本发明属于供暖智能控制技术领域，具体涉及一种供暖管网的运行监控装置。
背景技术：
供暖系统是向室内供给热量，使室内保持一定的温度，以创造适宜的生活条件或工作条件，供暖系统由热源、热循环系统(也就是供暖/冷管网)及散热设备(热交换系统)三个主要部分组成，热源加热产生的热水通过供暖管网进入热交换系统，在热交换系统内进行热交换，热交换输出降温后的水继续加热产生热水，以此形成一个循环系统。供暖管网的运行状态是关系供暖系统正常、稳定运行的根本，如何能在第一时间知晓管道的运行状况：供暖管网进回水压力是否正常、供水进回水温度是否正常、进回水流量是否正常等是目前的供暖管网所做不到的，另一方面现有的供暖管网无法监控用户用暖安全问题，比如偷水、漏水的情况下，用户需要承担额外的费用，而遇到这种问题时用户处于弱势，没有办法针对偷水、漏水问题进行取证；又比如，供暖管网出现泄漏事故时，喷涌而出的热水危及生命、损坏财物，会给居民和用户带来不同程度的损伤。基于此，迫切需要一种供暖管网监控装置对管网的运行状态进行实时监控，以便第一时间发现、处理供暖管网的异常，以此来提高供暖管网运行效率、降低供暖管网损耗。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种供暖管网的运行监控装置，能够实时监控并反馈管网的运行状况和供热能力，同时通过对比进回水流量来监测是否存在偷水、漏水情况，一旦存在偷水、漏水第一时间保存数据，为后续取证提供依据。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种供暖管网的运行监控装置，其特征在于：包括信号采集单元、微处理器和与微处理器通信的上位机，所述信号采集单元包括依次连接的用户供暖进水总管、热交换系统和用户供暖回水总管，以及分别与用户供暖进水总管和用户供暖回水总管连接的第一计量管和第二计量管，所述第一计量管内设有用于测量用户供暖进水总量的第一超声波换能器，所述第二计量管内设有用于测量用户供暖回水总量的第二超声波换能器，所述第一计量管和第二计量管内还分别设有温度传感器和压力传感器，所述微处理器控制连接第一超声波换能器、第二超声波换能器、以及各温度传感器和各压力传感器。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括其还包括由微处理器控制连接的温度报警单元、压力报警单元和流量报警单元。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述第一计量管和第二计量管的结构相同，所述第一计量管包括管体，所述管体内沿其轴向设有导流腔，所述管体的同侧外管壁上设有两个与所述导流腔连通的安装孔，轴向穿设在所述导流腔内的设有导流腔支架，所述导流腔支架为管状结构，所述导流腔支架的两端均倾斜设有一反光片，两所述反光片倾斜设置的反射面分别正对两所述安装孔设置，两个所述第一超声波换能器的波发射-接收面分别伸入两所述安装孔内正对反光片设置。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述第一计量管和第二计量管的结构相同，所述第一计量管包括管体，所述管体的同侧外壁上设有两个用于安装所述第一超声波换能器的安装孔，所述安装孔与管体内部连通，所述管体的另一侧内壁上设有两个立柱，两所述立柱伸入管体内部的端部上均设有反光片，所述反光片相对于管体轴线所在的平面倾斜设置，两个所述第一超声波换能器的波发射-接收面分别伸入两第一安装孔内后正对反光片设置。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述第一计量管和第二计量管的结构相同，所述第一计量管包括管体，所述管体内设有引流腔，所述管体的一侧外壁上设有第一安装孔，所述管体的与之相对的另一侧外壁上设有第二安装孔，所述第一安装孔和第二安装孔均与所述引流腔连通，两者的孔体轴线在同一条直线上，两者的孔体轴线相对于管体的轴线倾斜设置，两个所述第一超声波换能器分别自第一安装孔和第二安装孔伸入引流腔后两者的波发射-接收面正对设置。