一种便携式供热管网异常失水诊断监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及监测技术领域，具体涉及一种便携式供热管网异常失水诊断监测装置。


背景技术：

2.现实生活中，供热系统会存在比较严重的异常失水问题，会造成系统补水量增大，热效率降低，同时会对供暖系统平衡造成危害，产生系统水力、热力不平衡。由于系统失水量增大，造成系统压力下降，管线内产生空气，容易腐蚀管道，也容易产生气堵，系统水无法循环，将严重影响供热系统的正常运行。异常失水问题主要由管道泄漏及热用户盗水等原因造成。有些管网由于比较老旧，在供暖期间容易发生爆管，爆管发现不及时也会产生大量的失水。
3.现有技术中，管道泄漏主要通过定期管路维护、巡检等方式预防。在供热系统的停运时期，通过分区打压、满水查找等手段，对供热管网的失水位置全面排查，但由于一些管网由于阀门不能完全关断，分区排查很难进行。现有技术中，一些监测设备需要在供暖前提前将传感器等设备安装在管路上，安装后该监测位置固定不动，供暖期间不能更换，不能及时响应管网局部的意外管道泄漏。现有监测设备通常仅监测一种参数，单一参数容易受其他情况影响产生干扰，导致识别失水不准确，有效信号反馈机制的缺乏对信号反馈无法保证，使得管道泄漏的量化测算和趋势判断缺乏实时性。
4.现有技术中，监测设备已经利用数据处理单元进行采集信号的处理和转发。如何形成有效的信号采集结构以适配供热管网中复杂管路的工况采集为处理单元提供精确可靠的信号采集链路和信号传输链路是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本实用新型实施例提供一种便携式供热管网异常失水诊断监测装置，解决现有监测设备缺乏对复杂管路监测有效适配的技术问题。
6.本实用新型实施例的便携式供热管网异常失水诊断监测装置，包括密封壳体，所述密封壳体包括铰接连接的扣合箱盖和扣合箱体，所述扣合箱体敞口下方沿箱体内壁周向设置密闭凹槽，所述扣合箱体包括一块密封顶盖，所述密封顶盖嵌入所述密闭凹槽，使得扣合箱体形成独立的密封空间，所述密封顶盖的正面嵌入控制面板，所述密封顶盖的背面设置固定定位销，绝缘支撑rtu的电路板将无线通信天线设置在所述扣合箱盖上，通过所述铰接连接形成过线通路，无线通信天线通过过线通路与rtu电连接，所述密封空间底部固定缓冲层压板，所述缓冲层压板上固定测量实体。
7.本实用新型一实施例中，所述扣合箱盖内壁设有理线部件，所述理线部件包括理线槽、理线扎带、理线弹性网格或线缆容纳袋。
8.本实用新型一实施例中，所述扣合箱体底部外侧向内侧凹陷形成平行的弧形凹槽，所述弧形凹槽的延伸方向与所述铰接连接的轴向平行；垂直于所述铰接连接的轴向由
共同连接端向适配连接端方向，所述弧形凹槽的圆弧半径等比变大，所述弧形凹槽的圆弧高度相同。
9.本实用新型一实施例中，所述缓冲层压板包括自下而上顺序设置的硬质聚氨酯塑料、硬质聚氨脂海绵、铝合金和硅胶层。
10.本实用新型一实施例中，所述弧形凹槽的扣合箱体底部内嵌永磁铁。
11.本实用新型一实施例中，所述密封空间底部固定测量实体，所述测量实体包括一个复合腔体，所述复合腔体包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体间通过通断电磁阀连通；还包括差压变送器，所述差压变送器的两个压力接口分别连通包括第一腔体和包括第二腔体；所述第一腔体141的侧壁上连通第一测试管路，所述第二腔体侧壁上连通第二测试管路，在所述第一测试管路或所述第二测试管路上设置压力变送器和流量计。
12.本实用新型一实施例中，所述密封空间底部固定测量实体，所述测量实体包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体之间顺序连通第一螺旋管路、衔接管路和第二螺旋管路，所述衔接管路中设置通断电磁阀，所述第一螺旋管路的长度大于所述第二螺旋管路。
13.本实用新型一实施例中，所述rtu和所述测量实体之间填充氮气气囊。
14.本实用新型一实施例中，所述密封空间的侧壁上形成通信适配端口和电源适配端口。
15.本实用新型一实施例中，所述rtu包括：
16.处理器，用于分别连接专用采集链路、通用采集链路、通用控制链路和无线链路，根据预置控制逻辑进行数据转换和数据转发；
17.测量实体数据输入接口，用于接收所述测量实体上传感器的采集信号形成所述专用采集链路；
18.数字信号输入接口，用于接收各类通用传感器的采集信号形成所述通用采集链路；
19.数字信号输出接口，用于发送脉冲信号或功率信号形成所述通用控制链路；
