CN105424293A - 一种给排水管泄漏检测系统和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种给排水管泄漏检测系统和检测方法，包含复合管，所述复合管包含一绝缘内层，在绝缘内层外设置一导电层；还包含一泄漏检测装置，泄漏检测装置内设置检测电路，泄漏检测装置的一个电极连接所述导电层，另一个电极设置在绝缘内层内侧，绝缘内层破损时，泄漏检测装置内的检测电路形成回路，产生电流或电压信号。本发明使给排水管发生破损时即可被及时发现并采取措施，或者在破裂的第一时间即可获知破裂的具体位置，相比现有技术，检测成本低、准确且具有预见性。

Description

一种给排水管泄漏检测系统和检测方法

技术领域

本发明涉及给排水管泄漏检测技术领域，尤其涉及一种给排水管泄漏检测系统和检测方法。

背景技术

城市给排水管网建设工作是城市规划建设的重要组成部分。对城市建设来说，由于各种自然原因(老化，腐蚀等)和人为施工等原因造成给排水管网泄漏是不可避免的问题。目前对于给排水管道泄漏的监测和定位较困难。主要原因是由于给排水管网分布较广并且情况纷繁复杂，其次给排水管网深埋在地下，较难及时发现泄漏并实施应对措施。

当前市政给排水管网泄漏检测主要是靠人工巡检、民众举报、定期破土检查、环境监测等被动方法进行处理，大型管网会在一定周期聘请专业检测公司进行检查，成本高昂。另外也有一些研究机构通过对管网进行建模，同时布置大量的传感器，结合管线内压力波传递和流量变化的规律来判断泄漏，但该方法因为传感器精度和成本问题，一般在大型油气管线中应用，不适用于给排水管网。

当前专业给排水管检测采用的技术手段主要是声波探测法，具体就是通过听音杆来判断管路中漏水音的大小、通过检漏仪沿管线进行排查、并通过专用的相关仪来辅助确定漏点；该方法存在设备复杂昂贵，检漏成本高企和无法实现早期检漏和预防性检测等问题；这些问题是因为管线在早期渗漏和已经腐蚀或破坏，但还未形成泄漏时基本没有声音，所以也无法检测到声波。

发明内容

本发明提供一种给排水管泄漏检测系统和检测方法，旨在解决现有技术在对给排水管进行泄漏检测的过程中，存在检测困难、检测设备复杂或者检测成本非常高且不能对给排水管泄漏做出预测的问题。

为实现以上技术目的，本发明提供一种给排水管泄漏检测系统，包含复合管，所述复合管的内层为绝缘层，在所述内层绝缘层外设置一层导电层；还包含一泄漏检测装置，所述泄漏检测装置内设置检测电路，所述泄漏检测装置的一个电极连接所述导电层，另一个电极设置在绝缘层内侧，绝缘层破损时，泄漏检测装置内的检测电路形成回路，产生电流或电压信号。

进一步的，所述的泄漏检测装置包含信号发生单元、检测单元、处理单元；所述的信号发生单元用来为所测电路提供所需要的已知信号或波形；所述检测单元用于检测电路内的电流变化或者电阻、电感元件两端的电压变化；所述的处理单元用于根据所述检测单元进行复合管是否破损的判断，并对判断结果进行报告。

进一步的，所述的泄漏检测装置还包含存储单元与通讯单元，所述存储单元用于存储所述泄漏检测装置的检测数据，所述通讯单元用于发送所述检测数据到远程端。

进一步的，所述复合管包含导电中心层、绝缘外层、绝缘内层。

进一步的，所述泄漏检测装置的两个电极位于同一连续的复合管上。

以及，为实现以上技术目的，本发明还提供一种给排水管泄漏检测方法，包含：

泄漏检测装置对复合管施加电压，监控所述泄漏检测装置的电流或电压变化；

如果所述泄漏检测装置的电压或电流发生变化，则判定复合管内壁发生破损，否则复合管完好。

进一步的，所述的泄漏检测装置的电压或电流发生变化，是指泄漏检测装置内产生检测回路电流或者电阻、电感元件两端产生电压。

进一步的，所述的泄漏检测装置包含信号发生单元、检测单元、处理单元；所述的信号发生单元用来为所测电路提供所需要的已知信号或波形；所述检测单元用于检测电路内的电流变化或者电阻、电感元件两端的电压变化；所述的处理单元用于根据所述检测单元进行复合管是否破损的判断，并对判断结果进行报告。

