CN210739990U - 一种供热管道的监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种供热管道的监测系统，包括：供热管道的监测模块包括：温度检测模块，用于测量管道层温度和绝缘层温度；压力检测模块，用于检测管道层压力；流量检测模块，用于检测管道层流量；泄漏检测模块，用于检测绝缘层液体含量；数据处理模块用于根据管道层温度获取管道层的给回水是否存在加热故障，并用于根据管道层压力、管道层流量和绝缘层液体含量判断入水口压力故障和/或管道层的腐蚀故障，根据绝缘层温度、管道层压力以及绝缘层液体含量判断管道层和/或保护层是否发生泄漏故障，并定位泄漏位置。本实用新型实施例提供的技术方案，可解决现有的直埋式供热热管道的故障检测成本较高的问题。

Description

一种供热管道的监测系统

技术领域

本实用新型实施例涉及供热管道检测技术领域，尤其涉及一种供热管道的监测系统。

背景技术

直埋式供热管道直埋于地下，管道一共分三层，管道层，绝热层和保护层，其中给回水在管道层中流通，绝热层防止热量流失，保护层用来保护管道不受外界压力破坏和土壤腐蚀。在供热管道工作过程中，保护层、绝缘层可能存在被外力破坏的故障，管道层也可能存在裂纹、被腐蚀、杂质沉淀等情况，导致供热过程的中断或者供热效果的降低，不能达到供热系统的的既定要求。

目前国内供热管道的监测大部分还是人工监测，一旦出现问题，轻则导致用户供热异常，严重的会发生危及人身安全的事故，故障无论轻重都需要有经验的技术人员在最短时间里做出准确判断什么地方发生何种故障，而人工判断会直接导致大面积的管道被挖开，保护层和保温层被破坏：一方面，用户的供热会受到影响；另一方面，热力公司会花费大量的人力物力去排查故障地点和原因，经济成本很高，同时也会给所在城市的交通等相关方面造成一定的社会影响。

实用新型内容

本实用新型提供一种供热管道的监测系统，以解决现有的直埋式供热热管道的故障检测成本较高的问题。

本实用新型实施例提供了一种供热管道的监测系统，所述供热管道由内侧至外侧依次包括管道层、绝缘层和保护层；所述供热管道的监测模块包括：温度检测模块、压力检测模块、流量检测模块、泄漏检测模块和数据处理模块；

所述温度检测模块设置于所述管道层和所述绝缘层，用于测量管道层温度和绝缘层温度；所述压力检测模块设置于相邻所述供热管道的管道层的连接处，用于检测管道层压力；所述流量检测模块设置于相邻所述供热管道的管道层的连接处，用于检测管道层流量；所述泄漏检测模块设置于所述绝缘层，用于检测绝缘层液体含量；

所述数据处理模块用于根据所述管道层温度获取所述管道层的给回水是否存在加热故障，并用于根据所述管道层压力、所述管道层流量和所述绝缘层液体含量判断入水口压力故障和/或所述管道层的腐蚀故障；所述数据处理模块还用于根据所述绝缘层温度、所述管道层压力以及所述绝缘层液体含量判断所述管道层和/或保护层是否发生泄漏故障，并定位泄漏位置。

本实用新型实施例提供的方案，供热管道的监测系统通过温度检测模块检测供热管道的管道层温度和绝缘层温度，通过压力检测模块检测管道层压力，通过流量检测模块检测管道层流量，通过泄漏检测单元检测绝缘层液体含量，并通过数据处理模块对管道层温度、绝缘层温度、管道层压力、管道层流量以及绝缘层液体含量等参数获取供热管道的给回水的加热故障、入水口的压力故障以及管道层的腐蚀堵塞故障，还能够获取管道层和保护层的泄漏故障，并能够对泄漏故障进行定位，上述供热管道的检测系统能够对供热管道的各种故障进行实时监测和定位，不需要花费大量的人力和物力对故障地点和和原因进行排查，节约检测成本，并且该供热管道的检测系统的故障检测和定位准确率较高，便于对故障进行快速锁定，争取时间进行抢修和补救，并且本提案的供热管道的检测系统安装方便，成本较低，便于在供热管道所在线路进行大量设置，以对供热管道进行可靠维护。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种供热管道的监测系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种供热管道的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种供热管道的监测系统的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种供热管道的监测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

