CN211260377U - 一种具有漏水检测功能的管道监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有漏水检测功能的管道监测系统，包括安装在入户管道中的控制阀本体，具有漏水检测功能的管道监测系统还包括用于对控制阀本体进行控制的控制装置以及用于对控制阀以及控制装置进行监测的远程监测平台；所述的漏水检测模块用于检测管道是否存在漏水，若存在，则生成漏水信号；数据处理模块以及数据传输模块用于将漏水信号发送远程监测平台；本实用新型提供的具有漏水检测功能的管道监测系统通过监测漏水情况，若出现漏水则立即汇报远程监控人员，使得远程监控人员可以及时了解到供暖情况，从而进行相应的调整，提高了能源的利用率。

Description

一种具有漏水检测功能的管道监测系统

技术领域

本实用新型涉及管道监测系统，具体涉及一种具有漏水检测功能的管道监测系统。

背景技术

随着当前空气和环境的变化，国家对节能减排日益重视，但是实现节能减排目标面临的形势十分严峻，资料表明，我国过去连续几年节能减排的目标都很难实现。我国从长江以北实行集中供暖，使用范围广，涉及几亿人口。从能源利用方面讲，集中供暖运行费用高，无论需要与否暖气始终全天供热，即使人不在家，暖气也全天开启供热，浪费了巨额的资源。近些年暖气热量表开始逐步普及，暖气按热量收费在大部分地区已经开始或准备开始，因此需要利用暖气控制系统来对暖气进行合理的开启与关闭，进而实现能源的合理利用。

现有的暖气管网铺设好后，一般都是安装在建筑物的内部，当出现管道漏水情况很难第一时间发现，而此时若没有及时处理漏水点会造成热力资源的极大浪费，如果漏水量过大还可能会造成更大的经济损失；另外有用热用户私自改装家中暖气管道，出现偷热的现象，也会造成热力资源的分配不均匀。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有漏水检测功能的管道监测系统，用以解决现有技术中的控制系统无法对管道漏水进行监测，造成了能源的浪费的问题。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有漏水检测功能的管道监测系统，包括安装在入户管道中的控制阀本体，所述的具有漏水检测功能的管道监测系统还包括用于对所述的控制阀本体进行控制的控制装置以及用于对所述的控制阀以及控制装置进行监测的远程监测平台；

