專利名稱：城市供水管網(wǎng)泄露爆管預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
城市供水管網(wǎng)泄露爆管預(yù)警系統(tǒng)涉及供水管網(wǎng)泄露爆管的探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)，屬于 安全預(yù)警領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前城市供水管網(wǎng)泄露爆管探測(cè)主要是音聽法和相關(guān)計(jì)算法。(1)音聽法的工作原理和聽漏儀的使用當(dāng)管道內(nèi)流體在壓力作用下泄漏時(shí)，所產(chǎn)生的振動(dòng)波會(huì)沿著管道或地埋層介質(zhì) (如土壤，水泥等)傳播到地面，用聽音桿在管道的間井處上進(jìn)行漏點(diǎn)預(yù)定位，然后用地面 聽音器在管道正上方確定漏點(diǎn)的位置，現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合人的經(jīng)驗(yàn)判斷。(2)相關(guān)計(jì)算法原理在傳感器監(jiān)測(cè)供水管狀態(tài)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)中，只要在漏點(diǎn)相鄰的兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的儀器能計(jì) 算出聲波到監(jiān)測(cè)點(diǎn)1傳感器和監(jiān)測(cè)點(diǎn)2傳感器兩端的時(shí)間延遲T0 = T2-T1，就可以定位漏 點(diǎn)C位置
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2以上無(wú)論哪種方法，都必須現(xiàn)場(chǎng)操作，都必須是在泄露已經(jīng)發(fā)生后，才能測(cè)量，而 無(wú)法在泄露剛開始泄露時(shí)就能預(yù)知，并且泄露和爆管都具有隨機(jī)的性質(zhì)，因此更不能預(yù)防 所引發(fā)的次生災(zāi)害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一套通過(guò)傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)即時(shí)自動(dòng)探測(cè)和預(yù)警城市供 水管網(wǎng)泄露爆管的預(yù)警系統(tǒng)。供水管網(wǎng)在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，管網(wǎng)存在著一個(gè)最小噪音水平，這個(gè)噪音水平可以看作 供水管網(wǎng)的“基礎(chǔ)體溫”，探測(cè)這參數(shù)就能預(yù)知管網(wǎng)是否處于正常狀態(tài)。最小噪音水平所表 征的噪音強(qiáng)度往往不能被人耳所聽到，但可以用壓電陶瓷加速度傳感器探測(cè)到，因此把壓 電陶瓷加速度傳感器探測(cè)技術(shù)與GSM通訊技術(shù)結(jié)合就能實(shí)現(xiàn)對(duì)城市供水管網(wǎng)泄露爆管進(jìn) 行探測(cè)和預(yù)警。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案利用聲音傳感器采集供水管網(wǎng) 中各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的供水管噪音，利用報(bào)警控制設(shè)備管理各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置和數(shù)據(jù)處理，利用通信 設(shè)備傳輸各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)至報(bào)警監(jiān)測(cè)中心，采用如下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)1)將聲音傳感器安置在供水管網(wǎng)的各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；2)在供水管網(wǎng)正常狀態(tài)時(shí)采集各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的供水管的噪音數(shù)值，并將此噪音數(shù)值 作為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的“基礎(chǔ)體溫”存儲(chǔ)在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的報(bào)警控制設(shè)備中；3)報(bào)警控制設(shè)備隨時(shí)采集當(dāng)前供水管的噪音數(shù)值，并與“基礎(chǔ)體溫”作比較，當(dāng)噪 音數(shù)值超過(guò)“基礎(chǔ)體溫”時(shí)，報(bào)警控制設(shè)備發(fā)出告警，通過(guò)通信設(shè)備傳輸至報(bào)警監(jiān)測(cè)中心。
