CN108626582B - 一种基于LoRa的自发电供热管道实时测漏装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于LoRa的自发电供热管道实时测漏装置，包括水轮发电模块、储电模块、降压稳压模块、传感器模块、STM32单片机模块、LoRa通信模块；所述水轮发电模块与储电模块电气连接，储电模块与降压稳压模块电气连接，降压稳压模块分别与传感器模块、STM32单片机模块、LoRa通信模块电气连接，STM单片机模块与传感器模块、LoRa通信模块电气连接。本发明可以根据传感器节点周围的温度和湿度的实时数据，判断该节点附近是否有热水管道漏水；亦可以通过比较两个相近节点的水流流速数据，判断两个节点之间的管道是否有漏水，可以通过两种方法结合，远程实时监测热力管道网络是否漏水，从而方便用于定位漏水点或漏水区间。

Description

一种基于LoRa的自发电供热管道实时测漏装置
技术领域
本发明涉及一种基于LoRa的自发电供热管道实时测漏装置，属于智慧城市领域。
背景技术
近年来，随着人们生活水平的提高，对城市集中供热的需求逐步加大。另外，在国家城镇化发展速度越来越快，范围越来越广的形势下，新城区及新型城镇也开始迫切需求良好的城市集中供热系统。然而，随着供热官网的不断扩大和升级，供热官网也暴露出了很多问题，比如管道炸裂、管道堵塞、老区供热管道腐蚀等。由于供热网范围大、管线道路复杂、埋藏地下难以确定出事位置、难以监测等问题，使得供热管道一旦出现问题，检修成本极其昂贵，造成的经济损失和资源浪费也非常巨大。更加难以检测和排除故障的是类如由于管道腐蚀或焊接问题，造成的缓慢漏水等问题，根本无法在路面上直观看出，另外由于管道较深，不灵敏的检测仪器也难以检出故障。综上所述，当下面对热力管网的系统结构复杂性，一旦热力管网发生故障，将直接影响人们生活，甚至造成巨大经济损失，且不易检修。为了提供一个安全、可靠、节能的供热管网，需要找到一种能够快速定位供热管网故障点或故障段的方法，以求最有效率的解决居民供热供暖问题。
发明内容
本发明提供了一种基于LoRa的自发电供热管道实时测漏装置，以用于实现监测供热管道的漏水问题。
本发明的技术方案是：一种基于LoRa的自发电供热管道实时测漏装置，包括水轮发电模块1-1、储电模块1-2、降压稳压模块1-3、传感器模块1-4、STM32单片机模块1-5、LoRa通信模块1-6；所述水轮发电模块1-1与储电模块1-2电气连接，储电模块1-2与降压稳压模块1-3电气连接，降压稳压模块1-3分别与传感器模块1-4、STM32单片机模块1-5、LoRa通信模块1-6电气连接，STM32单片机模块1-5与传感器模块1-4、LoRa通信模块1-6电气连接。
所述水轮发电模块1-1包括防水耐高温联轴器2、12V永磁三相发电机3、三相交流电源导线4、球形齿轮箱10、导叶11、转轮12；所述导叶11和转轮12套接在位于管道内球形齿轮箱10后方引出的固定杆上，球星齿轮箱10通过防水耐高温联轴器2和12V永磁三相发电机3相连；12V永磁三相发电机3通过三相交流电源导线4将产生的电能传入电池仓5内储电模块1-2的4.8V锂电池电池组。
所述储电模块1-2包括安装在电池仓5内的锂电池充电电路板和4.8V锂电池电池组组成；其中，4.8V锂电池电池组为两节4.8V电压的锂电池并联组成，锂电池充电电路板将水轮发电模块1-1输送过来的12V电压转为4.8V锂电池电池组的充电电压4.8V；锂电池充电电路板包括LM2596降压稳压芯片U1、SE9018锂电池充电芯片U2、整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D4、整流二极管D5、整流二极管D6、二极管D7、发光二极管D8、二极管D9、发光二极管D10、发光二极管D11、保险丝F1、极性电容C1、电容C2、极性电容C3、极性电容C4、极性电容C5、电容C6、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电感L1、三相交流电输入端UV1、三相交流电输入端UV2、三相交流电输入端UV3；其中三相交流电输入端UV1连接整流二极管D1的正极端和整流二极管D2的负极端，三相交流电输入端UV2连接整流二极管D3的正极端和整流二极管D4的负极端，三相交流电输入端UV3连接整流二极管D5的正极端和整流二极管D6的负极端；整流二极管D1、整流二极管D3、整流二极管D5的负极端同时连接保险丝F1的一端，保险丝F1的另一端连接LM2596降压稳压芯片U1的1号端口，整流二极管D2、整流二极管D4、整流二极管D6的负极端同时接地；极性电容C1的正极端接LM2596降压稳压芯片U1的1号端口，极性电容C1的负极端接地；电阻R1的一端接LM2596降压稳压芯片U1的4号端口，电阻R1的另一端接地；电阻R2的一端和电容C2的一端同时接LM2596降压稳压芯片U1的4号端口，电阻R2的另一端和电容C2的另一端同时接5V电源正极，电感L1的一端和二极管D7的负极端同时接LM2596降压稳压芯片U1的2号端口，二极管D7的正极端接地，电感L1的另一端接5V电源正极；极性电容C3的正极接5V电源正极，极性电