一种基于单片机的检测管道泄漏和自动关闭保护的水流监测系统及方法与流程

本发明属于自动化控制领域，具体涉及一种基于单片机的检测管道泄漏和自动关闭保护的水流监测系统及方法。

背景技术：

不管是在家庭、办公室、仓库、工厂还是在其他建筑中，自来水管道是建筑物供水和排水所必须具备的结构，但是如果管道由于时间老化破裂或者由于其他因素而遭到破坏，那么大量泄漏的自来水会对建筑物结构以及建筑物内部的物品造成破坏，如造成墙体进水，损坏家具等等。尤其是居民楼等高层建筑，常常采用高压供水的方式，如果在屋内没有人的情况下出现了管道的泄漏，那么大量的水将会以不受控制的方式进行释放，造成严重的破坏，即使房屋内有人，但是没有及时发现泄漏或者没有及时关掉阀门，其造成的结果也可能是灾难性的。

通过国内公开专利文献检索，检索到公开号为cn104421487a的水管漏水自动关断保护装置，包括电磁水阀、水流开关、手控水管阀门，该方案解决了自来水出现长时间溢流时，能自动关断水源并发出报警信号的问题，但该方案并没有说明如何识别水管是否存在漏水现象并且不能识别日常用水和漏水的区别，比如沐浴用水或者洗衣机用水，所以该方案缺乏可操作性，因此该方案的技术方案与本专利有着本质的不同。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水流监测系统，用于确定管道何时发生泄漏，并将日常用水和泄漏加以识别，以及在泄漏时及时采取一些措施来阻止管道泄漏扩大。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于单片机的检测管道泄漏和自动关闭保护的水流监测系统及方法，包括第一流量监测器、控制装置、动作装置、第二流量监测器。所述第一流量监测装置安装在管道的上游，以监测水流通过管道的流量；所述第二流量监测器安装在下游，用以监测下游流量；所述控制装置与流量监测装置相关联，包括计时器和比较器，通过比对上下游流量来确定发生泄漏的持续时间是否超过预先设定时间或者泄漏量是否超过预先设定的泄漏量，如果其中一项指标超过预设值则控制装置向动作装置发出动作信号，如果泄漏时间和泄漏量均在超过预设值前停止，则计时器和比较器复位，准备下一次监测；所述动作装置包括电磁阀门，当泄漏时长和泄漏量超过预设值时，对控制装置发出的信号做出响应，阀门关闭。

附图说明

图1为本发明所述的水流监测系统示意图。

图2为本发明所述系统运行实例图。

图3为本发明所述的用于流量监测器的使用的发达触发器电路。

图4为本发明所述使计数器在断开水流后重置的门电路。

图5为本发明所述防止计数器在阀门关闭后复位的门电路。

元件标号说明

供水管道上游1

供水管道下游2

动作装置3

第一流量监测器4

第二流量监测器5

放大器6

控制装置7

频率发生器8

计数器9

比较器10

电磁继电器11

输出电压12

可调电阻器13

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，以方便技术人员能够通过本说明书所述内容轻易地了解本发明的优点和其他功效。本发明还可以通过其他不同的方案加以具体实施应用，本说明书的各项细节也可以在不违背本发明的宗旨的条件下进行修改和变动。

请参阅图1～图2，需要注意的是，本实施实例中所提供的图示仅是以示意图的形式说明本发明的思路，所以图中本发明的有关部件并非完全是按照实际实施时的部件数目、形状、尺寸等条件绘制的，在实际实施时部件的形态，数目等可以改变，甚至更为复杂。

一种基于单片机的检测管道泄漏和自动关闭保护的水流监测系统及方法，如图1所示，包括第一流量监测器4、第二流量监测器5、控制装置7、动作装置3组成。

如图1所示，其中，所述第一流量监测器4安装在供水管道的上游1用于监测供水管中水的流量，并将信号传输给控制装置7中的频率发生器8，得到上游水流的流量情况，第二流量监测器5安装在供水管道的下游2，由于在管道下游水流的压力降低导致所得信号较弱，所以第二流量监测器5的信号需要经过放大器6来进行信号的放大，然后输送给计数器9。比较器10将来自频率发生器8和计数器9的信号进行对比，如果两者的信号差值大于预设的累计差值或则差值持续时间超过预设的时间，那么比较器10将会给电磁继电器11发送信号，使动作装置启动并关闭阀门从而阻止了水流的泄漏。流量监测器可以采用压力传感器，转子流量计或者其他合适的流量监测手段。

