CN206609572U - 基于Arduino技术的供热管道检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于Arduino技术的供热管道检测系统，它包括控制电路、物体红外探测模块和D/A转换模块和显示模块；物体红外探测模块的红外信号输出端口与控制电路的红外信号输入端口连接，显示模块通过D/A转换模块与控制电路连接。本实用新型采用开源的Arduino技术，其软硬件设计资料都是全面开放，缩短了开发周期，节省开发成本；采用物体红外探测模块形成红外热像图，从而可以清楚地知道管道周围温度是否异常，适合分辨保温层脱落和接头损坏缺陷以及管壁破损。本实用新型适用于供热管道检漏。

Description

基于Arduino技术的供热管道检测系统

技术领域

本实用新型属于供热管道检测设备技术领域,用于供热管道检漏，具体地说是一种基于Arduino技术的供热管道检测系统。

背景技术

城区内主干热网供热介质主要采用热水、饱和蒸汽和过热蒸汽等。经过多年来的城市改造，该城区地上敷设的热力管道已较少，主要采用地下敷设，而地下敷设分为管沟敷设、直埋敷设。

目前我国供热管道存在的主要问题为：1）、热力管道在使用过程中会受到高温、磨损、物理、化学的作用，加之周边地下工程施工和地面交通动荷载的扰动，热力管道会逐渐产生裂纹、变形、接头损坏等缺陷，进而演变成为断裂、漏水等事故；2）、在供热期间，若发生管道大量漏水甚至断裂事故，由于供热介质温度较高往往使得抢险难度大，热水对地下其他公共设施的危害也很大，损失难以估计。而且，缺乏稳定可靠的热力管道状态检测技术，使得现有的管理模式缺乏预见性，很多事故都是在管道破坏之后才能被发现。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型旨在提供基于Arduino技术的供热管道检测系统，用于供热管道检漏。

本实用新型为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种基于Arduino技术的供热管道检测系统，它包括控制电路、物体红外探测模块、D/A转换模块和显示模块；

所述物体红外探测模块的红外信号输出端口与控制电路的红外信号输入端口连接；

所述显示模块通过D/A转换模块与控制电路连接。

作为限定：它还包括A/D采集模块和超声波检测模块；

所述超声波检测模块的信号输出端口通过A/D采集模块与控制电路的超声波信号输入端口连接。

作为第二种限定：它还包括存储模块；

所述控制电路的存储信号输出端口与存储模块的存储信号输入端口连接。

作为第三种限定：所述控制电路采用基于Arduino技术的控制器ATmega64A芯片为核心的控制电路，物体红外探测模块采用FLIR热成像模块，A/D采集模块采用 ADC0832 A/D转换芯片为核心的电路，D/A转换模块采用AD5542芯片为核心的电路，显示模块采用SPILCD12864 模块和芯片HD44780为核心的电路；

作为进一步限定：所述超声波检测模块采用URM37 v3.2超声波传感器为核心的电路，存储模块采用以IC02 24C02A芯片为核心的电路。

作为更进一步限定：所述控制电路还包括第一～第四电容C1～C4、晶振Y1、第五电阻R5，晶振Y1的pin1、pin2分别与ATmega64A 芯片的pin24、pin23连接，晶振Y1的pin1、pin2分别通过第二电容C2、第一电容C1接地，ATmega64A 芯片的pin20一方面通过第四电容连接电源、另一方面通过第五电阻R5接地，ATmega64A芯片的pin52和pin21连接电源，ATmega64A芯片的pin22、pin53和pin63接地；

所述存储模块还包括第五电容C05、第一～第四二极管D1～D4、第一～第四电阻R1～R4、第七电阻R7和第八电阻R8，IC02 24C02A芯片的pin1～pin3以及pin5连接在一起后一方面通过第八电阻R8和第一二极管D1组成的并联电路与自身的pin6和pin7连接、另一方面依次串接第三二极管D3和第四二极管芯片D4后接电源，IC02 24C02A芯片的pin5连接第一二极管D1和第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接第四二极管的阳极，IC0224C02A芯片的pin5一方面通过第三电阻R3与ATmega64A 芯片的pin26连接、另一方面通过第一电阻R1接电源， IC02 24C02A芯片的pin6和pin7一方面通过第四电阻R4与ATmega64A芯片的pin25连接、另一方面通过第二电阻R2连接电源，IC02 24C02A芯片的pin8一方面通过第五电容C05连接电源、另一方面依次串接第五电容C05和第七电阻R7后与自身的pin1～pin3以及pin5连接；