进一步的，所述泄漏检测装置将检测数据本地保存或者或者发送到远程保存。

进一步的，判定破损发生的位置，判定过程为：根据检测电路中检测到的电流值或电阻/电感元件两端的电压值、以及加载电压值及检测电路内阻常数，推算出外部回路的电路阻抗；结合管线基础阻抗数据和管道内的介质电导率，获得管线发生泄漏点距离检测点的位置。

以上实现的给排水管泄漏检测装置和检测方法，通过在复合管道上设置泄漏检测装置，在复合管发生破损时即可被泄漏检测装置检测到，不仅有效的实现给排水管道的各种泄漏检测与定位，节约巡检人力，并可避免盲目开挖施工带来的影响和巨大费用。还实现了针对管线早期渗漏检测，便于及时发现泄漏点和采取必要的应对措施，更有效的避免土壤污染、水源污染或地层塌方等次生灾害。

该检测装置和检测方法还可应用于管线已经部分腐蚀或破坏，但还未形成泄漏时的检测，可以通过早期预警实现管网泄漏的有效的预防，产生更大的经济效益。

附图说明

图1为给排水管剖面示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种给排水管泄漏检测系统示意图；

图3为复合管完全破损时泄漏检测示意图；

图4为复合管内壁破损时泄漏检测示意图。

图5为泄漏位置定位计算示意图；

图6为本发明实施例二提供的一种给排水管泄漏检测方法流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实现过程和实现效果进行详细描述，应当理解，实施例不构成对本发明保护范围的限制。

实施例一

参考图2，本发明实施例一提供的一种给排水管泄漏检测系统，包含复合管，所述复合管包含绝缘内层，在所述绝缘内层外设置一导电层；还包含一泄漏检测装置，所述泄漏检测装置内设置检测电路，所述泄漏检测装置的一个电极连接所述导电层，另一个电极设置在绝缘内层内侧，复合管破损时，泄漏检测装置内的检测电路形成回路，产生电流或电压信号。

具体的，所述复合管最少为两层结构，即内层为绝缘层，例如PVC内层，外层为金属层；或者如图1所示复合管由绝缘内层1、中间层2、绝缘外层3组成，中间层2为导电层，所述导电层可以为金属导电层或者导电薄膜。所述复合管埋在地下，一般用作给排水，所以复合管内充满水或其他流体介质4。复合管的破损方式可以为多种形态，比如点状破损或者裂缝状破损以及断裂，只要破损达到导电介质与导电层接触的层度，即符合本发明中所述的复合管破损。

如图2所示，所述复合管连接一泄漏检测装置100，泄漏检测装置100内设置检测电路，泄漏检测装置100包含信号发生单元20、检测单元10、处理单元30；所述的信号发生单元20用来为检测电路提供所需要的已知信号或波形；所述检测单元10用于检测电路内的电流变化或者电阻、电感元件两端的电压变化；所述的处理单元30用于根据所述检测单元进行复合管是否破损的判断，并对判断结果进行报告。所述泄漏检测装置100的一个电极连接复合管的导电层，另一个电极设置在复合管绝缘内层的内侧，复合管破损时，泄漏检测装置100检测电路的两极在水的渗漏下连通形成回路，检测电路中产生电流、电阻或电感元件的两端产生电压信号。复合管破损分为绝缘内层破损或者整个复合管壁破损两种情况，例如图3所示，复合管整个管壁破损；如图4所示，复合管的绝缘内层破损。无论是管外的水进入管内或者管内的水流出管外，流经破损处的水都成为电的良导体，使检测电路形成回路，检测电路中产生电流或电压信号，所述检测单元10即检测到信号变化，处理单元30判定复合管产生泄漏。如果仅仅绝缘内层破损，则此时泄漏检测装置100作为预警装置发出复合管即将破损的预警信号，可以让人们及时作出应对措施，避免复合管破损带来严重后果。

