CN209054345U - 电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型，包括：管道在线监测系统模型、管道振动气压检测系统模型、三维旋转空间磁场定位仪模型；所述管道在线监测系统模型由水箱(2)、循环水管路(3)、生物膜取样装置(4)、自动加药装置(5)、放空管(6)、热交换器(8)、中央控制系统(9)组成；所述循环水管路(3)上安装有阀门；本实用新型通过对管道漏点检测装置的改进，具有结构设计合理、进一步提高泄漏信号的辨识度，使管道检测系统更加完善、在不影响城市供水的情况下能够迅速、准确的对供水管道泄漏故障点进行检测和定位，填补了电磁红外理论在管道漏水的检测和定位上的空白的优点，从而有效的解决了本实用新型在背景技术一项中提出的问题和不足。

Description

电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型

技术领域

本实用新型涉及排水管道泄漏检测技术领域，更具体的说，尤其涉及一种基于ClO₂/Fe协同作用下电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型。

背景技术

水是人类生存的必要条件之一，已成为世界各国国民经济和社会发展的重要因素。我国人均水资源占有量只有世界人均的1/4，水资源的短缺已成为制约经济和社会可持续发展的重要因素。有的城市的供水效率较低，漏损率高。据统计，全国每年漏损导致的损失有100亿m³。

随着社会的发展，城市地下管线变得更加错综复杂。由于地下排水管道长期运行，管材腐蚀等原因造成的管道损坏和泄漏，极易造成环境污染；而地下的漏点不易被发现，如果长期得不到维修会引起地面塌陷，给建筑物及道路的安全带来威胁。

有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种基于ClO₂/Fe协同作用下电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型，以解决上述背景技术中提出的由于地下排水管道长期运行，管材腐蚀等原因造成的管道损坏和泄漏，极易造成环境污染；而地下的漏点不易被发现，如果长期得不到维修会引起地面塌陷，给建筑物及道路的安全带来威胁的问题和不足。

为实现上述目的，本实用新型提供了电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型，由以下具体技术手段所达成：

电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型，包括：管道在线监测系统模型、管道振动气压检测系统模型、三维旋转空间磁场定位仪模型；所述管道在线监测系统模型由入水口、水箱、循环水管路、生物膜取样装置、自动加药装置、取样口、放空管、热交换器、中央控制系统组成；所述循环水管路上安装有阀门，且循环水管路上设置有取样口；所述水箱与循环水管路连接；所述生物膜取样装置在循环水管路上安装有N处；所述自动加药装置的输药端与循环水管路连接；所述放空管安装在循环水管路上，且放空管上安装有阀门；所述热交换器安装在循环水管路上；所述中央控制系统为管道在线监测系统模型的总控制系统；所述管道振动气压检测系统模型由管道气压在线监测系统、管道振动气压检测系统组成；所述管道气压在线监测系统、管道振动气压检测系统的运行装置的外观均由外壳及嵌入安装在外壳前侧外壁上的LCD显示屏和4*4键盘组成；所述管道气压在线监测系统模型与第一传感器电连接，管道振动气压检测系统模型与第二传感器电连接；所述管道气压在线监测系统模型、管道振动气压检测系统模型均外接220V交流电；所述三维旋转空间磁场定位仪模型由磁场定位仪及电路装置组成；所述磁场定位仪的内部由A相绕组、B相绕组、C相绕组连接组合而成；所述电路装置由电源、稳压电路、电源隔离电路、漏水检测电路、无线通信模块、四档灵敏控制模块、ID拨码开关、RS485接口、DO输出接口、USB接口、漏水感应线组成；所述电源与稳压电路电连接；所述稳压电路与电源隔离电路电连接，且电源隔离电路与漏水检测电路电连接；所述无线通信模块、四档灵敏控制模块、ID拨码开关、RS485接口、DO输出接口、USB接口均与漏水检测电路电连接；所述漏水感应线与漏水检测电路电连接。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型所述第一传感器为7X-Cl₂-50型氯气传感器，第二传感器为AD20000T型振动加速度传感器。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型所述循环水管路共设置有N处，且每处输水管道上均安装有热交换器。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型所述管道气压在线监测系统为主机，管道振动气压检测系统为从机。

