本發(fā)明涉及氣體檢測(cè)，特別是一種供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及熱力學(xué)技術(shù)的發(fā)展，直接焓值測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用也逐漸成熟，將直接焓值測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于供熱管網(wǎng)隱性泄漏中實(shí)現(xiàn)能量損耗的降低成為當(dāng)前熱力行業(yè)的分析重點(diǎn)之一。依據(jù)熱力行業(yè)的特征，采用zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建了基于直接焓值架構(gòu)的供熱節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在熱網(wǎng)中，對(duì)供熱系統(tǒng)的化節(jié)能管理具有重要作用。傳統(tǒng)的供熱節(jié)能管理需要大量的人力協(xié)助，數(shù)據(jù)傳輸效率低，系統(tǒng)消耗成本較高，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于直接焓值測(cè)量的隱性泄露檢測(cè)系統(tǒng)。分析了基于直接焓值法的總體體系結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)采集過程，采用最小二乘法增強(qiáng)熱量采集溫度的效率和精度，確保供熱系統(tǒng)的低功耗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)性能卓越，穩(wěn)定可靠，能實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

2、供熱管網(wǎng)由于管線距離長(zhǎng)、高空架設(shè)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，導(dǎo)致其隱性熱量泄露嚴(yán)重且很難發(fā)現(xiàn)；設(shè)計(jì)了一種新穎的供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)；采用光離子傳感器pid－a1，通過熱電偶的阻值隨燃燒熱量來影響初始電壓的變化進(jìn)而對(duì)管線隱性泄露氣體進(jìn)行反映并檢測(cè)，采用huawei?cm無線模塊，完成全部pid－a1檢測(cè)數(shù)據(jù)的無線接收、發(fā)射、基帶信號(hào)處理和音頻信號(hào)處理并傳遞數(shù)據(jù)到opa4340數(shù)據(jù)采集模塊，采用高速數(shù)字信號(hào)處理mcu芯片at89c58實(shí)時(shí)處理采集到的數(shù)據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)了供熱管網(wǎng)隱性氣體泄漏的檢測(cè)；軟件設(shè)計(jì)通過直接焓值法優(yōu)化數(shù)據(jù)mcu處理模塊的中央控制器運(yùn)算性能，采用最小二乘法增強(qiáng)熱量采集溫度的效率和精度，確保檢測(cè)系統(tǒng)的低功耗和高效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有的供熱管隱性熱量泄露問題發(fā)現(xiàn)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明所要解決的問題在于隱性熱量泄露嚴(yán)重且很難發(fā)現(xiàn)。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其包括，

5、氣體檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)供熱管線氣體的泄漏；

6、數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊與無線通信模塊連接，用于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)分別進(jìn)行低通濾波和光耦隔離處理；

7、所述無線通信模塊與數(shù)據(jù)采集模塊和所述氣體檢測(cè)模塊連接，用于對(duì)氣體檢測(cè)模塊與數(shù)據(jù)采集模塊之間的氣體數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和傳遞，所述無線通信模塊的串口與單片機(jī)模塊的串口引腳txd和rxd連接；

8、所述單片機(jī)模塊與所述無線通信模塊連接，用于氣體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理、轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號(hào)和控制供熱管線內(nèi)的熱水溫度、流量。

9、作為本發(fā)明所述供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述氣體檢測(cè)模塊由多個(gè)光離子傳感器構(gòu)成，所述光離子傳感器等距分布在供熱管線各檢測(cè)點(diǎn)上。

10、作為本發(fā)明所述供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述光離子傳感器檢測(cè)的電壓信號(hào)被送到運(yùn)算放大器的反相輸入端和同相輸入端，初始測(cè)量電壓相等；

11、當(dāng)沒有檢測(cè)到隱性泄露氣體時(shí)，傳感器的第一電阻和第二電阻不發(fā)生變化，相應(yīng)的檢測(cè)電壓信號(hào)也不變化；

12、當(dāng)供熱管線隱性泄露氣體含量達(dá)到閾值時(shí)，光離子傳感器中的催化劑對(duì)氣體進(jìn)行無焰燃燒，熱電偶的阻值隨燃燒熱量變化，在電路中產(chǎn)生電勢(shì)差信號(hào)，此時(shí)運(yùn)算放大器同相端的電位高于反相端電位，電壓發(fā)生變動(dòng)。

13、作為本發(fā)明所述供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述數(shù)據(jù)采集模塊包括終端設(shè)備、集中器和中心管理服務(wù)器，所述終端設(shè)備包括采集器、熱量表、無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、控制閥及其它設(shè)備，其中，第一采集器與熱量表、控制閥和其他設(shè)備相連，第二采集器與無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、控制閥和其他設(shè)備相連，第一采集器和第二采集器通過集中器相連。

14、作為本發(fā)明所述供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述集中器將區(qū)域中采集器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，獲取本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，再將供熱管線隱性泄露氣體數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行墓芾矸?wù)器，并且集中器也接收上層服務(wù)器發(fā)送的指令，傳輸?shù)较聦拥目刂崎y，進(jìn)行開關(guān)閥門的控制；

15、所述采集器用于采集供熱管線隱性泄露氣體數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)分別進(jìn)行低通濾波和光耦隔離處理。

16、作為本發(fā)明所述供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述單片機(jī)模塊包括復(fù)位電路；

17、當(dāng)供熱管線隱性泄露氣體檢測(cè)程序出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，所述復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)送入單片機(jī)rest引腳，引導(dǎo)單片機(jī)程序重新進(jìn)入正常運(yùn)行。

