CN206861268U - 输水管道泄漏检测系统 - Google Patents

Abstract

输水管道泄漏检测系统，包括硬件采集子系统和上位机子系统，硬件采集子系统包括报警电路模块、定位电路模块、交流电压取样模块、单片机转换传送模块，报警电路模块和定位电路模块分别通过交流电压取样模块与单片机转换传送模块相连；上位机子系统包括显示模块、报警模块和数据存储模块，单片机转换传送模块与上位机子系统包括显示模块相连，显示模块分别与报警模块和数据存储模块相连。本实用新型管道泄漏检测系统基于报警线电阻法原理，交流电压取样模块精度高，灵敏度好，经过单片机控制得出电压的有效值并通过上位机子系统再此处理，再次提高精度，并且经过上位机更加使操作简单化，使用更加方便。

Description

输水管道泄漏检测系统

技术领域

本实用新型涉及管道泄漏检测技术领域，具体涉及一种输水管道泄漏检测系统。

背景技术

1960年英国水研究中心开发了世界上第一台相关检漏仪，但其体积非常庞大，实用性很差，经过多年的开发和研究，英、美、法、日相继研制成功了实用性很强的轻型检漏仪。20世纪90年代初期又研制出利用水噪声的相关检漏仪，提高了检漏设备的可靠性和准确性。日本、美国在80年代中期还开发了地质雷达，利用无线电波对漏水情况进行检测，并用图像显示漏水点周围的情况，实现漏水点的精确定位。近年来，欧洲空间局对卫星通信系统的用户进行定位时,开发了一种信息处理技术，人们从中得到启发，利用数学技术,诸如浑沌理论或分数维为基础的算法，以及使用神经网络和模糊逻辑方法来分析数据，测定地下水管的泄漏位置，而且这些方法可在较为廉价的计算机上开发运行，但是我们国家在管道泄漏方面的研究起步较晚，很少有专业机构对供水管网的泄漏检测与定位技术进行研究，然而发达国家在管道泄漏检测方面的研究具有垄断性，一套完整的检漏定位设备非常昂贵。

目前我国城市地下管网的检漏主要是由检漏工人采用手持式听诊器或简单的测试仪器进行检漏。人工检漏需要工人在安静的深夜身着反光衣、戴耳机,一边挪动步伐一边用耳朵发现地下管网的暗漏。这种人工检漏的方式,不仅漏检率高，而且工作量大、效率低。此外各地供水公司相继引进了不少西方发达国家的先进漏水检测设备，比如日本、英国、德国等国家的听漏仪、相关检测仪、雷达检测仪和流量计等设备，一些供水公司根据自身状况也成立了相应的检漏队伍，专门从事漏水控制工作，取得了一定的效果，但从总体上来看和发达国家还有一定的差距，检漏技术人员较少，专业技能较低，对先进设备的引进和使用没有很好消化，工程经验不足，虽有先进的仪器设备也无法达到应有的效果。

发明内容

本实用新型提供了一种输水管道泄漏检测系统，以解决现有技术存在的价格昂贵、操作复杂和检测效率低的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种输水管道泄漏检测系统，包括硬件采集子系统和上位机子系统，硬件采集子系统包括报警电路模块、定位电路模块、交流电压取样模块、单片机转换传送模块，报警电路模块和定位电路模块分别通过交流电压取样模块与单片机转换传送模块相连，报警电路模块包括电阻、电压检测器和电源，电阻与电压检测器并联连接然后一端与报警线相连，电阻另一端通过电源与输水管道相连，定位电路模块包括报警线、反馈线、电压检测器和电源，报警线一端分别与电压检测器和电源相连，电压检测器与输水管道相连，报警线另一端通过反馈线与电源相连；上位机子系统包括显示模块、报警模块和数据存储模块，单片机转换传送模块与上位机子系统包括显示模块相连，显示模块分别与报警模块和数据存储模块相连。