作为本技术方案的进一步优化，本实用新型电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型型所述磁场定位仪内部采用星形接法或三角形接法，且两种接法与电路装置连接相同，即A相绕组与无线通信模块相连，B相绕组与四档灵敏度控制模块相连，C相绕组与ID拨码开关相连。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型管道气压在线监测系统为主机，管道振动气压检测系统为从机，第一传感器为7X-Cl₂-50型氯气传感器，第二传感器为AD20000T型振动加速度传感器的设置，主机用于接收来自嫌疑点的第一传感器的信号，满足设定值触发从机工作，从机利用第二传感器完成信号接收，实现了对嫌疑点的快速检测，能够快速判断嫌疑点是否存在泄漏故障。

2、本实用新型循环水管路共设置有N处，且每处输水管道上均安装有热交换器的设置，通过热交换器对每处输水管道实现温度控制，从而保证循环回路中的水温恒定，减少温度对管道内二氧化氯衰减的影响，提高检测精度。

3、本实用新型磁场定位仪内部采用星形接法或三角形接法，且两种接法与电路装置连接相同，即A相绕组与无线通信模块相连，B相绕组与四档灵敏度控制模块相连，C相绕组与ID拨码开关相连的设置，无线通信，四档灵敏度控制，ID拨码开关三个模块都是形成通路时接入漏水电路的支路，一旦感应启动，四档灵敏度控制器接收磁场定位仪(突然)接入电路产生的磁场源信号(根据电生磁原理，定位仪突然接入电路会产生磁场)，并将其转化为红外线热源信号(红外线热源信号有利于电源检测中心的定位)，然后将转化的红外线热源信号经过磁场定位仪返回给无线通信设备，并随之传输给电源检测中心，能够快速根据红外线热源信号定位其具体位置。

4、本实用新型通过对管道漏点检测装置的改进，具有结构设计合理、进一步提高泄漏信号的辨识度，使管道检测系统更加完善、在不影响城市供水的情况下能够迅速、准确的对供水管道泄漏故障点进行检测和定位，填补了电磁红外理论在管道漏水的检测和定位上的空白的优点，从而有效的解决了本实用新型在背景技术一项中提出的问题和不足。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的管道在线监测系统模型示意图；

图2为本实用新型的三维旋转空间磁场定位仪模型电力装置图；

图3为本实用新型的磁场定位仪内部接线示意图；

图4为本实用新型的泄漏点磁场定位仪与管道的相对位置示意图；

图5为本实用新型的城市供水管网拓扑图；

图6为本实用新型的红外线热源示意图。

图中：管道在线监测系统模型、管道振动气压检测系统模型、三维旋转空间磁场定位仪模型。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

同时，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参见图1至图6，本实用新型提供电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型的具体技术实施方案：

电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型，包括：管道在线监测系统模型、管道振动气压检测系统模型、三维旋转空间磁场定位仪模型；管道在线监测系统模型由水箱2、循环水管路3、生物膜取样装置4、自动加药装置5、放空管6、热交换器8、中央控制系统9组成；循环水管路3上安装有阀门，且循环水管路3上设置有取样口7；水箱2与循环水管路3连接；生物膜取样装置4在循环水管路3上安装有N处；自动加药装置5的输药端与循环水管路3连接；放空管6安装在循环水管路3上，且放空管6上安装有阀门；热交换器8安装在循环水管路3上；中央控制系统9为管道在线监测系统模型的总控制系统；管道振动气压检测系统模型由管道气压在线监测系统、管道振动气压检测系统组成；管道气压在线监测系统、管道振动气压检测系统的运行装置的外观均由外壳及嵌入安装在外壳前侧外壁上的LCD显示屏和4*4键盘组成；管道气压在线监测系统模型与第一传感器电连接，管道振动气压检测系统模型与第二传感器电连接；管道气压在线监测系统模型、管道振动气压检测系统模型均外接220V交流电；三维旋转空间磁场定位仪模型由磁场定位仪及电路装置组成；磁场定位仪的内部由A相绕组、B相绕组、C相绕组连接组合而成；电路装置由电源、稳压电路、电源隔离电路、漏水检测电路、无线通信模块、四档灵敏控制模块、ID拨码开关、RS485接口、DO输出接口、USB接口、漏水感应线组成；电源与稳压电路电连接；稳压电路与电源隔离电路电连接，且电源隔离电路与漏水检测电路电连接；无线通信模块、四档灵敏控制模块、ID拨码开关、RS485接口、DO输出接口、USB接口均与漏水检测电路电连接；漏水感应线与漏水检测电路电连接。