现有技术中，供热管道埋于地下，不能实时对其进行监测，并且供热管道包括管道层、绝热层和保护层，各层均有可能产生故障，人工对供热管道进行测量时，需要将供热管道挖出，并有可能破坏保护层和绝热层对管道层进行检修，不仅检测成本较高，而且需要供热管道停止供热，影响用户的正常使用。并且人工判断不准确可能还会存在故障定位不准确的问题，使得供热管道挖开面积过大，造成财产损失。

为解决上述问题，本实用新型实施例提供一种供热管道的监测系统，供热管道由内侧至外侧依次包括管道层、绝缘层和保护层；供热管道的监测模块包括：温度检测模块、压力检测模块、流量检测模块、泄漏检测模块和数据处理模块；

温度检测模块设置于管道层和绝缘层，用于测量管道层温度和绝缘层温度；压力检测模块设置于相邻供热管道的管道层的连接处，用于检测管道层压力；流量检测模块设置于相邻供热管道的管道层的连接处，用于检测管道层流量；泄漏检测模块设置于绝缘层，用于检测绝缘层液体含量；

数据处理模块用于根据管道层温度获取管道层的给回水是否存在加热故障，并用于根据管道层压力、管道层流量和绝缘层液体含量判断入水口压力故障和管道层的腐蚀故障；数据处理模块还用于根据绝缘层温度、管道层压力以及绝缘层液体含量判断管道层和保护层是否发生泄漏故障，并定位泄漏位置。

本实用新型实施例提供的供热管道的监测系统，供热管道的监测系统通过温度检测模块检测供热管道的管道层温度和绝缘层温度，通过压力检测模块检测管道层压力，通过流量检测模块检测管道层流量，通过泄漏检测单元检测绝缘层液体含量，并通过数据处理模块对管道层温度、绝缘层温度、管道层压力、管道层流量以及绝缘层液体含量等参数获取供热管道的给回水的加热故障、入水口的压力故障以及管道层的腐蚀堵塞故障，还能够获取管道层和保护层的泄漏故障，并能够对泄漏故障进行定位，上述供热管道的检测系统能够对供热管道的各种故障进行实时监测和定位，不需要花费大量的人力和物力对故障地点和和原因进行排查，节约检测成本，并且该供热管道的检测系统的故障检测和定位准确率较高，便于对故障进行快速锁定，争取时间进行抢修和补救，并且本提案的供热管道的检测系统安装方便，成本较低，便于在供热管道所在线路进行大量设置，以对供热管道进行可靠维护。

在上述实施例的基础上，参考图1，图1是本实用新型实施例提供的一种供热管道的监测系统的结构示意图，参考图2，图2是本实用新型实施例提供的一种供热管道的结构示意图，供热管道由内侧至外侧依次包括三层结构，即管道层21、绝缘层22和保护层23。其中，管道层21一般由钢管构成，用于为用户供热的给回水在管道层21内流通，绝缘层22一般由聚氨酯硬质泡沫构成，用于防止管道层21内的热量流失，保护层23一般可由高密度聚乙烯构成，用于管道层21和绝缘层22不受外界压力破坏和土壤腐蚀。管道层21中的给回水的温度、压力、流量等参数是否正常决定了供热系统是否达到既定供热要求，而保护层23、绝缘层2被外力破坏，管道层21本身是否有裂纹、被腐蚀程度、杂质沉淀等因素均会对上述参数产生影响，从而根据上述参数的变化即可对供热管道的各种故障进行推测。