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述引流腔的截面为圆形或者方形。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述第一计量管内的压力传感器和温度传感器均设置在第一计量管管体的出水口处，所述第二计量管内的压力传感器和温度传感器均设置在第二计量管管体的出水口处。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述用户供暖进水总管上设有进水阀，所述用户供暖回水总管上设有回水阀。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述进水阀和回水阀均为电磁阀，所述微处理器控制连接电磁阀。
本发明的有益效果是:
其一，微处理器通过比较设置在两个管段上的超声波换能器计量的用水量数据，当两者的数据不一致时判断存在偷水、漏水等非正常用暖情况，第一时间保存数据，并报警提示；
其二、微处理器通过获取用户供暖回水总管内的水温数据来监控管网的运行状态，并判断是否需要变化供暖流量；
其三、微处理器通过获取用户供暖回水总管内的水压数据来监控管网的供热能力，并判断是否需要变化供暖量；
其四，水流量计量过程中引入超声波计量技术，计量准确度和精确度高，利于后续的准确计费，能修正由于温度变化引起的流量误差，这是双热量表和机械表所做不到的，同时管网运行状态数据含报警信息实时传送上位机。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明优选实施例的结构示意图；
图2是本发明第一实施例的第一计量管的结构示意图；
图3是本发明第二实施例的第一计量管的结构示意图；
图4是本发明第三实施例的第一计量管的结构示意图；
图5是本发明第四实施例的第一计量管的结构示意图。
其中：X-水流方向，U-微处理器，PC-上位机；
2-用户供暖进水总管，4-热交换系统，6-用户供暖回水总管，8-第一计量管，10-第二计量管，12-第一超声波换能器，14-第二超声波换能器，16-温度传感器，18-压力传感器，20-温度报警单元，22-压力报警单元，24-流量报警单元，26-管体，28-导流腔，30-安装孔一，31-安装孔二，32-导流腔支架，34-第一反光片，35-第二反光片，36-进水阀，38-回水阀；
40-第一安装孔，42-第二安装孔，44-立柱，46-引流腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1、2所示，本实施例中公开了一种供暖管网的运行监控装置，包括信号采集单元、微处理器U、上位机PC、温度报警单元20、压力报警单元22和流量报警单元24，微处理器U控制连接信号采集单元、温度报警单元20、压力报警单元22和流量报警单元24，微处理器U与上位机PC通信连接。具体的：所述信号采集单元包括依次连接的用户供暖进水总管2、热交换系统4和用户供暖回水总管6，以及分别与用户供暖进水总管2和用户供暖回水总管6连接的第一计量管8和第二计量管10，所述用户供暖进水总管2上设有进水阀36，所述用户供暖回水总管6上设有回水阀38，所述第一计量管8内设有用于测量用户供暖进水总量的第一超声波换能器12，所述第二计量管10内设有用于测量用户供暖回水总量的第二超声波换能器14，所述第一计量管8和第二计量管10内还分别设有温度传感器16和压力传感器18，所述微处理器U控制连接第一超声波换能器12、第二超声波换能器14、以及各温度传感器16和各压力传感器18。
