一种自供电流体输运管网漏点自动检测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及管网泄漏监测技术领域，尤其涉及一种自供电流体输运管网漏点自动 检测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 管道输运是运输行业中的很重要的一种输运方式。管道输运具有自己特有的优 势，效率高，污染小，成本低并且受外界影响小，所以几乎所有的流体都用管道来运输，近年 来，管道输运更是得到迅速的发展。
[0003] 随着管道使用时间的增加，管道不可避免会产生磨损，同时，水锤效应的存在也会 对管道造成冲击，使得管道容易发生泄漏。管道泄漏不仅会造成宝贵资源的浪费、环境的污 染，甚至会危害到人民的生命财产安全。而管道堵塞不仅会影响管道正常工作状态，降低管 道系统的工作效率，对供水系统而言还会破坏供水水质和降低水压，给城市居民的身体健 康带来危害和供水困难。因此，建立一套有效的管网漏点自动实时检测系统，来避免或者尽 可能减少资源的浪费，具有重要意义。
[0004] 目前，国内多数城市都采用被动检漏的方法或以被动法为主进行检测，检测手段 也都是人工检测，由经验丰富的人通过听漏仪沿着管道逐段的听来自地下管道发出的响 声，依次来判断管道是否发生泄漏。这种方法多数需要在夜间测试，不仅耗费了大量的人力 物力，并且容易受干扰，可靠性较低，较小的泄漏通过此法并不能听出。
[0005] 近些年来，流体管网漏点检测技术发展很快，有一些新的自动检漏装置的出现，现 有的自动检漏装置大致分为两种，一种是利用无线水流传感器采集水流的数据，将数据发 送到基站处理；另一种是用泄漏传感器大面积覆盖管道，来检测管道是否发生泄漏。现有的 自动检漏装置的配置都较复杂，需要在管道中大面积铺盖，成本较高，且都采用外部供电， 更换电源相当麻烦。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种自供电流体输运管网漏点自动检测系统及方法，装置 简单，解决了管道检漏的过程中检测范围太大、人工检测耗时耗力、难以实时检测的问题， 同时避免了更换电池麻烦的问题。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种自供电流体输运管网漏点自动检测系统，包括设置在管道接口开关或阀门处 的多个漏点检测装置及设置在管道外的信号接收模块和信号处理模块，每个漏点检测装置 均包括漏点检测模块、电能供给模块和信号发射模块，漏点检测模块用于实时检测管道内 流体的冲击波参数和流体压力参数，并通过信号发射模块发送给信号接收模块，所述信号 接收模块用于将接收到的信号发送给信号处理模块，信号处理模块用于对接收到的信号进 行处理，判断该漏点检测模块监控范围内的管道是否发生泄漏，并判断出漏点的位置、大小 和漏点所在处管道外的物理状态，所述电能供给模块用于将管网中流体压力、流体摩擦、流 体水锤效应产生的振动能量转化为电能，为检测模块和信号发射模块供电，同时，电能供给 模块输出的电信号中携带的冲击波参数和流体压力参数输入漏点检测模块，作为漏点检测 模块的检测信号，通过信号发射模块发送给信号接收模块。
[0009] 所述每个电能供给模块均包括金属加固层，金属加固层与管道焊接在一起，金属 加固层内依次设置有振动发电装置、压电薄膜和摩擦发电薄膜，振动发电装置、压电薄膜和 摩擦发电薄膜均为环形结构，且摩擦发电薄膜的内径与管道的内径相同，摩擦发电薄膜、压 电薄膜、振动发电装置上均通过导线引出，为泄漏检测模块和无线发射模块供电。
[0010] 所述摩擦发电薄膜、压电薄膜、振动发电装置通过微纳制造工艺一层一层地设置 在一起，且摩擦发电薄膜与压电薄膜之间、压电薄膜与振动发电装置之间、金属加固层与振 动发电装置之间均设置有绝缘层，金属加固层上设置有通孔。