具体的，参考图1，供热管道的监测系统包括温度检测模块11、压力检测模块12、流量检测模块13、泄漏检测模块14和数据处理模块15。温度检测模块11设置于管道层21内和绝缘层22内，示例性的，温度检测模块11包括多个温度传感器，将部分温度传感器设置于管道层21内壁上，用于测量管道层温度(管道层21内给回水的温度)，将剩余温度传感器设置于绝缘层22的夹层中，用于测量绝缘层温度。压力测量模块12设置于相邻供热管道的连接处，即相邻供热管道的管道层的连接处，用于检测管道层压力(管道层21内给回水的压力)，流量检测模块13设置于相邻供热管道的管道层的连接处，用于检测管道层流量 (管道层21内给回水的流量)。可选的，压力检测模块12和流量检测模块13 均可以安装供热管道和供热管道之间的法兰连接处。泄漏检测模块14设置于绝缘层中，当管道层21和保护层23均不发生破损时，绝缘层22中未含有液体，但是当管道层21发生破损时，给回水会流入绝缘层22中，当保护层23发生破损时，土壤中的水分也会侵入绝缘层22中，使得绝缘层液体含量升高。则通过泄漏检测模块14用于通过绝缘层液体含量获取管道层21和保护层23是否发生破损。数据处理模块15，分别与温度检测模块11、压力检测模块12、流量检测模块13和泄漏检测模块14电连接，用于接收上述各检测模块采集的参数数值，并对上述参数数值进行模数转换，并将各参数数值进行计算和处理，并与标准阈值进行比较判断供热管道是否出现故障。具体的，数据处理模块15根据温度检测模块11测得的管道层温度获取管道层21的给回水是否存在加热故障，并根据压力检测模块12测得的管道层压力，流量检测模块13测得的管道层流量，泄漏检测模块14测得的绝缘层液体含量判断给回水的入水口压力故障，以及管道层21的腐蚀故障或堵塞故障。此外，数据处理模块15还用于根据温度检测模块11测得的绝缘层温度，压力检测模块12测得的管道层压力，以及泄漏检测模块14测得的绝缘层液体含量判断管道层21和保护层23是否发生泄漏故障，并定位泄漏位置。从而根据供热管道的监测系统即能够对供热管道的上述各故障进行检测，从而提高故障检测效率，降低故障检测的人力和物力成本，并提高故障的定位精准性。

可选的，泄漏检测模块14可以包括：至少一个定位传感器；定位传感器用于根据液体含量改变定位传感器阻抗，使得数据处理模块根据定位传感器阻抗判断管道层和/或保护层是否发生泄漏。定位传感器为阻抗值随着液体含量的变换而变化的传感器部件。示例性的，预埋在绝缘层中的镍铬合金线和镀锡铜导线作为定位传感器的导线，泄漏的给回水或土壤中液体会改变定位传感器阻抗，进而改变定位传感器回路中的电流和电压，使得泄漏检测模块14接收改变的电压信号判断管道层和保护层中是否存在泄漏故障，并根据泄漏检测模块14的设置位置对泄漏故障进行定位。可选的，泄漏检测模块14的定位精度可以在1米范围内，以便于故障的排查。

可选的，参考图3，图3是本实用新型实施例提供的另一种供热管道的监测系统的结构示意图，供热管道的监测系统还可以包括：报警模块16，与数据处理模块15电性连接；报警模块16用于在数据处理模块15判断供热管道出现加热故障、入水口压力故障、腐蚀故障和/或泄漏故障时，发出警报。数据处理模块15在根据各参数数值对上述加热故障、入水口压力故障、腐蚀故障和泄漏故障进行判断时，为了便于用户及时获知故障情况和故障位置，可通过报警模块16发出警报，便于及时采取修护措施，减小因故障造成的财产损失，并提高人身安全。可选的，报警模块16可以包括声光报警器，当供热管道的监测系统的本地监测区域发生故障时，比如，管道层达到预警级别的泄漏，地面施工对管道造成损坏，温度压力变化达到异常报警状态，则通过声光报警器发出警鸣，或者将信号灯进行闪烁设置。

可选的，继续参考图3，供热管道的监测系统还可以包括：通信模块17，与数据处理模块15电连接；通信模块17用于将管道层温度、绝缘层温度、管道层压力、管道层流量和/或绝缘层液体含量发送至中心监测系统。数据处理模块15还与通信模块17电连接，用于将各检测模块的测量的参数数值通过通信模块17发送至中心监测系统，使得其他用户可远程获取各参数数据，从而使得其他用户可对该供热管道的监测系统进行远程控制，提高对供热管道的监测效率。

