CN105674058A - 一种智能自来水管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能自来水管，包括管道，所述管道内设置有传感器模块，所述传感器模块用于采集管道中的压力流量参数；所述传感器模块和所述无线传输设备相连，所述无线传输设备用于接收所述传感器模块采集到的压力流量参数，并将所述压力流量参数传送给计算机；所述计算机根据收到的压力流量参数判断管道中是否存在故障点。本发明能帮助及时定位自来水管管道故障点。

Description

一种智能自来水管

技术领域

本发明涉及一种自来水管，特别是涉及一种智能自来水管。

背景技术

随着经济的发展，人口的增加，自来水管线路越来越多，因天气原因及自然老化原因带来的自来水管道的修理问题变得越来越麻烦，很多时候因为不能及时定位故障点而造成很大的水资源浪费。在有的时候，居民生活饮用水安全也会受到威胁。保证自来水管道的故障定位能减少水资源的浪费，以及对进入居民家中的自来水管管网末梢进行水质检测来保证居民饮用水的安全，有着很大的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能自来水管，能帮助及时定位自来水管管道故障点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能自来水管，包括管道，所述管道内设置有传感器模块，所述传感器模块用于采集管道中的压力流量参数；所述传感器模块和所述无线传输设备相连，所述无线传输设备用于接收所述传感器模块采集到的压力流量参数，并将所述压力流量参数传送给计算机；所述计算机根据收到的压力流量参数判断管道中是否存在故障点。

所述计算机故障点判断的方式如下：计算出管道内两个相邻节点的压力差，如果压力差小于在先节点压力的20％，则该管道的工作正常并计算下一条管道，否则即为工作异常管道；漏水检测是根据管道的流量守恒进行判断，若该管道的进水流量等于出水流量，则该管道正常，否则该管道漏水。

所述管道内还设置有与计算机相连的用户终端水质检测模块，所述用户终端水质检测模块用于检测管道内的水质，当水质低于标准值时，所述计算机将结果发送给用户。

所述无线传输设备由相互连接的ARM微处理器和Zigbee模块构成。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明能帮助及时定位自来水管管道故障点，及时修理自来水管道，避免水资源的浪费，同时，帮助居民进行水质检查，提高居民用水的健康程度。

附图说明

图1是本发明的自来水管道故障判断中节点示意图；

图2是使用本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种智能自来水管，包括管道，所述管道内设置有传感器模块，所述传感器模块用于采集管道中的压力流量参数；所述传感器模块和所述无线传输设备相连，所述无线传输设备用于接收所述传感器模块采集到的压力流量参数，并将所述压力流量参数传送给计算机；所述计算机根据收到的压力流量参数判断管道中是否存在故障点。所述管道内还设置有与计算机相连的用户终端水质检测模块，所述用户终端水质检测模块用于检测管道内的水质，当水质低于标准值时，所述计算机将结果发送给用户。

图1为本发明的自来水管道故障判断中节点示意图。所述传感器模块用来采集自来水管中的压力流量参数，具体按照以下步骤实施：计算机发送无线采集指令给数据采集***的传感器模块，数据采集***的传感器模块收到采集指令后采集注水管网的节点压力流量参数，然后将采集到的节点压力数据和节点流量数据用无线方式发回给计算机，无线方式传送是使用安装在各个节点上的ARM微处理器+Zigbee模块组成的无线传输设备实现的。

故障点的判断需要经由计算机仿真计算，具体按照以下步骤实施：

由达西－魏斯巴赫公式计算注水管网各个管段的压损h_f，公式为

$h_f=\mathrm{\λ}\frac{l}{d}\frac{v^2}{2g},$

$v=\frac{4*Q}{\mathrm{\π}*d*d},$

$\frac{1}{\sqrt{\mathrm{\λ}}}=-2\lg (\frac{\mathrm{\Δ}}{3.7d}+\frac{2.51}{\mathrm{Re}\sqrt{\mathrm{\λ}}}),$

式中：l为管长；d为管道直径；v为管内平均速度；Q为管道流量；λ为沿程摩阻系数，Re为雷诺数；Δ为管壁当量粗糙度，为速度水头；

然后计算自来水管中各节点的压力，如图1所示，对于管道三通节点压力计算公式为：

P₂＝P₁-h_f1，

P₃＝P₂-h_f2，

P₄＝P₂-h_f3，

式中：P₁、P₂、P₃、P₄为自来水管节点压力、其中，P₁、P₂是采集到的、P₃、P₄是计算得到的，h_f1、h_f2、h_f3为自来水管中各管段的沿程压力损失。

故障判断具体算法为：计算出压力差ΔP＝P_i+1-P_i，如果压力差小于20％的P_i，则该注自来水管管道的工作正常并计算下一条管段，否则即为工作异常管道。进行注水管网漏水检测，主要根据管段的流量守恒进行判断，若该管段的进水流量等于出水流量，则该管段正常，否则该管段漏水。

当检测到漏水时，通过无线信号发送模块，发送给用户，提醒用户水管漏水。当检测到用户终端水质存在问题时，也通过无线信号发送模块，发送给用户，提醒用户水质出现问题，提高人们用水的健康度。

本发明能帮助及时定位自来水管管道故障点，及时修理自来水管道，避免水资源的浪费，同时，帮助居民进行水质检查，提高居民用水的健康程度。

本发明使用ARM+Zigbee无线模块的数据采集***采集数据，具有速度快，成本低的特点，降低了人工劳动强度，保持采集数据的实时性。该发明受注水管网拓扑结构规模的影响相对较小，在计算实现上所占计算机资源也相对较少。该发明实现简单，计算速度快，适合计算机编程。

Claims (4)

1.一种智能自来水管，包括管道，其特征在于，所述管道内设置有传感器模块，所述传感器模块用于采集管道中的压力流量参数；所述传感器模块和所述无线传输设备相连，所述无线传输设备用于接收所述传感器模块采集到的压力流量参数，并将所述压力流量参数传送给计算机；所述计算机根据收到的压力流量参数判断管道中是否存在故障点。

2.根据权利要求1所述的智能自来水管，其特征在于，所述计算机故障点判断的方式如下：计算出管道内两个相邻节点的压力差，如果压力差小于在先节点压力的20％，则该管道的工作正常并计算下一条管道，否则即为工作异常管道；漏水检测是根据管道的流量守恒进行判断，若该管道的进水流量等于出水流量，则该管道正常，否则该管道漏水。

3.根据权利要求1所述的智能自来水管，其特征在于，所述管道内还设置有与计算机相连的用户终端水质检测模块，所述用户终端水质检测模块用于检测管道内的水质，当水质低于标准值时，所述计算机将结果发送给用户。

4.根据权利要求1所述的智能自来水管，其特征在于，所述无线传输设备由相互连接的ARM微处理器和Zigbee模块构成。