基于各种阀门的压力采集、取样装置及其应用方法与流程

本发明涉及给排水管网使用的压力采集设备和应用方法领域，特别是一种基于各种阀门的压力采集、取样装置及其应用方法。

背景技术：

随着社会经济的迅速发展，供水管网的正常运行对人民生活与生产的作用日益凸显。在供水工程中（例如包括二次增压供水系统的小区内等供水中），由于管材本身的质量问题、长期使用中产生的腐蚀与退化以及地面上重物的挤压等原因，会使管道出现渗漏甚至爆管等现象；在小区等管道供水中，供水加压系统的水泵运行工况、运行环境的随机性变化，高位水池水量随供用水条件变化等等数据，都会影响供水工程输配水系统的正常运行；因此，在给排水工程中增加供水管网压力监测系统，通过压力监测系统的供水管网压力监测终端监测供水管网中的水压，并将压力数据传至小区供水管理中心，管理中心进行远程监测并通过软件分析，直接捕捉事故信息和供水系统的运行动态信息，能为实现整个供水管网输配水系统的远程监测与控制，提高供水管理水平提供有效技术支撑。在消防设施中，压力作为一个最基本的监测指标，也需要对管道内水压进行监测。

目前，公知的技术中，供水管网压力监测终端安装在供水管网上时，其中安装供水管网压力监测终端的重点是在管路上开孔，将供水管网压力监测终端的压力传感器探测头直接经开孔处安装在管道内部边缘，以得到水压监测数据。在管道上面经人工采用开孔设备进行开孔，存在开孔复杂、成本高、无法取下维修维护等缺点；而且在管路上开孔，破坏了管道（管路）原本的金属材质金相结构，经过钻孔后，开孔处如果没有经过专门的处理，因为开孔处比较脆弱、且容易产生锈蚀，时间长久后容易导致渗漏，实际操作中，开孔越大，维护成本和后续风险更高。现有技术中，还有在开孔外侧端焊接安装支路连接管的方法（压力传感器探测头安装在连接管的上端内），管路内液体经连接管下端进入连接管上端内、作用于压力传感器的探测头，从而压力传感器探测头监测到管网内水压，这种安装方法也因为存在管道侧端开孔、破坏管路完整性的问题，应用存在局限性。上述两种方式由于管网一般埋在地下，受到施工环境影响，对地面之下管路进行施工都存在施工复杂、成本高、效率低、隐患大的缺点。

在小区等实际应用中，当发生管道破损、爆管漏水等情况时，管网渗漏出的高压力自来水会冲刷周围土壤，导致地面疏松，严重的会导致泥土流失，地面下陷、塌方，对周围建筑物安全会造成很大影响。现有技术中，由于管道一般位于地下，特别是渗漏刚发生地面无明显变化时，管理人员一般无从知晓，等到出现明显状况时，往往造成的后果较为严重，特别渗漏发生在人员经过少的区域，人们发现的时间更晚，导致的情况更加严重。

各种包括截止阀、闸阀、蝶阀等在内的阀门是安装在管网之间的标准配件，起着关闭和打开供水的功能，阀门为了操作方便一般是安装在地面或者地下井内方便操作的位置。由于阀门和管道连接之间是通过螺栓连接，阀门的进水端和出水端起着连接相邻两根管道的功能，而且有国家行业规范标准，因此提供一种利用阀门的进水端、出水端，分别采集相邻两段管道内的水压，并在需要时通过关闭阀门、巡查分析相邻两个阀门之间的管道漏水情况，快速分段排查漏损管道，不对管道进行钻孔操作的水压采集装置和施工方法显得尤为必要。