可选的，上述通信模块17可以为第五代移动通信技术(5th generation mobilenetworks，5G)通信模块17，5G通信模块17的网络信号的全覆盖性和低时延性降低了通信成本，大大提高通信效率和通信质量。基于5G通信模块17的物联网通信技术能够使得该数据处理模块15的数据无线传输到中心监测系统，无需单独铺设网线，这样即使供热管道处于偏僻地带也能具有较佳的通信效果。

可选的，继续参考图3，供热管道的监测系统还可以包括：显示器18；用于对管道层温度、绝缘层温度、管道层压力、管道层流量和/或绝缘层液体含量进行显示，便于对供热管道进行本地监测。此外，显示器18上还设置有各种功能键，便于用户通过功能键查询实时数据和历史数据。并且，显示器18还可以显示报警信息。可选的，上述显示器18可以为液晶显示器18(Liquid Crystal Display，LCD)，也可以为发光二极管(Light Emitting Diode，LED)显示器 18，显示器18还可以为其他种类的显示器18，例如，阴极射线管(Cathode RayTube，CRT)等，本实施例对显示器18的种类不进行限定。

可选的，供热管道的监测系统还可以包括：电池管理模块19；电池管理包括太阳能电池组和备用电池组，用于为供热管道的监测系统进行供电。

电池管理模块19可以包括太阳能电池组和备用电池组，太阳能 电池组和备用电池组配合使用，当天气良好时，可通过太阳能电池组为供热管道的监测系统进行供电，以节约能源，当太阳能电池组能量不足时，将电源切换到备用电源，通过备用电池为供热管道的监测系统进行供电。并且，太阳能 电池组可在空余时刻为备用电池充电，从而保证备用电池电量充足，不需要单独铺设供电电缆，降低系统成本。

可选的，供热管道的监测系统还可以包括：外壳保护模块20；外壳保护模块20配置有风冷系统和加热系统，用于对供热管道的监测系统进行保护。供热管道的监测系统还可以包括外壳保护模块20，外壳保护模块20可以为户外箱体，用于对供热管道的监测系统进行防潮防锈防虫鼠等设置，并且外壳保护模块20配置有风冷系统和加热系统，则在温度较低的环境中，可通过加热系统保证供热管道的监测系统的正常工作，在温度较高的环境中，可通过风冷系统防止供热管道的监测系统因过热而发生损坏。

在上述实施例的基础上，该供热管道的监测系统采用高性能的温度检测模块、压力检测模块、流量检测模块和泄漏检测模块和先进的数据处理模块，具有测量精度高，测量范围宽，系统稳定等特点；供热管道的监测系统采用太阳能供电并通过充电电池作为备用电池，通过5G通信模块将数据传输到中心监测系统，全程无需电缆线和通信线，具有传输速率快，数据可靠，可维护性强等特点。数据处理模块采用相应的算法对管道层温度、绝缘层温度、管道层压力、管道层流量以及绝缘体液体含量进行计算，判断管道层在供热期和非供热期工况是否正常，具有准确度高，测量可靠等特点；该供热管道的监测系统可在线监测各种管道层的供热管道参数，数据可在显示器中进行现场数字化显示，可组网，可与中心监测系统通讯，可设定报警数据，安装方便，成本较低。

可选的，整个供热管道的监测系统均设置于供热管道的接头处，并且可每间隔相同的距离均安装一个供热管道的监测系统，从而用户对供热管道进行实时监测。

基于同一构思，本实用新型实施例还提供一种供热管道的监测方法。图4 是本实用新型实施例提供的一种供热管道的监测方法的流程示意图，如图4所示，本实施例的方法包括如下步骤：