20.无线通信模块，用于形成连接无线公网的所述无线链路；
21.控制面板，用于提供人机交互界面；
22.电源输出端口，用于提供不同输出功率的工作电压；
23.蓄电池组，用于向提供直流电源。
24.本实用新型实施例的便携式供热管网异常失水诊断监测装置除了内置的压力、供回水压差外，还可接收流量、温度、电动阀门开度等多个参数信号，同时可以实现控制功能，控制电动阀门。配备蓄电池自供电，满足长期独立工作需求，芯片为低功耗芯片，通讯模式采用nb
‑
iot，且设备满足ip65防水要求。具有方便携带和移动能力，通过将压力压差传感器内置，可以方便快捷的连接到管路上进行监测，监测与控制功能兼备。具有很好的防水性，可以在潮湿的管井中连续工作。蓄电池供电，可以独立工作。有远传功能的同时配备屏幕，既可以在监测平台上操作，也可以在设备上查看数据和进行相关操作，通过多个装置同时监测多个参数，可以排除区域内干扰，快速有效的识别管网失水情况。本设备的应用场景不限于供热管网，可以灵活应用于任何水路管网、气路管网。
附图说明
25.图1所示为本实用新型一实施例便携式供热管网异常失水诊断监测装置的物理结构示意图。
26.图2所示为本实用新型一实施例便携式供热管网异常失水诊断监测装置中一种测量实体的物理结构示意图。
27.图3所示为本实用新型一实施例便携式供热管网异常失水诊断监测装置中另一种测量实体的物理结构示意图。
28.图4所示为本实用新型一实施例便携式供热管网异常失水诊断监测装置中rtu电路实体的架构示意图。
29.图5所示为本实用新型一实施例便携式供热管网异常失水诊断监测装置中rtu的具体连接结构示意图。
30.图6所示为本实用新型一实施例便携式供热管网异常失水诊断监测装置的应用示意图。
具体实施方式
31.为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
32.本实用新型一实施例便携式供热管网异常失水诊断监测装置如图1所示。在图1中，本实施例包括密封壳体100，密封壳体100包括扣合箱盖110和扣合箱体120，扣合箱盖110和扣合箱体120的敞口一端为共同连接端，共同连接端的对端为适配连接端，在扣合箱盖110和扣合箱体120的共同连接端形成铰接连接101，在扣合箱盖110和扣合箱体120的适配连接端形成扣合连接102，在扣合箱盖110和扣合箱体120的敞口边缘设置形状适配的密封材料。
33.如图1所示，在本实用新型一实施例中，扣合箱体120敞口下方沿箱体内壁周向设置密闭凹槽121，扣合箱体120包括一块密封顶盖130，密封顶盖130嵌入密闭凹槽121，使得扣合箱体120形成独立的密封空间。独立的密封空间有利于形成更高级别的缓冲、密封、隔热或恒温环境。
34.如图1所示，在本实用新型一实施例中，密封顶盖130的正面(朝向扣合箱盖110一面)嵌入控制面板131，控制面板131包括但不限于显示屏、控制键盘、控制按钮和通用数据端口，还包括专用充电端口。嵌入密封顶盖方式有利于将人机交互结构与(rtu的)电路实体和测量实体有效区隔，避免人为操作和环境污染对电路实体和测量实体的密封性破坏。
35.如图1所示，在本实用新型一实施例中，密封顶盖130的正面还包括相对的夹持卡槽132，用于固定更新的信息卡片或操作卡片。信息卡片或操作卡片可以提供传统的运维信息衔接接口，使得传统监测规程与自动监测过程可以统一规划。
36.如图1所示，在本实用新型一实施例中，密封顶盖130的背面(朝向密封空间一面)设置固定定位销133，用于绝缘支撑rtu(远程终端单元)的电路板或电路部件。固定定位销有利于电路板绝缘固定，并有利于rtu的模块化部件的升级和替换。
37.如图1所示，在本实用新型一实施例中，扣合箱盖110内壁设有理线部件111，理线部件111包括但不限于理线槽、理线扎带、理线弹性网格或线缆容纳袋。监测线缆、传感器部件和装配工具的适当备份可以降低自动检测在传统监测流程中的人力负担和维护便利性。
38.如图1所示，在本实用新型一实施例中，通过铰接连接结构形成过线通路，无线通信天线103设置在扣合箱盖110上，无线通信天线通过铰接连接结构与rtu线缆连接。无线通信天线与rtu的分离设置有利于电磁兼容和天线角度的调整，以适应信号覆盖区域保持信号强度。
39.图1所示，在本实用新型一实施例中，扣合箱体120底部外侧向内侧凹陷形成平行的弧形凹槽122，弧形凹槽122的延伸方向与铰接连接的轴向平行；垂直于铰接连接的轴向由共同连接端向适配连接端方向，弧形凹槽122的圆弧半径等比变大，弧形凹槽122的圆弧高度相同。利用不同的圆弧半径可以将密封壳体100底部更好地贴合管道轮廓，有利于密封壳体的捆扎固定的稳定性。弧形凹槽122具有一定的形变缓冲支撑特点，使得捆扎固定时具有张力有助于捆扎固定的牢固。
