专利名称：供热管网故障快速检测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于供热管网故障的测量类，尤其涉及城市供热管网故障的检测。
背景技术：
在我国北方，冬天由于气候寒冷，室内大都由供热管网集中供热来取暖。供热管网多埋于地下，管道常因腐蚀等原因，发生供热爆管和泄漏等故障，轻者会导致热能浪费，重者将会发生重大事故，必会影响居民冬天取暖以及生命、财产和安全。因此，建立供热管网故障的检测、监测系统刻不容缓。虽然，有些城市供热管道系统设置了供热管网数据采集系统，对供热管网某些节点的供热压力和供热流量进行自动监测，并采用无线方式实时将供热压力和供热流量采集数值传回控制中心，以此来监控整个供热管道系统的工作状况。但由于缺乏有效的爆管和泄漏等故障检测系统检测方法，在遇到突发事故，如供热爆管和泄漏故障时，无法及时并准确掌握故障定位及故障程度的情况，难于及时解决爆管和泄漏等故障。
发明内容
本发明的目的是提供一种供热管网故障快速检测系统，以解决上述难题，快速并准确地检测供热爆管和泄漏等一类故障的位置和程度。
本发明的目的是这样实现的，一种供热管网故障快速检测系统，它由一个控制中心和数个远传终端组成，用于供热管网爆管和泄漏等故障的快速检测定位，其中，由1，一个计算机，其内设置有中央处理器及存储器，用于在数据采集系统支持下，控制远传终端采集数据，并对远传终端传回的采集数据进行整理和分析；在故障快速监测系统的支持下进行供热管网故障的快速检测；2，多通道驱动接收器用于信号的接收、转换和发送；3，调制解调器用于模拟信号与数字信号之间的相互转换；4，数传机，用于将计算机指令通过无线信号传给远传终端，并接收远传终端传回的数据；顺序连接组成所述的控制中心，用于控制供热管网故障远传终端采集数据、接收远传终端传回的数据，并对数据进行整理、分析和显示检测结果；和
5，终端数传机，用于接收控制中心指令，并将采集的供热压力和供热流量数据信号传回控制中心；6，终端调制解调器用于远传终端模拟信号与数字信号之间的相互转换；7，终端多通道驱动接收器用于终端通道信号的接收、转换和发送；8，微处理器其内并设置有存储器，用于接收控制中心指令，并将供热压力传感器、供热流量传感器采集的测量数据进行处理、存储并传回控制中心；9，终端A/D转换器用于将采集测量的供热压力和供热流量信号转换为数字信号，输入终端微处理器；10，供热压力传感器用于采集测量所在远传终端供热管网点的供热压力；11，供热流量传感器用于采集测量所在远传终端供热管网点的供热流量；12，电池其与各组成器件连接，用于远传终端采集测量、数模转换、存储、接收、发射以及控制所需电源；组成的远传终端，其终端数传机、终端调制解调器、终端多通道驱动接收器、微处理器、终端A/D转换器顺序连接，终端A/D转换器并分别与供热压力传感器、供热流量传感器连接，用于远传终端执行控制中心对供热管网爆管和泄漏故障的在线检测；所述的控制中心其计算机存储器中设置有供热管网爆管和泄漏故障的在线检测程序系统，包括下列步骤1，启动计算机，设置供热管网爆管和泄漏故障在线检测软件系统并存储；2，输入供热管网基础数据并存储；3，控制中心指令位于供热站、加压站和供热管网监测点处的远传终端进行供热压力和(或)供热流量监测；4，远传终端按程序指令进行供热压力和(或)供热流量的测量、采集和存储，并将测量数据传回控制中心；5，控制中心对远传终端传回的监测数据进行分析，作出供热管网是否存在爆管和泄漏故障，以及进行故障的定位和故障程度的判断。
本发明由于采用了以上的技术方案，建立供热管网有限个监测节点供热压力变化与管网其它未监测节点供热压力变化之间的对应关系，以监测点供热压力变化来检测供热管网的故障。首先离线建立供热管网各种代表性故障状态下，有限个监测点供热压力变化与未监测节点供热压力变化之间关系的数据库，一旦供热管网出现故障，只要输入故障前后有限个监测点供热压力变化，就能识别故障位置和故障程度。依据供热管网的大小，这一过程可在几秒至几十秒内完成，从而做到故障在线快速检测。同时，由于对爆管故障最敏感的供热压力值进行监测，因而能做到故障在线准确定位。
由上所述，本发明可快速并准确地在线检测供热管网爆管和泄漏等一类故障的位置和程度，极大地提高了供热管网爆管和泄漏故障检测系统应对各种突发事故的处理能力，同时，也显著提高了供热管网管理水平和服务质量。