步骤S110、通过温度检测模块检测管道层温度以及绝缘层温度；通过压力检测模块检测管道层压力；通过流量检测模块检测管道层流量；通过泄漏检测模块检测绝缘层液体含量。

步骤S120、根据管道层温度获取管道层的给回水是否存在加热故障，并根据管道层压力、管道层流量和绝缘层液体含量判断入水口压力故障或管道层的腐蚀故障；根据绝缘层温度、管道层压力以及绝缘层液体含量判断管道层和保护层是否发生泄漏故障，并定位泄漏位置。

本实用新型实施例中，供热管道的监测系统通过温度检测模块检测供热管道的管道层温度和绝缘层温度，通过压力检测模块检测管道层压力，通过流量检测模块检测管道层流量，通过泄漏检测单元检测绝缘层液体含量，并通过数据处理模块对管道层温度、绝缘层温度、管道层压力、管道层流量以及绝缘层液体含量等参数获取供热管道的给回水的加热故障、入水口的压力故障以及管道层的腐蚀堵塞故障，还能够获取管道层和保护层的泄漏故障，并能够对泄漏故障进行定位，上述供热管道的检测系统能够对供热管道的各种故障进行实时监测和定位，不需要花费大量的人力和物力对故障地点和和原因进行排查，节约检测成本，并且该供热管道的检测系统的故障检测和定位准确率较高，便于对故障进行快速锁定，争取时间进行抢修和补救，并且本提案的供热管道的检测系统安装方便，成本较低，便于在供热管道所在线路进行大量设置，以对供热管道进行可靠维护。

在上述实施例的基础上，根据管道层温度获取管道层的给回水是否存在加热故障，具体可以包括：当管道层温度大于第一加热温度阈值时，判断给回水的加热温度过高；当管道温度小于第二加热温度阈值时，判断给回水的加热温度过低。

在给回水的循环过程中，给回水的加热温度不宜过大，以防止供热管道产生损坏，从而危害用户人身安全，则可为给回水的加热温度设置一个标准范围，即第二加热温度阈值和第一加热温度阈值之间，其中，第二加热温度阈值小于第一加热温度，当给回水的加热温度不在该范围内时，说明给回水加热异常，产生加热故障。当加热温度大于第一加热温度阈值时，说明给回水加热温度过高，产生过热故障，当加热温度小于第二加热温度阈值时，说明给回水加热温度过低，产生低温故障，无法满足用户供热需求。给回水与管道层之间进行热传递，管道层温度即为给回水的温度，则本实施例均通过管道层温度与第一加热温度阈值和第二加热温度阈值进行对比，从而对加热故障进行判断。

可选的，根据管道层压力、管道层流量和绝缘层液体含量判断入水口压力故障或管道层的腐蚀故障，包括：当管道层压力大于第一压力阈值，且管道层流量大于第一流量阈值时，判断入水口压力过高；当管道层压力低于第二压力阈值，管道层流量低于第二流量阈值，且绝缘层液体含量小于第一湿度阈值时，判断入水口压力过低；当管道层压力大于第三压力阈值，且管道层流量小于第三流量阈值时，判断管道层出现腐蚀故障。

不仅在加热过程中存在加热阈值，给回水的压力和流量值也需要进行控制，防止给回水对管道层的管壁产生损坏。本实施例中，为给回水的提供标准压力范围：第二压力阈值和第一压力阈值之间的范围，第一压力阈值大于第二压力阈值；并未给回水提供标准流量范围：第二流量阈值和第一流量阈值之间的范围，第一流量阈值大于第二流量阈值。当管道层压力大于第一压力阈值，且管道层流量大于第一流量阈值时，即管道层压力和管道层流量均过大时，说明存在入水口压力故障，并且入水口压力过大，可控制水入口的给回水的泵入速度。当管道层压力低于第二压力阈值，且管道层流量低于第二流量阈值时，即管道层压力和管道层流量均过低时，则可能存在入水口压力过低的情况，或者管道层破损的泄漏故障，需要对绝缘层液体含量进行检测，若绝缘层液体含量小于故障湿度界限值(第一湿度阈值)，则说明管道层不存在泄漏 故障，则入水口压力过低。