容C3的负极接地；电阻R3的一端接5V电源正极，电阻R3的另一端接发光二极管D8的正极，发光二极管D8的负极接地；SE9018锂电池充电芯片U2的1号端口和3号端口接地；SE9018锂电池充电芯片U2的2号端口接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地；SE9018锂电池充电芯片U2的4号端口接二极管D9的负极端，二极管D9的正极端接5V电源正极；SE9018锂电池充电芯片U2的4号端口接极性电容C4的正极端，极性电容C4的负极端接地；SE9018锂电池充电芯片U2的5号端口同时接极性电容C5的正极端、电容C6的一端、4.8电源正极和电池接口端子J1的1号端口；极性电容C5的负极端、电容C6的另一端和电池接口端子J1的2号端口同时接地；SE9018锂电池充电芯片U2的6号端口接发光二极管D11的负极端，发光二极管D11的正极端接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接二极管D9的负极端；SE9018锂电池充电芯片U2的7号端口接发光二极管D10的负极端，发光二极管D10的正极端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端、SE9018锂电池充电芯片U2的7号端口接二极管D9的负极端。
所述降压稳压模块1-3包括ASM1117-3.3降压稳压芯片U3、LP2992IM5-3.0降压稳压芯片U4、极性电容C7、电容C8、极性电容C9、电容C10、极性电容C11、电容C12、极性电容C13；其中ASM1117-3.3降压稳压芯片U3的1号引脚接地，ASM1117-3.3降压稳压芯片U3的2号引脚接极性电容C9的正极端、电容C10的一端和3.3V电源正极，极性电容C9的负极端和电容C10的另一端接地；ASM1117-3.3降压稳压芯片U3的3号引脚接极性电容C7的正极端、电容C8的一端和4.8V电源正极；极性电容C7的负极端和电容C8的另一端接地；LP2992IM5-3.0降压稳压芯片U4的1号端口和3号端口接3.3V电源正极，LP2992IM5-3.0降压稳压芯片U4的2号端口接地，LP2992IM5-3.0降压稳压芯片U4的4号端口和5号端口同时接电容C12的一端、极性电容C13的正极端、3.0V电源正极，电容C12的另一端、极性电容C13的负极端接地；3.0V电源正极接极性电容C11的正极端，极性电容C11的负极端接地。
所述传感器模块1-4包括SHT20温湿度传感器7、水流流速传感器8、电阻R12、电阻R13、极性电容C22、电容C23、极性电容C24、电容C25；其中，SHT20温湿度传感器芯片U7的2、3、4号引脚接地，SHT20温湿度传感器芯片U7的5号引脚接3.0V电源正极，SHT20温湿度传感器芯片U7的1号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的21号引脚和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接3.0V电源正极，SHT20温湿度传感器芯片U7的6号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的22号引脚和电阻R13的一端，电阻R13的另一端、极性电容C22的正极端和电容C33的一端接3.0V电源正极，极性电容C22的负极端和电容C33的另一端接地；水流流速传感器接口J3的1号端口接地，水流流速传感器接口J3的2号端口接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的31号引脚，水流流速传感器接口J3的3号端口接3.3V电源正极、极性电容C24的正极端和电容C25的一端，极性电容C24的负极端和电容C25的另一端接地。
所述水流流速传感器8通过管道内部安装的霍尔传感器测量进入管道的水流造成的扇叶转动的速度，来计量水流流速。
所述STM32单片机模块1-5包括STM32单片机U5、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、晶振Y1、晶振Y2、轻触开关S1、跳线端子J2；其中电容C14、电容C15、电容C16、电容C17的一端同时接地，电容C14的另一端接晶振Y1的一端和STM32单片机U5的3号引脚，电容C15的另一端接晶振Y1的另一端和STM32单片机U5的4号引脚，电容C16的另一端接晶振Y2的一端和STM32单片机U5的5号引脚，电容C17的另一端接晶振Y2的另一端和STM32单片机U5的6号引脚，电阻R7的一端接晶振Y2的一端，电阻R7的另一端接晶振Y2的另一端，电阻R8的一端接3.3V电源正极，电阻R8的另一端同时接轻触开关S1的一端、电容C18的一端和STM32单片机U5的7号引脚，轻触开关S1的另一端和电容C18的另一端同时接地，电阻R9一端接3.3V电源正极，电阻R9另一端接电阻R10的一端和跳线端子J2的1号端口，电阻R10的另一端接STM32单片机U5的44号引脚，跳线端子J2的2号端口接地，电阻R11的一端接STM32单片机U5的20号引脚，电阻R11的另一端接地；STM32单片机U5的8号、23号、35号、47号引脚接地；STM32单片机U5的9号、24号、36号、48号引脚接3.3V电源正极。