所述的控制装置包括电源管理模块、漏水检测模块、数据处理模块以及数据通信模块；

所述的电源管理模块用于为所述的漏水检测模块、数据处理模块以及数据通信模块供电；

所述的漏水检测模块用于检测管道是否存在漏水，若存在，则生成漏水信号；

所述的数据处理模块用于根据所述的漏水信号，生成漏水报警信息；

所述的数据通信模块用于将所述的漏水报警信息发送给远程监测平台。

进一步地，所述的漏水检测模块包括水压检测子模块以及漏水判断子模块；

所述的水压检测子模块包括进水水压检测单元以及回水水压检测单元；

所述的进水水压检测单元用于检测进水水流的压力，获得进水压力数据；

所述的回水水压检测单元用于检测回水水流的压力，获得回水压力数据；

所述的漏水判断子模块用于判断所述的进水压力数据或回水压力数据是否小于压力阈值，若小于，则生成漏水信号。

进一步地，所述的控制装置还包括偷热检测模块；

所述的偷热检测模块用于检测管道是否存在偷热情况，若存在，则生成偷热信号；

所述的数据处理模块用于根据所述的偷热信号，生成偷热报警信息；

所述的数据通信模块用于将所述的偷热报警信息发送给远程监测平台。

进一步地，所述的偷热检测模块包括水温检测子模块以及偷热判断子模块；

所述的水温检测子模块包括进水温度采集单元以及回水温度采集单元；

所述的进水温度采集单元用于检测进水水流的温度，获得进水温度数据；

所述的回水温度采集单元用于检测回水水流的温度，获得回水温度数据；

所述的偷热判断子模块判断所述的回水温度数据与进水温度数据之间的差值是否小于温度阈值，若小于，则生成偷暖报警信号。

进一步地，所述的数据通信模块包括NB-IoT子模块；

所述的NB-IoT子模块用于将所述的漏水报警信号和/或偷暖报警信号发送给远程监测平台。

进一步地，所述的数据通信模块还包括采集LoRa子模块以及发送LoRa子模块；

所述的采集LoRa子模块用于获得漏水报警信号或偷暖报警信号；

所述的发送LoRa子模块用于将所述的漏水报警信号以及偷暖报警信号发送给NB-IoT子模块。

进一步地，所述的电源管理子模块包括供电电池J2、电池充电电路、升压开关电路、升压电路以及稳压电路；

所述的供电电池J2用于提供输入电压；

所述的电池充电电路用于根据所述的输入电压的大小，利用充电电池J1为所述的供电电池J2充电；

所述的升压开关电路用于判断所述的输入电压是否大于电压阈值，若大于，将所述的输入电压输入至稳压电路；否则，将所述的输入电压输入至升压电路；

所述的升压电路用于对所述的输入电压升压，获得升压电压；

所述的稳压电路用于对所述的输入电压或升压电压稳压，获得输出电压。

进一步地，所述的电池充电电路包括充电电池J1以及充电芯片U3，所述的充电电池J1连接在所述的充电芯片U3的CE端，所述的充电芯片U3的TEMP端以及GND端共地，所述的充电芯片U3的PROG端通过电阻R4接地，所述的充电芯片U3的VCC端连接充电电池J1，所述的VCC端还通过电容C17接地，所述的充电芯片U3的

端通过电阻R8与3.3V电源连接，所述充电芯片U3的

端通过电阻R9与3.3V电源连接，所述的充电芯片U3的BAT端与所述的供电电池J2连接。

进一步地，所述的升压电路包括升压芯片U1，所述的升压芯片U1的VIN端与所述的供电电池J2连接，所述的升压芯片U1的VIN端还通过电感L1与SW端连接，所述的升压芯片U1的VIN端还连接有电容C1，所述的升压芯片U1的EN端与所述的升压开关电路连接，所述的升压芯片U1的VOUT端与所述的稳压电路连接，所述的升压芯片U1的VOUT端与FB端之间连接有电阻R1，所述的升压芯片U1的FB端与GND端之间还连接有电阻R2，所述的升压芯片U1的GND端还接地。

进一步地，所述的稳压电路包括稳压芯片U2，所述的稳压芯片U2的VIN端与所述的升压芯片U1的VOUT端或与所述的供电电池J2连接，所述的稳压芯片U2的VIN端还通过电容C3、电容C4以及电容C5接地，所述稳压芯片U2的GND端接地，所述稳压芯片U2的VOUT端还通过电容C6接地，所述的电容C6还与电容C7以及电容C8并联，所述的电容C6与电容C7之间还串联由电感L2。

本实用新型与现有技术相比具有以下技术效果：

1、本实用新型提供的具有漏水检测功能的管道监测系统设计了漏水检测模块，通过检测进水压力或者回水压力，判断管道中是否存在漏水的情况，若出现漏水情况则立即汇报远程监控人员，使得远程监控人员可以及时了解到供暖情况，从而进行相应的调整，提高了能源的利用率；

2、本实用新型提供的具有漏水检测功能的管道监测系统设置了偷热检测模块，不仅能够检测进水温度，判断供暖温度是否过低，还能够检测回水温度从而判断用户家中是否有偷热的情况，从而保证暖气管网的正常运行，使得远程监控人员可以及时了解到供暖情况，从而进行相应的调整，提高了能源的利用率；

3、本实用新型提供的具有漏水检测功能的管道监测系统通过设置了带有充电功能的电源管理模块，能够持续地为控制装置进行供电，当供电电池J2电量低时无需对控制阀进行破坏即可为其充电，提高了控制装置的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型提供的控制装置内部结构示意图；

