CN110081224A - 一种基于物联网的管道泄漏检测控制系统 - Google Patents

一种基于物联网的管道泄漏检测控制系统 Download PDF

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贺永轩
乔伟立
白玉
丁长远
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Abstract

本发明提供一种基于物联网的管道泄漏检测控制系统，包括控制阀、控制模块、后台服务器和发电模块,控制阀设置于管道上，控制阀用于控制所述管道内的流量；控制模块设置于管道上，控制模块用于检测所述管道内的流体信息并调节所述控制阀的开关；用于和控制模块通讯；发电模块设置于管道上，用于给控制模块和控制阀供电。本发明中的发电模块设置于管道上，通过利用管道内的流体来发电给控制模块和控制阀供电，可以省去电线的布置。本发明中采用SX1278射频芯片，采用LoRa扩频技术，可以实现强抗干扰、高灵敏度、远通讯距离等特点。

Description

一种基于物联网的管道泄漏检测控制系统
技术领域
本发明涉及管道控制系统领域，特别涉及一种基于物联网的管道泄漏检测控制系统。
背景技术
城市供水管网系统是现在城市中重要的基础设施，供水管网担负着维持人们的正常生活的重任。
目前，城市管道的路径规划往往存在简单化、粗放化的问题，另外管道是大多铺设在地底下的，维修更是异常的艰难，很难确定损坏的位置，维修时一般要在若干处各自挖开一截路，才能最终找到管道损坏的位置。
如申请号为201820299311.6的中国专利公开了供水管网检修控制系统，它包括管道，所述的管道与城市支管之间通过管网节点连接，在每个所述的管网节点上均安装有高压电磁阀和压力传感器，所述的高压电磁阀和压力传感器分别通过监控线路与压力控制分析系统相连。在上述技术方案中：所述的监控线路分两路，一路为压力信号采集器通过信号传输线与所述的压力控制分析系统连接，所述的压力信号采集器一侧通过信号传输线与压力传感器连接；另一路为工控开关通过信号传输线与所述的压力控制分析系统连接，所述的工控开关一侧通过电源传输线与电源连接，另一侧通过电源传输线与高压电磁阀连接。
发明人在实现本发明实施例的过程中，发现背景技术中至少存在以下缺陷：
（1）工控开关一侧通过电源传输线与电源连接，另一侧通过电源传输线与高压电磁阀连接，通过电源传输线来连接电磁阀、工控开关和电源需要铺设大量的电线，成本高、难度大。
（2）每个管网节点之间的通讯需要布置大量的通讯线，成本高、难度大。
发明内容
为了解决目前管道控制系统中很难确定损坏的位置，维修更是异常的艰难，需要布置大量的电源线和通讯线，成本高、难度大的问题。
本发明提供一种基于物联网的管道泄漏检测控制系统，包括：
控制阀，设置于管道上，所述控制阀用于控制所述管道内的流量；
控制模块，设置于管道上，所述控制模块用于检测所述管道内的流体信息并调节所述控制阀的开关；
后台服务器，设置于目标供水区内，用于和控制模块通讯；及
发电模块，设置于管道上，用于给控制模块和控制阀供电；
其中，所述控制模块之间互相无线通讯并将所述管道内的流体信息发送到所述后台服务器上，通过所述控制模块和/或后台服务器分析判断后通过所述控制模块调节所述控制阀的开关。
进一步地，所述发电模块包括：
管道发电机，设置于管道上，通过管道内的流体进行发电；
整流稳压模块，与所述管道发电机连接，用于对所述管道发电机发出的电流进行整流稳压；及
充电模块，一端与整流稳压模块连接，另一端与电池连接并为其充电，电池用于存贮电能并向外部供电。
进一步地，所述控制模块包括：
处理器模块；
数据采集模块，与所述处理器模块相连，所述数据采集模块传输流体信息给所述处理器模块，所述数据采集模块包括：压力检测仪和/或流速检测仪；
控制单元，与所述处理器模块相连，用于接收处理器的信息并控制所述控制阀的开关；及
无线通信模块，与所述处理器模块相连，所述无线通信模块用于传输并接受信息。
进一步地，所述数据采集模块还包括：声波检测仪。
进一步地，所述后台服务器包括：
处理器模块；
无线通信模块，与所述处理器模块相连，用于传输处理器模块信息给控制模块并接收控制模块发送的信息。
上述一种基于物联网的管道泄漏检测控制系统包括以下优点：
1.本发明中的发电模块设置于管道上，通过利用管道内的流体来发电给控制模块和控制阀供电，可以省去电线的布置。
2.本发明中采用SX1278射频芯片，采用LoRa扩频技术，可以实现强抗干扰、高灵敏度、远通讯距离等特点，节省节点间的线缆。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的目标供水区示意图。
图3为本发明的发电模块示意图。
图4为本发明的后台服务器示意图。
图5为本发明的控制模块示意图。
附图标号：1-后台服务器；2-控制模块；3-发电模块；4-控制阀；5-管道发电机；6-整流稳压模块；7-电池；8-目标区域。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1、图2为一实施例中基于物联网的管道控制系统，包括：