[0011] 所述振动发电装置包括设置在压电薄膜和金属加固层之间的多个振动发电单元， 每个振动发电单元均包括外壳及设置在外壳内的永磁杆，每个振动发电单元内的永磁杆均 与电能供给模块中的金属加固层的轴线平行，永磁杆的两端分别固定设置有移动片，移动 片与永磁杆垂直设置，永磁杆两端的移动片分别通过弹簧与外壳的两端固定相连，在永磁 杆的周围设置有线圈绕组，线圈绕组的两端分别与两端的移动片固定连接，且线圈绕组的 两端通过导线引出，与压电薄膜、摩擦发电薄膜一起为泄漏检测模块和无线发射模块供电。
[0012] 所述泄漏检测模块包括直流测试电路、交流测试电路和信号编码电路，直流测试 电路的输入端通过信号线连接压电薄膜，直流测试电路用来对压电薄膜采集到的管道内流 体的压力参数进行分析处理，交流测试电路的输入端通过信号线连接振动发电单元的线圈 绕组，交流测试电路用来对绕组线圈采集到的管道内冲击波的频率、幅值、相位参数进行处 理，直流测试电路的输出端和交流测试电路的输出端分别连接信号编码电路的输入端，信 号编码电路的输出端连接无线发射模块。
[0013] 所述信号发射模块采用无线发射天线，无线发射天线采用薄层聚合物裹闭，且通 过加固层预留孔固定于窨井壁，无线发射天线接近地面设置。
[0014] -种自供电流体输运管网漏点自动检测方法，依次包括以下步骤：
[0015] (1)将每个泄漏检测装置分别放置在管道的每个接口开关或阀门处，为每个泄漏 检测装置编号，并将此编号信息和每个泄漏检测装置所在的位置信息录入信号处理模块；
[0016] (2)漏点检测模块利用外加电源，分别检测该模块所在范围内管道内部的冲击波 参数和流体压力参数，并将此冲击波参数和流体压力参数与每个漏点检测模块--对应， 录入信号处理模块，作为管道未泄漏时的对比数据；
[0017] (3)电能供给模块发电，漏点检测模块和无线发射模块开始工作；
[0018] (4)每个泄漏检测模块分别采集该模块所在范围内管道内部的冲击波参数和流体 压力参数，并通过无线发射天线发送至信号接收模块；
[0019] (5)信号接收模块将接收到的信号输送给信号处理模块，信号处理模块将接收到 的信号进行处理，并与管道未泄漏时的参数进行对比，判断该漏点检测模块监控范围内是 否发生泄漏；
[0020] (6)若该漏点检测模块监控范围内未发生泄漏，则返回步骤（3);若发生泄漏，信 号处理模块从接收到的信号中分离出漏点的特征信息。
[0021] 所述步骤（3)中，摩擦发电薄膜基于流体与摩擦发电薄膜之间的摩擦发电，压电 薄膜基于水流对压电薄膜的压力发电，振动发电单元基于流体的振动和电磁感应原理发 电。
[0022] 所述步骤（4)中，所述无线发射天线上设置有时钟电路，无线发射天线每隔设定 的时间发射一次信号。
[0023] 所述步骤（6)中，信号处理模块利用水锤效应产生的沿管道传输的振动波信息、 流体压力变化信息来判断漏点的位置、大小和漏点所在处管道外的物理状态。
[0024] 本发明提出的一种自供电流体输运管网漏点自动检测系统及方法，能够保证在无 人值守的情况下及时发现大面积管道网络是否发生泄漏，并能准确判断出漏点的位置和漏 点大小，无需耗费大量人力物力进行检测，能够直接在泄漏处对管道修复，提高检测速度， 避免大面积开挖管道造成的资源浪费；电能供给模块利用管道中流体流动携带的能量来发 电，从而供给漏点检测模块和信号发射模块，避免了更换电池的麻烦，节约成本；无线发射 模块采用无线发射天线，不影响信号在管道内的传输；。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明所述漏点检测模块的原理框图；
[0026] 图2为本发明所述电能供给模块的结构示意图；
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