在本发明的具体实施实例中，动作装置3是一个电子阀门或者气动阀门，值得注意的是在应用中也可以使用其他形式比如声音或者视觉报警器来替代阀门。例如当比较器10监测到水管漏水时可以将信号发送给警报器从而使较远位置处的值班人员知晓，从而采取人为措施手动关闭阀门并进行检查管道是否存在其他问题。

在本发明的具体实施实例中，第一流量监测器4将信号发送到控制装置7，并监测管内水流的流量。控制装置7将实际的泄漏时间和预设的时间视为一个集合点，并将实际泄漏量和预设的泄漏量视为一个集合点。为防止一些流动损失等原因造成的监测误差，在实际量与预设量在进行比较时会设置一些安全系数，以防止流动损失造成控制装置误判。当实际泄漏时间或者实际泄漏量超过预设值时，控制装置7确定管道发生了泄漏或者异常的流动，控制装置7发出信号来阻止管道的继续泄漏，例如，在阀门作为动作装置3时，接收到信号之后阀门关闭并且不管之后第一流量监测器4输入何种信号，阀门仍然关闭。为了恢复管道的水流，必须手动复位。为了恢复管道的水流，需要手动复位控制装置7和动作装置3。该手动复位的目的在于确保有人意识到管道发生了泄漏或者异常流动。

计数器9可以设置两个不同的时间段，第一允许时间段(t1)作为判断泄漏时间的下限，第二允许时间段(t2)作为判断泄漏事件的上限，第二允许时间段(t2)将等于或长于第一允许时间段(t1)。

此外，该计数器9还可以设置两个不同的泄漏量，第一允许泄漏量(v1)作为判断泄漏体积的下限，第二允许泄漏量(v2)作为判断泄漏事件的上限，第二允许泄漏量(v2)将等于或大于第一允许泄漏量(v1)。

管道流量泄漏的持续时间和累体积可同时由控制装置监视。所述控制装置7在所述经过的时间或累积体积水平等于所述预设泄漏的相应设定点时，启动所述动作装置3。

如图2所示为系统运行实例图。线条箭头停留位置即为该情况下所监测到的泄漏的持续时间和累计体积，经系统判断后将采取不同的措施。

下面将对图2进行具体说明：

1号线：管道的泄漏持续时间和泄漏累计体积均未达到第一允许设定点便停止，说明管内并未发生真正的泄漏。结果：计时器9和比较器10清零为准备下一次监测。

2号线：泄漏持续时间达到第一允许时间段，泄漏累计体积未达到第一允许泄漏量，说明管内并未发生真正的泄漏。结果：计时器9和比较器10清零为准备下一次监测。

3号线：泄漏累计体积达到第一允许泄漏量，泄漏持续时间未达到第一允许时间段，说明管内并未发生真正的泄漏。结果：计时器9和比较器10清零为准备下一次监测。

4号线：泄漏持续时间和累计体积均超过第一设定点，说明管内发生泄漏或异常流动。结果：阀门关闭，水流停止。

5号线：泄漏持续时间和累计体积均超过第一设定点，说明管内发生泄漏或异常流动。结果：阀门关闭，水流停止。

6号线：泄漏持续时间和累计体积均超过第一设定点，说明管内发生泄漏或异常流动。结果：阀门关闭，水流停止。

7号线：泄漏持续时间和累计体积均超过第一设定点，说明管内发生泄漏或异常流动。结果：阀门关闭，水流停止。

8号线：泄漏持续时间和累计体积均超过第一设定点，说明管内发生泄漏或异常流动。结果：阀门关闭，水流停止。

9号线：泄漏持续时间和累计体积均超过第一设定点，说明管内发生泄漏或异常流动。结果：阀门关闭，水流停止。

10号线：泄漏持续时间和累计体积均超过第一设定点，说明管内发生泄漏或异常流动。结果：阀门关闭，水流停止。

如图3所示电路为可再触发系统的流量监视条件下使用的放大器触发器电路。实际的输出电压12通常是低电平。当第二流量监视器5被激励时，实际输出将是高电平。与第二流量监测器5相连的可调电阻器13的大小可以用来调整流量监测器的灵敏度。

如图4所示门电路用于使计数器9保持一个恒定的计数，并且在监测数据达到设定点之前时，断开水流后让计数器重置为零。

如图5所示门电路用于在阀门关闭或者警报响起之后防止计数器复位为零，并设定在正常流水时电压为正。

本发明可以对建筑物内的供水进行有效的监测，并在上述过程中说明了其方法，因此，本发明可以成功地实现，除此之外也可以用于工厂等地方的其他流体的监测。

上述示例仅举例说明本发明的原理和功效，并不是限制本发明的保护范围。因此，凡是在本发明所揭示的原理和技术思想下所进行的一切变动和修改，仍在本发明的权利要求保护范围之内。