所述LoRa通信模块1-6包括ZM433SX-M集成芯片U6、433MHzLoRA天线、电容C19、电容C20、极性电容C21、电感L2；其中，ZM433SX-M集成芯片U6的1、2、3、4、11、12、19、20、22号引脚接地，ZM433SX-M集成芯片U6的12号引脚接极性电容C21的负极端，ZM433SX-M集成芯片U6的13号引脚接极性电容C21的正极端和电感L2的一端，电感L2的另一端接3.0V电源正极，ZM433SX-M集成U6的14号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的15号引脚，ZM433SX-M集成U6的15号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的16号引脚，ZM433SX-M集成U6的16号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的17号引脚，ZM433SX-M集成U6的17号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的14号引脚，ZM433SX-M集成U6的18号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的13号引脚，ZM433SX-M集成U6的21号引脚接电容C20的一端，电容C20的另一端接433MHzLoRA天线端口J3的一端和电容C19的一端，433MHzLoRA天线端口J3的另一端和电容C19的另一端同时接地。
本发明的有益效果是：本发明可以根据传感器节点周围的温度和湿度的实时数据，判断该节点附近是否有热水管道漏水；亦可以通过比较两个相近节点的水流流速数据，判断两个节点之间的管道是否有漏水，可以通过两种方法结合，远程实时监测热力管道网络是否漏水，从而方便用于定位漏水点或漏水区间。
附图说明
图1是本发明的结构示意框图；
图2是本发明的整体结构连接图；
图3是本发明的储电模块电路连接图一；
图4是本发明的储电模块电路连接图二；
图5是本发明的降压稳压模块电路连接图一；
图6是本发明的降压稳压模块电路连接图二；
图7是本发明的降压稳压模块电路连接图三；
图8是本发明的传感器模块电路连接图一；
图9是本发明的传感器模块电路连接图二；
图10是本发明的STM32单片机模块电路连接图；
图11是本发明的LoRa通信模块电路连接图；
图中各标号为：1-1-水轮发电模块、1-2-储电模块、1-3-降压稳压模块、1-4-传感器模块、1-5-STM32单片机模块、1-6-LoRa通信模块、1-进水口、2-防水耐高温联轴器、3-12V永磁三相发电机、4-三相交流电源导线、5-电池仓、6-PCB控制电路板、7-SHT20温湿度传感器、8-水流流速传感器、9-保护壳、10-球形齿轮箱、11-导叶、12-转轮、13-出水口。
具体实施方式
实施例1：如图1-11所示，一种基于LoRa的自发电供热管道实时测漏装置，包括水轮发电模块1-1、储电模块1-2、降压稳压模块1-3、传感器模块1-4、STM32单片机模块1-5、LoRa通信模块1-6；所述水轮发电模块1-1与储电模块1-2电气连接，储电模块1-2与降压稳压模块1-3电气连接，降压稳压模块1-3分别与传感器模块1-4、STM32单片机模块1-5、LoRa通信模块1-6电气连接，STM32单片机模块1-5与传感器模块1-4、LoRa通信模块1-6电气连接。
进一步地，可以设置所述水轮发电模块1-1包括防水耐高温联轴器2、12V永磁三相发电机3、三相交流电源导线4、球形齿轮箱10、导叶11、转轮12；所述导叶11和转轮12套接在位于管道内球形齿轮箱10后方引出的固定杆上，球星齿轮箱10通过防水耐高温联轴器2和12V永磁三相发电机3相连，防水耐高温联轴器2在管道连接处经过防水和固定处理；12V永磁三相发电机3通过三相交流电源导线4将产生的电能传入电池仓5内储电模块1-2的4.8V锂电池电池组；当水流通过该装置管道内部时，通过导叶11的引导，使转轮12获得最大化的转动动能，进而带动固定杆转动，固定杆连接到球星齿轮箱10内部的齿轮，通过齿轮箱的变速，获得更大的角速度，并将动能通过防水耐高温联轴器2传导入12V永磁三相发电机3，带动发电机的转子转动进行发电，产生的12V三相交流电，通过三相交流电源导线4把电能传导到储电模块，进行储存。