40.如图1所示，在本实用新型一实施例中，弧形凹槽122的扣合箱体120底部内嵌永磁铁123，密封空间底部(对应扣合箱体120底部)固定缓冲层压板124，缓冲层压板124的顶部固定测量实体，缓冲层压板124的底部贴合弧形凹槽122的弧面。缓冲层压板124包括自下而上顺序设置的低刚性层(例如硬质聚氨酯塑料)、慢速缓冲层(例如硬质聚氨脂海绵)、高刚性层(例如铝合金)和快速缓冲层(例如硅胶层)，快速缓冲层与测量实体贴合。缓冲层压板和平行的弧形凹槽配合有利于对质量较大的测量实体提供较好的撞击缓冲。弧形凹槽122的差异和圆弧高度的一致性有利于撞击发生时使密封壳体100转动避免受力矢量直接传导向测量实体。
41.在本发明一实施例中，永磁铁123与测量实体位于缓冲层压板124两侧，缓冲层压板124采用铝合金作为隔磁材料可以有效降低对测量实体中个别传感器的磁效应影响。同时，对永磁铁123做定向隔磁材料包覆。例如用铜材料做具有一定间隔的铜制弧面，铜制弧面的圆心位于扣合箱体120底部的确定弧形凹槽的轴线上。
42.本实用新型一实施例便携式供热管网异常失水诊断监测装置中测量实体如图2所示。在图2中，在缓冲层压板124上固定充电电池组104，同时在缓冲层压板124上固定的测量实体140包括一个复合腔体，复合腔体包括第一腔体141和第二腔体142，第一腔体141和第二腔体142间通过通断电磁阀143连通；还包括差压变送器144，差压变送器144的两个压力接口分别(通过球阀)连通第一腔体141和第二腔体142；第一腔体141在远离通断电磁阀143的侧壁上连通第一测试管路145，第二腔体142在远离通断电磁阀143的侧壁上连通第二测试管路146，在第一测试管路145或第二测试管路146上设置压力变送器147和流量计(图中未示出)。通断电磁阀143的控制端、差压变送器144、压力变送器147和流量计的信号输出端连接rtu的对应信号接收接口，且从rtu对应功率信号输出接口获取工作电压。
43.实用新型一实施例便携式供热管网异常失水诊断监测装置中测量实体如图3所示。在图3中，在上述实施例基础上，复合腔体包括第一腔体141和第二腔体142，第一腔体141和第二腔体142之间顺序连通第一螺旋管路161、衔接管路162和第二螺旋管路163，衔接管路162中设置通断电磁阀143，第一螺旋管路161的长度大于第二螺旋管路163。通过第一螺旋管路161和第二螺旋管路163的长度差异放大较小压力差异提高监测精度。
44.在本实用新型一实施例中，在上述实施例基础上，在(rtu的)电路实体和测量实体之间填充氮气气囊。利用气囊减缓管路谐振或管路内介质流动形成的振动影响，利用氮气阻燃特性提升装置的防爆性能。
45.在本实用新型一实施例中，在扣合箱体120形成的密封空间的侧壁上形成确定的通信适配端口和电源适配端口，通信适配端口150包括但不限于数字输入端口di、数字输出端口do、(带功率)串行通信端口等通信适配端口，电源适配端口160包括但不限于3.6v直流电源输出端口、5v直流电源输出端口、9v直流电源输出端口和24v直流电源输出端口。在扣合箱体120形成的密封空间的侧壁上还固定第一测试管路145或第二测试管路146的端口连接法兰。
46.本实用新型一实施例便携式供热管网异常失水诊断监测装置中rtu如图4所示。在图4中，rtu包括：
47.处理器，用于分别连接专用采集链路、通用采集链路、通用控制链路和无线链路，根据预置控制逻辑进行数据转换和数据转发；
48.处理器可以采用dsp(digital signal processing)数字信号处理器、fpga(field
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programmable gate array)现场可编程门阵列、mcu(microcontroller unit)系统板、soc(system on a chip)系统板或包括i/o的plc(programmable logic controller)最小系统。预置控制逻辑包括但不限于通用数据采集处理过程、通用数据输出数模(或模数)转换过程、通用数据转换过程和通用数据转发过程等。
49.测量实体数据输入接口，用于接收测量实体上传感器的采集信号形成专用采集链路；
50.测量实体上预置必要的确定类型传感器，确定类型传感器包括但不限于差压变送器、压力变送器和流量计。根据传感器确定类型提供对应的通信接口类型形成专用采集链路。通信接口包括但不限于rs485通讯接口、i2c接口、ad采集接口等。
