一种给排水管及其泄漏检测系统和检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种给排水管以及给排水管泄漏检测系统和检测方法，包含：泄漏检测装置设有检测电路；给排水管包含内绝缘层以及设置于所述内绝缘层外侧的测试层，测试层包含第一导电层和第二导电层，第一导电层与第二导电层之间设置绝缘隔层；泄漏检测装置的正极和负极分别连接第一导电层和第二导电层；当给排水管发生破损时，给排水管内外的导电介质连通第一导电层与第二导电层，泄漏检测装置内的检测电路形成回路。本发明使给排水管发生泄漏时，及时、准确、方便的检测到泄漏事件的发生和发生的位置，且操作方便，可实施性强。
【专利说明】
一种给排水管及其泄漏检测系统和检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及给排水管泄漏检测技术领域，尤其涉及一种给排水管及其泄漏检测系统和检测方法。
【背景技术】
[0002]城市给排水管网建设工作是城市规划建设的重要组成部分。对城市建设来说，由于各种自然原因(老化，腐蚀等)和人为施工等原因造成给排水管网泄漏是不可避免的问题。目前对于给排水管道泄漏的监测和定位较困难。主要原因是由于给排水管网分布较广并且情况纷繁复杂，其次给排水管网深埋在地下，较难及时发现泄漏并实施应对措施。
[0003]当前市政给排水管网泄漏检测主要是靠人工巡检、民众举报、定期破土检查、环境监测等被动方法进行处理，大型管网会在一定周期聘请专业检测公司进行检查，成本高昂。另外也有一些研究机构通过对管网进行建模，同时布置大量的传感器，结合管线内压力波传递和流量变化的规律来判断泄漏，但该方法因为传感器精度和成本问题，一般在大型油气管线中应用，不适用于给排水管网。
[0004]当前专业给排水管检测采用的技术手段主要是声波探测法，具体就是通过听音杆来判断管路中漏水音的大小、通过检漏仪沿管线进行排查、并通过专用的相关仪来辅助确定漏点；该方法存在设备复杂昂贵，检漏成本高企和无法实现早期检漏和预防性检测等问题;这些问题是因为管线在早期渗漏和已经腐蚀或破坏，但还未形成泄漏时基本没有声音，所以也无法检测到声波。
[0005]
【申请人】于2015年申请的申请号为201510872171.8的专利中提到一种排水管的泄漏检测系统和检测方法，给排水管中设置一层导电层，泄漏检测装置的一个电极设置在给排水管内、另一个电极连接导电层，当给排水管破裂时，泄漏检测装置的正负极连通形成回路，发出检测信号。由于要将泄漏检测装置的一个电极设置在给排水管内，存在电极设置困难的问题，且由于电极长期与给排水管内的流体接触，存在电极被氧化、磨损、破坏的问题，不可控因素较多，导致实施成本较高。
[0006]
【申请人】于2016年申请的201610088117.9专利中提到一种排水管的泄漏检测系统和检测方法，一个电极设置在给排水管外，同样存在上述问题。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种给排水管及其泄漏检测系统和检测方法，旨在解决现有技术在对给排水管进行泄漏检测的过程中，存在检测困难、检测设备或方法复杂或者检测成本非常高且不能对给排水管泄漏做出预测的问题。
[0008]为实现以上目的，本发明提供一种给排水管泄漏检测系统，包含给排水管、泄漏检测装置，所述泄漏检测装置设有检测电路;所述给排水管包含内绝缘层以及设置于所述内绝缘层外侧的测试层，所述测试层包含第一导电层和第二导电层，所述第一导电层与第二导电层之间设置绝缘隔层;所述泄漏检测装置的正极和负极分别连接所述第一导电层和第二导电层；当给排水管发生破损时，给排水管内外的导电介质连通第一导电层与第二导电层，泄漏检测装置内的检测电路形成回路。
[0009]进一步的，所述测试层为一个整体，所述绝缘隔层为绝缘基材，所述第一导电层和第二导电层为设置在绝缘基材两侧的导电层。
[0010]进一步的，所述的泄漏检测装置包含信号发生单元、检测单元、处理单元、存储单元、通讯单元;所述的信号发生单元用于为检测电路提供所需要的信号或波形;所述检测单元用于检测所述检测电路中的电流变化或者电阻两端的电压变化或者电感两端的电压变化;所述的处理单元用于根据检测单元的检测结果判断给排水管是否处于破损状态;所述存储单元用于存储所述泄漏检测装置的检测数据，所述通讯单元用于发送所述检测数据到远程端。
[0011]为实现以上目的，本发明还提供一种给排水管，包含内绝缘层以及设置于所述内绝缘层外侧的测试层，所述测试层包含第一导电层和第二导电层，所述第一导电层与第二导电层之间设置绝缘隔层。
