统初始化；

步骤2：针对第m根地暖管3，在采样周期T内，数据采集终端获取进水流量计6产生的脉冲向量X₁＝[x₁₁ x₁₂ … x_1n]和出水流量计7产生的脉冲向量X₂＝[x₂₁ x₂₂ … x_2n]，其中，x_1i为进水流量计6在第i次采样时的脉冲数，x_2i为出水流量计7在第i次采样时的脉冲数，i＝1～n，n为周期T内的采样次数，本例中采样周期T的取值为24h，所述采样次数n的取值为12；

步骤3：按照 $X=\left[\begin{array}{cc}1& X_1\\ 1& X_2\end{array}\right]$ 构建参数矩阵，并将矩阵X代入多元线性回归模型，按照采用最小二乘法计算得出回归参数的估计值向量 $\hat{B}=\left[\begin{array}{ccc}{\hat{b}}_0& {\hat{b}}_1& {\hat{b}}_2\end{array}\right],$ 其中，Y＝[1 y₁ y₂ … y_n]，y_i为非泄漏状态下第i次采样时参考值；

步骤4：按照计算向量Y的拟合值向量并按照计算出残差平方和以及按照计算出残差的标准差

步骤5：根据步骤4获得的残差的标准差按照计算回归参数估计值的标准差其中，c_jj是矩阵(X′X)^-1中第j行第j列位置上的元素，j＝0～2；

步骤6：按照计算得出统计量t的数值，即作回归参数及回归方程的显著性检验，然后根据统计学的t值表得出其概率值p；

步骤7：将步骤6获得的概率值p与预设阈值ε即显著性水平值进行比较，若p＞ε则判定该根地暖管3出现渗透现象，所述数据采集终端发出报警信号至手持移动终端，同时发出驱动信号控制电控阀8切断该根地暖管3，否则令T＝T+1并返回步骤2循环进行。

通过本方法所述的处理步骤，能够准确的对地暖管3的渗透现象进行监控，对渗透位置进行定位，可为地暖管3的维护带来便利；当出现渗透后只对故障地暖管3关断，使用更加灵活，有助于降低财产损失。

Claims (7)

1.一种水地暖管渗透在线监控系统，其特征在于：包括进水管(1)、分水器(2)、地暖管(3)、集水器(4)以及出水管(5)，所述进水管(1)与分水器(2)的进水端相连，出水管(5)与集水器(4)的出水端相连，在分水器(2)的一个出水端和集水器(4)的一个进水端之间连接有一条地暖管(3)，多条地暖管(3)按照并行的路径盘绕在预设的区域，在每一条地暖管(3)的两端还分别串接有进水流量计(6)和出水流量计(7)，所述进水流量计(6)和出水流量计(7)均与数据采集终端相连，该数据采集终端配置有无线传输模块，数据采集终端所采集的数据可通过所述无线传输模块上传到手持移动终端上。

2.根据权利要求1所述的水地暖管渗透在线监控系统，其特征在于：在每一条地暖管(3)的进口端设置有供水阀(8)。

3.根据权利要求2所述的水地暖管渗透在线监控系统，其特征在于：所述供水阀(8)为电控阀，在所述数据采集终端的控制器上还连接有驱动模块，该驱动模块的输出端与所述供水阀(8)的控制线路相连并控制阀门的开闭。

4.根据权利要求1或3所述的水地暖管渗透在线监控系统，其特征在于：在所述数据采集终端的控制器上连接有数据存储模块。

5.根据权利要求1所述的水地暖管渗透在线监控系统，其特征在于：所述无线传输模块为基于GPRS模块。

6.一种如权利要求3所述的水地暖管渗透在线监控系统的控制方法，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤1：系统初始化；

步骤2：针对第m根地暖管(3)，在采样周期T内，数据采集终端获取进水流量计(6)产生的脉冲向量X₁＝[x₁₁ x₁₂ ...x_1n]和出水流量计(7)产生的脉冲向量X₂＝[x₂₁ x₂₂ ...x_2n]，其中，x_1i为进水流量计(6)在第i次采样时的脉冲数，x_2i为出水流量计(7)在第i次采样时的脉冲数，i＝1～n，n为周期T内的采样次数；

步骤3：按照 $X=\left[\begin{array}{cc}1& X_1\\ 1& X_2\end{array}\right]$ 构建参数矩阵，并将矩阵X代入多元线性回归模型，按照采用最小二乘法计算得出回归参数的估计值向量其中，Y＝[1 y₁y₂…y_n]，y_i为非泄漏状态下第i次采样时参考值；

步骤4：按照计算向量Y的拟合值向量并按照计算出残差平方和以及按照计算出残差的标准差

步骤5：根据步骤4获得的残差的标准差按照计算回归参数估计值的标准差其中，c_jj是矩阵(X′X)^-1中第j行第j列位置上的元素，j＝0～2；

步骤6：按照计算得出统计量t的数值，并根据统计学的t值表得出其概率值p；

步骤7：将步骤6获得的概率值p与预设阈值ε进行比较，若p＞ε则判定该根地暖管(3)出现渗透现象，所述数据采集终端发出报警信号至手持移动终端，同时发出驱动信号控制供水阀(8)切断该根地暖管(3)，否则令T＝T+1并返回步骤2循环进行。

7.根据权利要求6所述的水地暖管渗透在线监控系统的控制方法，其特征在于：所述采样周期T的取值为24h，所述采样次数n的取值为12。