本發(fā)明屬于自動(dòng)化控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于單片機(jī)的檢測管道泄漏和自動(dòng)關(guān)閉保護(hù)的水流監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

不管是在家庭、辦公室、倉庫、工廠還是在其他建筑中，自來水管道是建筑物供水和排水所必須具備的結(jié)構(gòu)，但是如果管道由于時(shí)間老化破裂或者由于其他因素而遭到破壞，那么大量泄漏的自來水會(huì)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)以及建筑物內(nèi)部的物品造成破壞，如造成墻體進(jìn)水，損壞家具等等。尤其是居民樓等高層建筑，常常采用高壓供水的方式，如果在屋內(nèi)沒有人的情況下出現(xiàn)了管道的泄漏，那么大量的水將會(huì)以不受控制的方式進(jìn)行釋放，造成嚴(yán)重的破壞，即使房屋內(nèi)有人，但是沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏或者沒有及時(shí)關(guān)掉閥門，其造成的結(jié)果也可能是災(zāi)難性的。

通過國內(nèi)公開專利文獻(xiàn)檢索，檢索到公開號(hào)為cn104421487a的水管漏水自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)裝置，包括電磁水閥、水流開關(guān)、手控水管閥門，該方案解決了自來水出現(xiàn)長時(shí)間溢流時(shí)，能自動(dòng)關(guān)斷水源并發(fā)出報(bào)警信號(hào)的問題，但該方案并沒有說明如何識(shí)別水管是否存在漏水現(xiàn)象并且不能識(shí)別日常用水和漏水的區(qū)別，比如沐浴用水或者洗衣機(jī)用水，所以該方案缺乏可操作性，因此該方案的技術(shù)方案與本專利有著本質(zhì)的不同。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種水流監(jiān)測系統(tǒng)，用于確定管道何時(shí)發(fā)生泄漏，并將日常用水和泄漏加以識(shí)別，以及在泄漏時(shí)及時(shí)采取一些措施來阻止管道泄漏擴(kuò)大。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于單片機(jī)的檢測管道泄漏和自動(dòng)關(guān)閉保護(hù)的水流監(jiān)測系統(tǒng)及方法，包括第一流量監(jiān)測器、控制裝置、動(dòng)作裝置、第二流量監(jiān)測器。所述第一流量監(jiān)測裝置安裝在管道的上游，以監(jiān)測水流通過管道的流量；所述第二流量監(jiān)測器安裝在下游，用以監(jiān)測下游流量；所述控制裝置與流量監(jiān)測裝置相關(guān)聯(lián)，包括計(jì)時(shí)器和比較器，通過比對(duì)上下游流量來確定發(fā)生泄漏的持續(xù)時(shí)間是否超過預(yù)先設(shè)定時(shí)間或者泄漏量是否超過預(yù)先設(shè)定的泄漏量，如果其中一項(xiàng)指標(biāo)超過預(yù)設(shè)值則控制裝置向動(dòng)作裝置發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，如果泄漏時(shí)間和泄漏量均在超過預(yù)設(shè)值前停止，則計(jì)時(shí)器和比較器復(fù)位，準(zhǔn)備下一次監(jiān)測；所述動(dòng)作裝置包括電磁閥門，當(dāng)泄漏時(shí)長和泄漏量超過預(yù)設(shè)值時(shí)，對(duì)控制裝置發(fā)出的信號(hào)做出響應(yīng)，閥門關(guān)閉。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的水流監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)例圖。

圖3為本發(fā)明所述的用于流量監(jiān)測器的使用的發(fā)達(dá)觸發(fā)器電路。

圖4為本發(fā)明所述使計(jì)數(shù)器在斷開水流后重置的門電路。

圖5為本發(fā)明所述防止計(jì)數(shù)器在閥門關(guān)閉后復(fù)位的門電路。

元件標(biāo)號(hào)說明

供水管道上游1

供水管道下游2

動(dòng)作裝置3

第一流量監(jiān)測器4

第二流量監(jiān)測器5

放大器6

控制裝置7

頻率發(fā)生器8

計(jì)數(shù)器9

比較器10

電磁繼電器11

輸出電壓12

可調(diào)電阻器13

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，以方便技術(shù)人員能夠通過本說明書所述內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和其他功效。本發(fā)明還可以通過其他不同的方案加以具體實(shí)施應(yīng)用，本說明書的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以在不違背本發(fā)明的宗旨的條件下進(jìn)行修改和變動(dòng)。

請(qǐng)參閱圖1～圖2，需要注意的是，本實(shí)施實(shí)例中所提供的圖示僅是以示意圖的形式說明本發(fā)明的思路，所以圖中本發(fā)明的有關(guān)部件并非完全是按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的部件數(shù)目、形狀、尺寸等條件繪制的，在實(shí)際實(shí)施時(shí)部件的形態(tài)，數(shù)目等可以改變，甚至更為復(fù)雜。

