供热泄漏应急控制系统、供热系统及其模拟系统的制作方法

本实用新型涉及一种管道爆管自动关闭系统、供热系统及其模拟系统，特别是节能、环保的供热泄漏应急控制系统、供热系统及其模拟系统，主要作用是当供热系统出现泄漏或人为放水时系统自动应急处理，减少更大的热量损失。

背景技术：

现代城市冬季采暖大部分使用集中供热，集中供热时为了让热量平衡到达每一个供热点，供热系统采取提高系统压力，保证供热管道的大流量，从而使用户的采暖系统达到平衡，不且出现冷热不均的现象。而由于供热系统的质量和年限不一样，在实际供热时由于系统操作或其它原因，导致有的用户家中的管道承受不了供热系统的压力，而出现供热管道爆管的事故，现在所有的供热系统没有解决供热爆管的问题。爆管的事故如果发生家中无人的情况下，爆管事故能给用户带来很大的经济损失，并且影响周围邻居的和谐相处。供热泄漏应急控制系统，能自动检测供热系统的水流量，当出现供热管道爆管时自动关闭供、回水管道，而挽回因爆管泄水带来的经济损失和发生次生灾害。

中国专利CN201520085173.8公开了一种小区供暖监控系统，包括用于数据处理的PLC模块，与PLC模块连接用于现场控制的控制器，与PLC模块连接用于远程控制的上位机；所述的PLC模块输入端连接有用于测量水温的温度传感器、用于测量水压的压力传感器、用于测量流速的水流传感器和用于计算热能损耗的换能器；所述的PLC模块输出端连接有报警器、GSM短信模块、用于控制暖气管道进水的进水电磁阀和用于控制锅炉投入燃料的燃料电磁阀。压力传感器安装在各栋楼的进水阀门上监控水压，若暖气管道发生泄漏，则水压降低能够及时报警，大大提高了对供暖质量的监控水平。

现在技术中的小区供暖监控系统单纯依据水压或水流量判断是否爆管，准确性低。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在缺陷之一，本实用新型的目的之一是提供一种供热泄漏应急控制系统，当供热系统出现泄漏或人为放水时系统自动应急处理，减少更大的热量损失。

本实用新型的另一目的是提供一种含有供热泄漏应急控制系统的供热系统。

本实用新型的目的之三是提供一种供热泄漏应急控制系统的模拟系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型一方面提供了一种供热泄漏应急控制系统，包括：

用于安装在供水管上的电动球阀和第一水流开关，所述电动球阀位于第一水流开关的前端；

用于安装在回水管上的第二水流开关；

控制器，所述控制器与所述电动球阀、第一水流开关、第二水流开关相连。

本实用新型的供热泄漏应急控制系统在应用时将电动球阀、第一水流开关、第二水流开关安装在供热系统的管路上。当供热系统内的水流正常时，第一水流开关和第二水流开关控测到水流信号，并将二个水流信号送到控制器处理，认为系统正常，当供热系统出现泄漏或人为放水时，管道内的压力下降，由于回水管道有一定的正压力，单向的第二水流开关关闭，第二水流开关的水流信号消失，控制器判断爆管，关闭电动球阀。因此，本实用新型的供热泄漏应急控制系统具有当供热系统出现泄漏或人为放水时系统自动应急处理、减少更大的热量损失的作用。同时，本实用新型采用上述结构后，能长期可靠性的运行、耗电省、精度高、开关速度快。

根据本实用新型实施例的供热泄漏应急控制系统还可以具有以下附加技术特征：

优选的，所述控制器包括：

线路板；

单片机，所述单片机设在所述线路板上，且该单片机与所述电动球阀、第一水流开关和第二水流开关相连；

启动开关，所述启动开关设在所述线路板上，且该启动开关与所述单片机相连；

电池，所述电池用于给控制器供电。

优选的，所述电动球阀包括电机和电机驱动模块，所述电机驱动模块与所述单片机相连，所述电池还用于给该电动球阀供电。

优选的，所述单片机为MSP430F4152单片机。

优选的，所述电机驱动模块为DRV8837电机驱动模块。

优选的，所述控制器包括单片机和无线收发模块。

本实用新型另一方面提供了包含上述供热泄漏应急控制系统的供热系统，供热系统包括供水管、暖气系统和回水管，所述电动球阀和第一水流开关安装在供水管上，所述第二水流开关安装在回水管上。