控制阀4，设置于管道上，控制阀4用于控制管道内的流体量。
控制模块2，设置于管道上，控制模块2用于检测管道内的流体信息并调节控制阀4的开关；优选的，控制模块2设置于管道上的发电模块3上。
后台服务器1，设置于目标区域8内，用于和控制模块2通讯；及
发电模块3，设置于管道上，用于给控制模块2和控制阀4供电。
具体地，后台服务器1可以设置在目标区域8中的控制机房中，控制模块2、控制阀4和发电模块3为一组控制元，在每个管道上均设置有多组控制元，每组控制元中的从站模块都有一个自己的ID；控制模块2之间互相无线通讯传输信息并和后台服务器1无线通讯传输信息。
本实施例中，通过每组控制元中的控制模块2检测管道内的流体信息，控制模块2之间相互通讯并将管道内的流体信息传输给后台服务器1，通过控制模块2中的处理器模块分析处理每个控制模块2检测的管道内的流体信息进行泄漏点的判断，随后与泄漏点相邻的两个控制元中的控制模块2调节该控制元中的控制阀4关闭，并发出报警信息使工作人员及时的去维修损坏处的管道。也可以通过控制模块2将管道内的流体信息传输给后台服务器1，后台服务器1通过分析计算是否有泄漏，如果有泄漏的情况，后台服务器1发送信息给与泄漏点相邻的两个控制元中的控制模块2，使控制模块2调节控制阀4关闭，阻止流体的泄漏，并发出报警信息使工作人员及时的去维修损坏处的管道。
本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图3发电模块3包括：
管道发电机5，设置于管道上，通过管道内的流体进行发电；
整流稳压模块6，与管道发电机5连接，用于对管道发电机5发出的电流进行整流稳压；
充电模块，一端与整流稳压模块6连接，另一端与电池7连接并为其充电，电池7用于存贮电能并向外部供电。
具体地，管道发电机5可以是轴流式管道发电机或冲击式管道发电机，通过管道内流体来进行发电。
本实施例中，管道发电机5设置在管道上，管道发电机5与整流稳压模块6连接，整流稳压模块6与充电模块连接，充电模块还和电池7连接并为其充电，管道发电机5利用管道内流体来进行发电，发出的电经整流稳压模块6进行整流稳压处理后给电池7存贮电能，电池7与控制模块2和控制阀4相连，用于给控制模块2和控制阀4供电，通过发电模块3中的电池7给控制模块2和控制阀4供电，可以省去从外部接线，利用发电模块3给控制模块2和控制阀4供电接线简单、快捷、方便，不用从外部接线给控制模块2和控制阀4，省略了大量的布线和接线工作，使控制模块2和控制阀4供电更简单、方便。
本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图5控制模块2包括：
处理器模块；
数据采集模块，与处理器模块相连，数据采集模块传输流体信息给处理器模块，数据采集模块包括：压力检测仪和/或流速检测仪，压力检测仪用于检测此处管道内流体的压力，流速检测仪来检测此处管道内流体的流速；优选的，数据采集模块还可以包括声波检测定位仪，声波检测定位仪用于二次判断泄漏点的具体位置。
控制单元，与处理器模块相连，用于接收处理器的信息并调节控制阀的开关；及
无线通信模块，与处理器模块相连，无线通信模块用于传输并接受信息。优选的，无线通过模块可以在每个控制模块之间相互传输并接受信息，也可以传输处理器模块信息给后台服务器1并接收后台服务器1发送的信息。
本实施例中，控制模块2包括处理器模块、数据采集模块、控制单元、无线通信模块，控制模块2集处理、数据采集、控制、通信等多种功能于一体，实现了轻便、多功能化；数据采集模块、控制单元、无线通信模块与处理器模块相连，数据采集模块采集流体信息给处理器模块，处理器模块分析处理每个控制模块2检测的管道内的流体信息进行泄漏点的判断，随后与泄漏点相邻的两个控制元中的控制模块2调节该控制元中的控制阀4关闭，并发出报警信息使工作人员及时的去维修损坏处的管道。也可以通过控制模块2将管道内的流体信息传输给后台服务器1，后台服务器1通过分析计算是否有泄漏，如果有泄漏的情况，后台服务器1发送信息给与泄漏点相邻的两个控制元中的控制模块2，使该控制元中的控制模块2调节控制阀4关闭，阻止泄漏，并发出报警信息使工作人员及时的去维修损坏处的管道。
本发明实施例的一个可选实施方式中，参照图4后台服务器1包括：
处理器模块；
无线通信模块，与处理器模块相连，无线通信模块用于传输处理器模块信息给控制模块2并接收控制模块2发送的信息。
具体地，还包括上位机，上位机与处理器模块连接，用于显示和传输信息。
本实施例中，后台服务器1通过采集每个控制模块2发送的流体信息，进行分析处理后后台服务器1进行泄漏点的判断，随后发送信息给需要动作的控制模块2，使控制模块2来调节控制阀关闭，阻止管道继续泄漏，可以及时的判断和阻止管道的泄漏，并发出报警信息使工作人员及时的去维修损坏处的管道。
本发明实施例的一个可选实施方式中，无线通信模块为SX1278射频芯片。
本实施例中，无线通信模块采用SX1278射频芯片，采用LoRa扩频技术，具有强抗干扰、高灵敏度、远通讯距离等优点，使用433M免费频段，无需二次付费、节约成本，发射功率20dBm（约100mW），通信距离实测2KM，覆盖范围较广。