一種基于單片機(jī)的檢測管道泄漏和自動(dòng)關(guān)閉保護(hù)的水流監(jiān)測系統(tǒng)及方法，如圖1所示，包括第一流量監(jiān)測器4、第二流量監(jiān)測器5、控制裝置7、動(dòng)作裝置3組成。

如圖1所示，其中，所述第一流量監(jiān)測器4安裝在供水管道的上游1用于監(jiān)測供水管中水的流量，并將信號(hào)傳輸給控制裝置7中的頻率發(fā)生器8，得到上游水流的流量情況，第二流量監(jiān)測器5安裝在供水管道的下游2，由于在管道下游水流的壓力降低導(dǎo)致所得信號(hào)較弱，所以第二流量監(jiān)測器5的信號(hào)需要經(jīng)過放大器6來進(jìn)行信號(hào)的放大，然后輸送給計(jì)數(shù)器9。比較器10將來自頻率發(fā)生器8和計(jì)數(shù)器9的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，如果兩者的信號(hào)差值大于預(yù)設(shè)的累計(jì)差值或則差值持續(xù)時(shí)間超過預(yù)設(shè)的時(shí)間，那么比較器10將會(huì)給電磁繼電器11發(fā)送信號(hào)，使動(dòng)作裝置啟動(dòng)并關(guān)閉閥門從而阻止了水流的泄漏。流量監(jiān)測器可以采用壓力傳感器，轉(zhuǎn)子流量計(jì)或者其他合適的流量監(jiān)測手段。

在本發(fā)明的具體實(shí)施實(shí)例中，動(dòng)作裝置3是一個(gè)電子閥門或者氣動(dòng)閥門，值得注意的是在應(yīng)用中也可以使用其他形式比如聲音或者視覺報(bào)警器來替代閥門。例如當(dāng)比較器10監(jiān)測到水管漏水時(shí)可以將信號(hào)發(fā)送給警報(bào)器從而使較遠(yuǎn)位置處的值班人員知曉，從而采取人為措施手動(dòng)關(guān)閉閥門并進(jìn)行檢查管道是否存在其他問題。

在本發(fā)明的具體實(shí)施實(shí)例中，第一流量監(jiān)測器4將信號(hào)發(fā)送到控制裝置7，并監(jiān)測管內(nèi)水流的流量?？刂蒲b置7將實(shí)際的泄漏時(shí)間和預(yù)設(shè)的時(shí)間視為一個(gè)集合點(diǎn)，并將實(shí)際泄漏量和預(yù)設(shè)的泄漏量視為一個(gè)集合點(diǎn)。為防止一些流動(dòng)損失等原因造成的監(jiān)測誤差，在實(shí)際量與預(yù)設(shè)量在進(jìn)行比較時(shí)會(huì)設(shè)置一些安全系數(shù)，以防止流動(dòng)損失造成控制裝置誤判。當(dāng)實(shí)際泄漏時(shí)間或者實(shí)際泄漏量超過預(yù)設(shè)值時(shí)，控制裝置7確定管道發(fā)生了泄漏或者異常的流動(dòng)，控制裝置7發(fā)出信號(hào)來阻止管道的繼續(xù)泄漏，例如，在閥門作為動(dòng)作裝置3時(shí)，接收到信號(hào)之后閥門關(guān)閉并且不管之后第一流量監(jiān)測器4輸入何種信號(hào)，閥門仍然關(guān)閉。為了恢復(fù)管道的水流，必須手動(dòng)復(fù)位。為了恢復(fù)管道的水流，需要手動(dòng)復(fù)位控制裝置7和動(dòng)作裝置3。該手動(dòng)復(fù)位的目的在于確保有人意識(shí)到管道發(fā)生了泄漏或者異常流動(dòng)。

計(jì)數(shù)器9可以設(shè)置兩個(gè)不同的時(shí)間段，第一允許時(shí)間段(t1)作為判斷泄漏時(shí)間的下限，第二允許時(shí)間段(t2)作為判斷泄漏事件的上限，第二允許時(shí)間段(t2)將等于或長于第一允許時(shí)間段(t1)。

此外，該計(jì)數(shù)器9還可以設(shè)置兩個(gè)不同的泄漏量，第一允許泄漏量(v1)作為判斷泄漏體積的下限，第二允許泄漏量(v2)作為判斷泄漏事件的上限，第二允許泄漏量(v2)將等于或大于第一允許泄漏量(v1)。

管道流量泄漏的持續(xù)時(shí)間和累體積可同時(shí)由控制裝置監(jiān)視。所述控制裝置7在所述經(jīng)過的時(shí)間或累積體積水平等于所述預(yù)設(shè)泄漏的相應(yīng)設(shè)定點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)所述動(dòng)作裝置3。