具体的，第一传感器为7X-Cl₂-50型氯气传感器，第二传感器为AD20000T型振动加速度传感器。

具体的，循环水管路3共设置有N处，且每处输水管道上均安装有热交换器8，通过热交换器8对每处输水管道实现温度控制，从而保证循环回路中的水温恒定，减少温度对管道内二氧化氯衰减的影响，提高检测精度。

具体的，管道气压在线监测系统为主机，管道振动气压检测系统为从机，主机用于接收来自嫌疑点的第一传感器的信号，满足设定值触发从机工作，从机利用第二传感器完成信号接收，实现了对嫌疑点的快速检测，能够快速判断嫌疑点是否存在泄漏故障。

具体的，磁场定位仪内部采用星形接法或三角形接法，且两种接法与电路装置连接相同，即A相绕组与无线通信模块相连，B相绕组与四档灵敏度控制模块相连，C相绕组与ID拨码开关相连，无线通信，四档灵敏度控制，ID拨码开关三个模块都是形成通路时接入漏水电路的支路，一旦感应启动，四档灵敏度控制器接收磁场定位仪突然接入电路产生的磁场源信号根据电生磁原理，定位仪突然接入电路会产生磁场，并将其转化为红外线热源信号红外线热源信号有利于电源检测中心的定位，然后将转化的红外线热源信号经过磁场定位仪返回给无线通信设备，并随之传输给电源检测中心，能够快速根据红外线热源信号定位其具体位置。

具体实施步骤：

根据实验室采用的一级衰减模型可知二氧化氯的衰减规律如式所示：C₁＝C₀e^-kt，C₀表示二氧化氯在管道中的初始浓度，C₁表示二氧化氯在管道中某点的浓度，t表示时间。一般情况下，时间t较难测量，可以用管道行程s与管道水速v来表示。当供水管道是否发生泄漏时，管道在线监测系统先对该泄漏点的二氧化氯的状态参数主要是浓度进行分析，将该点的浓度信号与理论上该点的浓度值进行对比。经过对比之后的信号返回到管道在线监测系统，该系统将采集的信号进行拟合，由此判断该点是否在一定范围内符合理论值。

由于二氧化氯的浓度在管道传输过程中受到多种未知因素的影响，即使由管道在线监测系统采集的信号与理论值在一定范围内不符合，也无法确定该点确实存在泄漏。管道振动气压检测系统的工作原理是接收管道在线监测系统发出的信号嫌疑点的二氧化氯的浓度与该点的理论值不匹配，该信号触发气压检测系统进行工作。气压检测系统的振动加速度传感器采集供水管道嫌疑点周围的气压信号经过检测系统内部的气压仪进行窗口检测，再采用改进的周期图法对采集的气压信号进行功率谱估计，最后根据功率谱估计的结果判断供水管道是否存在泄漏故障。管道气压在线监测系统为主机，管道振动气压检测系统为从机，主机接收来自嫌疑点的第一传感器信号触发从机工作，从机利用第二传感器完成信号的接收，将检测和估计的结果传输到从机的LCD显示屏上。

根据前两个部分对于嫌疑点的检测确定该点为泄漏点，泄漏点电路的布置如图3所示，磁场定位仪在开始工作前一直吸附着管道含铁。已确定的泄漏点与该点管外的铁材质发生化学反应，化学反应如式所示：3ClO₂+5Fe+6H₂O＝3Fe(OH)₂Cl+2Fe(OH)³，当管道的铁材质逐渐被反应时，磁场定位仪将不再继续吸附管道。此时磁场定位仪与管道的相对位置如图5所示，其次，系统的前两个部分一旦嫌疑点为漏水点，漏水检测电路就会形成通路。又由于在ClO₂/Fe的协同作用下磁场定位仪已经不再吸附管道，此时磁场定位仪为电源启动状态且与定位仪的A，B，C相绕组相连的模块相互感应。一旦感应启动，四档灵敏度控制器接收磁场定位仪突然接入电路产生的磁场源信号根据电生磁原理，定位仪突然接入电路会产生磁场，并将其转化为红外线热源信号红外线热源信号有利于电源检测中心的定位，然后将转化的红外线热源信号经过磁场定位仪返回给无线通信设备，并随之传输给电源检测中心。电源检测中心显示屏根据无线通信设备发出的红外线热源信号定位其具体位置。