所述D/A转换模块还包括第六电容C21、第七电容C22、第八电容C23，第七电容C22是电解电容，AD5542芯片的pin1与ATmega64A 芯片的pin36连接，AD5542芯片的pin10、pin2、pin7分别一一对应连接芯片HD44780的pin4～pin6，AD5542芯片的pin3、pin4一起接地，AD5542芯片的pin5和pin6短接在一起后一方面与ATmega64A 芯片的pin37连接、另一方面通过第六电容C21和第七电容C22组成的并联电路与自身的pin3、pin4连接，第七电容C22的负极接地，AD5542芯片的pin9空置，AD5542芯片的pin12接地，AD5542芯片的pin14一方面连接电源、另一方面通过第八电容C23接地，AD5542芯片的pin13连接ATmega64A芯片的pin8，AD5542芯片的pin8、pin11分别连接ATmega64A芯片的pin65、pin29；

所述显示模块还包括第六电阻R06、第一连接器P-19和第二连接器P-20，芯片HD44780的pin1和pin22接地，芯片HD44780的pin2与pin18一起连接电源，芯片HD44780的pin3一方面通过第六电阻R06连接电源、另一方面直接接地，芯片HD44780的pin17与第一连接器P-19的pin2连接，第一连接器P-19的pin1接地、pin3接电源，芯片HD44780的pin19、pin20空置，芯片HD44780的pin21连接第二连接器P-20的pin2，第二连接器P-20的pin1接地、pin3接电源，芯片HD44780的pin7～pin12依次一一对应连接ATmega64A芯片的pin59～pin54，芯片HD44780的pin13～pin16依次一一对应连接ATmega64A芯片的pin36～pin39；

所述超声波检测模块还包括第九电容C11，URM37 v3.2超声波传感器的pin1一方面接电源、另一方面通过第九电容C11接地，URM37 v3.2超声波传感器的pin2接地，URM37v3.2超声波传感器pin4～pin6分别一一对应连接ADC0832 A/D转换芯片的pin2～pin4，URM37 v3.2超声波传感器pin3、pin8、pin9一一对应连接ATmega64A 芯片的pin9、pin27、pin28, URM37 v3.2超声波传感器pin7空置；

所述ADC0832 A/D转换芯片的pin8接电源，ADC0832 A/D转换芯片的pin1、pin5～pin7分别一一对应连接ATmega64A芯片的pin1、pin61、pin14、pin16；

所述FLIR热成像模块的pin1～pin4依次一一对应连接ATmega64A芯片的pin5、pin12、pin13、pin60，FLIR热成像模块的pin5和pin10接地，FLIR热成像模块的pin6～pin8依次一一对应连接ATmega64A芯片的pin58、pin26、pin66，FLIR热成像模块的pin9接电源。

本实用新型由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

（1）本实用新型采用开源的Arduino技术，其软硬件设计资料都是全面开放，缩短了开发周期，节省开发成本；

（2）本实用新型采用物体红外探测模块形成红外热像图，从而可以清楚知道管道周围温度是否异常，适合分辨保温层脱落和接头损坏缺陷以及管壁破损，适合作为供热管道缺陷的初步筛查；

（3）本实用新型采用超声波检测技术，灵敏度高、穿透力强、能够做到无损检测；

（4）本实用新型采用对红外热像图与超声检测的结果图的综合分析，提高了供热管道的检漏效率与定位准确率；

本实用新型适用于供热管道检漏。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的电路图；

图3是本实用新型实施例的控制芯片图片。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例 一种基于Arduino技术的供热管道检测系统

一种基于Arduino技术的供热管道检测系统，如图1所示，它包括控制电路、物体红外探测模块、D/A转换模块和显示模块；

物体红外探测模块的红外信号输出端口与控制电路的红外信号输入端口连接；显示模块通过D/A转换模块与控制电路连接。

为了对于热力管道的壁厚减薄与裂纹的检测有更好好的效果：如图1所示，在本系统中增加A/D采集模块和超声波检测模块；超声波检测模块的信号输出端口通过A/D采集模块与控制电路的超声波信号输入端口连接。