图1是本发明的一种供热管网故障快速检测系统的工作示意图；图2是本发明的一种供热管网故障快速检测系统的原理结构示意图；图3是本发明的一种供热管网故障快速检测系统的程序流程图。
图中1，控制中心 2，计算机 3，多通道驱动接收器4，调制解调器5，数传机 6，远传终端7，终端数传机8，终端调制解调器 9，终端多通道驱动接收器10，微处理器 11，终端A/D转换器 12，供热压力传感器13，供热流量传感器 14，电池实施方式在图1中，供热管网爆管和泄漏故障检测系统，由控制中心1和若干遥测远传终端6组成。其中，控制中心1可设在供热站或供热调度室等处。远传终端6分别设在各供热站、加压站及供热管网若干节点等处，进行供热压力和(或)供热流量的在线监测。控制中心1和远传终端6，其由传送无线信号的数传机5、终端数传机7来传递执行指令，或发回供热压力、供热流量的监测数据；并由控制中心1进行监测数据的处理，快速准确作出供热管网爆管和泄漏等故障的在线检测。
在图2中，供热管网爆管和泄漏故障检测系统，由控制中心1和若干远传终端6组成。其中，控制中心1由设在供热站或供热调度室等处的计算机2、多通道驱动接收器3、调制解调器4、数传机5由导线顺序连接组成，用于控制供热管网的远传终端采集数据、接收远传终端传回的数据，并对数据进行整理、分析和显示检测结果。其显示检测结果可为显示器屏幕显示或打印机打印。多通道驱动接收器3，可采用多通道RS-232驱动接收器为好。计算机2中包括有中央处理器、存储器、显示器、键盘等，其中计算机2的存储器中设置有供热管网爆管和泄漏故障在线检测程序系统。
在控制中心1中可接入市电或电池等电源，并与各组成器件连接，用于控制中心1所需电源的需要。
远传终端6，设在各供热站、加压站及供热管网若干节点等处；其由终端数传机7、终端调制解调器8、终端多通道驱动接收器9、微处理器10、终端A/D转换器11、供热压力传感器12、供热流量传感器13、电池14组成。其中，终端数传机7、终端调制解调器8、终端多通道驱动接收器9、微处理器10、终端A/D转换器11由导线顺序连接，终端A/D转换器11并分别与供热压力传感器12、供热流量传感器13连接，电池14并与各组成器件连接，用于远传终端执行控制中心对供热管网爆管和泄漏故障的在线检测。
在图3中，控制中心其计算机中设置有供热管网爆管和泄漏故障在线检测程序，其程序流程图中包括下列步骤1，启动计算机，设置供热管网爆管和泄漏在线检测软件系统并存储；使其享用控制中心计算机得到的各远传终端传回的数据。
2，输入供热管网基础数据并存储。包括供热站、加压站和供热管网的空间布置，供热站、加压站设计供热压力和流量，加压站扬程，管道的长度、直径、粗糙度系数和渗漏系数等。
3，选择供热管网供热压力和(或)供热流量监测点，控制中心指令设在各供热站、加压站及供热管网若干节点的管网监测远传终端对供热压力、供热流量以及管网监测点的压力等进行监测。
4，远传终端按程序指令进行供热压力和(或)供热流量的测量及存储，并将测量数据传回控制中心。首先，故障检测系统根据在线供热压力和供热流量以及供热管网参数等，对局部破坏状态下供热管网进行供热压力、供热流量的分析。当管网中某处管道出现爆管和泄漏等故障破坏时，将破坏处看做一个节点，流体从该节点泄漏，管道破坏程度可依据管道破坏开口面积大小确定。当某一节点相对供热压力小于零，即低于大气压时，呈负压状态。对于实际供热管道，由于密闭性低，一般不会出现负压，此时，该节点相对供热压力实际接近大气气压。可调整该节点使其相对供热压力等于大气气压。这样，如果该节点供热压力大于所有相邻节点供热压力，管道呈现无流状态；如果该节点供热压力小于某相邻节点供热压力，管道呈现无压流状态。计算机具体分析时，首先分析所有节点供热压力，鉴别无流和无压流的节点，从管网中去掉无流节点，依次从最大负压节点开始，并在去掉每个无流节点后重新计算。对于无压流，可通过改变管道粗糙度系数，使得该节点相对供热压力等于大气压。