当管道发生泄漏时，管道内的水或污水与管道内的导体形成回路。此时通过泄漏检测装置的信号发生单元20为复合管内的导电层和流经管道的介质(水或污水)加载交流或直流电压，泄漏检测装置100通过检测单元10测量通过检测单元10中的电流或检测单元中电阻/电感元件两端电压，根据测得的检测信号大小来判断管道是否泄漏。

当漏检测装置100检测到管路已经发生或者即将发生破裂时，可以进一步测得破损或破裂发生的具体位置点，判断的过程为：根据泄漏检测装置100的检测单元10测到的电流(或检测单元电阻/电感元件测得电压)值、参考泄漏检测装置100的信号发生单元20加载的电压值和泄漏检测装置内阻(常数)，可推算出外部回路电路阻抗；结合管线基础阻抗数据和管道内的介质电导率，可推算管线发生泄漏点距离检测点的位置。距离计算如下：

假设加载直流信号，参考图5：

I＝U检测/R检测＝U信号/(R管段+R介质+R检测)

R管段与R介质同长度相关：R＝ρL/S，L＝RS/Ρ

其中：ρ为电阻率，L为材料长度，S为导体面积

R管段与R介质同长度相关：R＝ρL/S，L＝RS/Ρ

R管段+R介质＝R检测*U信号/U检测-R检测＝L(ρ1/S1+ρ2/S2)

通过以上计算，可得出材料长度L。

为了方便泄漏检测装置100将检测到的泄漏信息反馈到复合管网监控中心，所述泄漏检测装置100还包含通讯单元50，所述通讯单元50用于发送所述检测数据到监控中心等远程端。以及设置显示单元40、存储单元70、电源单元60，可以方便泄漏检测装置100储存检测数据、显示检测数据、以及为所述泄漏检测装置100提供工作电能。

所述泄漏检测装置的两个电极位于同一连续的复合管上，或者所述泄漏检测装置的两个电极位于两段接续的复合管上，其中所述两段接续的复合管的中心导电层通过导电介质连接，可以使所述泄漏检测装置监控连续复合管或接续复合管的泄漏情况。

实施例二

参考图6，本发明实施例二提供一种基于上述检测系统的给排水管泄漏检测方法，包含：

S101，泄漏检测装置对复合管施加电压，监控所述泄漏检测装置的电流或电压变化；

具体的，所述复合管包含绝缘内层和设置于绝缘内层外的导电层，根据需要所述导电层外还可以再设绝缘外层，所述导电层为金属层或者导电膜层。所述的泄漏检测装置包含信号发生单元、检测单元、处理单元；所述的信号发生单元用来为检测电路提供所需要的已知信号或波形；所述检测单元用于检测电路内的电流变化或者电阻、电感元件两端的电压变化；所述的处理单元用于根据所述检测单元进行复合管是否破损的判断，并对判断结果进行报告。泄漏检测装置的一极设置与导电层，另一极设置于绝缘内层的内侧，在复合管完好时，所述泄漏检测装置的两极之间不连通，泄漏检测装置的检测电路中没有电流或电压变化信号。当复合管发生破损时，泄漏检测装置的检测电路在水导体的作用下形成回路，检测电路中产生电流，电阻或电感元件两端产生电压。

S102，如果所述泄漏检测装置的电压或电流发生变化，则判定复合管内壁发生破损，否则复合管完好。

具体的，所述的泄漏检测装置的电压或电流发生变化，是指泄漏检测装置内产生检测回路电流或者电阻电感元件两端产生电压，如果所述泄漏检测装置的电压或电流发生变化，则判定复合管发生破损，否则复合管完好。所述泄漏检测装置将检测数据本地保存或者或者发送到远程保存。

当已经检测到发生或者即将发生破裂时，根据检测电路中检测到的电流值或电阻/电感元件两端的电压值、以及加载电压值及检测电路内阻常数，推算出外部回路的电路阻抗；结合管线基础阻抗数据和管道内的介质电导率，获得管线发生泄漏点距离检测点的位置。距离计算如下：