如圖2所示為系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)例圖。線條箭頭停留位置即為該情況下所監(jiān)測到的泄漏的持續(xù)時(shí)間和累計(jì)體積，經(jīng)系統(tǒng)判斷后將采取不同的措施。

下面將對(duì)圖2進(jìn)行具體說明：

1號(hào)線：管道的泄漏持續(xù)時(shí)間和泄漏累計(jì)體積均未達(dá)到第一允許設(shè)定點(diǎn)便停止，說明管內(nèi)并未發(fā)生真正的泄漏。結(jié)果：計(jì)時(shí)器9和比較器10清零為準(zhǔn)備下一次監(jiān)測。

2號(hào)線：泄漏持續(xù)時(shí)間達(dá)到第一允許時(shí)間段，泄漏累計(jì)體積未達(dá)到第一允許泄漏量，說明管內(nèi)并未發(fā)生真正的泄漏。結(jié)果：計(jì)時(shí)器9和比較器10清零為準(zhǔn)備下一次監(jiān)測。

3號(hào)線：泄漏累計(jì)體積達(dá)到第一允許泄漏量，泄漏持續(xù)時(shí)間未達(dá)到第一允許時(shí)間段，說明管內(nèi)并未發(fā)生真正的泄漏。結(jié)果：計(jì)時(shí)器9和比較器10清零為準(zhǔn)備下一次監(jiān)測。

4號(hào)線：泄漏持續(xù)時(shí)間和累計(jì)體積均超過第一設(shè)定點(diǎn)，說明管內(nèi)發(fā)生泄漏或異常流動(dòng)。結(jié)果：閥門關(guān)閉，水流停止。

5號(hào)線：泄漏持續(xù)時(shí)間和累計(jì)體積均超過第一設(shè)定點(diǎn)，說明管內(nèi)發(fā)生泄漏或異常流動(dòng)。結(jié)果：閥門關(guān)閉，水流停止。

6號(hào)線：泄漏持續(xù)時(shí)間和累計(jì)體積均超過第一設(shè)定點(diǎn)，說明管內(nèi)發(fā)生泄漏或異常流動(dòng)。結(jié)果：閥門關(guān)閉，水流停止。

7號(hào)線：泄漏持續(xù)時(shí)間和累計(jì)體積均超過第一設(shè)定點(diǎn)，說明管內(nèi)發(fā)生泄漏或異常流動(dòng)。結(jié)果：閥門關(guān)閉，水流停止。

8號(hào)線：泄漏持續(xù)時(shí)間和累計(jì)體積均超過第一設(shè)定點(diǎn)，說明管內(nèi)發(fā)生泄漏或異常流動(dòng)。結(jié)果：閥門關(guān)閉，水流停止。

9號(hào)線：泄漏持續(xù)時(shí)間和累計(jì)體積均超過第一設(shè)定點(diǎn)，說明管內(nèi)發(fā)生泄漏或異常流動(dòng)。結(jié)果：閥門關(guān)閉，水流停止。

10號(hào)線：泄漏持續(xù)時(shí)間和累計(jì)體積均超過第一設(shè)定點(diǎn)，說明管內(nèi)發(fā)生泄漏或異常流動(dòng)。結(jié)果：閥門關(guān)閉，水流停止。

如圖3所示電路為可再觸發(fā)系統(tǒng)的流量監(jiān)視條件下使用的放大器觸發(fā)器電路。實(shí)際的輸出電壓12通常是低電平。當(dāng)?shù)诙髁勘O(jiān)視器5被激勵(lì)時(shí)，實(shí)際輸出將是高電平。與第二流量監(jiān)測器5相連的可調(diào)電阻器13的大小可以用來調(diào)整流量監(jiān)測器的靈敏度。

如圖4所示門電路用于使計(jì)數(shù)器9保持一個(gè)恒定的計(jì)數(shù)，并且在監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定點(diǎn)之前時(shí)，斷開水流后讓計(jì)數(shù)器重置為零。

如圖5所示門電路用于在閥門關(guān)閉或者警報(bào)響起之后防止計(jì)數(shù)器復(fù)位為零，并設(shè)定在正常流水時(shí)電壓為正。

本發(fā)明可以對(duì)建筑物內(nèi)的供水進(jìn)行有效的監(jiān)測，并在上述過程中說明了其方法，因此，本發(fā)明可以成功地實(shí)現(xiàn)，除此之外也可以用于工廠等地方的其他流體的監(jiān)測。

上述示例僅舉例說明本發(fā)明的原理和功效，并不是限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，凡是在本發(fā)明所揭示的原理和技術(shù)思想下所進(jìn)行的一切變動(dòng)和修改，仍在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。