图2为本实用新型提供的进水水压检测单元以及回水水压检测单元内部电路结构图；

图3为本实用新型提供的进水温度采集单元以及回水温度采集单元内部电路结构图；

图4为本实用新型提供的采集LoRa子模块以及发送LoRa子模块内部电路结构图；

图5为本实用新型提供的电源管理模块内部电路结构图。

具体实施方式

在本实施例中公开了一种具有漏水检测功能的管道监测系统，包括安装在管道中的控制阀本体，具有漏水检测功能的管道监测系统还包括用于对控制阀本体进行控制的控制装置以及用于对控制阀以及控制装置进行监测的远程监测平台。

控制装置包括电源管理模块、漏水检测模块、数据处理模块以及数据通信模块；

电源管理模块用于为漏水检测模块、数据处理模块以及数据通信模块供电；

漏水检测模块用于检测管道是否存在漏水，若存在，则生成漏水信号；

数据处理模块用于根据漏水信号，生成漏水报警信息；

数据通信模块用于将漏水报警信息发送给远程监测平台。

在本实施例中提供的管道控制系统能够实现监测管道中是否存在漏水，具体的监测方法可以是利用管道内水压进行判断，还可以是在管道中设置水听检测器进行检测。

在本实施例中，数据处理模块采用nRF52832型号的MCU。

在本实施例中，数据通信模块采用无线传输的方式，具体可以是WIFI、ZigBee或者NB-IoT等技术实现。

可选地，漏水检测模块包括水压检测子模块以及漏水判断子模块；

水压检测子模块包括进水水压检测单元以及回水水压检测单元；

进水水压检测单元用于检测进水水流的压力，获得进水压力数据；

回水水压检测单元用于检测回水水流的压力，获得回水压力数据；

漏水判断子模块用于判断进水压力数据或回水压力数据是否小于压力阈值，若小于，则生成漏水信号。

在本实施例中，漏水检测模块采集的水压包括入户的进水压力以及出户的回水压力，通过判断进水压力或者回水压力是否低于压力阈值，当低于压力阈值时，说明管道中存在泄漏点，使得压力降低；另外，若进水压力正常但是回水压力低于压力阈值，则说明房屋内可能存在漏水的情况。

在本实施例中，压力阈值一般为0.1，单位是MP

在本实施例中，水流压力检测采用25WD002-ENV型号的压力传感器及厂家提供的如图2所示的参考设计电路，参考设计电路包括压力传感器P11、电阻R43、R44、R24、R27以及三极管Q9。

在本实施例中，水压采集模块采集到的压力数据可以通过有线或无线的方式传输给数据处理模块，在本实施例中采用有线传输的方式。

可选地，控制装置还包括偷热检测模块；

偷热检测模块用于检测管道是否存在偷热情况，若存在，则生成偷热信号；

数据处理模块用于根据偷热信号，生成偷热报警信息；

数据通信模块用于将偷热报警信息发送给远程监测平台。

在本实施例中，控制装置还可以实现偷热检测的功能，可以通过水温进行判定，当发现存在偷热情况时，及时通过数据处理模块生成偷热报警信息，报警信息包括了哪一处存在偷热情况，偷热温度是多少之类的信息，再通过数据通信模块将偷热报警信息发送给远程监测平台。

可选地，偷热检测模块包括水温检测子模块以及偷热判断子模块；

水温检测子模块包括进水温度采集单元以及回水温度采集单元；

进水温度采集单元用于检测进水水流的温度，获得进水温度数据；

回水温度采集单元用于检测回水水流的温度，获得回水温度数据；

偷热判断子模块判断回水温度数据与进水温度数据之间的差值是否小于温度阈值，若小于，则生成偷暖报警信号。

在本实施例中，温度采集模块能够采集进水温度以及回水温度，与数据处理模块配合，判断是否存在供暖不足或者偷暖的情况发生，当入户的进水温度不足，低于供暖温度阈值(64℃到55℃)，则说明当前管道供暖不足，需要及时提醒远程监控人员进行查看并做出相应的解决措施；当出户的回水温度不足，低于回水温度阈值(45℃到20℃)，则该户室内对暖气管道可能进行了改造，那么则生成偷热报警信号及时提醒远程监控人员进行查看，该用户是否出现了偷热的情况。该功能默认关闭，监控人员可根据实际情况进行设置后，温度一旦低于该阈值，设备会向平台发出报警信息。