假设加载直流信号，参考图5：

I＝U检测/R检测＝U信号/(R管段+R介质+R检测)

R管段与R介质同长度相关：R＝ρL/S，L＝RS/Ρ

其中：ρ为电阻率，L为材料长度，S为导体面积

R管段与R介质同长度相关：R＝ρL/S，L＝RS/Ρ

R管段+R介质＝R检测*U信号/U检测-R检测＝L(ρ1/S1+ρ2/S2)

通过以上计算，可得出材料长度L。

以上实现的给排水管泄漏检测系统和方法，采用在具有导电介质的复合管上设置泄漏检测装置，使复合管发生破损时可以第一时间精确获知哪根管的哪个位置发生破损，对于复合管仅发生内层破损时，还可以产生预警信号使人们及时对裂缝处采取补救维修措施，避免造成完全破损而引发严重后果。本装置和方法与现有技术相比，结构简单且检测精确而有效，极大的降低了泄漏检测成本，具有非常好的应用价值。

在本发明中泄漏检测系统和检测方法主要用于设置于地下的管网破损检测，所述管网内可以为干净水或污水或其他导电介质，如电解液，虽然所述管网设置与地下，但是如果所述管网设置与地上，本泄漏检测系统和检测方法也同样可以适用，也在本发明保护的范围之内。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种给排水管泄漏检测系统，包含复合管，其特征在于，所述复合管包含一绝缘内层，在所述绝缘内层外设置一导电层；还包含一泄漏检测装置，所述泄漏检测装置设置有检测电路，所述泄漏检测装置的一个电极连接所述导电层，另一个电极设置在绝缘内层内侧；当复合管破损时，泄漏检测装置内的检测电路形成回路，产生电流或电压信号。

2.根据权利要求1所述的给排水管泄漏检测系统，其特征在于，所述的泄漏检测装置包含信号发生单元、检测单元、处理单元；所述的信号发生单元用于为检测电路提供所需要的已知信号或波形；所述检测单元用于检测所述检测电路的电流变化或者电阻、电感元件两端的电压变化；所述的处理单元用于根据检测单元的检测结果判断复合管是否破损，并对判断结果进行报告。

3.根据权利要求1所述的给排水管泄漏检测系统，其特征在于，所述的泄漏检测装置还包含存储单元与通讯单元，所述存储单元用于存储所述泄漏检测装置的检测数据，所述通讯单元用于发送所述检测数据到远程端。

4.根据权利要求1所述的给排水管泄漏检测系统，其特征在于：所述复合管包含导电中心层、绝缘外层、绝缘内层。

5.根据权利要求1所述的给排水管泄漏检测系统，其特征在于：所述泄漏检测装置的两个电极位于同一连续的复合管上。

6.一种基于权利要求1所述给排水管泄漏检测系统的检测方法，其特征在于包含：

泄漏检测装置对复合管施加信号，监控所述泄漏检测装置的电流或电压变化；

如果所述泄漏检测装置的电压或电流发生变化，则判定复合管发生破损，否则复合管完好。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：所述的泄漏检测装置的电压或电流发生变化，是指泄漏检测装置内产生检测回路电流或者电阻、电感元件两端产生电压。

8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：所述的泄漏检测装置包含信号发生单元、检测单元、处理单元；所述的信号发生单元用于为检测电路提供所需要的已知信号或波形；所述检测单元用于检测所述检测电路内的电流变化或者电阻、电感元件两端的电压变化；所述的处理单元用于根据检测单元的检测结果判断复合管是否破损，并对判断结果进行报告。

9.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于还包含步骤，所述泄漏检测装置将检测数据本地保存或者或者发送到远程保存。

10.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于还包含步骤：判定破损发生的位置，判定过程为：根据检测电路中检测到的电流值或电阻/电感元件两端的电压值、以及加载电压值及检测电路内阻常数，推算出外部回路的电路阻抗；结合管线基础阻抗数据和管道内的介质电导率，获得管线发生泄漏点距离检测点的位置。