CN217081640U - 一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，包括：电动阀门；工况检测装置，所述工况检测装置设于所述电动阀门上，所述工况检测装置用于检测所述电动阀门的工作状态；控制装置，所述控制装置与所述工况检测装置连接，所述控制装置能够根据所述工况检测装置检测到的数据控制所述电动阀门，本实用新型实现了在线监测地下管道运行状态，并能实时预警和反馈阻断信号，一定程度避免了资源流失，提升了城市地下管道运维的智能化水平。

Description

一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门及系统

技术领域

本实用新型涉及管道监测领域，特别涉及一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门。

背景技术

随着城市公共基础设施的建设和发展，地下管廊已经成为城市正常运行的生命线，其中输水管道的检测和维护是管廊管理的重要组成部分。但在实际的维修维护过程中，由于对地下管道的运行状态和具体漏损点位判别不明，造成错挖和运维成本增加，所以开发一种能够实时监测管道运行状态的装置，实现远程查看和止损对于管廊运维经济性提升和城市的长远发展有重要意义。

当前市政管道多是老旧设备，若要整体更换成本会过高，所以要想将地下管道的运行状态实现在线监测，设计能够接入现有管道的智能阀门会是一个可行方案。目前集成多传感器的城市地下管道实时监测阀门尚处于研发起步阶段，能够完全实现在线监测和指令反馈的阀门几乎没有。

本实用新型提出的一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，可以对地下管道进行实时数据监测并上传至服务器，对于异常状态可迅速报警并反馈给阀门执行机构及时切断管路，有效降低资源流失，减少经济损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门及系统，实现对城市地下管道的实时监测。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，包括：电动阀门；工况检测装置，所述工况检测装置设于所述电动阀门上，所述工况检测装置用于检测所述电动阀门的工作状态；控制装置，所述控制装置与所述工况检测装置连接，所述控制装置能够根据所述工况检测装置检测到的数据控制所述电动阀门。

进一步地，所述工况检测装置包括温度传感器和压力传感器；所述温度传感器和所述压力传感器均设于所述电动阀门的内壁上。

进一步地，所述工况检测装置还包括振动传感器，所述振动传感器设于所述电动阀门的外壁上。

进一步地，所述振动传感器为惯性传感器，所述振动传感器至少包括三个加速度计和三个角速度计。

进一步地，所述压力传感器的数量至少为2个，两个所述压力传感器分别位于所述电动阀门的输入端和输出端。

进一步地，所述控制装置包括无线通信模组和嵌入式微处理器；所述嵌入式微处理器与所述温度传感器、所述压力传感器和所述振动传感器均连接，所述无线通信模组与所述嵌入式微处理器连接，所述无线通信模组能够向所述电动阀门传递控制指令。

进一步地，还包括电源，所述电源与所述电动阀门、所述工况检测装置和所述控制装置均连接，所述电源能够为所述电动阀门、所述工况检测装置和所述控制装置供电。

进一步地，所述电源设置于所述电动阀门的顶部，所述控制装置设于所述电动阀门上，且所述控制装置位于所述电源的下方，所述控制装置与所述电源之间具有间隙。

进一步地，所述嵌入式微处理器为数字信号处理器或树莓派。

另一方面，本实用新型公开了一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门系统，包括服务器和前述的智慧阀门，所述服务器通过无线传输的方式控制所述控制装置。

分析可知，本实用新型公开一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门及系统，通过将多个传感器和信号处理传输模块集成在智慧阀门上，实现对城市地下管道运行状态的实时监测，监测数据通过无线传输至服务器，服务器对数据进行建模分析给出运行状态是否异常的预测，同时结合阀门编号进行异常定位，最终实现在线监测地下管道运行状态，并能实时预警和反馈阻断信号，一定程度避免了资源流失，提升了城市地下管道运维的智能化水平。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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。其中：

图1本实用新型的一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门的一实施例的结构示意图。

图2本实用新型的一种用于城市地下管道实时监测的智慧系统的一实施例的结构框图。

附图标记说明：101、电源；102、嵌入式微处理器；103、无线通信模组；104、振动传感器；105、温度传感器；106、压力传感器；107、电动阀门；108、服务器。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本实用新型必须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。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

所附附图中示出了本实用新型的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本实用新型的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”等可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。

如图1所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，包括：电动阀门107；工况检测装置，工况检测装置设于电动阀门107上，工况检测装置用于检测电动阀门107的工作状态；控制装置，控制装置与工况检测装置连接，控制装置能够根据工况检测装置检测到的数据控制电动阀门107，电动阀门107通过电信号进行控制，当控制信号传递给电动阀门107后，电动阀门107能够根据控制信号的内容实现断开和闭合，工况检测装置能够对电动阀门107的工况进行检测，其主要目的是检测电动阀门107的运行状态，确认电动阀门107的工作可靠度，并将检测到的信息传递给控制装置，控制装置在接收到电动阀门107的工况信息后，传递至外部设备，外部设备确认信号后通过控制装置对电动阀门107进行控制。

优选地，工况检测装置包括温度传感器105和压力传感器106；温度传感器105和压力传感器106均设于电动阀门107的内壁上，压力传感器106的数量至少为2个，两个压力传感器106分别位于电动阀门107的输入端和输出端，温度传感器105能够监测电动阀门107的流体温度，压力传感器106能够监测电动阀门107的输入端和输出端(进出口)的流体压力。