[0012]进一步的，所述测试层为一个整体，所述绝缘隔层为绝缘基材，所述第一导电层和第二导电层为设置在绝缘基材两侧的导电层。
[0013]进一步的，还包含绝缘外层，所述绝缘外层设置在所述测试层的外侧。
[0014]进一步的，还包含加强层，所述加强层设置在所述测试层的内侧或外侧。
[0015]以及，本发明还提供一种基于上述给排水管泄漏检测系统的检测方法，包含:
[0016]泄漏检测装置一个电极连接给排水管的第一导电层、另一个电极连接给排水管的第二导电层，对给排水管施加信号，监控所述泄漏检测装置的电流或电压变化；
[0017]如果所述泄漏检测装置的电压或电流发生变化，则判定给排水管发生破损，否则给排水管完好。
[0018]进一步的，所述的泄漏检测装置的电压或电流发生变化包含:泄漏检测装置内检测回路发生电流变化，或者在电阻两端的电压产生变化或者电感元件的两端产生电压变化。
[0019]进一步的，所述泄漏检测装置将检测数据本地保存或者发送到远程保存。
[0020]以上实现的给排水管及其泄漏检测系统和检测方法，通过在给排水管道设置两层导电层，泄漏检测装置的两极分别连接其中一个导电层，在给排水管发生破损时两个导电层经导电介质连通使泄漏检测装置的检测电路形成回路，从而做出管道破裂的判断，相比现有技术，不仅有效的实现给排水管道的各种泄漏检测与定位，节约巡检人力，并可避免盲目开挖施工带来的影响和巨大费用;还实现了针对管线早期渗漏检测，便于及时发现泄漏点和采取必要的应对措施，更有效的避免土壤污染、水源污染或地层塌方等次生灾害。且泄漏检测装置的设置更方便，可实施性好。
[0021]该检测系统和检测方法还可应用于管线已经部分腐蚀或破坏，但还未形成泄漏时的检测，可以通过早期预警实现管网泄漏的有效的预防，产生更大的经济效益。
【附图说明】
[0022]图1为本发明第一实施例提供的一种给排水管剖面示意图；
[0023]图2为本发明第一实施例提供的另一种给排水管剖面示意图；
[0024]图3为本发明第一实施例提供的测试层结构剖面示意图；
[0025]图4为本发明第二实施例提供的一种给排水管泄漏检测系统；
[0026]图5为本发明第三实施例提供的一种给排水管泄漏检测方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下将结合附图对本发明的具体实现过程和实现效果进行详细描述，应当理解，实施例不构成对本发明保护范围的限制。
[0028]实施例一
[0029]参考图1，本发明实施例一提供的一种给排水管，用于给排水，如图1所示，包含内绝缘层I以及设置于所述内绝缘层I外侧的测试层3，所述测试层3包含第一导电层31和第二导电层32，所述第一导电层31与第二导电层32之间设置绝缘隔层33。内绝缘层I即设置在给排水管最内层的绝缘层，材质可以为PVC、PP、PPR、PE任意一种。测试层3用于连接泄漏检测装置，测试层包含两层导电层即第一导电层31和第二导电层32，所述第一导电层与第二导电层之间通过绝缘隔层33隔离。如图3所示，所述测试层为一个整体，绝缘隔层为绝缘基材，所述第一导电层和第二导电层为设置在绝缘基材两侧的导电层。在内绝缘层挤压成型后，在内绝缘层I的外侧设置作为一个整体的测试层3，或者在内绝缘层I的外侧包裹第一导电层31，然后在第一导电层31的外侧包裹绝缘隔层，所述绝缘隔层可以为一层塑料薄膜，然后在绝缘隔层33的外侧包裹第二导电层32。作为一种可以实践操作的方式，在现有的给排水管外侧包裹整体的测试层，可以将现有的给排水管改造成能用于泄漏检测的给排水管。
[0030]作为另一些给排水管结构，例如为了实现更好刚性的给排水管，在给排水管内设置加强层，所述加强层可以为钢网。所述加强层可以设置在所述内绝缘层与测试层之间，也可以设置设置在测试层外侧。
[0031]进一步的，如图2所示，外所述给排水管的外侧设置一层外绝缘层2，形成另一种给排水管结构，测试层3设置于内绝缘层I和外绝缘层2之间。
[0032]以上实现的给排水管，用于给排水，通过在在给排水管内设置两层导电层，两层导电层之间绝缘隔离，形成用于泄漏检测的给排水管。
[0033]实施例二
[0034]参考图4，本发明实施例二提供的一种给排水管泄漏检测系统，包含实施例提供的给排水管、泄漏检测装置，所述给排水管包含内绝缘层以及设置于所述内绝缘层外侧的测试层，所述测试层包含第一导电层和第二导电层，所述第一导电层与第二导电层之间设置绝缘隔层。
