一種自供電流體輸運(yùn)管網(wǎng)漏點(diǎn)自動檢測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及管網(wǎng)泄漏監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自供電流體輸運(yùn)管網(wǎng)漏點(diǎn)自動 檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 管道輸運(yùn)是運(yùn)輸行業(yè)中的很重要的一種輸運(yùn)方式。管道輸運(yùn)具有自己特有的優(yōu) 勢，效率高，污染小，成本低并且受外界影響小，所以幾乎所有的流體都用管道來運(yùn)輸，近年 來，管道輸運(yùn)更是得到迅速的發(fā)展。
[0003] 隨著管道使用時間的增加，管道不可避免會產(chǎn)生磨損，同時，水錘效應(yīng)的存在也會 對管道造成沖擊，使得管道容易發(fā)生泄漏。管道泄漏不僅會造成寶貴資源的浪費(fèi)、環(huán)境的污 染，甚至?xí)：Φ饺嗣竦纳?cái)產(chǎn)安全。而管道堵塞不僅會影響管道正常工作狀態(tài)，降低管 道系統(tǒng)的工作效率，對供水系統(tǒng)而言還會破壞供水水質(zhì)和降低水壓，給城市居民的身體健 康帶來危害和供水困難。因此，建立一套有效的管網(wǎng)漏點(diǎn)自動實(shí)時檢測系統(tǒng)，來避免或者盡 可能減少資源的浪費(fèi)，具有重要意義。
[0004] 目前，國內(nèi)多數(shù)城市都采用被動檢漏的方法或以被動法為主進(jìn)行檢測，檢測手段 也都是人工檢測，由經(jīng)驗(yàn)豐富的人通過聽漏儀沿著管道逐段的聽來自地下管道發(fā)出的響 聲，依次來判斷管道是否發(fā)生泄漏。這種方法多數(shù)需要在夜間測試，不僅耗費(fèi)了大量的人力 物力，并且容易受干擾，可靠性較低，較小的泄漏通過此法并不能聽出。
[0005] 近些年來，流體管網(wǎng)漏點(diǎn)檢測技術(shù)發(fā)展很快，有一些新的自動檢漏裝置的出現(xiàn)，現(xiàn) 有的自動檢漏裝置大致分為兩種，一種是利用無線水流傳感器采集水流的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā) 送到基站處理；另一種是用泄漏傳感器大面積覆蓋管道，來檢測管道是否發(fā)生泄漏。現(xiàn)有的 自動檢漏裝置的配置都較復(fù)雜，需要在管道中大面積鋪蓋，成本較高，且都采用外部供電， 更換電源相當(dāng)麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種自供電流體輸運(yùn)管網(wǎng)漏點(diǎn)自動檢測系統(tǒng)及方法，裝置 簡單，解決了管道檢漏的過程中檢測范圍太大、人工檢測耗時耗力、難以實(shí)時檢測的問題， 同時避免了更換電池麻煩的問題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種自供電流體輸運(yùn)管網(wǎng)漏點(diǎn)自動檢測系統(tǒng)，包括設(shè)置在管道接口開關(guān)或閥門處 的多個漏點(diǎn)檢測裝置及設(shè)置在管道外的信號接收模塊和信號處理模塊，每個漏點(diǎn)檢測裝置 均包括漏點(diǎn)檢測模塊、電能供給模塊和信號發(fā)射模塊，漏點(diǎn)檢測模塊用于實(shí)時檢測管道內(nèi) 流體的沖擊波參數(shù)和流體壓力參數(shù)，并通過信號發(fā)射模塊發(fā)送給信號接收模塊，所述信號 接收模塊用于將接收到的信號發(fā)送給信號處理模塊，信號處理模塊用于對接收到的信號進(jìn) 行處理，判斷該漏點(diǎn)檢測模塊監(jiān)控范圍內(nèi)的管道是否發(fā)生泄漏，并判斷出漏點(diǎn)的位置、大小 和漏點(diǎn)所在處管道外的物理狀態(tài)，所述電能供給模塊用于將管網(wǎng)中流體壓力、流體摩擦、流 體水錘效應(yīng)產(chǎn)生的振動能量轉(zhuǎn)化為電能，為檢測模塊和信號發(fā)射模塊供電，同時，電能供給 模塊輸出的電信號中攜帶的沖擊波參數(shù)和流體壓力參數(shù)輸入漏點(diǎn)檢測模塊，作為漏點(diǎn)檢測 模塊的檢測信號，通過信號發(fā)射模塊發(fā)送給信號接收模塊。
[0009] 所述每個電能供給模塊均包括金屬加固層，金屬加固層與管道焊接在一起，金屬 加固層內(nèi)依次設(shè)置有振動發(fā)電裝置、壓電薄膜和摩擦發(fā)電薄膜，振動發(fā)電裝置、壓電薄膜和 摩擦發(fā)電薄膜均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，且摩擦發(fā)電薄膜的內(nèi)徑與管道的內(nèi)徑相同，摩擦發(fā)電薄膜、壓 電薄膜、振動發(fā)電裝置上均通過導(dǎo)線引出，為泄漏檢測模塊和無線發(fā)射模塊供電。
[0010] 所述摩擦發(fā)電薄膜、壓電薄膜、振動發(fā)電裝置通過微納制造工藝一層一層地設(shè)置 在一起，且摩擦發(fā)電薄膜與壓電薄膜之間、壓電薄膜與振動發(fā)電裝置之間、金屬加固層與振 動發(fā)電裝置之間均設(shè)置有絕緣層，金屬加固層上設(shè)置有通孔。