作为优化：如图1所示，在本系统中增加存储模块，控制电路的存储信号输出端口与存储模块的存储信号输入端口连接，控制电路的查询信号输入端口与存储模块的历史信号输出端口连接。

在本实施例中，控制电路采用基于Arduino技术的控制器ATmega64A为核心的控制电路，物体红外探测模块采用FLIR热成像模块，A/D采集模块采用 ADC0832 A/D转换芯片为核心的电路，D/A转换模块采用AD5542芯片为核心的电路，显示模块采用SPI LCD12864 模块和芯片HD44780为核心的电路，超声波检测模块采用URM37 v3.2超声波传感器为核心的电路，存储模块采用以IC02 24C02A芯片为核心的电路。

如图2所示是本实施例的电路图：控制电路还包括第一～第四电容C1～C4、晶振Y1、第五电阻R5，晶振Y1的pin1、pin2分别与ATmega64A 芯片的pin24、pin23连接，晶振Y1的pin1、pin2分别通过第二电容C2、第一电容C1接地，ATmega64A 芯片的pin20一方面通过第四电容连接电源、另一方面通过第五电阻R5接地，ATmega64A芯片的pin52和pin21连接电源，ATmega64A芯片的pin22、pin53和pin63接地，图3所示是控制芯片的结构图；

存储模块还包括第五电容C05、第一～第四二极管D1～D4、第一～第四电阻R1～R4、第七电阻R7和第八电阻R8，IC02 24C02A芯片的pin1～pin3以及pin5连接在一起后一方面通过第八电阻R8和第一二极管D1组成的并联电路与自身的pin6和pin7连接、另一方面依次串接第三二极管D3和第四二极管芯片D4后接电源，IC02 24C02A芯片的pin5连接第一二极管D1和第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接第四二极管的阳极，IC02 24C02A芯片的pin5一方面通过第三电阻R3与ATmega64A 芯片的pin26连接、另一方面通过第一电阻R1接电源， IC02 24C02A芯片的pin6和pin7一方面通过第四电阻R4与ATmega64A 芯片的pin25连接、另一方面通过第二电阻R2连接电源，IC02 24C02A芯片的pin8一方面通过第五电容C05连接电源、另一方面依次串接第五电容C05和第七电阻R7后与自身的pin1～pin3以及pin5连接；

D/A转换模块还包括第六电容C21、第七电容C22、第八电容C23，第七电容C22是电解电容，AD5542芯片的pin1与ATmega64A 芯片的pin36连接，AD5542芯片的pin10、pin2、pin7分别一一对应连接芯片HD44780的pin4～pin6，AD5542芯片的pin3、pin4一起接地，AD5542芯片的pin5和pin6短接在一起后一方面与ATmega64A 芯片的pin37连接、另一方面通过第六电容C21和第七电容C22组成的并联电路与自身的pin3、pin4连接，第七电容C22的负极接地，AD5542芯片的pin9空置，AD5542芯片的pin12接地，AD5542芯片的pin14一方面连接电源、另一方面通过第八电容C23接地，AD5542芯片的pin13连接ATmega64A芯片的pin8，AD5542芯片的pin8、pin11分别连接ATmega64A芯片的pin65、pin29；

显示模块还包括第六电阻R06、第一连接器P-19和第二连接器P-20，芯片HD44780的pin1和pin22接地，芯片HD44780的pin2与pin18一起连接电源，芯片HD44780的pin3一方面通过第六电阻R06连接电源、另一方面直接接地，芯片HD44780的pin17与第一连接器P-19的pin2连接，第一连接器P-19的pin1接地、pin3接电源，芯片HD44780的pin19、pin20空置，芯片HD44780的pin21连接第二连接器P-20的pin2，第二连接器P-20的pin1接地、pin3接电源，芯片HD44780的pin7～pin12依次一一对应连接ATmega64A芯片的pin59～pin54，芯片HD44780的pin13～pin16依次一一对应连接ATmega64A芯片的pin36～pin39；

