CN106870959A - 一种新型的热管网泄露监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及节能环保技术领域，尤其涉及一种新型的热管网泄露监测装置。该热管网泄露监测装置包括湿度传感器、温度传感器、模数转换单元、控制处理器、电压湿度转化单元及数据输出单元；通过将湿度传感器和温度传感器设置在管网保温层与管道之间，且紧贴管道的外壁，一旦管道泄漏时，可以立即检测到湿度信息，及时发现管网泄露的情况；将温度变化转化为电信号，能够实现对所测环境温度的实时采集，进而可有效调整管网温度。

Description

一种新型的热管网泄露监测装置

技术领域

本发明涉及节能环保技术领域，尤其涉及一种新型的热管网泄露监测装置。

背景技术

目前，在城市集中供热系统中，传统的管网的监测方案重要集中在泄露方面，因为泄露不仅浪费水资源，同时也造成大量的热源的流失，进而造成了大量的物力财力的浪费。

其中，传统解决泄露的方案一般是沿管道的铺设方向平行架设铜丝，当管网出现泄露时，会导致放置在管网端部的仪器所测得铜丝电阻值发生变化，进而判断管网出现泄漏。

然而，由于管道和铜丝之间隔着一定厚度的保温层(3％的吸水率)，所以，即使管网出现泄漏铜线方案也不能立即发现，只有当泄露达到一定程度时才能发现。所以，这种方案虽能判断管网是否发生泄漏，但是无法及时的反馈泄露，增加了成本和浪费了能源。

另外，随着社会的不断发展，人们对生活环境温度舒适度的需求日益迫切，而现有的管网监测方案，无法实时对管网的温度进行监控以便为管网温度的及时调整提供依据，这些因素都迫切要求现有的管网监测系统进行升级。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的热管网泄露监测装置以解决现有管网检测方案存在的泄漏检测不灵敏、浪费能源、增加成本及管网温度不能有效调整的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型的热管网泄露监测装置，其包括湿度传感器、模数转换单元、控制处理器、电压湿度转化单元及数据输出单元；所述湿度传感器设置在管网保温层与管道之间，且紧贴所述管道的外壁，在管道泄漏引起电阻值变化时，输出与湿度变化相对应的电压模拟信号；所述湿度传感器与所述控制处理器通过模数转换单元连接，所述模数转换单元将所述电压模拟信号转换为电压数字信息，将所述电压数字信息传递至控制处理器；所述控制处理器与所述电压湿度转化单元连接，通过所述电压湿度转化单元将电压数字信息转化为湿度信息；所述控制处理器与所述数据输出单元连接，通过所述数据输出单元输出湿度信息。

其中，还包括数据波动处理单元，所述数据波动处理单元与所述控制处理器连接，所述控制处理器通过所述数据波动处理单元对所述电压数字信息进行滤波处理。

其中，所述控制处理器为单片机；所述模数转换单元为模数转换器。

其中，所述电压湿度转化单元内置电压与湿度关联数据库。

其中，所述数据输出单元为输出接头或无线通讯器，所述控制处理器通过所述数据输出单元与上位机连接。

其中，所述数据波动处理单元为采用卡尔曼滤波算法的滤波器。

其中，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于管网保温层与管道之间，且紧贴所述管道的外壁，管道内温度变化时，所述温度传感器输出与温度变化相对应的电压模拟信号；所述温度传感器与所述控制处理器通过模数转换单元连接。

其中，还包括电压温度转化单元，所述电压数字信息包括与湿度变化对应的电压数字信息以及与温度变化对应的电压数字信息，所述控制处理器与所述电压温度转化单元连接，通过所述电压温度转化单元将滤波处理后的与温度变化对应的电压数字信息转化为温度信息；所述控制处理器与所述数据输出单元连接，通过所述数据输出单元输出温度信息。

其中，所述数据波动处理单元、控制处理器、电压湿度转化单元、电压温度转化单元及数据输出单元集成在电路板上。

其中，所述电压温度转化单元内置电压与温度关联数据库。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

1、通过将湿度传感器设置在管网保温层与管道之间，且紧贴管道的外壁，一旦管道泄漏时，传感器电阻发生变化，可以立即通过模数转换单元和控制处理器检测到湿度信息，及时发现管网泄露的情况，解决现有技术中管网泄漏检测灵敏度不足的问题；而且还能根据湿度数值的变化速率，简洁的判断泄露的速率。