本实用新型系统中硬件采集子系统是将报警电路和定位电路的阻值变换对应的电压值进行取样，采集以及有模拟信号变成数字信号传送到上位机子系统中；报警电路模块，是通过电路把渗水程度导致电阻的变化转变为对应的电压信号，供交流电压取样模块取样；定位电路模块，是通过电路把漏水的位置对应的电阻值转变成对应的电压信号，供交流电压取样模块取样；交流电压取样模块，是用于将报警电路和定位电路得到的高电压通过互感器、滤波电路变为可供单片机采集的电压；单片机转换传送模块是用于将交流电压取样模块传来的电压转换成数字信号，然后传送到上位机子系统；上位机子系统，是跟据硬件采集子系统传送的数字进行计算处理，得出渗水程度和漏水位置，并显示在面板上，如果发生漏水报警模块发出报警并将数据存储下来；显示模块，是用于将计算出的渗水程度和漏水位置以及报警警示灯、发生泄漏的时间显示在面板上，供工作人员直接观看；报警模块，是用于一旦发生泄漏情况，及时发出警报提示工作人员；数据存储模块，是将泄漏的程度、位置以及泄漏时间进行保存，可供工作人员做历史查询。

本实用新型管道泄漏检测系统基于报警线电阻法原理，交流电压取样模块精度高，灵敏度好，经过单片机控制得出电压的有效值并通过上位机子系统再此处理，再次提高精度，并且经过上位机更加使操作简单化，使用更加方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型报警电路模块的原理图；

图3为本实用新型定位电路模块的原理图；

图4为本实用新型交流电压取样模块的原理图；

图5为本实用新型单片机转换传送模块的原理图；

图6为本实用新型显示模块的示意图；

图7为本实用新型系统的工作流程图。

其中1报警线、2泄漏处、3输水管道、4反馈线。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，一种输水管道泄漏检测系统，包括硬件采集子系统和上位机子系统，硬件采集子系统包括报警电路模块、定位电路模块、交流电压取样模块、单片机转换传送模块，报警电路模块和定位电路模块分别通过交流电压取样模块与单片机转换传送模块相连，报警电路模块包括电阻、电压检测器和电源，电阻与电压检测器并联连接然后一端与报警线相连，电阻另一端通过电源与输水管道3相连，定位电路模块包括报警线1、反馈线4、电压检测器和电源，报警线1一端分别与电压检测器和电源相连，电压检测器与输水管道3相连，报警线另一端通过反馈线与电源相连；上位机子系统包括显示模块、报警模块和数据存储模块，单片机转换传送模块与上位机子系统包括显示模块相连，显示模块分别与报警模块和数据存储模块相连。

本实用新型包括了硬件电路采集子系统和上位机子系统；所述的硬件采集子系统用于管道泄漏时，因聚氨酯保温层渗水，聚氨酯保温层的阻抗发生变化，报警电路和定位电路分别有个电压信号，此电压信号是高电压交流电，通过交流电取样模块变为可供单片机采集的小电压信号，信号通过单片机的A/D转换由模拟信号变为数字信号，然后由单片机串口通信传送到上位机子系统。所述上位机子系统用于将单片机送来的信号进行滤波处理，数据计算和标定得出渗水程度与渗漏位置，将信息实时显示在前面板上，如果发生泄漏，报警模块发出报警并将数据信息保存，以供工作人员查询。其中硬件采集子系统包括：报警电路模块、定位电路模块、交流电压取样模块、单片机转换传送模块。报警电路用于渗水时聚氨酯阻抗的变化转为电压的变化。定位电路用于漏水时位置不同通过电路得到的电压不同，根据两者的关系通过上位机计算出来。交流电压取样模块用于将电路传来的电压在保证精度的情况下转换成小电压，并将初级干扰滤除掉。单片机转换传送模块用于将采集电压转为数字信号，在保证精度的情况下算出有效值，将有效值传给上位机。上位机子系统基于Labview实现，包括显示模块、报警模块和数据存储模块。显示模块用于将下位机传来的数据进行误差处理，提高精度然后进行计算，计算出的结果显示在前面板上，便于工作人员观看。报警模块用于通过显示模块得到的数据判断是否发生泄漏，如果泄漏发出警报。数据存储模块用于将泄漏的时间、位置、程度进行保存以便工作人员翻阅查询。

如图2所示，报警电路模块在没有发生渗漏时，电路是个断路没有导通，单片机得到的电压值为零，这样显示模块显示没有发生渗漏。如果泄漏处2发生渗漏，报警线1和工作钢管3导通，电阻上有电压被采集到单片机中，在显示模块中根据电压大小对应的标定得出渗透程度。

如图3所示，定位电路模块在没有发生泄漏时，泄漏处2是干燥的，因此报警线1与工作钢管3之间是断开的，渗漏时泄漏处2导通，根据泄漏位置的不同，测的电压值不一样，将电压值传到交流电压取样模块。