[0011] 所述振動發(fā)電裝置包括設(shè)置在壓電薄膜和金屬加固層之間的多個振動發(fā)電單元， 每個振動發(fā)電單元均包括外殼及設(shè)置在外殼內(nèi)的永磁桿，每個振動發(fā)電單元內(nèi)的永磁桿均 與電能供給模塊中的金屬加固層的軸線平行，永磁桿的兩端分別固定設(shè)置有移動片，移動 片與永磁桿垂直設(shè)置，永磁桿兩端的移動片分別通過彈簧與外殼的兩端固定相連，在永磁 桿的周圍設(shè)置有線圈繞組，線圈繞組的兩端分別與兩端的移動片固定連接，且線圈繞組的 兩端通過導(dǎo)線引出，與壓電薄膜、摩擦發(fā)電薄膜一起為泄漏檢測模塊和無線發(fā)射模塊供電。
[0012] 所述泄漏檢測模塊包括直流測試電路、交流測試電路和信號編碼電路，直流測試 電路的輸入端通過信號線連接壓電薄膜，直流測試電路用來對壓電薄膜采集到的管道內(nèi)流 體的壓力參數(shù)進(jìn)行分析處理，交流測試電路的輸入端通過信號線連接振動發(fā)電單元的線圈 繞組，交流測試電路用來對繞組線圈采集到的管道內(nèi)沖擊波的頻率、幅值、相位參數(shù)進(jìn)行處 理，直流測試電路的輸出端和交流測試電路的輸出端分別連接信號編碼電路的輸入端，信 號編碼電路的輸出端連接無線發(fā)射模塊。
[0013] 所述信號發(fā)射模塊采用無線發(fā)射天線，無線發(fā)射天線采用薄層聚合物裹閉，且通 過加固層預(yù)留孔固定于窨井壁，無線發(fā)射天線接近地面設(shè)置。
[0014] -種自供電流體輸運(yùn)管網(wǎng)漏點(diǎn)自動檢測方法，依次包括以下步驟：
[0015] (1)將每個泄漏檢測裝置分別放置在管道的每個接口開關(guān)或閥門處，為每個泄漏 檢測裝置編號，并將此編號信息和每個泄漏檢測裝置所在的位置信息錄入信號處理模塊；
[0016] (2)漏點(diǎn)檢測模塊利用外加電源，分別檢測該模塊所在范圍內(nèi)管道內(nèi)部的沖擊波 參數(shù)和流體壓力參數(shù)，并將此沖擊波參數(shù)和流體壓力參數(shù)與每個漏點(diǎn)檢測模塊--對應(yīng)， 錄入信號處理模塊，作為管道未泄漏時的對比數(shù)據(jù)；
[0017] (3)電能供給模塊發(fā)電，漏點(diǎn)檢測模塊和無線發(fā)射模塊開始工作；
[0018] (4)每個泄漏檢測模塊分別采集該模塊所在范圍內(nèi)管道內(nèi)部的沖擊波參數(shù)和流體 壓力參數(shù)，并通過無線發(fā)射天線發(fā)送至信號接收模塊；
[0019] (5)信號接收模塊將接收到的信號輸送給信號處理模塊，信號處理模塊將接收到 的信號進(jìn)行處理，并與管道未泄漏時的參數(shù)進(jìn)行對比，判斷該漏點(diǎn)檢測模塊監(jiān)控范圍內(nèi)是 否發(fā)生泄漏；
[0020] (6)若該漏點(diǎn)檢測模塊監(jiān)控范圍內(nèi)未發(fā)生泄漏，則返回步驟（3);若發(fā)生泄漏，信 號處理模塊從接收到的信號中分離出漏點(diǎn)的特征信息。
[0021] 所述步驟（3)中，摩擦發(fā)電薄膜基于流體與摩擦發(fā)電薄膜之間的摩擦發(fā)電，壓電 薄膜基于水流對壓電薄膜的壓力發(fā)電，振動發(fā)電單元基于流體的振動和電磁感應(yīng)原理發(fā) 電。
[0022] 所述步驟（4)中，所述無線發(fā)射天線上設(shè)置有時鐘電路，無線發(fā)射天線每隔設(shè)定 的時間發(fā)射一次信號。
[0023] 所述步驟（6)中，信號處理模塊利用水錘效應(yīng)產(chǎn)生的沿管道傳輸?shù)恼駝硬ㄐ畔ⅰ?流體壓力變化信息來判斷漏點(diǎn)的位置、大小和漏點(diǎn)所在處管道外的物理狀態(tài)。
[0024] 本發(fā)明提出的一種自供電流體輸運(yùn)管網(wǎng)漏點(diǎn)自動檢測系統(tǒng)及方法，能夠保證在無 人值守的情況下及時發(fā)現(xiàn)大面積管道網(wǎng)絡(luò)是否發(fā)生泄漏，并能準(zhǔn)確判斷出漏點(diǎn)的位置和漏 點(diǎn)大小，無需耗費(fèi)大量人力物力進(jìn)行檢測，能夠直接在泄漏處對管道修復(fù)，提高檢測速度， 避免大面積開挖管道造成的資源浪費(fèi)；電能供給模塊利用管道中流體流動攜帶的能量來發(fā) 電，從而供給漏點(diǎn)檢測模塊和信號發(fā)射模塊，避免了更換電池的麻煩，節(jié)約成本；無線發(fā)射 模塊采用無線發(fā)射天線，不影響信號在管道內(nèi)的傳輸；。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明所述漏點(diǎn)檢測模塊的原理框圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明所述電能供給模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
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