技术实现要素：

为了克服现有技术中，安装管网压力监测终端的压力传感器中，以及安装后应用中存在的各种弊端，本发明提供了利用每相邻两段管道之间的各种阀门（包括手动及电动截止阀、闸阀、蝶阀等）作为安装取样口的安装点，不会对管道进行破坏性钻孔、生产阀门时直接在阀门的上端左右两部各预留一个具有内螺纹的开孔，开孔小，不会影响阀门的整体强度，阀门安装好后，直接把两只取样螺管安装在两个开孔外侧端，就可对每相邻两段管道内水压进行取样，取样后水压在相关设备作用下，可实时通过无线网络传递给管理部门后台，由此达到施工方便、成本低、效率高、后续维护方便，提高了管道使用寿命，并能及时为管理部门提供各分段管道内水压数据，以及能方便管道的爆管、渗漏排查操作的基于各种阀门的压力采集、取样装置及其应用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于各种阀门的压力采集和取样装置，包括阀门、螺管、锂蓄电池、gprs模块、单片机模块、水压检测探头、承压软管，其特征在于阀门的进水端及出水端上部各有一个开孔，两只螺管分别安装在阀门的进水端及出水端开孔的外侧上部，两只螺管内部分别和阀门的进水端、出水端内部空间相通，若干只阀门中，每只阀门的进水端、出水端安装在前段管道和后段管道之间，锂蓄电池、gprs模块、单片机模块、水压检测探头安装在电路板上，电路板安装在元件盒内，元件盒安装在阀门的阀体上，两根承压软管一端分别套在两只螺管上部外侧端，水压检测探头有相同的两只，两只承压软管另一端分别套在两只水压检测探头的气压输入管上部外侧端，锂蓄电池电源两极和gprs模块、单片机模块、两只水压检测探头的电源输入两端分别经导线连接，两只水压检测探头信号输出端和单片机模块信号输入端经信号线连接，单片机模块信号输出端和gprs模块信号输入端经rs485数据线连接。

所述两只螺管分别安装在阀门的进水端及出水端的外侧上部后，两只锁紧螺母的下端分别和阀门的进水端及出水端外侧上部紧密接触。

所述阀门的进水端及出水端上部的内螺纹开孔，两个内螺纹开孔不作为水压取样使用时，可分别在两个开孔的内螺纹内各旋入一只螺堵。

所述gprs模块型号是zlan8100。

所述单片机模块的主控芯片型号是stc12c5a60s2。

所述水压检测探头是压阻式压力敏感器件，型号是xgzp。

基于各种阀门的压力采集、取样装置的应用方法，其特征在于平时可作为管道运行中每相邻两段管道之间内水压的监测，还能作为每相邻两段管道之间内爆管及渗漏位置的分析排查，每只阀门进水端及出水端输出的水压经两只承压软管、分别进入两只水压检测探头的气压输入管，两只水压检测探头分别输出阀门进水端及出水端水压模拟电压信号数据、进入单片机模块两组模拟信号接入端，单片机模块将输入的两组模拟信号进行模数转换后经rs485数据线输入至gprs模块，gprs模块将输入无线数字信号、经无线移动网络传输至供水管理部门的互联网设备管理后台，进而管理部门能实时掌握每只阀门处进水端及出水端管道内水压数据。

所述管理部门实时掌握每只阀门处进水端及出水端管道内水压数据中，管理部门如果要控制相邻两段管道之间的水流量，通过阀门进水端和出水端的压力差能得到实际控制结果数据，阀门进水端压力高于出水端压力数据，代表阀门的阀芯处于关闭一部分状态，两者之间的差值越大、阀芯关闭程度越高。

所述作为每相邻两段管道之间内爆管及渗漏位置的查询应用中，当管理人员对每相邻两段管道之间内的水压进行监测时，如果各用水高峰时间段、低峰时间段，每相邻两段管道内水压差值过大，超过了pc机内应用软件设置的各用水高峰时间段、低峰时间段水压数据阈值，其中两段管道内水压均低于常值，代表有可能两段管道同时发生了爆管或渗漏，阀门左侧进水端管道内水压低于常值，代表有可能阀门进水端左侧管道或者此管道前端的另外管道发生了爆管或渗漏，阀门出水端管道内水压低于常值，代表有可能阀门出水端右侧管道或者此管道后端的另外管道发生了爆管或渗漏。