超声波检测模块还包括第九电容C11，URM37 v3.2超声波传感器的pin1一方面接电源、另一方面通过第九电容C11接地，URM37 v3.2超声波传感器的pin2接地，URM37 v3.2超声波传感器pin4～pin6分别一一对应连接ADC0832 A/D转换芯片的pin2～pin4，URM37v3.2超声波传感器pin3、pin8、pin9一一对应连接ATmega64A 芯片的pin9、pin27、pin28,URM37 v3.2超声波传感器pin7空置；

ADC0832 A/D转换芯片的pin8接电源，ADC0832 A/D转换芯片的pin1、pin5～pin7分别一一对应连接ATmega64A芯片的pin1、pin61、pin14、pin16；

FLIR热成像模块的pin1～pin4依次一一对应连接ATmega64A芯片的pin5、pin12、pin13、pin60，FLIR热成像模块的pin5和pin10接地，FLIR热成像模块的pin6～pin8依次一一对应连接ATmega64A芯片的pin58、pin26、pin66，FLIR热成像模块的pin9接电源。

下面介绍本实施例的工作原理：连通电源后，FLIR热成像模块进行信息采集，将检测到的信息传送给ATmega64A芯片为核心的控制电路；同时URM37 v3.2超声波传感器开始工作，将检测到的模拟信号传送给A/D采集模块，A/D采集模块开始工作，将收到的模拟信号转换成多位数字信号并传送给ATmega64A芯片为核心的控制电路；上述两种数字信号经ATmega64A芯片为核心的控制电路增强处理(如均值滤波、非均匀校正、灰度拉伸、伪彩)后，经过AD5542芯片将数字信号转换为模拟信号，便可以形成与可见光成像类似的具有层次感和立体感的图像信息，最后由显示模块显示出来，同时存储模块将信息进行保存；工作人员根据红外热像图可以清楚知道管道周围是否温度异常，从而分辨是否有保温层脱落、接头损坏缺陷以及管壁破损的情况，根据超声波检测结果可以很快判断出热力管道的壁厚是否减薄、管道是否有裂纹。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型权利要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种基于Arduino技术的供热管道检测系统，其特征在于：它包括控制电路、物体红外探测模块、D/A转换模块和显示模块；

所述物体红外探测模块的红外信号输出端口与控制电路的红外信号输入端口连接；

所述显示模块通过D/A转换模块与控制电路连接。

2.根据权利要求1所述的基于Arduino技术的供热管道检测系统，其特征在于：它还包括A/D采集模块和超声波检测模块；

所述超声波检测模块的信号输出端口通过A/D采集模块与控制电路的超声波信号输入端口连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于Arduino技术的供热管道检测系统，其特征在于：它还包括存储模块；

所述控制电路的存储信号输出端口与存储模块的存储信号输入端口连接。

4.根据权利要求1或2所述的基于Arduino技术的供热管道检测系统，其特征在于：所述控制电路采用基于Arduino技术的控制器ATmega64A为核心的控制电路，物体红外探测模块采用FLIR热成像模块，A/D采集模块采用 ADC0832 A/D转换芯片为核心的电路，D/A转换模块采用AD5542芯片为核心的电路，显示模块采用SPI LCD12864 模块和芯片HD44780为核心的电路。

5.根据权利要求2所述的基于Arduino技术的供热管道检测系统，其特征在于：所述超声波检测模块采用URM37 v3.2超声波传感器为核心的电路。

6.根据权利要求3所述的基于Arduino技术的供热管道检测系统，其特征在于：所述控制电路采用基于Arduino技术的控制器ATmega64A为核心的控制电路，物体红外探测模块采用FLIR热成像模块，A/D采集模块采用 ADC0832 A/D转换芯片为核心的电路，D/A转换模块采用AD5542芯片为核心的电路，显示模块采用SPI LCD12864 模块和芯片HD44780为核心的电路，超声波检测模块采用URM37 v3.2超声波传感器为核心的电路，存储模块采用以IC0224C02A芯片为核心的电路。

