CN112627288A - 一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,本发明属于管路检测领域,涉及水网检测技术,用于解决需要一种能够对水管实时监控的系统来保障我们的用水安全的问题;通过检测管路的振动进而检测管路流速,使得管路即可监测不正常振动也可以检测流速使得用户在使用时减少购买流速传感器;通过源计算模块通过建立局部树图,即收集了异常节点直接相关的父节点,也收集了可作为异常节点参考对象的并列节点从而为后续异常节点的判断提供了充足的参考依据,如此通过提取局部树图,有利于突出各异常节点所在的水网区域的影响范围从而在明确水网异常范围的前提下,根据异常节点与周围节点的相关性,快捷高效的对异常节点进行分析。
Description
技术领域
本发明属于管路检测领域,涉及水网检测技术,具体是一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表。
背景技术
众所周知,在生活中每家每户都需要用水,由于水管埋设于地下或者是墙壁中,不宜对其进行检测,长此以往会发生水管老化、渗漏,严重的甚至发生水管破裂。在住宅密集的生活区,一旦漏水或者破裂这不仅会给邻居带来日常不便甚至会对楼梯产生一定影响,因此我们需要一种能够对水管实时监控的系统来保障我们的用水安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,用于解决需要一种能够对水管实时监控的系统来保障我们的用水安全的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,包括超声波水表、远传模块、监测模块以及判断模块;
其中,所述监测模块包括流速监测单元与水压监测单元;
所述流速监测单元包括若干个振动监测节点,所述振动监测节点安装在供水管道入水口与出水口,所述振动监测节点用于监测供水管道的振动,并通过公式得出供水管道的模拟流速值Vx;式中CD1为第一振动监测节点监测的振动值、CD2为第二振动监测节点监测的振动值、CD3为第三振动监测节点监测的振动值、CDn为第n振动监测节点监测的振动值、n为振动监测节点个数、ZJ为供水管道管径、SY为当前供水管道水压、β为预设调整值。
进一步地,所述供水管道管径ZJ通过施工BIM模型获得。
进一步地,所述振动监测节点包括振动传感器,所述振动传感器用于收集供水管道的振动,并通过振动包经络算法获得震值。
进一步地,所述水压监测单元包括水网建模节点,其内部预设有水网模型,并根据水网模型建立树节点模型;数据接收节点,用于获取水网上各节点的水压和温度;数据存储节点,与数据接收节点连接,用于获取数据接收节点的接收数据并进行存储;末端检测节点,与数据接收节点连接,用于对数据接收节点接收的各末端节点最新的水压和温度进行巡查,并提取水压或者温度异常的末端节点作为检测对象;异常巡查节点,分别连接末端检测节点、数据存储节点和水网建模节点;异常巡查节点用于获取末端检测节点提取的检测对象,并用于结合水网模型进行逆向检索获取每一个水压或者温度异常的节点作为异常节点;源计算节点,其与异常巡查节点和水网建模节点连接,用于根据水网模型提取包含所有异常节点的局部树图,局部树图中还包括每一个异常节点的父节点以及并列节点,同一父节点下的所有子节点称为并列节点;水压异常定位节点,其与源计算节点连接,用于统计局部树图上各节点的水流量,并用于根据并列节点的水流量之和与父节点水流量的对比判断水压异常位置;温度异常定位节点,其与源计算节点连接,用于针对每一个局部树图进行逆向检索,获取最接近局部树图根节点的温度异常节点作为目标节点,然后根据目标节点对温度异常位置进行定位;异常输出节点,其分别连接水压异常定位节点和温度异常定位节点,用于统计水压异常位置和温度异常位置并输出。
进一步地,其中,数据接收节点与各水压传感器和温度传感器均无线连接。
进一步地,所述水网模型上每一个节点均对应水网实体上的一个阀门,且所述水网上的每一个阀门均为流量阀,每一个阀门设置的水压传感器和温度传感器,数据接收节点分别连接每一个水压传感器和温度传感器用于获取各节点的水压和温度。
进一步地,所述水压异常定位节点用于针对每一个异常节点,获取异常节点的水压与单位时间内的水流量的比值作为对比值,并获取异常节点的多个并列节点的水压与单位时间内的水流量的比值的均值作为参照值,水压异常定位节点用于用于根据对比值与参照值的对比结果,从异常节点中选择目标异常节点,并根据目标异常节点获取水压异常位置;水压异常模块内预设有浮差值,水压异常模块用于获取对比值与参照值的差值绝对值大于浮差值的异常节点作为目标异常节点;