进一步地，可以设置所述储电模块1-2包括安装在电池仓5内的锂电池充电电路板和4.8V锂电池电池组组成；其中，4.8V锂电池电池组为两节4.8V电压的锂电池并联组成，锂电池充电电路板将水轮发电模块1-1输送过来的12V电压转为4.8V锂电池电池组的充电电压4.8V；锂电池充电电路板包括LM2596降压稳压芯片U1、SE9018锂电池充电芯片U2、整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D4、整流二极管D5、整流二极管D6、二极管D7、发光二极管D8、二极管D9、发光二极管D10、发光二极管D11、保险丝F1、极性电容C1、电容C2、极性电容C3、极性电容C4、极性电容C5、电容C6、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电感L1、三相交流电输入端UV1、三相交流电输入端UV2、三相交流电输入端UV3；其中三相交流电输入端UV1连接整流二极管D1的正极端和整流二极管D2的负极端，三相交流电输入端UV2连接整流二极管D3的正极端和整流二极管D4的负极端，三相交流电输入端UV3连接整流二极管D5的正极端和整流二极管D6的负极端；整流二极管D1、整流二极管D3、整流二极管D5的负极端同时连接保险丝F1的一端，保险丝F1的另一端连接LM2596降压稳压芯片U1的1号端口，整流二极管D2、整流二极管D4、整流二极管D6的负极端同时接地；极性电容C1的正极端接LM2596降压稳压芯片U1的1号端口，极性电容C1的负极端接地；电阻R1的一端接LM2596降压稳压芯片U1的4号端口，电阻R1的另一端接地；电阻R2的一端和电容C2的一端同时接LM2596降压稳压芯片U1的4号端口，电阻R2的另一端和电容C2的另一端同时接5V电源正极，电感L1的一端和二极管D7的负极端同时接LM2596降压稳压芯片U1的2号端口，二极管D7的正极端接地，电感L1的另一端接5V电源正极；极性电容C3的正极接5V电源正极，极性电容C3的负极接地；电阻R3的一端接5V电源正极，电阻R3的另一端接发光二极管D8的正极，发光二极管D8的负极接地；SE9018锂电池充电芯片U2的1号端口和3号端口接地；SE9018锂电池充电芯片U2的2号端口接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地；SE9018锂电池充电芯片U2的4号端口接二极管D9的负极端，二极管D9的正极端接5V电源正极；SE9018锂电池充电芯片U2的4号端口接极性电容C4的正极端，极性电容C4的负极端接地；SE9018锂电池充电芯片U2的5号端口同时接极性电容C5的正极端、电容C6的一端、4.8电源正极和电池接口端子J1的1号端口；极性电容C5的负极端、电容C6的另一端和电池接口端子J1的2号端口同时接地；SE9018锂电池充电芯片U2的6号端口接发光二极管D11的负极端，发光二极管D11的正极端接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接二极管D9的负极端；SE9018锂电池充电芯片U2的7号端口接发光二极管D10的负极端，发光二极管D10的正极端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端、SE9018锂电池充电芯片U2的7号端口接二极管D9的负极端。
进一步地，可以设置所述降压稳压模块1-3包括ASM1117-3.3降压稳压芯片U3、LP2992IM5-3.0降压稳压芯片U4、极性电容C7、电容C8、极性电容C9、电容C10、极性电容C11、电容C12、极性电容C13；其中ASM1117-3.3降压稳压芯片U3的1号引脚接地，ASM1117-3.3降压稳压芯片U3的2号引脚接极性电容C9的正极端、电容C10的一端和3.3V电源正极，极性电容C9的负极端和电容C10的另一端接地；ASM1117-3.3降压稳压芯片U3的3号引脚接极性电容C7的正极端、电容C8的一端和4.8V电源正极；极性电容C7的负极端和电容C8的另一端接地；LP2992IM5-3.0降压稳压芯片U4的1号端口和3号端口接3.3V电源正极，LP2992IM5-3.0降压稳压芯片U4的2号端口接地，LP2992IM5-3.0降压稳压芯片U4的4号端口和5号端口同时接电容C12的一端、极性电容C13的正极端、3.0V电源正极，电容C12的另一端、极性电容C13的负极端接地；3.0V电源正极接极性电容C11的正极端，极性电容C11的负极端接地。
进一步地，可以设置所述传感器模块1-4包括SHT20温湿度传感器7、水流流速传感器8、电阻R12、电阻R13、极性电容C22、电容C23、极性电容C24、电容C25；其中，SHT20温湿度传感器芯片U7的2、3、4号引脚接地，SHT20温湿度传感器芯片U7的5号引脚接3.0V电源正极，SHT20温湿度传感器芯片U7的1号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的21号引脚和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接3.0V电源正极，SHT20温湿度传感器芯片U7的6号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的22号引脚和电阻R13的一端，电阻R13的另一端、极性电容C22的正极端和电容C33的一端接3.0V电源正极，极性电容C22的负极端和电容C33的另一端接地；水流流速传感器接口J3的1号端口接地，水流流速传感器接口J3的2号端口接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的31号引脚，水流流速传感器接口J3的3号端口接3.3V电源正极、极性电容C24的正极端和电容C25的一端，极性电容C24的负极端和电容C25的另一端接地。