7.根据权利要求6所述的基于Arduino技术的供热管道检测系统，其特征在于：所述控制电路还包括第一～第四电容C1～C4、晶振Y1、第五电阻R5，晶振Y1的pin1、pin2分别与ATmega64A 芯片的pin24、pin23连接，晶振Y1的pin1、pin2分别通过第二电容C2、第一电容C1接地，ATmega64A 芯片的pin20一方面通过第四电容连接电源、另一方面通过第五电阻R5接地，ATmega64A芯片的pin52和pin21连接电源，ATmega64A芯片的pin22、pin53和pin63接地；

所述存储模块还包括第五电容C05、第一～第四二极管D1～D4、第一～第四电阻R1～R4、第七电阻R7和第八电阻R8，IC02 24C02A芯片的pin1～pin3以及pin5连接在一起后一方面通过第八电阻R8和第一二极管D1组成的并联电路与自身的pin6和pin7连接、另一方面依次串接第三二极管D3和第四二极管芯片D4后接电源，IC02 24C02A芯片的pin5连接第一二极管D1和第三二极管D3的阳极，第三二极管D3的阴极连接第四二极管的阳极，IC02 24C02A芯片的pin5一方面通过第三电阻R3与ATmega64A 芯片的pin26连接、另一方面通过第一电阻R1接电源， IC02 24C02A芯片的pin6和pin7一方面通过第四电阻R4与ATmega64A 芯片的pin25连接、另一方面通过第二电阻R2连接电源，IC02 24C02A芯片的pin8一方面通过第五电容C05连接电源、另一方面依次串接第五电容C05和第七电阻R7后与自身的pin1～pin3以及pin5连接；

所述D/A转换模块还包括第六电容C21、第七电容C22、第八电容C23，第七电容C22是电解电容，AD5542芯片的pin1与ATmega64A 芯片的pin36连接，AD5542芯片的pin10、pin2、pin7分别一一对应连接芯片HD44780的pin4～pin6，AD5542芯片的pin3、pin4一起接地，AD5542芯片的pin5和pin6短接在一起后一方面与ATmega64A 芯片的pin37连接、另一方面通过第六电容C21和第七电容C22组成的并联电路与自身的pin3、pin4连接，第七电容C22的负极接地，AD5542芯片的pin9空置，AD5542芯片的pin12接地，AD5542芯片的pin14一方面连接电源、另一方面通过第八电容C23接地，AD5542芯片的pin13连接ATmega64A芯片的pin8，AD5542芯片的pin8、pin11分别连接ATmega64A芯片的pin65、pin29；

所述显示模块还包括第六电阻R06、第一连接器P-19和第二连接器P-20，芯片HD44780的pin1和pin22接地，芯片HD44780的pin2与pin18一起连接电源，芯片HD44780的pin3一方面通过第六电阻R06连接电源、另一方面直接接地，芯片HD44780的pin17与第一连接器P-19的pin2连接，第一连接器P-19的pin1接地、pin3接电源，芯片HD44780的pin19、pin20空置，芯片HD44780的pin21连接第二连接器P-20的pin2，第二连接器P-20的pin1接地、pin3接电源，芯片HD44780的pin7～pin12依次一一对应连接ATmega64A芯片的pin59～pin54，芯片HD44780的pin13～pin16依次一一对应连接ATmega64A芯片的pin36～pin39；

所述超声波检测模块还包括第九电容C11，URM37 v3.2超声波传感器的pin1一方面接电源、另一方面通过第九电容C11接地，URM37 v3.2超声波传感器的pin2接地，URM37 v3.2超声波传感器pin4～pin6分别一一对应连接ADC0832 A/D转换芯片的pin2～pin4，URM37v3.2超声波传感器pin3、pin8、pin9一一对应连接ATmega64A 芯片的pin9、pin27、pin28,URM37 v3.2超声波传感器pin7空置；

所述ADC0832 A/D转换芯片的pin8接电源，ADC0832 A/D转换芯片的pin1、pin5～pin7分别一一对应连接ATmega64A芯片的pin1、pin61、pin14、pin16；

所述FLIR热成像模块的pin1～pin4依次一一对应连接ATmega64A芯片的pin5、pin12、pin13、pin60，FLIR热成像模块的pin5和pin10接地，FLIR热成像模块的pin6～pin8依次一一对应连接ATmega64A芯片的pin58、pin26、pin66，FLIR热成像模块的pin9接电源。