微处理器U通过获取用户供暖回水总管6内的实时水温数据来监控管网的运行状态，并判断是否需要变化供暖流量，具体过程如下：各温度传感器16分别采集用户供暖进水总管2内代表进水水温的数据和用户供暖回水总管6内代表回水水温的数据并输出反馈至微处理器U，微处理器U将温度传感器16采集的数据进行转换获得进水水温T1和回水水温T2，通过上位机PC可以预设回水水温的上限水温TUref和下限水温TDref，微处理器比较T2与TDref，供暖时如果T2小于下限水温TDref，则判断供暖流量偏小，可以调大供暖流量，并由微处理器U控制启动温度报警单元20报警；如果T2大于等于下限水温TDref，小于等于上限水温TUref，则判断供暖管网的供暖流量正常；如果T2大于上限水温TUref，则判断供暖流量过大，浪费了资源，可以调小供暖流量，并由微处理器U启动报警提示，在微处理器U与上位机通信时将报警信息传送给上位机。
微处理器U通过获取用户供暖回水总管内的水压数据来监控管网的供热能力，并判断是否需要变化供暖量，具体过程如下：各压力传感器18分别采集用户供暖进水总管2内代表进水水压的数据和用户供暖回水总管6内代表回水水压的数据并输出反馈至微处理器U，微处理器U将压力传感器18采集的数据进行转换获得进水水压P1和回水水压P2，通过上位机PC可以预设回水的水压上限值PUref和水压下限值PUref，微处理器比较P2与Pref，如果P2小于水压下限值PUref，则判断用量增多，供暖量偏小，应该调大供暖量，并由微处理器U控制启动压力报警单元22报警；如果P2大于水压下限值PUref而小于水压上限值PUref，则判断供暖管网的供暖量正常；如果P2大于水压上限值PUref，则判断用量减少，应该调小供暖量，并由微处理器U启动报警提示。
微处理器U通过比较设置在两个管段上的超声波换能器计量的用水量数据，当两者的数据不一致时判断存在偷水、漏水等非正常用暖情况，并第一时间保存数据。具体的，本实施例中用作智能热量表采集用暖量的第一计量管8和第二计量管10为适合小口径安装的管体结构，其具体结构如下：其中第一计量管8和第二计量管10的结构相同，包括管体26，所述管体26内沿其轴向设有导流腔28，所述管体26的同侧外管壁上设有两个与所述导流腔26连通的安装孔(分别为安装孔一30和安装孔二31)，轴向穿设在所述导流腔28内的设有导流腔支架32，所述导流腔支架32为管状结构，所述导流腔支架32的两端均倾斜设有一反光片(分别为第一反光片34和第二反光片35)，优选两所述反光片的反射面与导流腔28的轴线相倾斜的角度为45°，第一反光片34和第二反光片35倾斜设置的反射面分别正对安装孔一30和安装孔二31设置，一个第一超声波换能器12的波发射-接收面伸入安装孔一30内正对第一反光片34设置，另一个第一超声波换能器12的波发射-接收面伸入安装孔二31内正对第二反光片35设置。基于热量表管的上述结构，其测量流过用户供暖进水总管2进水口和用户供暖进回水总管6出水口水量的原理如下：两个第一超声波换能器12轮流发出超声波，第一超声波换能器12的启动由微处理器U控制，其中第一个第一超声波换能器12发出的超声波经第一反光片34反射在导流腔28内沿水顺流方向至第二反光片35反射被第二个第一超声波换能器12接收，第二个第一超声波换能器12发出的超声波经第二反光片35反射在导流腔28内沿水逆流方向至第一反光片34反射被第一个第一超声波换能器12接收，超声波自第一个第一超声波换能器12发出沿水顺流方向到第二个第一超声波换能器12接收的时间记为T1,超声波自第二个第一超声波换能器12发出沿水逆流方向到第一个第一超声波换能器12接收的时间记为T2，超声波换能器将代表T1和T2的数据通过数据线给到微处理器U，微处理器U根据T1和T2的差值△T1精确的计算流进用户供暖进水总管2的瞬时流量Q1和累积流量。
第二计量管10的结构与第一计量管8的结构相同，实现计量水的过程相同，此处不再赘述，微处理器U计算的流出用户供暖回水总管6的瞬时流量Q2和累积流量，再由Q2、回水温度T2、进水温度T1计算出进水温度下回水管的瞬时流量Q1equ，微处理器U比较Q1和Q1equ，如果Q1≠Q1equ，则判断存在偷水、漏水等非正常用水情况，第一时间保存数据，启动流量报警单元24报警。通过引入超声波计量技术，再结和配对温度传感器计算出用热量，能够做到准确而又精确的计量。