如图4所示，所述单片机采样子系统的交流电取样模块原理图。由电路传来的电压经过110k欧的电阻，变为电流，如电路传来220v电压，经过电阻后变为2mA的电流，在经过精密型电流型电压互感器变为2mA，经过R2=66欧的电阻变为132mv的电压，并在后面加入RC滤波网络对信号初步滤波，并加入防抖动的电容保护芯片。132mv在CS5460A模数转换芯片的输入电压范围之内，可输入进去。CS5460A输入电压不超过150mv，可改变R2阻值得到适合范围的电压。

如图5所示，所述单片机采样子系统的单片机转换发送原理图。本系统采用CS5460A芯片作为A/D芯片，特点是能够测量瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率、电能、电压有效值和电流有效值；能完成电能/脉冲转换，具有相位补偿和系统校准功能且功率消耗<12mW，而且为24位采集的高精度。由51单片机控制CS5460A，具体流程是：读CS5460状态寄存器—屏蔽中断—读取有效值寄存器的值，通过串口发送到上位机—将步骤一读出的值写回CS5460状态寄存器(清状态位)—开中断—返回。本硬件采集子系统采集了电源电压和定位电压，这样系统若产生干扰，二者相比便可消除误差。

如图6所示，所述上位机子系统的显示模块示意图。这是基于Labview软件完成的，前面板有泄漏位置显示，泄漏程度的显示。后面板主要将硬件采集子系统传送来的数值，采集50个点，去除粗大误差，再一次提高精度。将报警电路传来的数据经过处理，与标定的数据进行对比，得出渗漏程度并显示在前面板上。将定位电路传送来的两个数据进行处理，然后根据公式U₀/U= L₁/L，其中U₀是报警线1从起始位置到泄露处2的电压，U为电源的总电压由报警线1和反馈线4组成的回路，若系统有干扰，则U₀和U都有波动，通过比值可消除由干扰引起的误差。L₁为泄漏距离，L为总长度，由此可得出泄漏距离并显示在前面板处。上位机子系统的报警模块示意图，没有泄漏时报警灯为绿色，若发生泄漏，报警灯为红色并且蜂鸣器发出警报声，报警模块通过网络将泄漏信息发送给工作人员的手机上，以便提醒人员处理。

如图7所示，所述输水管道泄漏检测系统工作流程图。从开始检测开始，报警电路开始工作，将电压数据传送到上位机，上位机子系统分析数据，判断是否发生泄漏，如果没有发生泄漏，报警电路继续监测；如果发生报警，有报警电路转为定位电路，定位电路将电压数据传输到上位机中，进行数据计算，将计算结果显示在前面板上。并将当时泄漏的时间、泄漏位置及泄漏程度变为文件格式存储起来，然后在工作人员将泄漏处处理完毕，将系统复位，系统开始重新检测泄漏。

Claims (3)

1.一种输水管道泄漏检测系统，其特征是包括硬件采集子系统和上位机子系统，硬件采集子系统包括报警电路模块、定位电路模块、交流电压取样模块、单片机转换传送模块，报警电路模块和定位电路模块分别通过交流电压取样模块与单片机转换传送模块相连，报警电路模块包括电阻、电压检测器和电源，电阻与电压检测器并联连接然后一端与报警线相连，电阻另一端通过电源与输水管道相连，定位电路模块包括报警线、反馈线、电压检测器和电源，报警线一端分别与电压检测器和电源相连，电压检测器与输水管道相连，报警线另一端通过反馈线与电源相连；上位机子系统包括显示模块、报警模块和数据存储模块，单片机转换传送模块与上位机子系统包括显示模块相连，显示模块分别与报警模块和数据存储模块相连。

2.根据权利要求1所述的输水管道泄漏检测系统，其特征是交流电压取样模块由电路传来的电压经过110k欧的电阻，变为电流，再经过精密型电流型电压互感器变为2mA，经过R₂₌66欧的电阻变为132mv的电压，通过RC滤波网络对信号初步滤波，并设置防抖动的电容保护芯片。

3.根据权利要求1所述的输水管道泄漏检测系统，其特征是单片机转换传送模块采用电能计量集成电路芯片CS5460A芯片作为A/D芯片，由51单片机控制电能计量集成电路芯片CS5460A。