所述作为每相邻两段之间管道内爆管及渗漏位置的查询用中，如果使用者需要对具体一段管道进行爆管或渗漏查询，将每相邻两只阀门关闭，每相邻两只阀门之间的管道内处于封闭状态，如果管道内部水压无变化代表此段管道完好，如果慢慢水压变低代表此管道发生了较少水渗漏现象，如果水压降低速度快，代表此段管道出现了爆管以及渗漏大的现象。

本发明有益效果是：本发明适用于各种具有开孔空间的阀门使用，在生产阀门时直接在阀门的上端左右两部各预留一个具有内螺纹的开孔，并可作为阀门生产的标配，也可以对现有阀门进行改造加工，由于开孔小，不会影响阀门的整体强度，阀门安装以及后续的更换都极为方便，阀门安装好后，直接把两只取样螺管安装在两个开孔外侧端，就可对每相邻两段管道内水压进行取样，取样后水压可实时通过无线网络传递给管理部门后台，管理部门能实时掌握小区等内供水情况；并能在地下管道发生爆管及渗漏时第一时间掌握情况，且能方便查询故障点，尽可能短的时间内对管道进行维护，尽可能减少对居民正常供水的影响。本发明不需要在管道上钻孔，减少了对管道的影响，提高了管道使用寿命，且能达到施工方便、成本低、施工效率高、后续维护更换方便等优点，并能及时为管理部门提供各分段管道内水压数据，以及能方便管道的爆管、渗漏排查操作。基于上述，所以本发明具有好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明实施例1应用于电动蝶阀时的结构示意图。

图2是本发明实施例1应用于电动蝶阀时的俯视局部结构示意图。

图3是本发明电路图。

图4是本发明实施例2沉头内六角螺杆、垫圈、锁紧螺母、宝塔形接头的结构示意图。

具体实施方式

图1、2中所示，实施例1中，基于各种阀门的压力采集、取样装置，包括阀门1（各种手动及电动截止阀、闸阀、蝶阀等）、螺管2、锂蓄电池3、gprs模块4、单片机模块5、水压检测探头6、承压软管7，在阀门1的进水端及出水端上部各有一个具有内螺纹的开孔101，阀门1的进水端及出水端上部的内螺纹开孔101，生产厂家在生产时，可直接加工好作为阀门1的标配，两只螺管2的外侧下部各有一只锁紧螺母201，通过两只螺管2外螺纹分别旋入两个开孔101的内螺纹内，把两只螺管2分别安装在阀门1的进水端及出水端的外侧上部，两只螺管2内部分别和阀门1的进水端、出水端内部空间相通，若干只阀门中，每只阀门1的进水端、出水端安装在前段管道和后段管道之间，锂蓄电池3、gprs模块4、单片机模块5、水压检测探头6安装在电路板上，电路板安装在元件盒8内，元件盒8安装在阀门1的阀体上，两根承压软管7一端分别套在两只螺管2上部外侧端，两只承压软管7另一端分别经元件盒8右侧两个开孔进入元件盒8内，水压检测探头6有相同的两只，两只承压软管7另一端分别套在两只水压检测探头6的气压输入管上部外侧端，锂蓄电池3电源两极和gprs模块4、单片机模块5、两只水压检测探头6的电源输入两端分别经导线连接，两只水压检测探头6信号输出端和单片机模块5信号输入端分别经信号线连接，单片机模块5信号输出端和gprs模块4信号输入端经rs485数据线连接。

图1、2中所示，实施例1中，基于各种阀门的压力采集、取样装置，两只螺管2分别安装在阀门1的进水端及出水端的外侧上部后，两只锁紧螺母201的下端分别和阀门1的进水端及出水端外侧上部紧密接触，防止两只螺管2松动。阀门1的进水端及出水端上部的内螺纹开孔101，两个内螺纹开孔101不作为水压取样使用时，可分别在两个开孔101的内螺纹内各旋入一只螺堵，不妨碍阀门1的正常使用。