具体的，所述第一计量管8内的压力传感器22和温度传感器20均设置在第一计量管8管体的出水口处，所述第二计量管10内的压力传感器22和温度传感器20均设置在第二计量管10管体的出水口处，采集数据更准确。
所述进水阀36和回水阀38均为电磁阀，所述微处理器U控制连接电磁阀，实现全自动控制。
实施例二
如图3所示，实施例二相较于实施例一的区别在于两个计量管的结构不同：
具体的，所述第一计量管8和第二计量管10的结构相同，所述第一计量管8包括管体26，所述管体26的同侧外壁上设有两个用于安装所述第一超声波换能器12的安装孔40(分别为安装孔一30，安装孔二31)，两个安装孔40均与管体26内部连通，所述管体26另一侧内壁上设有两个立柱44，两所述立柱44伸入管体26内部的端部上均设有反光片(分别为第一反光片34和第二反光片35)，所述反光片相对于管体26轴线所在的平面倾斜设置，两个所述第一超声波换能器12的波反射-接收面分别伸入两第一安装孔40内后正对反光片设置。本实施例中第一计量管8和第二计量管10计量流经各自管体26内的水流量的原理同实施例一，此处不再赘述。
实施例三
如图4所示，实施例三相较于实施例一的区别在于两个计量管的结构不同：
本实施例中用作智能热量表采集用暖量的第一计量管8和第二计量管10为适合大口径安装的管体结构，其具体结构如下：所述第一计量管8和第二计量管10的结构相同，所述第一计量管8包括管体26，所述管体26内设有引流腔46，本实施例中引流腔46的截面为圆形，所述管体26的一侧外壁上设有第一安装孔40，所述管体26的与之相对的另一侧外壁上设有第二安装孔42，所述第一安装孔40和第二安装孔42均与所述引流腔46连通，两者的孔体轴线在同一条直线上，两者的孔体轴线相对于管体26的轴线倾斜设置，两个所述第一超声波换能器12分别自第一安装孔40和第二安装孔42伸入引流腔46后两者的波反射-接收面正对设置。
基于本实施例的用于热量表用暖量采集计量管的上述结构，其测量流过用户供暖进水总管2进水口和用户供暖进回水总管6出水口水量的原理如下：两个第一超声波换能器12轮流发出超声波，两个第一超声波换能器12的启动由微处理器U控制：第一个第一超声波换能器12在引流腔46内正对第二个第一超声波换能器14发出超声波时，第二个第一超声波换能器14接收超声波：第二个第一超声波换能器14在引流腔46内正对第一个第一超声波换能器12发出超声波时，第一个第一超声波换能器12接收。计第一个第一个第一超声波换能器12发出超声波后至第二个第一超声波换能器12接收的时间记为T1；计第二个第一超声波换能器12发出超声波后至第一个第一超声波换能器12接收的时间为T2，超声波换能器将代表T1和T2的数据通过数据线给到微处理器U，微处理器U根据T1和T2的差值△T1精确的计算流进用户供暖进水总管2的瞬时流量Q1和累积流量。
第二计量管10的结构与第一计量管8的结构相同，实现计量水的过程相同，此处不再赘述，微处理器U计算的流出用户供暖回水总管6的瞬时流量Q2和累积流量，再由Q2、回水温度T2、进水温度T1计算出进水温度下回水管的瞬时流量Q1equ，微处理器U比较Q1和Q1equ，如果Q1≠Q1equ，则判断存在偷水、漏水等非正常用水情况，第一时间保存数据，启动流量报警单元24报警。通过引入超声波计量技术，再结和配对温度传感器计算出用热量，能够做到准确而又精确的计量。
实施例四
如图5所示，本实施例相较于实施例三的区别仅在于引流腔46的截面为方形，方形结构的引流腔46相较于圆形结构的引流腔更适合于流速快的使用场合。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。