水压异常定位节点,用于针对目标异常节点,获取该异常节点与其所有并列节点在单位时间内的水流量之和作为异常流量和值,获取该异常节点的父节点在单位时间内的水流量作为父节点流量值,获取该异常节点在单位时间内的水流量作为异常流量值,获取该异常节点的所有子节点在单位时间内的水流量总和作为子节点流量和值;水压异常定位节点用于根据异常流量和值与父节点流量值的比较结果以及异常流量值与子节点流量和值的比较结果判断水压异常位置;其中单位时间为3s。
进一步地,所述数据接收节点将水压SY发送至监测模块内。
进一步地,所述判断模块用于判断供水管道的模拟流速值Vx与水压SY,具体为:当模拟流速值Vx大于L1时,生成震动警告信号;当水压SY大于L2时,生成破裂警告信号;当模拟流速值Vx大于L1且水压SY大于L2时,生成紧急停机信号;
其中,震动警告信号、裂警告信号以及紧急停机信号均通过远传模块发送至管理终端;其中远传模块包括5G传输单元与有线传输单元。
进一步地,所述超声波水表具体型号为JYCS-25,所述震动传感器具体型号为YMASAD1052M,所述水压传感器具体型号为CYW11系列。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)通过检测管路的振动进而检测管路流速,使得管路即可监测不正常振动也可以检测流速,使得用户在使用时减少购买流速传感器,节省资源;
(2)通过源计算模块通过建立局部树图,即收集了异常节点直接相关的父节点,也收集了可作为异常节点参考对象的并列节点,从而为后续异常节点的判断提供了充足的参考依据。如此,通过提取局部树图,有利于突出各异常节点所在的水网区域的影响范围,从而在明确水网异常范围的前提下,根据异常节点与周围节点的相关性,快捷高效的对异常节点进行分析;
(3)通过巡查末端节点获取异常情况,然后,根据树图逆向检索分析获取水网故障位置,有利于提高水网故障排查效率,并且避免遗漏故障。且本发明中,对水网进行水压异常排查的同时,还进行温度异常排查,不仅保证了对管路水压的实时监控,还保证对管路水温的实时监控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明原理框图;
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
因此,在下述附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
如图1所示,一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,包括超声波水表、远传模块、监测模块以及判断模块;
其中,监测模块包括流速监测单元与水压监测单元;
流速监测单元包括若干个振动监测节点,振动监测节点安装在供水管道入水口与出水口,振动监测节点用于监测供水管道的振动,并通过公式得出供水管道的模拟流速值Vx;式中CD1为第一振动监测节点监测的振动值、CD2为第二振动监测节点监测的振动值、CD3为第三振动监测节点监测的振动值、CDn为第n振动监测节点监测的振动值、n为振动监测节点个数、ZJ为供水管道管径、SY为当前供水管道水压、β为预设调整值;
数据接收节点将水压SY发送至监测模块内。
判断模块用于判断供水管道的模拟流速值Vx与水压SY,具体为:当模拟流速值Vx大于L1时,生成震动警告信号;当水压SY大于L2时,生成破裂警告信号;当模拟流速值Vx大于L1且水压SY大于L2时,生成紧急停机信号;
其中,震动警告信号、裂警告信号以及紧急停机信号均通过远传模块发送至管理终端;其中远传模块包括5G传输单元与有线传输单元。
超声波水表具体型号为JYCS-25,震动传感器具体型号为YMASAD1052M,水压传感器具体型号为CYW11系列;供水管道管径ZJ通过施工BIM模型获得。
振动监测节点包括振动传感器,振动传感器用于收集供水管道的振动,并通过振动包经络算法获得震值,振动包经络算法为浙江远盟自动化技术有限公司开发研制,为现有技术,本发明不再进行累述。