其中聲音傳感器采用壓電陶瓷加速度傳感器。報(bào)警控制設(shè)備包括傳感器信號(hào)處理電路和主報(bào)警控制電路，傳感器信號(hào)處理電路 將傳感器輸出的電信號(hào)濾波、放大并模數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸入到主報(bào)警控制電路，同時(shí)接收主報(bào)警 控制電路的指令；主報(bào)警控制電路采用單片機(jī)技術(shù)，把接收到的傳感器電信號(hào)轉(zhuǎn)換成表征 供水管當(dāng)前狀況的數(shù)值——“體溫”，并與預(yù)存的表征供水管正常狀況的“基礎(chǔ)體溫”做比 較，當(dāng)“體溫”大于“基礎(chǔ)體溫”時(shí)，輸出報(bào)警信息，并將此信息通過(guò)通信設(shè)備傳輸至報(bào)警監(jiān) 測(cè)中心；主報(bào)警控制電路還可以接收來(lái)自報(bào)警監(jiān)測(cè)中心的指令，完成對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置。通信設(shè)備采用GSM的短消息業(yè)務(wù)及設(shè)施，短消息包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)和報(bào)警數(shù)據(jù)。報(bào)警監(jiān)測(cè)中心采用配有監(jiān)控軟件的計(jì)算機(jī)，可實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證用戶身份，設(shè)置不同用戶 的權(quán)限；設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)ID，SIM卡號(hào)和密碼，設(shè)置時(shí)鐘和報(bào)警點(diǎn)以及軟件運(yùn)行參數(shù)；接收監(jiān)測(cè) 點(diǎn)通過(guò)GSM發(fā)送的報(bào)警信息，時(shí)間信息和檢測(cè)點(diǎn)的ID信息，并加以表達(dá)；提供數(shù)據(jù)庫(kù)與GIS 等接口 ；數(shù)據(jù)的查詢與應(yīng)用。所述“基礎(chǔ)體溫”采用如下方法得到在每日凌晨1:30-2:30時(shí)段，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集 供水管的噪音數(shù)值，取平均值后，作為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的“基礎(chǔ)體溫”。 采用高能鋰電池組作為報(bào)警控制設(shè)備和通信設(shè)備的電源。也可以使用二節(jié)鋰離子電池采用滴流輸電技術(shù)為報(bào)警控制設(shè)備和通信設(shè)備供電。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)勢(shì)在于采用低成本、低能耗的采集監(jiān)控設(shè)備， 并采用“基礎(chǔ)體溫檢測(cè)技術(shù)”隨時(shí)監(jiān)測(cè)供水管網(wǎng)的情況。利用GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及時(shí)將供水管 網(wǎng)的情況傳給管理者，可以遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)城市供水管網(wǎng)泄露爆管事故，實(shí)現(xiàn)對(duì)供水管網(wǎng)的動(dòng)態(tài) 管理。另外，采用滴流輸電技術(shù)設(shè)計(jì)，保證二節(jié)鋰離子電池為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的報(bào)警控制電路和通 信設(shè)備供電2-3年。本系統(tǒng)具有較大的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明城市供水管網(wǎng)泄露爆管預(yù)警系統(tǒng)的一優(yōu)選實(shí)施例原理示意圖；圖2是圖1所示實(shí)施例中監(jiān)測(cè)點(diǎn)的功能實(shí)施連接示意圖；圖3是圖1所示實(shí)施例中報(bào)警監(jiān)測(cè)中心的監(jiān)測(cè)軟件結(jié)構(gòu)框圖。圖中，1、手機(jī)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1-3對(duì)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例做更詳細(xì)的描述參見(jiàn)圖1，將采集聲音的壓電傳感器探測(cè)電路安裝在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的供水管上。壓電傳 感器探測(cè)電路的輸出與各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的報(bào)警控制設(shè)備連接；報(bào)警控制設(shè)備包括傳感器信號(hào)處理 電路、主報(bào)警控制電路、電源電路。其中，包括報(bào)警控制功能、存儲(chǔ)功能、顯示功能的ADAM551 單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成了主報(bào)警控制電路；具有濾波、非線性放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 構(gòu)成了傳感器信號(hào)處理電路；使用二節(jié)鋰離子電池采用滴流輸電技術(shù)給報(bào)警控制設(shè)備和通 信設(shè)備供電的電路構(gòu)成了電源電路。報(bào)警控制設(shè)備輸出的報(bào)警信息送到通信設(shè)備，通信設(shè) 備包括GSM接口電路和GSM通訊模塊，GSM通訊模塊通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)與報(bào)警監(jiān)測(cè)中心通信， 并且用短信的形式直接發(fā)送到管理者手機(jī)1。