51.数字信号输入接口，用于接收各类通用传感器的采集信号形成通用采集链路；
52.为测量现场管路的环境信号采集提供对应的通信接口类型形成通用采集链路。通信接口包括但不限于rs485通讯接口、i2c接口、ad采集接口等。
53.数字信号输出接口，用于发送脉冲信号或功率信号形成通用控制链路；
54.为测量现场管路的各类受控电磁阀提供对应的通信接口类型形成通用控制链路。
55.无线通信模块，用于形成连接无线公网的无线链路；
56.采用nb
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iot模块或者lora模块，选用多模产品，如需要更换运行商，直接更换卡就行，硬件不需要更改。
57.控制面板，用于提供人机交互界面；
58.包括输入键盘、功能按键和显示屏。
59.电源输出端口，用于提供不同输出功率的工作电源；
60.可以采用专用电源接口，也可以采用通用串行通信接口类型提供工作电压。
61.蓄电池组，用于提供直流电源。
62.rtu提供电源，供电采用间歇供电，在数据采集或控制信号输出时向传感器或执行机构如电磁阀供电，采集完毕电源关闭。
63.本使用新型的便携式供热管网异常失水诊断监测装置为处理器提供了专用采集
链路、通用采集链路、通用控制链路和无线链路使得rtu具有结合测量实体进行随机现场实时测量的移动测量能力。可以实现异常失水诊断监测的实地进行。rtu可直接设定报警值，或者做简单的逻辑运算做出报警阈值，触发报警，当现场采集到的数据触发到报警阈值时，立即启动通讯模块，将报警值及其它数据一起上传到上位平台。实现了本装置只需连接预留好的采压口，或者管路原有的泄水口，就可以对具体位置或区域进行监测。可以实现监测压力、供回水压差、流量、温度等多个参数的联合识别判断，能够有效排除干扰，更准确地识别管网失水。
64.在本实用新型一实施例中，通过数字信号输出接口输出功率信号作为工作电源。可以有效实现对各传感器工况的有效控制，并实现高效电源输出控制。
65.本实用新型一实施例便携式供热管网异常失水诊断监测装置中rtu具体链接结构如图5所示。在图5中，处理器通过专用采集链路接收测量实体上差压变送器、压力变送器、两个温度传感器和流量计的采集信号，通过通用控制链路控制测量实体上的电动阀；专用采集链路包括rs
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485通信协议和i2c通信协议，通用控制链路包括rs
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485通信协议；处理器通过电源输出端口提供dc3.6v、dc5v、dc9v和dc24v的工作电压输出端口。
66.本实用新型一实施例便携式供热管网异常失水诊断监测装置的应用如图6所示。在图6中，将便携式供热管网异常失水诊断监测装置的测量实体的第一测试管路145和第二测试管路146的端口连接法兰连接供水管路和回水管路上的采压口或泄水口，连通测量实体的管路回路。测量实体上设置的的差压变送器144、压力变送器147和流量计采集管路回路中的流体介质信号，同时通过贴片式温度探头采集供水管路和回水管路的温度信号，采集信号通过数字信号输入接口传送至rtu的处理器；测量实体的的电磁阀和供水管路和回水管路上的受控电磁阀通过rs_485数字信号输出接口连接，电源输出端口为受控电磁阀和传感器提供工作电压；rtu的处理器根据通用控制逻辑为受控电磁阀和传感器加电，实现周期性的信号采集和阀门控制，通过无线通信模块满足与上位系统进行数据通信和数据交换。
67.本实用新型实施例的便携式供热管网异常失水诊断监测装置预留多个通信通道，除了内置的压力、供回水压差外，还可接收流量、温度、电动阀门开度等多个参数信号，同时可以实现控制功能，控制电动阀门。配备蓄电池自供电，满足长期独立工作需求，芯片为低功耗芯片，通讯模式采用nb
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iot，且设备满足ip65防水要求。具有方便携带和移动能力，通过将压力压差传感器内置，可以方便快捷的连接到管路上进行监测，监测与控制功能兼备。具有很好的防水性，可以在潮湿的管井中连续工作。蓄电池供电，可以独立工作。有远传功能的同时配备屏幕，既可以在监测平台上操作，也可以在设备上查看数据和进行相关操作，通过同时监测多个参数，可以排除干扰，快速有效的识别管网失水情况。本设备的应用场景不限于供热管网，可以灵活应用于任何水路管网、气路管网。
68.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。