图4中所示，实施例2中，本发明的两只螺管、两只锁紧螺母还能采用沉头内六角螺杆9、垫圈10、锁紧螺母11、宝塔形接头12代替，两只沉头内六角螺杆9的外侧中部以上具有外螺纹，两只沉头内六角螺杆9的内中部由上至下具有通孔91，具体安装时，两只沉头内六角螺杆9分别从阀门进水端及出水端内侧开孔向上向阀门外端引出，两只沉头内六角螺杆9和阀门进水端及出水端内侧之间依靠密封胶圈密封，两只垫圈10分别套在两只沉头内六角螺杆9的中部外侧，通过两只锁紧螺母11分别旋入两只沉头内六角螺杆9的外螺纹，把两只沉头内六角螺杆9分别安装在阀门进水端及出水端上，垫圈10及锁紧螺母11、沉头内六角螺杆9中部以上位于阀门外侧端，两只两只承压软管7一端分别经两只宝塔形接头12中部开孔套在两只沉头内六角螺杆9外侧端，通过两只锁紧螺母11分别旋入两只沉头内六角螺杆9外侧端外螺纹，把两只承压软管7一端和两只沉头内六角螺杆9外侧端连接在一起。工作时，阀门内部的水经两只沉头内六角螺杆通孔91、两只承压软管7分别进入两只水压检测探头的气压输入管内。

图3中所示，基于各种阀门的压力采集、取样装置，锂蓄电池g规格是6v。gprs模块u1是型号zlan8100的gprs模块成品，gprs模块成品u1工作电压是直流6v，gprs模块成品u1上有rs485数据输入端口。单片机模块u2工作电压是直流6v，单片机模块u2的主控芯片型号是stc12c5a60s2，单片机模块成品u2上有两组模拟信号接入端3及4、5及6引脚，单片机模块成品u2上有一个rs485数据输出端口。水压检测探头u3、u4是压阻式压力敏感器件，型号是xgzp，当压阻式压力敏感器件u3、u4的气压输入管输入不同的压力信号时，其信号输出端2脚和5脚会输出1到4.5v之间变化的电压模拟信号。锂蓄电池g电源两极和gprs模块u1电源输入两端1及2脚、单片机模块u2电源输入两端1及2脚、两只水压检测探头u3、u4电源输入两端3及1脚分别经导线连接（水压检测探头的6脚和1脚连接），水压检测探头u3、u4信号输出端2及5脚和单片机模块u2信号输入端3及4、5及6引脚分别经信号线连接，单片机模块u2信号输出端和gprs模块u1信号输入端经rs485数据线连接。

图1、2、3中所示，基于各种阀门的压力采集、取样装置的应用方法，平时压力采集、取样装置可作为管道运行中每相邻两段管道之间内水压的监测，还能作为每相邻两段管道之间内爆管及渗漏位置的分析排查。工作时，锂蓄电池g输出的电源进入gprs模块u1电源输入两端1及2脚、单片机模块u2电源输入两端1及2脚、两只水压检测探头u3、u4电源输入两端3及1脚后，gprs模块u1、单片机模块u2、两只水压检测探头u3、u4处于得电工作状态；每只阀门1进水端及出水端输出的水压经两只承压软管7、分别进入两只水压检测探头u3、u4的气压输入管，两只水压检测探头u3、u4的2及5脚分别输出阀门1进水端及出水端水压模拟电压信号数据、进入单片机模块u2两组模拟信号接入端3及4、5及6引脚，单片机模块u2将输入的两组模拟电压信号进行模数转换后经rs485数据线输入至gprs模块u1，gprs模块u1将输入无线数字信号、经无线移动网络传输至供水管理部门的互联网设备管理后台（pc机内安装的应用软件），进而管理部门能实时掌握每只阀门处进水端及出水端管道内水压数据。