在本实施例中，温度采集均采用18B20型号的温度传感器及厂家提供的参考设计电路，如图3所示，参考设计电路包括温度传感器P10以及电阻R41。

可选地，数据通信模块包括NB-IoT子模块；

NB-IoT子模块用于将压力数据、温度数据以及开合度数据和/或漏水报警信号和/或供暖温度过低报警信号和/或偷暖报警信号发送给远程监测平台。

在本实施例中，采用NB-IoT技术进行信号的无线传输至远程监测平台，在本实施例中NB-IoT子模块采用M5310A型号的NB-IoT模组并采用了M5310-A模组厂家提供的参考设计电路作为外围电路共同组成本实施例中的NB-IoT子模块。

可选地，所述的数据通信模块还包括采集LoRa子模块以及发送LoRa子模块；

所述的采集LoRa子模块用于获得所述的压力数据、温度数据、开合度数据、漏水报警信号、供暖温度过低报警信号或偷暖报警信号；

所述的发送LoRa子模块用于将所述的压力数据、温度数据、开合度数据、漏水报警信号、供暖温度过低报警信号以及偷暖报警信号发送给NB-IoT子模块。

在本实施例中，在本实施例中，如图4所示，采集LoRa子模块以及发送LoRa子模块包括LoRa芯片U11，型号为LSD4RF-2F717N30，LORA芯片U11具有14个引脚，分别是复位引脚RST，SPI片选引脚NSS，中断引脚DIO0-DIO3以及DIO5，SPI总线从机输出引脚SO，SPI总线从机输入引脚SI，时钟引脚CLK，天线引脚RF，电源引脚VCC以及接地引脚GND。其中电源引脚VCC与电源模块的输出端连接，用于接收3.3V供电，在电源引脚VCC与接地引脚GND之间并联有多个用于滤波的电容，分别是电容C50、C51以及C52，其中电容C50选用10PF电容，电容C51选用0.1UF电容，电容C52选用10UF电容；SPI总线从机输出引脚SO以及SPI总线从机输入引脚SI均与数据处理模块连接，用于接收信号；天线引脚RF连接有LoRa天线J10，在天线引脚RF与LoRa天线J10之间串联有电感L10，在电感L10的两端分别连接有两个电容C54以及C53并与接地引脚GND连接后，接地。

可选地，电源管理子模块包括供电电池J2、电池充电电路、升压开关电路、升压电路以及稳压电路；

供电电池J2用于提供输入电压；

电池充电电路用于根据输入电压的大小，利用充电电池J1为供电电池J2充电；

升压开关电路用于判断输入电压是否大于电压阈值，若大于，将输入电压输入至稳压电路；否则，将输入电压输入至升压电路；

升压电路用于对输入电压升压，获得升压电压；

稳压电路用于对输入电压或升压电压稳压，获得输出电压。

在本实施例中为了防止单独的供电电池J2提供的输入电压随着时间的消耗，电压无法满足数据处理模块、数据传输模块、倾斜检测模块、开盖检测模块以及破坏检测模块的供电要求，因此设置了升压开关电路以及升压电路。

升压开关电路通过检测输入电压的大小，当输入电压小于等于电压阈值时，则需要通过升压电路对输入电压进行升压，获得升压电压。

在本实施例中，供电电池J2选用锂亚电池。

升压开关电路包括MOS管Q5以及连接在MOS管Q5的G极与S极之间的电阻R30以及电阻R39。

在本实施例中，MOS管Q5选用FDN340型MOS管，该MOS管低电平导通，电阻R30选用47KΩ电阻，电阻R39选用1KΩ电阻。

可选地，电池充电电路包括充电电池J1以及充电芯片U3，充电电池J1连接在充电芯片U3的CE端，充电芯片U3的TEMP端以及GND端共地，充电芯片U3的PROG端通过电阻R4接地，充电芯片U3的VCC端连接充电电池J1，VCC端还通过电容C17接地，充电芯片U3的