其中，通信設(shè)備中，GSM通訊模塊采用西門子T53i，GSM接口電路采用485接口(如圖2)；報(bào)警監(jiān)測(cè)中心為采用安裝了監(jiān)控軟件的PC機(jī)。報(bào)警控制設(shè)備中的報(bào)警控制功能由ADAM551單片機(jī)中設(shè)置的控制程序完成。報(bào)警 控制功能還能通過(guò)報(bào)警監(jiān)測(cè)中心利用GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)置。具體的工作流程如下壓電傳感器探測(cè)電路采用高精度的壓電加速度傳感器，把漏水的噪音信號(hào)轉(zhuǎn)成電 信號(hào)送到傳感器信號(hào)處理電路；傳感器信號(hào)處理電路接收到的泄露噪音電信號(hào)是非線性的 模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)傳感器信號(hào)處理電路濾波、放大，并處理成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) 輸送給主報(bào)警控制電路；主報(bào)警控制電路采用MCU單片機(jī)控制與記錄技術(shù)，對(duì)漏水噪音信 號(hào)處理和判斷，把超出預(yù)警值的數(shù)據(jù)通過(guò)GSM模塊發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心的PC監(jiān)測(cè)軟件。電源電 路采用滴流輸電技術(shù)設(shè)計(jì)，確保所配的二節(jié)鋰離子電池能工作2-3年的壽命。通信設(shè)備中 主要包括將主報(bào)警控制電路、監(jiān)測(cè)中心與GSM通訊模塊連接的GSM接口電路，報(bào)警數(shù)據(jù)通過(guò) 發(fā)送端的GSM接口電路傳遞給GSM通訊模塊，由GSM網(wǎng)絡(luò)再經(jīng)過(guò)接收端的GSM通訊模塊和 GSM接口電路發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。由安裝了監(jiān)控軟件的PC機(jī)構(gòu)成監(jiān)測(cè)中心，PC機(jī)中的監(jiān)控軟件的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3所示。 監(jiān)測(cè)軟件用VB高級(jí)語(yǔ)言編寫，由以下五個(gè)功能模塊組成 權(quán)限管理模塊——用于驗(yàn)證用戶身份，設(shè)置不同用戶的權(quán)限； 參數(shù)設(shè)置模塊——設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)ID，SIM卡號(hào)和密碼，設(shè)置時(shí)鐘和報(bào)警點(diǎn)以及軟件 運(yùn)行參數(shù)； 接收與報(bào)警模塊一一接收監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過(guò)GSM發(fā)送的報(bào)警信息；時(shí)間信息和檢測(cè)點(diǎn) 的ID信息，并加以表達(dá)；眷數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊——提供數(shù)據(jù)庫(kù)與GIS等接口 ； 數(shù)據(jù)查詢與應(yīng)用模塊——數(shù)據(jù)的查詢與應(yīng)用。
權(quán)利要求
城市供水管網(wǎng)泄露爆管預(yù)警系統(tǒng)，利用聲音傳感器采集供水管網(wǎng)中各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的供水管噪音，利用報(bào)警控制設(shè)備管理各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置和數(shù)據(jù)處理，利用通信設(shè)備傳輸各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)至報(bào)警監(jiān)測(cè)中心，采用如下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)1)將聲音傳感器安置在供水管網(wǎng)的各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；2)在供水管網(wǎng)正常狀態(tài)時(shí)采集各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的供水管的噪音數(shù)值，并將此噪音數(shù)值作為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的“基礎(chǔ)體溫”存儲(chǔ)在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的報(bào)警控制設(shè)備中；3)報(bào)警控制設(shè)備隨時(shí)采集當(dāng)前供水管的噪音數(shù)值，并與“基礎(chǔ)體溫”作比較，當(dāng)噪音數(shù)值超過(guò)“基礎(chǔ)體溫”時(shí)，報(bào)警控制設(shè)備發(fā)出告警，通過(guò)通信設(shè)備傳輸至報(bào)警監(jiān)測(cè)中心。