图1、2、3中所示，基于各种阀门的压力采集、取样装置的应用方法，管理部门实时掌握每只阀门1处进水端及出水端管道内水压数据中，管理部门如果要控制相邻两段管道之间的水流量(比如阀门1进水端一侧主管道内水流水压大、需要控制阀门1出水端一侧输入至用户的支路管道内水流水压低），通过阀门1进水端和出水端的压力差能得到实际控制结果数据，阀门1进水端压力高于出水端压力数据，代表阀门1的阀芯处于关闭一部分状态，两者之间的差值越大、阀芯关闭程度越高。作为每相邻两段管道之间内爆管及渗漏位置的查询应用中，当管理人员对每相邻两段管道之间内的水压进行监测时，如果各用水高峰时间段、低峰时间段，每相邻两段管道之间内水压差值过大，超过了pc机内应用软件设置的各用水高峰时间段、低峰时间段水压阈值数据，其中两段管道内水压均低于常值，代表有可能两段管道同时发生了爆管或渗漏，阀门1左侧进水端管道内水压低于常值，代表有可能阀门1进水端左侧管道或者此管道前端的另外管道发生了爆管或渗漏，阀门1出水端管道内水压低于常值，代表有可能阀门1出水端右侧管道或者此管道后端的另外管道发生了爆管或渗漏。作为每相邻两段之间管道内爆管及渗漏位置的查询用中，如果使用者需要对具体一段管道进行爆管或渗漏查询，将每相邻两只阀门1关闭，每相邻两只阀门1之间的管道内处于封闭状态，如果管道内部水压无变化代表此段管道完好，如果慢慢水压变低代表此管道发生了较少水渗漏现象，如果水压降低速度快，代表此段管道出现了爆管以及渗漏大的现象。本发明应用在消防设施中，可安装在消防阀门处，把阀门出水端开孔用螺堵封堵，进水端开孔的承压软管直接和指针式压力表等直接连接，这样消防人员可实时观察到该管道内水压。

图1、2、3中所示，本发明适用于各种具有开孔空间的阀门1使用，在生产阀门1时直接在阀门1的上端左右两部各预留一个具有内螺纹的开孔，并可作为阀门1生产的标配，也可以对现有阀门进行改造加工，由于开孔小，不会影响阀门1的整体强度，阀门1安装以及后续的更换都极为方便，阀门1安装好后，直接把两只取样螺管2安装在两个开孔101外侧端，就可对每相邻两段管道内水压进行取样，取样后水压可实时通过无线网络传递给管理部门后台，管理部门能实时掌握小区等内供水情况；并能在地下管道发生爆管及渗漏时第一时间掌握情况，且能方便查询故障点，尽可能短的时间内对管道进行维护，尽可能减少对居民正常供水的影响。本发明中，使用的阀门是标准件，在阀门上开取样孔，不需要在管道上焊接或者钻孔，减少了对管道的影响，提高了管道使用寿命，且能达到施工方便、成本低、施工效率高、后续维护方便等优点，并能及时为管理部门提供各分段管道内水压数据，以及能方便管道的爆管、渗漏排查操作。本发明中，应用中能快速方便的获得压力数据，通过获得的压力数据进行分析，能对管网进行压力控制和调节，对管网管理和分段查漏起到积极的作用；本发明基于气体和液体等流体压力与取样孔大小无关的特点，借助这种特性，用一个毛细小孔安装取样螺管对流体（自来水等）进行取样或者压力监测，实现了对输送管网或者对生产工序中控制环节管道内流体进行控制或者压力监测目的。本发明采用沉头内六角螺杆、垫圈、锁紧螺母、宝塔形接头时，由于，两只沉头内六角螺杆和阀门进水端及出水端内侧之间依靠密封胶圈密封，因此阀门开孔和水隔绝不会造成漏水现象以及开孔处锈蚀现象。基于上述，所以本发明具有好的应用前景。

在实际应用中，还可在阀门的阀轴左端位于进水一侧和阀轴右端位于出水一侧各开一个孔，阀轴两个孔的上端位于阀门外上端并各有一根连接管，两根承压软管一端分别插入两根连接管外侧端进行水压取样。在本发明中，阀门两端开孔和两只水压检测探头经软管连接的方式，还可以将两只连接管直接焊接在两个开孔外侧，两只连接管和两只水压检测探头经软管连接，还可以是制造阀门时直接预留两只连接管等等，凡是通过阀门两端作为压力取样的技术都包含在本发明保护范围之内。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。