综上所述：该电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型，通过管道气压在线监测系统为主机，管道振动气压检测系统为从机，第一传感器为7X-Cl₂-50型氯气传感器，第二传感器为AD20000T型振动加速度传感器的设置，主机用于接收来自嫌疑点的第一传感器的信号，满足设定值触发从机工作，从机利用第二传感器完成信号接收，实现了对嫌疑点的快速检测，能够快速判断嫌疑点是否存在泄漏故障；通过循环水管路3共设置有N处，且每处输水管道上均安装有热交换器8的设置，通过热交换器8对每处输水管道实现温度控制，从而保证循环回路中的水温恒定，减少温度对管道内二氧化氯衰减的影响，提高检测精度；通过磁场定位仪内部采用星形接法或三角形接法，且两种接法与电路装置连接相同，即A相绕组与无线通信模块相连，B相绕组与四档灵敏度控制模块相连，C相绕组与ID拨码开关相连的设置，无线通信，四档灵敏度控制，ID拨码开关三个模块都是形成通路时接入漏水电路的支路，一旦感应启动，四档灵敏度控制器接收磁场定位仪突然接入电路产生的磁场源信号根据电生磁原理，定位仪突然接入电路会产生磁场，并将其转化为红外线热源信号红外线热源信号有利于电源检测中心的定位，然后将转化的红外线热源信号经过磁场定位仪返回给无线通信设备，并随之传输给电源检测中心，能够快速根据红外线热源信号定位其具体位置；通过对管道漏点检测装置的改进，具有结构设计合理、进一步提高泄漏信号的辨识度，使管道检测系统更加完善、在不影响城市供水的情况下能够迅速、准确的对供水管道泄漏故障点进行检测和定位，填补了电磁红外理论在管道漏水的检测和定位上的空白的优点，从而有效的解决了本实用新型在背景技术一项中提出的问题和不足。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型，包括：管道在线监测系统模型、管道振动气压检测系统模型、三维旋转空间磁场定位仪模型；其特征在于：所述管道在线监测系统模型由入水口(1)、水箱(2)、循环水管路(3)、生物膜取样装置(4)、自动加药装置(5)、放空管(6)、取样口(7)、热交换器(8)、中央控制系统(9)所组成；所述循环水管路(3)上安装有控制阀门，且循环水管路(3)上设置有取样口(7)；所述水箱(2)与循环水管路(3)连接；所述生物膜取样装置(4)在循环水管路(3)上安装有N处；所述自动加药装置(5)的输药端与循环水管路(3)连接；所述放空管(6)安装在循环水管路(3)上，且放空管(6)上安装有阀门；所述热交换器(8)安装在循环水管路(3)上；所述中央控制系统(9)为管道在线监测系统模型的总控制系统；所述管道振动气压检测系统模型由管道气压在线监测系统、管道振动气压检测系统组成；所述管道气压在线监测系统、管道振动气压检测系统的运行装置的外观均由外壳及嵌入安装在外壳前侧外壁上的LCD显示屏和4*4键盘组成；所述管道气压在线监测系统模型与第一传感器电连接，管道振动气压检测系统模型与第二传感器电连接；所述管道气压在线监测系统模型、管道振动气压检测系统模型均外接220V交流电；所述三维旋转空间磁场定位仪模型由磁场定位仪及电路装置组成；所述磁场定位仪的内部由A相绕组、B相绕组、C相绕组连接组合而成；所述电路装置由电源、稳压电路、电源隔离电路、漏水检测电路、无线通信模块、四档灵敏控制模块、ID拨码开关、RS485接口、DO输出接口、USB接口、漏水感应线组成；所述电源与稳压电路电连接；所述稳压电路与电源隔离电路电连接，且电源隔离电路与漏水检测电路电连接；所述无线通信模块、四档灵敏控制模块、ID拨码开关、RS485接口、DO输出接口、USB接口均与漏水检测电路电连接；所述漏水感应线与漏水检测电路电连接。

2.根据权利要求1所述的电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型，其特征在于：所述第一传感器为7X-Cl₂-50型氯气传感器，第二传感器为AD20000T型振动加速度传感器。

3.根据权利要求1所述的电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型，其特征在于：所述循环水管路(3)共设置有N处，且每处输水管道上均安装有热交换器(8)。

4.根据权利要求1所述的电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型，其特征在于：所述管道气压在线监测系统为主机，管道振动气压检测系统为从机。

5.根据权利要求1所述的电磁红外预警管道漏点检测和定位系统模型，其特征在于：所述磁场定位仪内部采用星形接法或三角形接法，且两种接法与电路装置连接相同，即A相绕组与无线通信模块相连，B相绕组与四档灵敏度控制模块相连，C相绕组与ID拨码开关相连。