CN115507311A

CN115507311A - 一体化智能管道

Info

Publication number: CN115507311A
Application number: CN202211129582.4A
Authority: CN
Inventors: 姚春贤
Original assignee: Yunfeng Pipe Industry Co ltd
Current assignee: Yunfeng Pipe Industry Co ltd
Priority date: 2022-09-16
Filing date: 2022-09-16
Publication date: 2022-12-23

Abstract

本发明涉及一体化智能管道，包括：管道本体，管道本体上开设有通孔；流速采集模块，设置在通孔中，用于采集管道内介质的流速；阀门，设置在管道本体上；驱动装置，与阀门连接，用于控制阀门打开或者关闭。本发明通过在管道本体上开设有通孔，并将流速采集模块，直接设置在通孔中，可以使管道的安装更方便；此外，本发明通过利用超声波去噪电路将采集到的超声波回波信号进行放大、去噪处理得到去噪后的超声波回波信号，可以将原超声波回波信号变换成便于被流量显示装置识别捕捉的采集信号，大大提高了超声波流速采集模块的灵敏度。

Description

一体化智能管道

技术领域

本发明涉及管道输送技术领域，特别是涉及一种一体化智能管道。

背景技术

目前，在每个城市的地下都布满了各种各样的管道，这些管道一段一段铺设在地下，需要时刻监测其流速以保证传输介质不会发生渗漏或者堵塞溢出。现有的检测手段大多是将一些流速监测设备加装在普通的输送管道上，对管道中流动的介质进行实时检测，然而这些流速监测设备和管道在安装时需要打孔和密封，其过程十分繁琐，需要经常维护，可靠性较差，并且常规的流速监测设备在介质流速很小时产生的电信号也会非常弱，因此容易使最终得到的流速值受到干扰。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一体化智能管道。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一体化智能管道，包括：

管道本体，所述管道本体上开设有通孔；

流速采集模块，设置在所述通孔中，用于采集管道内介质的流速；

阀门，设置在所述管道本体上；

驱动装置，与所述阀门连接，用于控制阀门打开或者关闭。

优选的，所述流速采集模块，包括：

超声波发射器，用于将超声波能量发射到被测介质中；

超声波接收器，用于接收超声回波信号，并对所述超声回波信号进行处理得到超声波采集信号；

流量显示装置，用于对所述超声波采集信号进行解析生成流速。

优选的，所述超声波接收器，包括：

超声波采集装置，用于接受超声波回波信号；

超声波去噪电路，与所述超声波采集装置连接，并对所述超声波回波信号进行去噪处理得到去噪后的超声波回波信号；

整流去噪电路，分别与所述超声波去噪电路和流量显示装置连接，用于对所述去噪后的超声波回波信号进行整流生成超声波采集信号，并将所述超声波采集信号传输到所述流量显示装置。

优选的，所述超声波去噪电路，包括：

初级滤波电路，所述初级滤波电路的输入端与所述超声波采集装置连接，用于接收超声波回波信号；

滤波放大电路，所述滤波放大电路的输入端与所述初级滤波电路的输出端连接，所述滤波放大电路的输出端与所述整流去噪电路连接。

优选的，所述初级滤波电路，包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述放大电路的输出端连接；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接；

第一电容，所述第一电容的正极与所述第二电阻的另一端连接，所述第一电容的负极接地；

第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端与所述第一电容的正极连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接；

第二电容，所述第二电容的正极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电容的负极与所述第一运算放大器的输出端连接。

优选的，所述滤波放大电路，包括：

第三电容，所述第三电容的正极与所述初级滤波电路的输出端连接；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第三电容的负极连接，所述第五电阻的另一端接地；

第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端与所述第五电阻的一端连接；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第三电阻的另一端接地；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第三电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第二运算放大器的输出端连接。

优选的，所述整流去噪电路包括：第四电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第七电阻、第一可调电阻、第二可调电阻、第一二极管、第二二极管和反馈放大器；