[0035]所述泄漏检测装置设有检测电路;所述的泄漏检测装置包含信号发生单元、检测单元、处理单元、存储单元、通讯单元;所述的信号发生单元用于为检测电路提供所需要的信号或波形，所述信号包含电流信号或电压信号;所述检测单元用于检测所述检测电路中的电流变化或者电阻两端的电压变化或者电感两端的电压变化;所述的处理单元用于根据检测单元的检测结果判断给排水管是否处于破损状态;所述存储单元用于存储所述泄漏检测装置的检测数据，所述通讯单元用于发送所述检测数据到远程端。
[0036]如图4所示，所述泄漏检测装置100的正极和负极分别连接及排水管的第一导电层31和第二导电层32;当给排水管发生破损时，排水管内外的导电介质连通第一导电层31与第二导电层32，泄漏检测装置100内的检测电路形成回路，信号发生单元20为检测电路提供所需要的信号或波形;检测单元10检测所述检测电路中的电流变化或者电阻两端的电压变化或者电感两端的电压变化;处理单元30根据检测单元10的检测结果判断给排水管是否处于破损状态;存储单元70存储所述泄漏检测装置的检测数据，通讯单元50发送所述检测数据到远程端，显示单元40显示检测单元10的检测结果。无论给排水管是从内侧破裂还是从外侧破裂，只要测试层发生第一导电层和第二导电层的连通，代表给排水管已有裂痕即将破裂或已经破裂，此时泄漏检测装置100发出给排水管发出预警信号，人们可及时作出应对措施，避免给排水管破损带来严重后果。
[0037]当漏检测装置100检测到管路已经发生或者即将发生破裂时，可以进一步测得破损或破裂发生的具体位置点，判断的过程为:根据泄漏检测装置100的检测单元10测到的电流(或检测单元电阻/电感元件测得电压)值、参考泄漏检测装置100的信号发生单元20加载的电压值和泄漏检测装置内阻(常数)，可推算出外部回路电路阻抗;结合管线基础阻抗数据和管道内的介质电导率，可推算管线发生泄漏点距离检测点的位置。距离计算如下:
[0038]假设加载直流信号:
[0039]I =U检测/R检测=U信号/(R管段+R介质+R检测)
[0040]R管段与R介质同长度相关:R = pL/S，L = RS/P[0041 ]其中:P为电阻率，L为材料长度，S为导体面积
[0042]R管段与R介质同长度相关:R = pL/S，L = RS/F
[0043]R管段+R介质=R检测*U信号/U检测-R检测= L(p1/S1+p2/S2)
[0044]通过以上计算，可得出材料长度L。
[0045]所述泄漏检测装置的两个电极位于同一连续的给排水管上，或者所述泄漏检测装置的两个电极位于两段接续的给排水管上，其中所述两段接续的给排水管的对应的导电层通过导电介质连接，可以使所述泄漏检测装置监控连续给排水管或接续给排水管的泄漏情况。
[0046]实施例三
[0047]参考图5，本发明实施例三提供一种基于上述检测系统的给排水管泄漏检测方法，包含:
[0048]SlOl，泄漏检测装置一个电极连接给排水管的第一导电层、另一个电极连接给排水管的第二导电层，对给排水管施加信号，监控所述泄漏检测装置的电流或电压变化。
[0049]具体的，所述给排水管，包含内绝缘层以及设置于所述内绝缘层外侧的测试层，所述测试层包含第一导电层和第二导电层，所述第一导电层与第二导电层之间设置绝缘隔层。测试层用于连接泄漏检测装置，即第一导电层和第二导电层分别连接泄漏检测装置的正极和负极。
[0050]所述的泄漏检测装置包含信号发生单元、检测单元、处理单元;所述的信号发生单元用来为检测电路提供检测电流或电压信号;所述检测单元用于检测电路内的电流变化或者电阻、电感元件两端的电压变化;所述的处理单元用于根据所述检测单元进行给排水管是否破损的判断，并对判断结果进行报告。在给排水管完好时，所述泄漏检测装置的两极之间不连通，泄漏检测装置的检测电路中没有电流或电压变化信号。当给排水管发生破损时，泄漏检测装置的检测电路在水导体的作用下连通第一导电层和第二导电层形成回路，检测电路中产生电流，电阻或电感元件两端产生电压。
[0051]S102，如果所述泄漏检测装置的电压或电流发生变化，则判定给排水管内壁发生破损，否则给排水管完好。
[0052]具体的，所述的泄漏检测装置的电压或电流发生变化，是指泄漏检测装置内产生检测回路电流或者电阻电感元件两端产生电压，如果所述泄漏检测装置的电压或电流发生变化，则判定给排水管发生破损，否则给排水管完好。所述泄漏检测装置将检测数据本地保存或者发送到远程保存。
