CN109099321A - 一种利用管道运动流体自发电的智能管道监控装置 - Google Patents
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Abstract
一种利用管道运动流体自发电的智能管道监控装置，主要解决现有技术中的管道监控装置的电源供电和管道定位不准确的问题。其包括可连接在管道上的管体，所述管体内设有利用管体内流体流动进行发电的自发电装置，管体上设有密封盒和采用高频通讯的高频天线，所述密封盒内设有控制电路板和采用低频通讯的低频天线，所述自发电装置、低频天线与控制电路板电连接，高频天线与控制电路板信号连接。其优点为：采用管体内流体流动进行发电，获得并存储电能，为相应的监控设备供电，节能环保；采用高频和低频天线进行无线电通讯，无须铺设电缆即可实现管道电子化监控，并且低频天线穿透性强，可用于深埋地底或潜水的场合，以实现精准定位的功能。
Description
技术领域
本发明涉及管道检测技术领域，具体涉及一种利用管道运动流体自发电的智能管道监控装置。
背景技术
随着地方经济的快速发展，城市地下管网变得越来越复杂，管道的数量和种类也越来越多，如供热管道、输水管道、燃气管道等。由于这类管道埋设在地下，一旦发生泄漏，可能会造成严重的安全事故和重大的人民财产损失，因此需要对管道进行实时的检测和必要的维护。在现有管道安全监控技术中，一般在管道上安装传感器，但是该类基于传感器的管道安全监控设备在传输过程中需用到电源，出于对管道安全性和铺设成本的考虑，地下管网难以实现电源的全面覆盖从而对监控设备进行持续的有线供电。
近年来由于城市建设的推进，输气管道周边的第三方施工项目逐年增长，同时管道铺设工程也越来越多。当管道铺设完成时，原则上应等待甲方验收完成并在相应图纸上标志好管道具***置再进行回填，但由于甲方验收与工程完成存在一定的时间差，施工方为节省时间成本常常先进行管道回填，工程验收时再告诉甲方管道大致位置，导致甲方工程验收方时标志的管道位置和实际位置存在一定的位置误差。这将直接导致后期第三方施工项目进行机械挖掘时，因管道实际位置与图纸标志位置的误差导致管道被破坏，从而造成大量的管道安全事故。
从城市建设规划和长远发展来看，利用管道运动流体自发电智能管道监控装置可以用于解决地下管道安全监控装置的有线供电和定位问题，大大降低后期因第三方施工所导致的管道泄漏风险，因此利用管道运动流体自发电智能管道监控装置在地下管网工程上的应用和推广具有很大的价值。
发明内容
为了克服背景技术的不足，本发明提供一种利用管道运动流体自发电的智能管道监控装置，解决现有技术中的管道监控装置的电源供电和管道定位不准确的问题。
本发明所采用的技术方案：一种利用管道运动流体自发电的智能管道监控装置，包括可连接在管道上的管体，所述管体内设有利用管体内流体流动进行发电的自发电装置，管体上设有密封盒和采用高频通讯的高频天线，所述密封盒内设有控制电路板和采用低频通讯的低频天线，所述自发电装置、低频天线与控制电路板电连接，高频天线与控制电路板信号连接。
所述密封盒上设有气体检测腔体，所述气体检测腔体上设有通气孔，气体检测腔体内设有气体检测传感器，所述气体检测传感器信号连接控制电路板。
所述自发电装置包括发电机、固定机构和电源模块，所述发电机主轴上连接有风叶，发电机通过固定机构固定连接在管体内，电源模块设置在密封盒内，发电机通过控制电路板为电源模块进行充电。
所述控制电路板信号连接有用于检测管体内流体压力的压力传感器，所述压力传感器设置在管体上。
所述控制电路板信号连接有用于检测管体内流体温度的温度传感器，所述温度传感器设置在管体上。
本发明的有益效果：采用管体内流体流动进行发电，获得并存储电能，为相应的监控设备供电，节能环保；采用高频和低频天线进行无线电通讯，无须铺设电缆即可实现管道电子化监控，并且低频天线穿透性强，可用于深埋地底或潜水的场合，以实现精准定位的功能，并且在一些严格气密水密条件下，密封盒无法采取外引电线连接一些监控电路，可采取无线供电的方式相互隔离并进行数据交互，适应范围广。
附图说明
图1为本发明实施例一种利用管道运动流体自发电的智能管道监控装置的整体示意图。
图中：1-管体，2-管道连接位，3-自发电装置，4-密封盒，5-低频天线，6-高频天线，7-气体检测腔体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
如图1所示的一种利用管道运动流体自发电的智能管道监控装置，包括可连接在管道上的管体1，所述管体1内设有利用管体1内流体流动进行发电的自发电装置3，管体1上设有密封盒4和采用高频通讯的高频天线6，所述密封盒4内设有控制电路板和采用低频通讯的低频天线5，所述自发电装置3、低频天线5与控制电路板电连接，高频天线6与控制电路板信号连接；通过低频天线5的低频通讯可在诸如埋地潜水等需要低频电波穿透的场合进行通讯，以实现精准定位的功能，并且在一些严格气密水密条件下，密封盒4无法采取外引电线连接一些监控电路，可通过低频天线5采取无线供电的方式相互隔离并进行数据交互，提高适用范围，低频电波的定位和无线供电技术为现有技术所以在此不再进行阐述；高频天线6可实现长距离无线通讯功能，诸如gsm，WiFi等，高频天线6可采用有线连接的方式连接控制电路板，或者作为一个独立单元通过低频天线5获取能量工作和与控制电路板进行数据交互。