Claims (5)

1.一种基于物联网的管道泄漏检测控制系统，其特征在于，包括：
控制阀，设置于管道上，所述控制阀用于控制所述管道内的流量；
控制模块，设置于管道上，所述控制模块用于检测所述管道内的流体信息并调节所述控制阀的开关；
后台服务器，设置于目标供水区内，用于和控制模块通讯；及
发电模块，设置于管道上，用于给控制模块和控制阀供电；
其中，所述控制模块之间互相无线通讯并将所述管道内的流体信息发送到所述后台服务器上，通过所述控制模块和/或后台服务器分析判断后通过所述控制模块调节所述所述控制阀的开关。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的管道泄漏检测控制系统，其特征在于，所述发电模块包括：
管道发电机，设置于管道上，通过管道内的流体进行发电；
整流稳压模块，与所述管道发电机链接，用于对所述管道发电机发出的电流进行整流稳压；及
充电模块，一端与整流稳压模块连接，另一端与电池连接并为其充电，电池用于存贮电能并向外部供电。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的管道泄漏检测控制系统，其特征在于，所述控制模块包括：
处理器模块；
数据采集模块，与所述处理器模块相连，所述数据采集模块传输流体信息给所述处理器模块，所述数据采集模块包括：压力检测仪和/或流速检测仪；
控制单元，与所述处理器模块相连，用于接收处理器的信息并控制所述控制阀的开关；及
无线通信模块，与所述处理器模块相连，所述无线通信模块用于传输并接受信息。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的管道泄漏检测控制系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括：声波检测仪。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的管道泄漏检测控制系统，其特征在于，所述后台服务器包括：
处理器模块；
无线通信模块，与所述处理器模块相连，用于传输处理器模块信息给控制模块并接收控制模块发送的信息。
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