进一步地，可以设置所述水流流速传感器8通过管道内部安装的霍尔传感器测量进入管道的水流造成的扇叶转动的速度，来计量水流流速。
进一步地，可以设置所述STM32单片机模块1-5包括STM32单片机U5、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、晶振Y1、晶振Y2、轻触开关S1、跳线端子J2；其中电容C14、电容C15、电容C16、电容C17的一端同时接地，电容C14的另一端接晶振Y1的一端和STM32单片机U5的3号引脚，电容C15的另一端接晶振Y1的另一端和STM32单片机U5的4号引脚，电容C16的另一端接晶振Y2的一端和STM32单片机U5的5号引脚，电容C17的另一端接晶振Y2的另一端和STM32单片机U5的6号引脚，电阻R7的一端接晶振Y2的一端，电阻R7的另一端接晶振Y2的另一端，电阻R8的一端接3.3V电源正极，电阻R8的另一端同时接轻触开关S1的一端、电容C18的一端和STM32单片机U5的7号引脚，轻触开关S1的另一端和电容C18的另一端同时接地，电阻R9一端接3.3V电源正极，电阻R9另一端接电阻R10的一端和跳线端子J2的1号端口，电阻R10的另一端接STM32单片机U5的44号引脚，跳线端子J2的2号端口接地，电阻R11的一端接STM32单片机U5的20号引脚，电阻R11的另一端接地；STM32单片机U5的8号、23号、35号、47号引脚接地；STM32单片机U5的9号、24号、36号、48号引脚接3.3V电源正极。
进一步地，可以设置所述LoRa通信模块1-6包括ZM433SX-M集成芯片U6、433MHzLoRA天线、电容C19、电容C20、极性电容C21、电感L2；其中，ZM433SX-M集成芯片U6的1、2、3、4、11、12、19、20、22号引脚接地，ZM433SX-M集成芯片U6的12号引脚接极性电容C21的负极端，ZM433SX-M集成芯片U6的13号引脚接极性电容C21的正极端和电感L2的一端，电感L2的另一端接3.0V电源正极，ZM433SX-M集成U6的14号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的15号引脚，ZM433SX-M集成U6的15号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的16号引脚，ZM433SX-M集成U6的16号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的17号引脚，ZM433SX-M集成U6的17号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的14号引脚，ZM433SX-M集成U6的18号引脚接STM32单片机模块1-5中STM32单片机U5的13号引脚，ZM433SX-M集成U6的21号引脚接电容C20的一端，电容C20的另一端接433MHzLoRA天线端口J3的一端和电容C19的一端，433MHzLoRA天线端口J3的另一端和电容C19的另一端同时接地。
另，装置中的所述降压稳压模块1-3、传感器模块1-4、STM32单片机模块1-5和LoRa通信模块1-6集成在一张PCB控制电路板6上，安装在图2所示的位置，设置保护壳9用于保护在管道外的裸漏的12V永磁三相发电机3、三相交流电源导线4、SHT20温湿度传感器7、PCB控制电路板6上各器件及电池仓5中各部件不受土壤、水分的侵入；保护壳在靠近12V永磁三相发电机3的一侧有散热铜片，可以散发发电机产生的余热。
本发明的工作原理是：将该装置嵌入安装到供热管网的任意需要监控的管道中，作为供热管道的一个连接节点，该装置的管道口径遵循标准供热管道的规格要求，兼容安装。本装置采取自发电的方式，利用灯泡贯流式水流发电机，将水流的动能转化为电能，存储到锂电池电池组中，为监测、控制系统提供电能，以此保证当供热管道开始给水供热时，就可以发电，保证监测控制系统的正常工作。将每一个装置，看作供热管道中的一个节点装置，则该装置主要以两种方式实现实时管道漏水监测。第一种方式是点监测，即通过对节点装置附近土壤环境的温、湿度数据，判断装置节点处是否有管道漏水状况；第二种方式是段监测，即通过对两个相邻节点装置水流流量的数据对比，判断相邻两个节点装置之间的管道有否有漏水状况。这两种工作方式，都是通过相应的传感器进行数据采集，然后通过控制单片机STM32将采集的数据进行打包处理，并通过LoRa无线通信的方式传送到附近地面的LoRa基站或LoRa中继，最终通过LoRa基站将数据传送到云服务器，实现云监控。由于LoRa低功耗广域网的无线通信特点，本例中建议使用星型网络拓扑结构，在每3-5公里的间距内，设置一个LoRa中继或LoRa基站即可。LoRa中继或LoRa基站使用基于SX1276芯片的LoRa模块，或基于SX1301芯片的LoRa模块皆可，LoRa基站需带有网口。