所述反馈放大器的第二引脚分别与所述第七电阻的一端、所述第一可调电阻的一端和所述第一二极管的阳极连接，所述反馈放大器的第三引脚接地，所述反馈放大器的第四引脚与所述第十一电容的一端连接，所述反馈放大器的第六引脚分别与所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阳极连接，所述反馈放大器的第七引脚与所述第十二电容的一端连接；

所述第四电容的一端与超声波去噪电路的输出端连接，所述第四电容的另一端与所述第七电阻的另一端连接；

所述第二二极管的阴极、所述第十三电容的一端和所述第二可调电阻的一端均与所述第一可调电阻的另一端连接。

优选的，所述第十一电容的另一端、所述第十二电容的另一端、所述第十三电容的一端和所述第二可调电阻的另一端均接地。

优选的，所述反馈放大器的型号为LM7171。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一体化智能管道，由上述方案可知，本发明通过在管道本体上开设有通孔，并将流速采集模块，直接设置在通孔中，可以使管道的安装更方便；此外，本发明通过利用超声波去噪电路将采集到的超声波回波信号进行放大、去噪处理得到去噪后的超声波回波信号，可以将原超声波回波信号变换成便于被流量显示装置识别捕捉的采集信号，大大提高了超声波流速采集模块的灵敏度。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的实施例中的一体化智能管道结构示意图。

图2为本发明提供的实施例中的初级滤波电路图。

图3为本发明提供的实施例中的滤波放大电路图。

图4为本发明提供的实施例中整流去噪电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一体化智能管道，以提高流速采集模块的灵敏度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参阅图1，一体化智能管道，包括：管道本1、流速采集模块4、阀门2和驱动装置3。

管道本体1，所述管道本体1上开设有通孔101；流速采集模块4，设置在所述通孔101中，用于采集管道内介质的流速；阀门2，设置在所述管道本体1上；驱动装置3，与所述阀门2连接，用于控制阀门2打开或者关闭。

进一步的，本发明的流速采集模块，包括：超声波发射器、超声波接收器和流量显示装置。

超声波发射器，用于将超声波能量发射到被测介质中；超声波接收器，用于接收超声回波信号，并对所述超声回波信号进行处理得到超声波采集信号；流量显示装置，用于对所述超声波采集信号进行解析生成流速。

进一步的，所述超声波接收器，包括：超声波采集装置、超声波去噪电路和整流去噪电路。

超声波采集装置，用于接受超声波回波信号；超声波去噪电路，与所述超声波采集装置连接，并对所述超声波回波信号进行去噪处理得到去噪后的超声波回波信号；整流去噪电路，分别与所述超声波去噪电路和流量显示装置连接，用于对所述去噪后的超声波回波信号进行整流生成超声波采集信号，并将所述超声波采集信号传输到所述流量显示装置。

在本发明中，所述超声波去噪电路，包括：初级滤波电路和滤波放大电路。

初级滤波电路，所述初级滤波电路的输入端与所述超声波采集装置连接，用于接收超声波回波信号；滤波放大电路，所述滤波放大电路的输入端与所述初级滤波电路的输出端连接，所述滤波放大电路的输出端与所述整流去噪电路连接。

请参阅图2，在实际应用中，本发明的初级滤波电路，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2和第一运算放大器P1。

第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与所述放大电路的输出端连接；第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端与所述第一电阻R1的另一端连接；第一电容C1，所述第一电容C1的正极与所述第二电阻R2的另一端连接，所述第一电容C1的负极接地；第一运算放大器P1，所述第一运算放大器P1的同相输入端与所述第一电容C1的正极连接，所述第一运算放大器P1的反相输入端与所述第一运算放大器P1的输出端连接；第二电容C2，所述第二电容C2的正极与所述第二电阻R2的一端连接，所述第二电容C2的负极与所述第一运算放大器P1的输出端连接。