水压监测单元包括水网建模节点,其内部预设有水网模型,并根据水网模型建立树节点模型;数据接收节点,用于获取水网上各节点的水压和温度;数据存储节点,与数据接收节点连接,用于获取数据接收节点的接收数据并进行存储;末端检测节点,与数据接收节点连接,用于对数据接收节点接收的各末端节点最新的水压和温度进行巡查,并提取水压或者温度异常的末端节点作为检测对象;异常巡查节点,分别连接末端检测节点、数据存储节点和水网建模节点;异常巡查节点用于获取末端检测节点提取的检测对象,并用于结合水网模型进行逆向检索获取每一个水压或者温度异常的节点作为异常节点;源计算节点,其与异常巡查节点和水网建模节点连接,用于根据水网模型提取包含所有异常节点的局部树图,局部树图中还包括每一个异常节点的父节点以及并列节点,同一父节点下的所有子节点称为并列节点;水压异常定位节点,其与源计算节点连接,用于统计局部树图上各节点的水流量,并用于根据并列节点的水流量之和与父节点水流量的对比判断水压异常位置;温度异常定位节点,其与源计算节点连接,用于针对每一个局部树图进行逆向检索,获取最接近局部树图根节点的温度异常节点作为目标节点,然后根据目标节点对温度异常位置进行定位;异常输出节点,其分别连接水压异常定位节点和温度异常定位节点,用于统计水压异常位置和温度异常位置并输出。
其中,数据接收节点与各水压传感器和温度传感器均无线连接。
水网模型上每一个节点均对应水网实体上的一个阀门,且水网上的每一个阀门均为流量阀,每一个阀门设置的水压传感器和温度传感器,数据接收节点分别连接每一个水压传感器和温度传感器用于获取各节点的水压和温度。
水压异常定位节点用于针对每一个异常节点,获取异常节点的水压与单位时间内的水流量的比值作为对比值,并获取异常节点的多个并列节点的水压与单位时间内的水流量的比值的均值作为参照值,水压异常定位节点用于用于根据对比值与参照值的对比结果,从异常节点中选择目标异常节点,并根据目标异常节点获取水压异常位置;水压异常模块内预设有浮差值,水压异常模块用于获取对比值与参照值的差值绝对值大于浮差值的异常节点作为目标异常节点;
水压异常定位节点,用于针对目标异常节点,获取该异常节点与其所有并列节点在单位时间内的水流量之和作为异常流量和值,获取该异常节点的父节点在单位时间内的水流量作为父节点流量值,获取该异常节点在单位时间内的水流量作为异常流量值,获取该异常节点的所有子节点在单位时间内的水流量总和作为子节点流量和值;水压异常定位节点用于根据异常流量和值与父节点流量值的比较结果以及异常流量值与子节点流量和值的比较结果判断水压异常位置;其中单位时间为3s。
本发明在具体实施时:
将超声波水表安装在供水管道内,并将远传模块、监测模块以及判断模块进行复位,同时将若干个振动监测节点安装在供水管道的不同的位置,通过判断模块判断供水管道的模拟流速值Vx与水压SY:当模拟流速值Vx大于L1时,生成震动警告信号;当水压SY大于L2时,生成破裂警告信号;当模拟流速值Vx大于L1且水压SY大于L2时,生成紧急停机信号;
其中,震动警告信号、裂警告信号以及紧急停机信号均通过远传模块发送至管理终端,管理终端基于接收到的震动警告信号、裂警告信号以及紧急停机信号对管路进行状态评估以及维修。
上述公式均是去量纲取其数值计算,公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式,公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
在本发明所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的设备,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式;所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的,作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方法的目的。
另对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。
因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,显然“包括”一词不排除其他单元或步骤,单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称,而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,其特征在于,所述供水管道管径ZJ通过施工BIM模型获得。
3.根据权利要求2所述的一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,其特征在于,所述振动监测节点包括振动传感器,所述振动传感器用于收集供水管道的振动,并通过振动包经络算法获得震值。