[0053]当已经检测到发生或者即将发生破裂时，根据检测电路中检测到的电流值或电阻/电感元件两端的电压值、以及加载电压值及检测电路内阻常数，推算出外部回路的电路阻抗;结合管线基础阻抗数据和管道内的介质电导率，获得管线发生泄漏点距离检测点的位置。距离计算如下:
[0054]假设加载直流信号，参考图5:
[0055]I =U检测/R检测=U信号/(R管段+R介质+R检测)
[0056]R管段与R介质同长度相关:R = pL/S，L = RS/P
[0057]其中:P为电阻率，L为材料长度，S为导体面积
[0058]R管段与R介质同长度相关:R = pL/S，L = RS/P
[0059]R管段+R介质=R检测*U信号/U检测-R检测= L(p1/S1+p2/S2)
[0000]通过以上计算，可得出材料长度L。
[0061]以上实现的给排水管以及给排水管泄漏检测系统和方法，采用在具有双层导电介质的给排水管上设置泄漏检测装置，使给排水管发生破损时可以第一时间精确获知哪根管的哪个位置发生破损。本系统和方法与现有技术相比，结构简单且检测精确而有效，极大的降低了泄漏检测成本，具有非常好的应用价值。
[0062]在本发明中泄漏检测系统和检测方法主要用于设置于地下的管网破损检测，所述管网内可以为干净水或污水或其他导电介质，如电解液，虽然所述管网设置与地下，但是如果所述管网设置与地上，本泄漏检测系统和检测方法也同样可以适用，也在本发明保护的范围之内。
[0063]以上参照【附图说明】了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。
【主权项】
1.一种给排水管泄漏检测系统，包含给排水管、泄漏检测装置，所述泄漏检测装置设有检测电路;所述给排水管包含内绝缘层以及设置于所述内绝缘层外侧的测试层，所述测试层包含第一导电层和第二导电层，所述第一导电层与第二导电层之间设置绝缘隔层;所述泄漏检测装置的正极和负极分别连接所述第一导电层和第二导电层；当给排水管发生破损时，给排水管内外的导电介质连通第一导电层与第二导电层，泄漏检测装置内的检测电路形成回路。2.根据权利要求1所述的给排水管泄漏检测系统，其特征在于:所述测试层为一个整体，所述绝缘隔层为绝缘基材，所述第一导电层和第二导电层为设置在绝缘基材两侧的导电层。3.根据权利要求1所述的给排水管泄漏检测系统，其特征在于，所述的泄漏检测装置包含信号发生单元、检测单元、处理单元、存储单元、通讯单元;所述的信号发生单元用于为检测电路提供所需要的信号或波形;所述检测单元用于检测所述检测电路中的电流变化或者电阻两端的电压变化或者电感两端的电压变化;所述的处理单元用于根据检测单元的检测结果判断给排水管是否处于破损状态;所述存储单元用于存储所述泄漏检测装置的检测数据，所述通讯单元用于发送所述检测数据到远程端。4.一种给排水管，其特征在于:包含内绝缘层以及设置于所述内绝缘层外侧的测试层，所述测试层包含第一导电层和第二导电层，所述第一导电层与第二导电层之间设置绝缘隔层。5.根据权利要求4所述的给排水管，其特征在于:所述测试层为一个整体，所述绝缘隔层为绝缘基材，所述第一导电层和第二导电层为设置在绝缘基材两侧的导电层。6.根据权利要求4所述的给排水管，其特征在于:还包含绝缘外层，所述绝缘外层设置在所述测试层的外侧。7.根据权利要求4或6所述的给排水管，其特征在于:还包含加强层，所述加强层设置在所述测试层的内侧或外侧。8.—种基于权利要求1所述给排水管泄漏检测系统的检测方法，其特征在于包含: 泄漏检测装置一个电极连接给排水管的第一导电层、另一个电极连接给排水管的第二导电层，对给排水管施加信号，监控所述泄漏检测装置的电流或电压变化； 如果所述泄漏检测装置的电压或电流发生变化，则判定给排水管发生破损，否则给排水管完好。9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述的泄漏检测装置的电压或电流发生变化包含:泄漏检测装置内检测回路发生电流变化，或者在电阻两端产生电压变化，或者电感元件的两端产生电压变化。10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于还包含步骤，所述泄漏检测装置将检测数据本地保存或者发送到远程保存。
【文档编号】F17D5/06GK106015953SQ201610630839
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月4日
【发明人】刘梦琪, 黎再德
【申请人】深圳凌水环保科技股份有限公司