水轮发电模块1-1可以利用管道中的水流流动，通过灯泡贯流式水流发电方式进行发电，并将电能通过储电模块1-2的锂电池充电电路板进行稳压恒流，最终将电能存入4.8V锂电池电池组中。水轮发电模块1-1所提供的电能可以完全支撑传感器模块1-4、STM32单片机模块1-5、LoRa通信模块1-6所需的工作能耗。储电模块1-2中的电能通过降压稳压模块1-3实现降压稳压后，可以为传感器模块1-4、STM32单片机模块1-5、LoRa通信模块1-6提供工作电能。通过STM32单片机模块1-5控制传感器模块1-4对装置外的土壤温度和管道内的水流流速进行监控。并将数据通过LoRa通信的方式，实时将数据上传到云端服务器。云端服务器通过对历史数据的对比，当检测到装置外的土壤温度异常上升，说明装置附近出现了供热管道漏水的情况；当对比两个相邻节点的水流流速有明显差别时，可以怀疑两个节点装置间的供热管道出现漏水。进而在云端发出报警信息，最终精确的确定城市管网漏水的管道位置。
上面结合图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于LoRa的自发电供热管道实时测漏装置，其特征在于：包括水轮发电模块（1-1）、储电模块（1-2）、降压稳压模块（1-3）、传感器模块（1-4）、STM32单片机模块（1-5）、LoRa通信模块（1-6）；所述水轮发电模块（1-1）与储电模块（1-2）电气连接，储电模块（1-2）与降压稳压模块（1-3）电气连接，降压稳压模块（1-3）分别与传感器模块（1-4）、STM32单片机模块（1-5）、LoRa通信模块（1-6）电气连接，STM32单片机模块（1-5）与传感器模块（1-4）、LoRa通信模块（1-6）电气连接；
所述储电模块（1-2）包括安装在电池仓（5）内的锂电池充电电路板和4.8V锂电池电池组组成；其中，4.8V锂电池电池组为两节4.8V电压的锂电池并联组成，锂电池充电电路板将水轮发电模块（1-1）输送过来的12V电压转为4.8V锂电池电池组的充电电压4.8V；锂电池充电电路板包括LM2596降压稳压芯片U1、SE9018锂电池充电芯片U2、整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D4、整流二极管D5、整流二极管D6、二极管D7、发光二极管D8、二极管D9、发光二极管D10、发光二极管D11、保险丝F1、极性电容C1、电容C2、极性电容C3、极性电容C4、极性电容C5、电容C6、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电感L1、三相交流电输入端UV1、三相交流电输入端UV2、三相交流电输入端UV3；其中三相交流电输入端UV1连接整流二极管D1的正极端和整流二极管D2的负极端，三相交流电输入端UV2连接整流二极管D3的正极端和整流二极管D4的负极端，三相交流电输入端UV3连接整流二极管D5的正极端和整流二极管D6的负极端；整流二极管D1、整流二极管D3、整流二极管D5的负极端同时连接保险丝F1的一端，保险丝F1的另一端连接LM2596降压稳压芯片U1的1号端口，整流二极管D2、整流二极管D4、整流二极管D6的负极端同时接地；极性电容C1的正极端接LM2596降压稳压芯片U1的1号端口，极性电容C1的负极端接地；电阻R1的一端接LM2596降压稳压芯片U1的4号端口，电阻R1的另一端接地；电阻R2的一端和电容C2的一端同时接LM2596降压稳压芯片U1的4号端口，电阻R2的另一端和电容C2的另一端同时接5V电源正极，电感L1的一端和二极管D7的负极端同时接LM2596降压稳压芯片U1的2号端口，二极管D7的正极端接地，电感L1的另一端接5V电源正极；极性电容C3的正极接5V电源正极，极性电容C3的负极接地；电阻R3的一端接5V电源正极，电阻R3的另一端接发光二极管D8的正极，发光二极管D8的负极接地；SE9018锂电池充电芯片U2的1号端口和3号端口接地；SE9018锂电池充电芯片U2的2号端口接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地；SE9018锂电池充电芯片U2的4号端口接二极管D9的负极端，二极管D9的正极端接5V电源正极；SE9018锂电池充电芯片U2的4号端口接极性电容C4的正极端，极性电容C4的负极端接地；SE9018锂电池充电芯片U2的5号端口同时接极性电容C5的正极端、电容C6的一端、4.8电源正极和电池接口端子J1的1号端口；极性电容C5的负极端、电容C6的另一端和电池接口端子J1的2号端口同时接地；SE9018锂电池充电芯片U2的6号端口接发光二极管D11的负极端，发光二极管D11的正极端接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接二极管D9的负极端；SE9018锂电池充电芯片U2的7号端口接发光二极管D10的负极端，发光二极管D10的正极端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端、SE9018锂电池充电芯片U2的7号端口接二极管D9的负极端；