端通过电阻R8与3.3V电源连接，充电芯片U3的

端通过电阻R9与3.3V电源连接，充电芯片U3的BAT端与供电电池J2连接。

在本实施例中，如图5所示，充电电池J1通过充电芯片U3给供电电池J2充电,具体充电的状态由当时的充电电池J1提供的电压电流和供电电池J2电压决定。

其中充电电池J1选用5V电源适配器提供5V直流电，充电芯片U3选用TP4056型充电芯片，电阻R4选用1K电阻，电容C17选用10UF电容，电容C18选用10UF电容，电阻R8选用100K电阻，电阻R9选用100K电阻。

可选地，升压电路包括升压芯片U1，升压芯片U1的VIN端与供电电池J2连接，升压芯片U1的VIN端还通过电感L1与SW端连接，升压芯片U1的VIN端还连接有电容C1，升压芯片U1的EN端与升压开关电路连接，升压芯片U1的VOUT端与稳压电路连接，升压芯片U1的VOUT端与FB端之间连接有电阻R1，升压芯片U1的FB端与GND端之间还连接有电阻R2，升压芯片U1的GND端还接地。

在本实施例中，如图5所示，升压芯片U1选用TPS61099型芯片,数据处理模块通过IO口控制升压芯片U1的EN端启用升压电路，数据处理模块通过IO口控制MOS管Q5的通断及升压电路，这个电路的特点是电池电压正常时不启用升压电路，由电池直接供电，避免升压带来的功率损失,电池电压低时，启用升压电路提高了电池电量的利用率从而保证系统工作正常。

在本实施例中，电感L1选用2.2UH电感，电阻R1选用12.2KΩ电阻，电阻R2选用4.7KΩ电阻，电容C2选用10UF电容。

可选地，稳压电路包括稳压芯片U2，稳压芯片U2的VIN端与升压芯片U1的VOUT端或与供电电池J2连接，稳压芯片U2的VIN端还通过电容C3、电容C4以及电容C5接地，稳压芯片U2的GND端接地，稳压芯片U2的VOUT端还通过电容C6接地，电容C6还与电容C7以及电容C8并联，电容C6与电容C7之间还串联由电感L2。

在本实施例中，稳压电路输出的电压供给数据处理模块、数据传输模块以及倾斜检测模块。

在本实施例中，如图5所示，稳压芯片U2选用TLV70433型稳压芯片，电容C3、电容C4与电容C6均选用10UF电容，电容C5以及电容C8均选用105电容，电容C7选用101电容。

Claims (10)

1.一种具有漏水检测功能的管道监测系统，包括安装在入户管道中的控制阀本体，其特征在于，所述的具有漏水检测功能的管道监测系统还包括用于对所述的控制阀本体进行控制的控制装置以及用于对所述的控制阀以及控制装置进行监测的远程监测平台；