所述控制电路板上包括整流电路、变压电路、电压电流检测电路、充电电容储能电路、微电脑处理器、流量监控电路、通讯电路、温度监控电路、压力监控电路、气体监控电路等，其电路和连接方式均为现有技术所以在此不再进行阐述。
作为优选的，所述密封盒4上设有气体检测腔体7，所述气体检测腔体7上设有通气孔，气体检测腔体7内设有气体检测传感器，所述气体检测传感器信号连接控制电路板，当监控装置埋地后如有气体泄漏，气体分子可通过通气孔透入气体检测腔体7内，并被气体检测传感器所检测，实现埋地气体泄漏检测的功能，所述气体检测传感器可采用有线连接的方式连接控制电路板，或者作为一个独立单元通过低频天线5获取能量工作和与控制电路板进行数据交互。
作为优选的，所述自发电装置3包括发电机、固定机构和电源模块，所述发电机主轴上连接有风叶，发电机通过固定机构固定连接在管体1内，电源模块设置在密封盒4内，发电机通过控制电路板为电源模块进行充电，当管道内流体进行流动时，风叶带动发电机进行运转，产生的电流为电源模块进行充电，电源模块为整个监控装置进行供电；风叶可换成涡轮机构、叶轮机构等其他能使发电机运转的机构。
作为优选的，所述控制电路板信号连接有用于检测管体1内流体压力的压力传感器和用于检测管体1内流体温度的温度传感器，所述压力传感器和温度传感器设置在管体1上，可实现对管道内流体的压力和温度进行检测的功能，所述压力传感器和温度传感器可采用有线连接的方式连接控制电路板，或者作为一个独立单元通过低频天线5获取能量工作和与控制电路板进行数据交互，该装置还可以增加检测泥土酸碱度的传感器、检测环境湿度的传感器或者其他检测传感器。
使用时将该监控装置两端接入到需要监测的管道上，当管道开始使用时，监控装置自动开启运行，通过自发电装置3获取电量。
对电源模块的节能控制方法如下：
（1）对电源模块剩余电量进行间隔检测电压，每小时至少检测3次，并记录检测时间，其余时间整个***将进入低功耗睡眠模式，***整体电流低于5uA。
（2）当电源模块剩余电量低于标准值80%时，启动充电模式，开启发电机进行充电，直至电量高于90%，充电模式期间充电部分电路持续工作不进入低功耗睡眠模式。
（3）当电源模块剩余电量低于50%时，启动低电量报警模式，每次检测时记录警报日志到微电脑处理器内部存储空间和通过无线通信发往远程服务器端，远程服务器端为手机、电脑等。
对各项电子数据采集和处理方法如下：
（1）对各项管道监控数据，包括管道流体的流速、密度、压力、泄漏、管道振动、温度等各项信息每小时进行最少2次的采集，并通过微电脑处理器整理后通过无线发送模式传输到远程服务端数据库，采集和发送期间***为正常运行模式，持续时间低于5s，在除正常模式外，除了充电部分电路外，整机***保持低功耗睡眠模式。
（2）设定定时主动上报数据模式，设置无异常数据最长上报间隔时间（例如30分钟），当远程服务器连续n次间隔未收到该装置上报数据（n>=3），则可认定为装置掉线，设备故障。
（3）微电脑处理器对于所采集到的各项数据在本地保存5次以上的历史数据。
（4）每次采集完将当次的监测数据与历史数据对比，如果出现明显异常，则进入快速采集模式，快速采集模式低功耗间隔时间为正常模式的1/5~1/10。
本实施例的有益效果：采用管体内流体流动进行发电，获得并存储电能，为相应的监控设备供电，节能环保；采用高频和低频天线进行无线电通讯，无须铺设电缆即可实现管道电子化监控，并且低频天线穿透性强，可用于深埋地底或潜水的场合，以实现精准定位的功能，并且在一些严格气密水密条件下，密封盒无法采取外引电线连接一些监控电路，可采取无线供电的方式相互隔离并进行数据交互，适应范围广。
实施例不应视为对发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种利用管道运动流体自发电的智能管道监控装置，包括可连接在管道上的管体（1），其特征在于：所述管体（1）内设有利用管体（1）内流体流动进行发电的自发电装置（3），管体（1）上设有密封盒（4）和采用高频通讯的高频天线（6），所述密封盒（4）内设有控制电路板和采用低频通讯的低频天线（5），所述自发电装置（3）、低频天线（5）与控制电路板电连接，高频天线（6）与控制电路板信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用管道运动流体自发电的智能管道监控装置，其特征在于：所述密封盒（4）上设有气体检测腔体（7），所述气体检测腔体（7）上设有通气孔，气体检测腔体（7）内设有气体检测传感器，所述气体检测传感器信号连接控制电路板。
3.根据权利要求1所述的一种利用管道运动流体自发电的智能管道监控装置，其特征在于：所述自发电装置（3）包括发电机、固定机构和电源模块，所述发电机主轴上连接有风叶，发电机通过固定机构固定连接在管体（1）内，电源模块设置在密封盒（4）内，发电机通过控制电路板为电源模块进行充电。
4.根据权利要求1所述的一种利用管道运动流体自发电的智能管道监控装置，其特征在于：所述控制电路板信号连接有用于检测管体（1）内流体压力的压力传感器，所述压力传感器设置在管体（1）上。
5.根据权利要求1所述的一种利用管道运动流体自发电的智能管道监控装置，其特征在于：所述控制电路板信号连接有用于检测管体（1）内流体温度的温度传感器，所述温度传感器设置在管体（1）上。
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Legal Events
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