18、作為本發(fā)明所述供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述氣體檢測(cè)模塊的優(yōu)化和所述數(shù)據(jù)采集模塊的優(yōu)化；

19、所述氣體檢測(cè)模塊的優(yōu)化包括，利用最小二乘法的原理擬合管道中水的溫度－電壓公式；

20、所述溫度-電壓公式將3次多項(xiàng)式當(dāng)成目標(biāo)函數(shù)，如下式所示：

21、y＝a0+a1x+a2x2+a3x3

22、其中，y表示溫度值，x表示電壓值a0，a1，a2，a3，是待定系數(shù)；

23、所述數(shù)據(jù)采集模塊的優(yōu)化包括，采用dma?fifo的方式實(shí)現(xiàn)和控制器rt程序的數(shù)據(jù)傳遞。

24、作為本發(fā)明所述供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述電壓發(fā)生變動(dòng)時(shí)信號(hào)經(jīng)差動(dòng)運(yùn)算放大器放大后，差動(dòng)運(yùn)算放大器輸出端的電壓值為：

25、v0≈400(v3+-v2-)

26、其中，v3+為差動(dòng)運(yùn)算放大器的反相輸入端輸入信號(hào)；v2－為同相輸入端輸入信號(hào)。

27、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的任一步驟。

28、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的任一步驟。

29、本發(fā)明有益效果為氣體檢測(cè)模塊采用光離子傳感器pid-a1，通過檢測(cè)熱電偶阻值變化，實(shí)現(xiàn)了管線隱性泄露氣體的無焰燃燒檢測(cè)，并將檢測(cè)信號(hào)送入運(yùn)算放大器的反相輸入端和同相輸入端進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)檢測(cè)到異常時(shí)能及時(shí)發(fā)出報(bào)警，數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)分別進(jìn)行低通濾波和光耦隔離處理，有效抑制了噪聲干擾，提高了數(shù)據(jù)采集質(zhì)量，單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)了基于看門狗的復(fù)位電路，有效防止了程序死機(jī)，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過光離子傳感器、zigbee無線網(wǎng)絡(luò)、gprs遠(yuǎn)程通信等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了隱性泄露氣體的實(shí)時(shí)檢測(cè)和遠(yuǎn)程監(jiān)控。將檢測(cè)結(jié)果通過數(shù)據(jù)顯示模塊實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，方便管理人員掌握供熱管線狀況。

技術(shù)特征：

1.一種供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括，

2.如權(quán)利要求1所述的供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述氣體檢測(cè)模塊由多個(gè)光離子傳感器構(gòu)成，所述光離子傳感器等距分布在供熱管線各檢測(cè)點(diǎn)上。

3.如權(quán)利要求1或2任一所述的供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述光離子傳感器檢測(cè)的電壓信號(hào)被送到運(yùn)算放大器的反相輸入端和同相輸入端，初始測(cè)量電壓相等；

4.如權(quán)利要求1所述的供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集模塊包括終端設(shè)備、集中器和中心管理服務(wù)器，所述終端設(shè)備包括采集器、熱量表、無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、控制閥及其它設(shè)備，其中，第一采集器與熱量表、控制閥和其他設(shè)備相連，第二采集器與無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、控制閥和其他設(shè)備相連，第一采集器和第二采集器通過集中器相連。

5.如權(quán)利要求4所述的供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述集中器將區(qū)域中采集器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，獲取本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，再將供熱管線隱性泄露氣體數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行墓芾矸?wù)器，并且集中器也接收上層服務(wù)器發(fā)送的指令，傳輸?shù)较聦拥目刂崎y，進(jìn)行開關(guān)閥門的控制；

6.如權(quán)利要求1所述的供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述單片機(jī)模塊包括復(fù)位電路；

7.如權(quán)利要求1所述的供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述氣體檢測(cè)模塊的優(yōu)化和所述數(shù)據(jù)采集模塊的優(yōu)化；

8.如權(quán)利要求3所述的供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述電壓發(fā)生變動(dòng)時(shí)信號(hào)經(jīng)差動(dòng)運(yùn)算放大器放大后，差動(dòng)運(yùn)算放大器輸出端的電壓值為：

9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1～7任一所述的供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1～7任一所述的供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種供熱管網(wǎng)隱性泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，涉及氣體檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，包括氣體檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)供熱管線氣體的泄漏；數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊與無線通信模塊連接，用于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)分別進(jìn)行低通濾波和光耦隔離處理；所述無線通信模塊與數(shù)據(jù)采集模塊和所述氣體檢測(cè)模塊連接，用于對(duì)氣體檢測(cè)模塊與數(shù)據(jù)采集模塊之間的氣體數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和傳遞，所述無線通信模塊的串口與單片機(jī)模塊的串口引腳TXD和RXD連接；所述單片機(jī)模塊與所述無線通信模塊連接，用于氣體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理、轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號(hào)和控制供熱管線內(nèi)的熱水溫度、流量。本發(fā)明通過檢測(cè)熱電偶阻值變化，實(shí)現(xiàn)了管線隱性泄露氣體的無焰燃燒檢測(cè)。

技術(shù)研發(fā)人員：高德保,陳軍,魏克強(qiáng),劉萬慶,閆永義,蔡瑞霞,魏子峻,高宇鑫,高天鑫,趙坦達(dá)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華能聊城熱電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10