请参阅图3，所述滤波放大电路，包括：

第三电容C3，所述第三电容C3的正极与所述初级滤波电路的输出端连接；

第五电阻R5，所述第五电阻R5的一端与所述第三电容C3的负极连接，所述第五电阻R5的另一端接地；

第二运算放大器P2，所述第二运算放大器P2的同相输入端与所述第五电阻R5的一端连接；

第三电阻R3，所述第三电阻R3的一端与所述第二运算放大器P2的反相输入端连接，所述第三电阻R3的另一端接地；

第四电阻R4，所述第四电阻R4的一端与所述第三电阻R3的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第二运算放大器P2的输出端连接。

本发明通过利用初级滤波电路和滤波放大电路对超声波信号进行处理，可以对超声波信号进行放大和滤波，大大提高流速采集模块的灵敏度。

请参阅图4，本发明的整流去噪电路包括：第四电容C4、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第七电阻R7、第一可调电阻RP、第二可调电阻RP-o、第一二极管D1、第二二极管D2和反馈放大器(型号为LM7171)。

所述反馈放大器的第二引脚分别与所述第七电阻R7的一端、所述第一可调电阻的一端和所述第一二极管D1的阳极连接，所述反馈放大器的第三引脚接地，所述反馈放大器的第四引脚与所述第十一电容C11的一端连接，所述反馈放大器的第六引脚分别与所述第一二极管D1的阴极和所述第二二极管D2的阳极连接，所述反馈放大器的第七引脚与所述第十二电容C12的一端连接；所述第四电容C4的一端与超声波去噪电路的输出端连接，所述第四电容C4的另一端与所述第七电阻R7的另一端连接；所述第二二极管D2的阴极、所述第十三电容C13的一端和所述第二可调电阻的一端均与所述第一可调电阻的另一端连接。所述第十一电容C11的另一端、所述第十二电容C12的另一端、所述第十三电容C13的一端和所述第二可调电阻的另一端均接地。

下面结合本发明中的图4对本发明整流去噪电路原理进行说明：

电容C4、电阻R7、反馈放大器、电容C11、电容C12、可调电阻RP、电容C13、可调电阻RP-o构成半波整流去噪电路，电容C4与电阻R7串联目的是衰减低频信号，相当于进一步去除低频信号干扰，之后进入反馈放大器LM7171芯片第2引脚，在输入信号为正时，D1导通，D2关断，电路等效为电压跟随器，输出等于输入；在输入信号为负时，D1关断，D2导通，电路等效反相器，将信号倒向输出，并将电压在0v以下的信号去除，只保留正电压信号，便于后续处理，电阻RP用来调节LM7171的增益、电阻C13与可调电阻RP-o并联使低频信号通过较困难，而高频信号较容易的通过，进一步滤除信号中的低频噪声。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一体化智能管道，其特征在于，包括：

管道本体，所述管道本体上开设有通孔；

阀门，设置在所述管道本体上；

驱动装置，与所述阀门连接，用于控制阀门打开或者关闭。

2.根据权利要求1所述的一体化智能管道，其特征在于，所述流速采集模块，包括：

超声波发射器，用于将超声波能量发射到被测介质中；

3.根据权利要求2所述的一体化智能管道，其特征在于，所述超声波接收器，包括：

超声波采集装置，用于接受超声波回波信号；

4.根据权利要求3所述的一体化智能管道，其特征在于，所述超声波去噪电路，包括：

5.根据权利要求4所述的一体化智能管道，其特征在于，所述初级滤波电路，包括：

6.根据权利要求5所述的一体化智能管道，其特征在于，所述滤波放大电路，包括：

7.根据权利要求6所述的一体化智能管道，其特征在于，所述整流去噪电路包括：第四电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第七电阻、第一可调电阻、第二可调电阻、第一二极管、第二二极管和反馈放大器；

8.根据权利要求7所述的一体化智能管道，其特征在于，所述第十一电容的另一端、所述第十二电容的另一端、所述第十三电容的一端和所述第二可调电阻的另一端均接地。

9.根据权利要求8所述的一体化智能管道，其特征在于，所述反馈放大器的型号为LM7171。