4.根据权利要求3所述的一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,其特征在于,所述水压监测单元包括水网建模节点,其内部预设有水网模型,并根据水网模型建立树节点模型;数据接收节点,用于获取水网上各节点的水压和温度;数据存储节点,与数据接收节点连接,用于获取数据接收节点的接收数据并进行存储;末端检测节点,与数据接收节点连接,用于对数据接收节点接收的各末端节点最新的水压和温度进行巡查,并提取水压或者温度异常的末端节点作为检测对象;异常巡查节点,分别连接末端检测节点、数据存储节点和水网建模节点;异常巡查节点用于获取末端检测节点提取的检测对象,并用于结合水网模型进行逆向检索获取每一个水压或者温度异常的节点作为异常节点;源计算节点,其与异常巡查节点和水网建模节点连接,用于根据水网模型提取包含所有异常节点的局部树图,局部树图中还包括每一个异常节点的父节点以及并列节点,同一父节点下的所有子节点称为并列节点;水压异常定位节点,其与源计算节点连接,用于统计局部树图上各节点的水流量,并用于根据并列节点的水流量之和与父节点水流量的对比判断水压异常位置;温度异常定位节点,其与源计算节点连接,用于针对每一个局部树图进行逆向检索,获取最接近局部树图根节点的温度异常节点作为目标节点,然后根据目标节点对温度异常位置进行定位;异常输出节点,其分别连接水压异常定位节点和温度异常定位节点,用于统计水压异常位置和温度异常位置并输出。
5.根据权利要求4所述的一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,其特征在于,其中,数据接收节点与各水压传感器和温度传感器均无线连接。
6.根据权利要求5所述的一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,其特征在于,所述水网模型上每一个节点均对应水网实体上的一个阀门,且所述水网上的每一个阀门均为流量阀,每一个阀门设置的水压传感器和温度传感器,数据接收节点分别连接每一个水压传感器和温度传感器用于获取各节点的水压和温度。
7.根据权利要求6所述的一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,其特征在于,所述水压异常定位节点用于针对每一个异常节点,获取异常节点的水压与单位时间内的水流量的比值作为对比值,并获取异常节点的多个并列节点的水压与单位时间内的水流量的比值的均值作为参照值,水压异常定位节点用于用于根据对比值与参照值的对比结果,从异常节点中选择目标异常节点,并根据目标异常节点获取水压异常位置;水压异常模块内预设有浮差值,水压异常模块用于获取对比值与参照值的差值绝对值大于浮差值的异常节点作为目标异常节点;
水压异常定位节点,用于针对目标异常节点,获取该异常节点与其所有并列节点在单位时间内的水流量之和作为异常流量和值,获取该异常节点的父节点在单位时间内的水流量作为父节点流量值,获取该异常节点在单位时间内的水流量作为异常流量值,获取该异常节点的所有子节点在单位时间内的水流量总和作为子节点流量和值;水压异常定位节点用于根据异常流量和值与父节点流量值的比较结果以及异常流量值与子节点流量和值的比较结果判断水压异常位置;其中单位时间为3s。
8.根据权利要求7所述的一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,其特征在于,所述数据接收节点将水压SY发送至监测模块内。
9.根据权利要求8所述的一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,其特征在于,所述判断模块用于判断供水管道的模拟流速值Vx与水压SY,具体为:当模拟流速值Vx大于L1时,生成震动警告信号;当水压SY大于L2时,生成破裂警告信号;当模拟流速值Vx大于L1且水压SY大于L2时,生成紧急停机信号;
其中,震动警告信号、裂警告信号以及紧急停机信号均通过远传模块发送至管理终端;其中远传模块包括5G传输单元与有线传输单元。
10.根据权利要求9所述的一种可实时监测供水管网的无线远传超声波水表,其特征在于,所述超声波水表具体型号为JYCS-25,所述震动传感器具体型号为YMASAD1052M,所述水压传感器具体型号为CYW11系列。
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