5，由供热站、加压站和供热管网节点的供热压力、供热流量以及供热管网参数，以管网监测节点压力或流量变化为输入，管网非监测节点供热压力或流量变化为输出，根据输入和输出的最大值和最小值分别对输入和输出数据进行正规化至[-1.～1.0]和[-0.8～0.8]，建立各种代表性故障状态下，管网监测节点供热压力或流量变化与管网非监测节点供热压力或流量变化之间相互关系数据库。控制中心对远传终端传回的监测数据进行分析，作出供热管网是否存在爆管和泄漏等故障，以及进行爆管和泄漏故障定位及故障程度判断。各远传终端实时传回供热压力值和供热流量值以及管网节点供热压力监测值提供给故障检测系统，故障检测系统依据管网监测节点供热压力变化，判断非监测节点供热压力变化，并给出整个管网供热压力变化等值线图。根据供热压力变化的等值线图中供热压力变化最大位置就可准确定位故障；并由等值线图中供热压力变化等值线的最大值准确判断故障的程度；再由计算机的显示器或打印机提供热管网爆管和泄漏故障检测结果，为供热系统爆管和泄漏等一类故障的处理提供第一手快速、准确的科学依据，指令有关部门及时处理供热管网爆管和泄漏等故障。
权利要求
1.一种供热管网故障快速检测系统，它由一个控制中心和数个远传终端组成，用于供热管网爆管和泄漏故障的快速检测定位，其中，由1)一个计算机，其内设置有中央处理器及存储器，用于在数据采集系统支持下，控制远传终端采集数据，并对远传终端传回的采集数据进行整理和分析；在故障快速监测系统的支持下进行供热管网故障的快速检测；2)多通道驱动接收器用于信号的接收、转换和发送；3)调制解调器用于模拟信号与数字信号之间的相互转换；4)数传机，用于将计算机指令通过无线信号传给远传终端，并接收远传终端传回的数据；顺序连接组成所述的控制中心，用于控制供热管网故障远传终端采集数据、接收远传终端传回的数据，并对数据进行整理、分析和显示检测结果；和5)终端数传机，用于接收控制中心指令，并将采集的供热压力和供热流量数据信号传回控制中心；6)终端调制解调器用于远传终端模拟信号与数字信号之间的相互转换；7)终端多通道驱动接收器用于终端通道信号的接收、转换和发送；8)微处理器其内并设置有存储器，用于接收控制中心指令，并将供热压力传感器、供热流量传感器采集的测量数据进行处理、存储并传回控制中心；9)终端A/D转换器用于将采集测量的供热压力和供热流量信号转换为数字信号，输入终端微处理器；10)供热压力传感器用于采集测量所在远传终端供热管网点的供热压力；11)供热流量传感器用于采集测量所在远传终端供热管网点的供热流量；12)电池其与各组成器件连接，用于远传终端采集测量、数模转换、存储、接收、发射以及控制所需电源；组成的远传终端，其终端数传机、终端调制解调器、终端多通道驱动接收器、微处理器、终端A/D转换器顺序连接，终端A/D转换器并分别与供热压力传感器、供热流量传感器连接，用于远传终端执行控制中心对供热管网爆管和泄漏故障的在线检测；所述的控制中心其计算机存储器中设置有供热管网爆管和泄漏故障的在线检测程序系统，包括下列步骤1)启动计算机，设置供热管网爆管和泄漏故障在线检测软件系统并存储；2)输入供热管网基础数据并存储；3)控制中心指令位于供热管网监测点处的远传终端进行供热压力和(或)供热流量的监测；4)远传终端按程序指令进行供热压力和(或)供热流量的测量、采集和存储，并将测量数据传回控制中心；5)控制中心对远传终端传回的监测数据进行分析，作出供热管网是否存在爆管和泄漏故障，以及进行故障的定位和故障程度的判断。
全文摘要
本发明公开了一种供热管网故障快速检测系统,它由计算机、多通道驱动接收器、调制解调器、数传机顺序连接组成的控制中心;和由终端数传机、终端调制解调器、终端多通道驱动接收器、微处理器、终端A/D转换器顺序连接,终端A/D转换器并分别与供热压力传感器、供热流量传感器连接组成的远传终端构成。计算机存储器中设置有供热管网爆管和泄漏故障的软件程序系统。本发明在管网中建立有限个监测节点与未监测节点供热压力变化的对应关系来检测故障,一旦供热管网出现爆管和泄漏等,只要输入有限个监测点供热压力、流量的变化,就可识别故障位置和程度,因而提高了对供热管网爆管和泄漏等突发故障事故的检测、判断和处理能力。
文档编号G01D21/02GK1367374SQ0210040
公开日2002年9月4日 申请日期2002年1月24日 优先权日2002年1月24日
发明者梁建文, 张宏伟, 赵新华, 肖笛 申请人:天津大学