可选的，根据绝缘层温度、管道层压力以及绝缘层液体含量判断管道层和/ 或保护层是否发生泄漏故障，并定位泄漏位置，包括：当管道层温度降低，绝缘层温度升高，且绝缘层液体含量大于第一湿度阈值时，判断管道层发生泄漏故障，并根据泄漏检测模块所在位置定位泄漏位置；当管道层发生泄漏故障后，根据管道层压力和管道层流量的降低速度判断管道层的泄漏程度；当管道层温度不变，绝缘层温度发生变化，且绝缘层液体含量大于第一湿度阈值时，判断保护层发生泄漏故障。

当管道层温度降低，绝缘层温度升高，且绝缘层液体含量大于第一湿度阈值时，说明管道层内的给回水泄漏 至绝缘层内，导致管道层内温度降低，绝缘层温度较高，即管道层发生泄漏故障，并可根据泄漏检测模块所在位置定位泄漏位置，当判定管道层发生泄漏故障后，可继续根据管道层压力和管道层流量的降低速度判断管道层的泄漏程度(破损程度)，从而根据管道层的破损程度判断采取相应的补救措施；而当管道层温度不变，绝缘层温度发生变化，且绝缘层液体含量大于第一湿度阈值时，则说明管道层未发生破损，但是绝缘层中混入了土壤中的水分，从而判断保护层发生泄漏 故障。

上述供热管道的检测系统能够对供热管道的各种故障进行实时监测和定位，不需要花费大量的人力和物力对故障地点和和原因进行排查，节约检测成本，并且该供热管道的检测系统的故障检测和定位准确率较高，便于对故障进行快速锁定，争取时间进行抢修和补救。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种供热管道的监测系统，其特征在于，所述供热管道由内侧至外侧依次包括管道层、绝缘层和保护层；所述供热管道的监测模块包括：温度检测模块、压力检测模块、流量检测模块、泄漏检测模块和数据处理模块；

所述温度检测模块设置于所述管道层和所述绝缘层，用于测量管道层温度和绝缘层温度；所述压力检测模块设置于相邻所述供热管道的管道层的连接处，用于检测管道层压力；所述流量检测模块设置于相邻所述供热管道的管道层的连接处，用于检测管道层流量；所述泄漏检测模块设置于所述绝缘层，用于检测绝缘层液体含量；

所述数据处理模块用于根据所述管道层温度获取所述管道层的给回水是否存在加热故障，并用于根据所述管道层压力、所述管道层流量和所述绝缘层液体含量判断入水口压力故障和所述管道层的腐蚀故障；所述数据处理模块还用于根据所述绝缘层温度、所述管道层压力以及所述绝缘层液体含量判断所述管道层和保护层是否发生泄漏故障，并定位泄漏位置。

2.根据权利要求1所述的供热管道的监测系统，其特征在于，所述泄漏检测模块包括：至少一个定位传感器；

所述定位传感器用于根据液体含量改变定位传感器阻抗，使得所述数据处理模块根据所述定位传感器阻抗判断所述管道层和/或保护层是否发生泄漏。

3.根据权利要求1所述的供热管道的监测系统，其特征在于，还包括：报警模块，与所述数据处理模块电性连接；

所述报警模块用于在所述数据处理模块判断所述供热管道出现所述加热故障、所述入水口压力故障、所述腐蚀故障和/或所述泄漏故障时，发出警报。

4.根据权利要求1所述的供热管道的监测系统，其特征在于，还包括：通信模块，与所述数据处理模块电连接；

所述通信模块用于将所述管道层温度、绝缘层温度、管道层压力、管道层流量和/或绝缘层液体含量发送至中心监测系统。

5.根据权利要求1所述的供热管道的监测系统，其特征在于，还包括：

电池管理模块；所述电池管理包括太阳能电池组和备用电池组，用于为所述供热管道的监测系统进行供电；

外壳保护模块；所述外壳保护模块配置有风冷系统和加热系统，用于对所述供热管道的监测系统进行保护。

6.根据权利要求1所述的供热管道的监测系统，其特征在于，还包括显示器；用于对所述管道层温度、绝缘层温度、管道层压力、管道层流量和/或绝缘层液体含量进行显示。

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