2、通过将温度传感器设置在管网保温层与管道之间，且紧贴管道的外壁，管道内温度变化时，温度传感器的电阻值发生变化，可以立即通过模数转换单元和控制处理器检测到温度信息，将温度变化转化为电信号，能够实现对所测环境温度的实时采集，进而可有效调整管网温度。

3、由于本方案通过数据波动处理单元对采集的电信号都进行了卡尔曼滤波方式的数据处理，所以，所测信号具有很强的稳定性，尽可能地排除了外在环境对所测信号的干扰。

附图说明

图1为本发明新型的热管网泄露监测装置的结构示意图

图2为本发明新型的热管网泄露监测装置的控制原理图。

图3为本发明新型的热管网泄露监测装置的连接关系示意图。

图中，1：管道；2：保温层；3：湿度传感器；4：温度传感器；5：模数转换单元；6：控制处理器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供的新型的热管网泄露监测装置包括湿度传感器3、模数转换单元5(即为AD转换模块)、数据波动处理单元、控制处理器6、电压湿度转化单元及数据输出单元；湿度传感器3设置在管网保温层2与管道1之间，且紧贴管道1的外壁，一旦管道1泄漏时，传感器所处环境的湿度发生变化，此时传感器的电阻值即发生变化，传感器检测电路的输出电压发生变化，传感器进而可输出与湿度变化相对应的电压模拟信号；具体地，湿度传感器3与控制处理器6通过模数转换单元5连接，模数转换单元5将电压模拟信号转换为电压数字信息，将电压数字信息传递至控制处理器6，此处的模数转换单元5即为模数转换器；控制处理器6与电压湿度转化单元连接，通过电压湿度转化单元将电压数字信息转化为湿度信息；控制处理器与数据输出单元连接，通过数据输出单元输出湿度信息；此处的湿度即为所测环境的湿度。当湿度值开始发生变化时，可以根据湿度值的变化速率间接地反映管道1的泄露速率，以便为管网的维护提供参考。其中，电压湿度转化单元可通过转化电路模块进行，AD转换模块型号为TLC548。

上述实施例的技术方案中，通过检测到的湿度信息可以及时发现管网泄露的情况，解决现有技术中管网泄漏检测灵敏度不足的问题。

优选地，数据波动处理单元与控制处理器连接，控制处理器通过数据波动处理单元对电压数字信息进行滤波处理，然后通过电压湿度转化单元将滤波处理后的电压数字信息转化为湿度信息。

由于电路板的工作环境不可避免的受工作环境的影响，所以输出数据会有一定程度的波动，针对输出数据波动的问题，本方案采用卡尔曼滤波算法进行处理，数据波动处理单元为采用卡尔曼滤波算法，结合控制处理器，进行滤波处理，滤波后的输出电压即为所测电压。

具体地，控制处理器6为单片机；电压湿度转化单元内置电压与湿度关联数据库；根据拟合的电压湿度关系，将所测电压转化为湿度。

具体地，数据输出单元为输出接头或无线通讯器，控制处理器6通过数据输出单元与上位机连接。

针对现有的管网监测方案无法实时对管网的温度进行监控的问题，在上述实施例的基础上，还增加了温度传感器4，温度传感器4设置于管网保温层2与管道1之间，且紧贴管道1的外壁，管道1内温度变化时，温度传感器4的电阻值发生变化，进而温度传感器检测电路的输出电压发生变化，温度传感器4输出与温度变化相对应的电压模拟信号；温度传感器4与控制处理器6通过模数转换单元5连接，电压模拟信号通过AD模数转换单元5转换为数字量，即电压数字信息。温度传感器4采用PT00温度传感器；传感器的工作环境在地下，且需要长时间工作(工作若干年)，采用PT00温度传感器(热电阻温度传感器)，相对于18B20温度传感器而言，使用寿命更长。

同样地，由于电路板受工作环境的影响，不可避免受到干扰，所以需要对与温度变化对应的电压数字信息进行滤波处理，本方案采用卡尔曼滤波算法；数据波动处理单元为采用卡尔曼滤波算法，结合控制处理器，进行滤波处理，滤波后的输出电压即为所测电压。