所述降压稳压模块（1-3）包括ASM1117-3.3降压稳压芯片U3、LP2992IM5-3.0降压稳压芯片U4、极性电容C7、电容C8、极性电容C9、电容C10、极性电容C11、电容C12、极性电容C13；其中ASM1117-3.3降压稳压芯片U3的1号引脚接地，ASM1117-3.3降压稳压芯片U3的2号引脚接极性电容C9的正极端、电容C10的一端和3.3V电源正极，极性电容C9的负极端和电容C10的另一端接地；ASM1117-3.3降压稳压芯片U3的3号引脚接极性电容C7的正极端、电容C8的一端和4.8V电源正极；极性电容C7的负极端和电容C8的另一端接地；LP2992IM5-3.0降压稳压芯片U4的1号端口和3号端口接3.3V电源正极，LP2992IM5-3.0降压稳压芯片U4的2号端口接地，LP2992IM5-3.0降压稳压芯片U4的4号端口和5号端口同时接电容C12的一端、极性电容C13的正极端、3.0V电源正极，电容C12的另一端、极性电容C13的负极端接地；3.0V电源正极接极性电容C11的正极端，极性电容C11的负极端接地；
所述传感器模块（1-4）包括SHT20温湿度传感器（7）、水流流速传感器（8）、电阻R12、电阻R13、极性电容C22、电容C23、极性电容C24、电容C25；其中，SHT20温湿度传感器芯片U7的2、3、4号引脚接地，SHT20温湿度传感器芯片U7的5号引脚接3.0V电源正极，SHT20温湿度传感器芯片U7的1号引脚接STM32单片机模块（1-5）中STM32单片机U5的21号引脚和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接3.0V电源正极，SHT20温湿度传感器芯片U7的6号引脚接STM32单片机模块（1-5）中STM32单片机U5的22号引脚和电阻R13的一端，电阻R13的另一端、极性电容C22的正极端和电容C33的一端接3.0V电源正极，极性电容C22的负极端和电容C33的另一端接地；水流流速传感器接口J3的1号端口接地，水流流速传感器接口J3的2号端口接STM32单片机模块（1-5）中STM32单片机U5的31号引脚，水流流速传感器接口J3的3号端口接3.3V电源正极、极性电容C24的正极端和电容C25的一端，极性电容C24的负极端和电容C25的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa的自发电供热管道实时测漏装置，其特征在于：所述水轮发电模块（1-1）包括防水耐高温联轴器（2）、12V永磁三相发电机（3）、三相交流电源导线（4）、球形齿轮箱（10）、导叶（11）、转轮（12）；所述导叶（11）和转轮（12）套接在位于管道内球形齿轮箱（10）后方引出的固定杆上，球形齿轮箱（10）通过防水耐高温联轴器（2）和12V永磁三相发电机（3）相连；12V永磁三相发电机（3）通过三相交流电源导线（4）将产生的电能传入电池仓（5）内储电模块（1-2）的4.8V锂电池电池组。
3.根据权利要求1所述的基于LoRa的自发电供热管道实时测漏装置，其特征在于：所述水流流速传感器（8）通过管道内部安装的霍尔传感器测量进入管道的水流造成的扇叶转动的速度，来计量水流流速。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa的自发电供热管道实时测漏装置，其特征在于：所述STM32单片机模块（1-5）包括STM32单片机U5、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、晶振Y1、晶振Y2、轻触开关S1、跳线端子J2；其中电容C14、电容C15、电容C16、电容C17的一端同时接地，电容C14的另一端接晶振Y1的一端和STM32单片机U5的3号引脚，电容C15的另一端接晶振Y1的另一端和STM32单片机U5的4号引脚，电容C16的另一端接晶振Y2的一端和STM32单片机U5的5号引脚，电容C17的另一端接晶振Y2的另一端和STM32单片机U5的6号引脚，电阻R7的一端接晶振Y2的一端，电阻R7的另一端接晶振Y2的另一端，电阻R8的一端接3.3V电源正极，电阻R8的另一端同时接轻触开关S1的一端、电容C18的一端和STM32单片机U5的7号引脚，轻触开关S1的另一端和电容C18的另一端同时接地，电阻R9一端接3.3V电源正极，电阻R9另一端接电阻R10的一端和跳线端子J2的1号端口，电阻R10的另一端接STM32单片机U5的44号引脚，跳线端子J2的2号端口接地，电阻R11的一端接STM32单片机U5的20号引脚，电阻R11的另一端接地；STM32单片机U5的8号、23号、35号、47号引脚接地；STM32单片机U5的9号、24号、36号、48号引脚接3.3V电源正极。