优选地，工况检测装置还包括振动传感器104，振动传感器104设于电动阀门107的外壁上，振动传感器104为惯性传感器(IMU振动传感器104)，振动传感器104至少包括三个加速度计和三个角速度计，振动传感器104用于检测电动阀门107的振动状态，通过三个加速度计和三个角速度计能够实现对阀门振动情况的精确监测，振动传感器104一般用于检测管道接口侧的振动数据，并将振动信息反馈给嵌入式微处理器102。

优选地，控制装置包括无线通信模组103和嵌入式微处理器102；嵌入式微处理器102与温度传感器105、压力传感器106和振动传感器104均连接，无线通信模组103与嵌入式微处理器102连接，无线通信模组103能够向电动阀门107传递控制指令，嵌入式微处理器102和无线通信模组103用于将各传感器信号预处理后通过传输协议发送至服务器108，同时无线通信模组103还能将服务器108的指令回传给电动阀门107。

优选地，还包括电源101，电源101与电动阀门107、工况检测装置和控制装置均连接，电源101能够为电动阀门107、工况检测装置和控制装置供电。

优选地，电源101设置于电动阀门107的顶部，控制装置设于电动阀门107上，且控制装置位于电源101的下方，控制装置与电源101之间具有间隙，在使用时，一般将电源101固定在电动阀门107的顶部，嵌入式微处理器102与无线通信模组103及其连接线共同布置在电动阀门107的上半部分，与电源101留有一定间隙；电动阀门107的结构形式为从上至下的电动推杆形式。

优选地，嵌入式微处理器102为嵌入式微处理器，嵌入式微处理器102为数字信号处理器或树莓派，无线通信模组103为包括但不限于WiFi6、5G等高带宽低时延的通信模组。

如图2所示，本实用新型还提供了一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门系统，包括服务器108和上述的智慧阀门，服务器108通过无线传输的方式控制控制装置，通过服务器108处理控制装置检测的数据并将判断结果发回至控制装置，从而实现对电动阀门107的远程控制。

本实用新型的使用方式如下：在将智慧阀门接入城市地下管道后，调试各模块至正常工作状态；工作过程中，首先是通过振动传感器104、温度传感器105和压力传感器106获取电动阀门107的振动参数、温度参数和压力参数，然后将原始数据传给嵌入式微处理器102，嵌入式微处理器102对数据进行去噪和格式转换后传至无线通信模组103，无线通信模组103借助相应传输协议和通信模组将数据信号远程发送给服务器108，服务器108可以通过现有的阀门工况分析方法来识别管道运行的状态，如果状态异常，服务器将反馈动作信号给无线通信模组103，再由无线通信模组103将指令传给电动阀门107的执行机构，实现异常管段的阀门关闭，阻断管道内的流体，如果状态无异常，则将电动阀门107数据和分析结果存入后台数据库，此系统能实现对城市地下管道的实时监测，对漏损等异常点位及时发出报警或反馈电动阀门107执行指令，一方面可让运维人员第一时间处理异常问题，另一方面可自动阻断相应管段，将资源损失降到最低，提高地下管道运维管理的精准性和经济性。

与现有技术相比，本实用新型通过将多个传感器和信号处理传输模块集成在智慧阀门上，实现对城市地下管道运行状态的实时监测，监测数据通过无线传输至服务器108，服务器对数据进行建模分析给出运行状态是否异常的预测，同时结合阀门编号进行异常定位，最终实现在线监测地下管道运行状态，并能实时预警和反馈阻断信号，一定程度避免了资源流失，提升了城市地下管道运维的智能化水平。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，其特征在于，包括：

电动阀门；

工况检测装置，所述工况检测装置设于所述电动阀门上，所述工况检测装置用于检测所述电动阀门的工作状态；

控制装置，所述控制装置与所述工况检测装置连接，所述控制装置能够根据所述工况检测装置检测到的数据控制所述电动阀门。

2.根据权利要求1所述的一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，其特征在于，所述工况检测装置包括温度传感器和压力传感器；

所述温度传感器和所述压力传感器均设于所述电动阀门的内壁上。

3.根据权利要求2所述的一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，其特征在于，所述工况检测装置还包括振动传感器，所述振动传感器设于所述电动阀门的外壁上。

4.根据权利要求3所述的一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，其特征在于，所述振动传感器为惯性传感器，所述振动传感器至少包括三个加速度计和三个角速度计。

5.根据权利要求2所述的一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，其特征在于，所述压力传感器的数量至少为2个，两个所述压力传感器分别位于所述电动阀门的输入端和输出端。

6.根据权利要求3所述的一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，其特征在于，所述控制装置包括无线通信模组和嵌入式微处理器；

所述嵌入式微处理器与所述温度传感器、所述压力传感器和所述振动传感器均连接，所述无线通信模组与所述嵌入式微处理器连接，所述无线通信模组能够向所述电动阀门传递控制指令。

7.根据权利要求6所述的一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，其特征在于，还包括电源，所述电源与所述电动阀门、所述工况检测装置和所述控制装置均连接，所述电源能够为所述电动阀门、所述工况检测装置和所述控制装置供电。

8.根据权利要求7所述的一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，其特征在于，所述电源设置于所述电动阀门的顶部，所述控制装置设于所述电动阀门上，且所述控制装置位于所述电源的下方，所述控制装置与所述电源之间具有间隙。

9.根据权利要求7所述的一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门，其特征在于，所述嵌入式微处理器为数字信号处理器或树莓派。

10.一种用于城市地下管道实时监测的智慧阀门系统，其特征在于，包括服务器和权利要求1-9任一条所述的智慧阀门，所述服务器通过无线传输的方式控制所述控制装置。

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