2.如權(quán)利要求1所述的城市供水管網(wǎng)泄露爆管預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于聲音傳感器采 用壓電陶瓷加速度傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的城市供水管網(wǎng)泄露爆管預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于報(bào)警控制設(shè)備 包括傳感器信號(hào)處理電路和主報(bào)警控制電路，傳感器信號(hào)處理電路將傳感器輸出的電信 號(hào)濾波、放大并模數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸入到主報(bào)警控制電路，同時(shí)接收主報(bào)警控制電路的指令；主 報(bào)警控制電路采用單片機(jī)技術(shù)，把接收到的傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成表征供水管當(dāng)前狀況的數(shù) 值一“體溫”，并與預(yù)存的表征供水管正常狀況的“基礎(chǔ)體溫”做比較，當(dāng)“體溫”大于“基 礎(chǔ)體溫”時(shí)，輸出報(bào)警信息，并將此信息通過(guò)通信設(shè)備傳輸至報(bào)警監(jiān)測(cè)中心；主報(bào)警控制電 路還可以接收來(lái)自報(bào)警監(jiān)測(cè)中心的指令，完成對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的城市供水管網(wǎng)泄露爆管預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于通 信設(shè)備采用GSM的短消息業(yè)務(wù)及設(shè)施，短消息包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)和報(bào)警數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的城市供水管網(wǎng)泄露爆管預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于報(bào)警監(jiān)測(cè)中 心采用配有監(jiān)控軟件的計(jì)算機(jī)，可實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證用戶身份，設(shè)置不同用戶的權(quán)限；設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn) ID、SIM卡號(hào)和密碼，設(shè)置時(shí)鐘和報(bào)警點(diǎn)以及軟件運(yùn)行參數(shù)；接收監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過(guò)GSM發(fā)送的報(bào) 警信息、時(shí)間信息和檢測(cè)點(diǎn)的ID信息，并加以表達(dá)；提供數(shù)據(jù)庫(kù)與GIS等接口 ；數(shù)據(jù)的查詢 與應(yīng)用。
6.如權(quán)利要求4所述的城市供水管網(wǎng)泄露爆管預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于采用高能鋰電 池組作為報(bào)警控制設(shè)備和通信設(shè)備的電源。
7.如權(quán)利要求1所述的城市供水管網(wǎng)泄露爆管預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述“基礎(chǔ)體 溫”采用如下方法得到在每日凌晨1:30-2:30時(shí)段，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集供水管的噪音數(shù)值，取 平均值后，作為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的“基礎(chǔ)體溫”。
8.如權(quán)利要求4所述的城市供水管網(wǎng)泄露爆管預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于報(bào)警控制設(shè)備 和通信設(shè)備使用二節(jié)鋰離子電池采用滴流輸電技術(shù)進(jìn)行供電。
全文摘要
城市供水管網(wǎng)泄露爆管預(yù)警系統(tǒng)涉及供水管網(wǎng)泄露爆管的探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)，屬于安全預(yù)警領(lǐng)域。本發(fā)明的預(yù)警系統(tǒng)由壓電陶瓷加速度傳感器、傳感器信號(hào)處理電路、報(bào)警主控制電路，及其GSM通訊模塊、PC監(jiān)控軟件組成。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了城市供水管網(wǎng)泄露爆管事故的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，能夠?qū)┧芫W(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，具有較大的實(shí)際應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)F17D5/00GK101886742SQ201010201000
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者周玉文, 孫立國(guó) 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)