5.根据权利要求1所述的基于LoRa的自发电供热管道实时测漏装置，其特征在于：所述LoRa通信模块（1-6）包括ZM433SX-M集成芯片U6、433MHzLoRA天线、电容C19、电容C20、极性电容C21、电感L2；其中，ZM433SX-M集成芯片U6的1、2、3、4、11、12、19、20、22号引脚接地，ZM433SX-M集成芯片U6的12号引脚接极性电容C21的负极端，ZM433SX-M集成芯片U6的13号引脚接极性电容C21的正极端和电感L2的一端，电感L2的另一端接3.0V电源正极，ZM433SX-M集成U6的14号引脚接STM32单片机模块（1-5）中STM32单片机U5的15号引脚，ZM433SX-M集成U6的15号引脚接STM32单片机模块（1-5）中STM32单片机U5的16号引脚，ZM433SX-M集成U6的16号引脚接STM32单片机模块（1-5）中STM32单片机U5的17号引脚，ZM433SX-M集成U6的17号引脚接STM32单片机模块（1-5）中STM32单片机U5的14号引脚，ZM433SX-M集成U6的18号引脚接STM32单片机模块（1-5）中STM32单片机U5的13号引脚，ZM433SX-M集成U6的21号引脚接电容C20的一端，电容C20的另一端接433MHzLoRA天线端口J3的一端和电容C19的一端，433MHzLoRA天线端口J3的另一端和电容C19的另一端同时接地。
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CN109662713B (zh) * 2019-01-14 2024-02-20 张晶 一种基于LoRa远端通信应对病人呼吸异常的语音报警设备
CN110048860A (zh) * 2019-04-18 2019-07-23 昆明理工大学 一种自发电的轨道交通照明及LoRa信号转发装置
CN110594596B (zh) * 2019-09-30 2020-12-01 郑州力通水务有限公司 水务管网漏损检测电路
EP4085240A4 (en) 2019-12-31 2024-01-03 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation LEAK DETECTION SYSTEM AND METHODS OF PRODUCTION AND USE THEREOF
CN111981326B (zh) * 2020-08-12 2022-05-17 罗普特科技集团股份有限公司 一种管廊漏水检测方法和装置
CN113791440B (zh) * 2021-08-25 2024-05-17 昆明理工大学 一种基于cps的辐射监测设备
CN115795373A (zh) * 2023-02-10 2023-03-14 武汉商启网络信息有限公司 一种管道泄漏监测方法、系统、电子设备及存储介质
CN118034151B (zh) * 2024-03-11 2024-08-16 北京市热力集团有限责任公司 一种国产数字化城市热网监控系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102434783A (zh) * 2011-10-09 2012-05-02 中国计量学院 基于相位生成载波解调的光纤水下长输管道泄漏检测装置
CN105446240A (zh) * 2016-01-15 2016-03-30 苏州创必成电子科技有限公司 一种近程自供电管道流体参数监控终端
CN206249548U (zh) * 2016-12-16 2017-06-13 宁夏计算机软件与技术服务有限公司 基于低功耗通信网络与传感器集成技术的环境检测装置
CN206258154U (zh) * 2016-11-21 2017-06-16 广州市兆基仪表仪器制造有限公司 无线远程光电直读水表
CN107590980A (zh) * 2017-09-20 2018-01-16 昆明理工大学 一种基于Zigbee自组网的嵌入式井盖下水道实时数据采集系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201803113U (zh) * 2010-04-30 2011-04-20 华尔达（厦门）塑胶有限公司 家用自来水监控器
CN104810873B (zh) * 2014-01-28 2018-03-16 广东欧珀移动通信有限公司 电子设备充电控制装置及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102434783A (zh) * 2011-10-09 2012-05-02 中国计量学院 基于相位生成载波解调的光纤水下长输管道泄漏检测装置
CN105446240A (zh) * 2016-01-15 2016-03-30 苏州创必成电子科技有限公司 一种近程自供电管道流体参数监控终端
CN206258154U (zh) * 2016-11-21 2017-06-16 广州市兆基仪表仪器制造有限公司 无线远程光电直读水表
CN206249548U (zh) * 2016-12-16 2017-06-13 宁夏计算机软件与技术服务有限公司 基于低功耗通信网络与传感器集成技术的环境检测装置
CN107590980A (zh) * 2017-09-20 2018-01-16 昆明理工大学 一种基于Zigbee自组网的嵌入式井盖下水道实时数据采集系统

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