所述的控制装置包括电源管理模块、漏水检测模块、数据处理模块以及数据通信模块；

所述的电源管理模块用于为所述的漏水检测模块、数据处理模块以及数据通信模块供电；

所述的漏水检测模块用于检测管道是否存在漏水，若存在，则生成漏水信号；

所述的数据处理模块用于根据所述的漏水信号，生成漏水报警信息；

所述的数据通信模块用于将所述的漏水报警信息发送给远程监测平台。

2.如权利要求1所述的具有漏水检测功能的管道监测系统，其特征在于，所述的漏水检测模块包括水压检测子模块以及漏水判断子模块；

所述的水压检测子模块包括进水水压检测单元以及回水水压检测单元；

所述的进水水压检测单元用于检测进水水流的压力，获得进水压力数据；

所述的回水水压检测单元用于检测回水水流的压力，获得回水压力数据；

所述的漏水判断子模块用于判断所述的进水压力数据或回水压力数据是否小于压力阈值，若小于，则生成漏水信号。

3.如权利要求1所述的具有漏水检测功能的管道监测系统，其特征在于，所述的控制装置还包括偷热检测模块；

所述的偷热检测模块用于检测管道是否存在偷热情况，若存在，则生成偷热信号；

所述的数据处理模块用于根据所述的偷热信号，生成偷热报警信息；

所述的数据通信模块用于将所述的偷热报警信息发送给远程监测平台。

4.如权利要求3所述的具有漏水检测功能的管道监测系统，其特征在于，所述的偷热检测模块包括水温检测子模块以及偷热判断子模块；

所述的水温检测子模块包括进水温度采集单元以及回水温度采集单元；

所述的进水温度采集单元用于检测进水水流的温度，获得进水温度数据；

所述的回水温度采集单元用于检测回水水流的温度，获得回水温度数据；

所述的偷热判断子模块判断所述的回水温度数据与进水温度数据之间的差值是否小于温度阈值，若小于，则生成偷暖报警信号。

5.如权利要求3所述的具有漏水检测功能的管道监测系统，其特征在于，所述的数据通信模块包括NB-IoT子模块；

所述的NB-IoT子模块用于将所述的漏水报警信息和/或偷热报警信息发送给远程监测平台。

6.如权利要求5所述的具有漏水检测功能的管道监测系统，其特征在于，所述的数据通信模块还包括采集LoRa子模块以及发送LoRa子模块；

所述的采集LoRa子模块用于获得漏水报警信号或偷暖报警信号；

所述的发送LoRa子模块用于将所述的漏水报警信号以及偷暖报警信号发送给NB-IoT子模块。

7.如权利要求1所述的具有漏水检测功能的管道监测系统，其特征在于，所述的电源管理子模块包括供电电池J2、电池充电电路、升压开关电路、升压电路以及稳压电路；

所述的供电电池J2用于提供输入电压；

所述的电池充电电路用于根据所述的输入电压的大小，利用充电电池J1为所述的供电电池J2充电；

所述的升压开关电路用于判断所述的输入电压是否大于电压阈值，若大于，将所述的输入电压输入至稳压电路；否则，将所述的输入电压输入至升压电路；

所述的升压电路用于对所述的输入电压升压，获得升压电压；

所述的稳压电路用于对所述的输入电压或升压电压稳压，获得输出电压。

8.如权利要求7所述的具有漏水检测功能的管道监测系统，其特征在于，所述的电池充电电路包括充电电池J1以及充电芯片U3，所述的充电电池J1连接在所述的充电芯片U3的CE端，所述的充电芯片U3的TEMP端以及GND端共地，所述的充电芯片U3的PROG端通过电阻R4接地，所述的充电芯片U3的VCC端连接充电电池J1，所述的VCC端还通过电容C17接地，所述的充电芯片U3的

端通过电阻R8与3.3V电源连接，所述充电芯片U3的

端通过电阻R9与3.3V电源连接，所述的充电芯片U3的BAT端与所述的供电电池J2连接。

9.如权利要求7所述的具有漏水检测功能的管道监测系统，其特征在于，所述的升压电路包括升压芯片U1，所述的升压芯片U1的VIN端与所述的供电电池J2连接，所述的升压芯片U1的VIN端还通过电感L1与SW端连接，所述的升压芯片U1的VIN端还连接有电容C1，所述的升压芯片U1的EN端与所述的升压开关电路连接，所述的升压芯片U1的VOUT端与所述的稳压电路连接，所述的升压芯片U1的VOUT端与FB端之间连接有电阻R1，所述的升压芯片U1的FB端与GND端之间还连接有电阻R2，所述的升压芯片U1的GND端还接地。

10.如权利要求9所述的具有漏水检测功能的管道监测系统，其特征在于，所述的稳压电路包括稳压芯片U2，所述的稳压芯片U2的VIN端与所述的升压芯片U1的VOUT端或与所述的供电电池J2连接，所述的稳压芯片U2的VIN端还通过电容C3、电容C4以及电容C5接地，所述稳压芯片U2的GND端接地，所述稳压芯片U2的VOUT端还通过电容C6接地，所述的电容C6还与电容C7以及电容C8并联，所述的电容C6与电容C7之间还串联由电感L2。

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