进一步地，还包括电压温度转化单元，电压数字信息包括与湿度变化对应的电压数字信息以及与温度变化对应的电压数字信息，控制处理器6与电压温度度转化单元连接，通过电压温度转化单元将滤波处理后的与温度变化对应的电压数字信息转化为温度信息，电压温度转化单元可通过转化电路模块进行；控制处理器与数据输出单元连接，通过数据输出单元输出温度信息。

一般地，数据波动处理单元、控制处理器6、电压湿度转化单元、电压温度转化单元及数据输出单元均集成在电路板上。

具体地，电压温度转化单元内置电压与温度关联数据库；根据拟合的电压温度关系，将所测电压转化为温度。此温度即为所测环境的温度；本实施例管网温度的采集频率为每分钟10次。

综上所述，本发明提供的新型的热管网泄露监测装置具有以下优点：

1、当管网泄漏发生时，能够及时的感知；而且还能根据湿度数值的变化速率，简洁的判断泄露的速率；

2、由于本方案是将温度变化转化为电信号，所以能够实现对所测环境温度的实时采集，如每分钟可采集10次；

3、由于本方案对采集的电信号都通过了卡尔曼滤波方式的数据处理，所以，所测信号具有很强的稳定性，尽可能地排除了外在环境对所测信号的干扰。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型的热管网泄露监测装置，其特征在于，包括湿度传感器、模数转换单元、控制处理器、电压湿度转化单元及数据输出单元；所述湿度传感器设置在管网保温层与管道之间，且紧贴所述管道的外壁，在管道泄漏引起电阻值变化时，输出与湿度变化相对应的电压模拟信号；所述湿度传感器与所述控制处理器通过模数转换单元连接，所述模数转换单元将所述电压模拟信号转换为电压数字信息，将所述电压数字信息传递至控制处理器；所述控制处理器与所述电压湿度转化单元连接，通过所述电压湿度转化单元将电压数字信息转化为湿度信息；所述控制处理器与所述数据输出单元连接，通过所述数据输出单元输出湿度信息。

2.如权利要求1所述的新型的热管网泄露监测装置，其特征在于，还包括数据波动处理单元，所述数据波动处理单元与所述控制处理器连接，所述控制处理器通过所述数据波动处理单元对所述电压数字信息进行滤波处理。

3.如权利要求1所述的新型的热管网泄露监测装置，其特征在于，所述控制处理器为单片机；所述模数转换单元为模数转换器。

4.如权利要求1所述的新型的热管网泄露监测装置，其特征在于，所述电压湿度转化单元内置电压与湿度关联数据库。

5.如权利要求1所述的新型的热管网泄露监测装置，其特征在于，所述数据输出单元为输出接头或无线通讯器，所述控制处理器通过所述数据输出单元与上位机连接。

6.如权利要求2所述的新型的热管网泄露监测装置，其特征在于，所述数据波动处理单元为采用卡尔曼滤波算法的滤波器。

7.如权利要求1-6任一项所述的新型的热管网泄露监测装置，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于管网保温层与管道之间，且紧贴所述管道的外壁，管道内温度变化时，所述温度传感器输出与温度变化相对应的电压模拟信号；所述温度传感器与所述控制处理器通过模数转换单元连接。

8.如权利要求7所述的新型的热管网泄露监测装置，其特征在于，还包括电压温度转化单元，所述电压数字信息包括与湿度变化对应的电压数字信息以及与温度变化对应的电压数字信息，所述控制处理器与所述电压温度转化单元连接，通过所述电压温度转化单元将滤波处理后的与温度变化对应的电压数字信息转化为温度信息；所述控制处理器与所述数据输出单元连接，通过所述数据输出单元输出温度信息。

9.如权利要求8所述的新型的热管网泄露监测装置，其特征在于，所述数据波动处理单元、控制处理器、电压湿度转化单元、电压温度转化单元及数据输出单元集成在电路板上。

10.如权利要求9所述的新型的热管网泄露监测装置，其特征在于，所述电压温度转化单元内置电压与温度关联数据库。