根据本实用新型的供热系统，其包含了上述供热泄漏应急控制系统，因此也同样具有当供热系统出现泄漏或人为放水时系统自动应急处理、减少更大的热量损失的作用。

本实用新型还提供了一种供热泄漏应急控制系统的模拟系统，包括：

水箱；

供水管，所述供水管上沿供水方向依次设有水泵、电动球阀、第一水流开关和第一压力表；

回水管，所述回水管上沿回水方向依次设有第二压力表、第二水流开关和第二调节阀；

模拟暖气系统，所述模拟暖气系统设在所述供水管和回水管之间；

调压管，所述调压管上设有第一调节阀，所述调压管的一端连接在所述电动球阀与水泵之间的供水管上，另一端连接在所述第二水流开关和第二调节阀之间的回水管上；

泄放管，所述泄放管上设有泄放阀，所述泄放管的一端连接在所述第二压力表与第二水流开关之间的供水管上，另一端连接至所述水箱；

控制器，所述控制器与所述电动球阀、第一水流开关、第一压力表、第二水流开关和第二压力表相连。

本实用新型的供热泄漏应急控制系统的模拟系统中，水泵为模拟系统提供水源，水源经供水管道分别进入到调压管和供水管，再经第一水流开关，进入暖气系统(虑线内模拟暖气系统)，从暖气系统出来的水，经过第二水流开关和第二调节阀回到水箱。调节第一调节阀和第二调节阀，让回水管道有一定的正压力(模拟暖气系统回水压力)，并通过第一压力表和第二压力表调整供、回水管道的压力差。当系统内的水流正常时，第一水流开关和第二水流开关检测到水流信号，并将二个水流信号送到控制器处理，认为系统正常，当打开泄放阀时，管道内的压力下降，由于回水管道有一定的正压力，第二单向水流开关关闭，第二水流开关的水流信号消失，控制器判断爆管，关闭电动球阀。

优选的，所述模拟暖气系统包括第三调节阀。用第三调节阀调整压力，使模拟暖气系统有一定的压力损失。

优选的，所述控制器包括单片机和无线收发模块，无线收发模块用于当单片机判断爆管时向用户无线发送故障代码。故障代码包括地址码、故障代码和发生故障的时间。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例1的包括供热泄漏应急控制系统的供热系统的系统图；

图2是根据本实用新型的电气原理图；

图3是根据本实用新型实施例2的供热泄漏应急控制系统的模拟系统的系统图；

图4是根据本实用新型实施例2的供热泄漏应急控制系统的模拟系统的流程图。

附图标记说明：

水箱1；供水管2；回水管3；调压管4；泄放管5；控制器6；热熔管 7；暖气系统8；单片机9；电机驱动模块10；电池11；线路板12；启动开关13；电机14；

水泵D；电动球阀M；第一水流开关F1；第一压力表P1；第一调节阀 Q1；第二水流开关F2；第二调节阀Q2；第三调节阀Q3；第二压力表P2；泄放阀Q4。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前端”、“后端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1供热泄漏应急控制系统及包括供热泄漏应急控制系统的供热系统

图1是包括供热泄漏应急控制系统的供热系统的系统图，本实施例中“供热泄漏应急控制系统”应用到具体供热系统中即为“包括供热泄漏应急控制系统的供热系统”，因此，为简洁之目的，本实施例参照图1描述包括供热泄漏应急控制系统的供热系统。

它包括供水管2、暖气系统8、回水管3、电动球阀M、第一水流开关F1、第二水流开关F2和控制器6。

电动球阀M和第一水流开关F1安装在供水管2上，电动球阀M位于第一水流开关F1的前端。供水管2与用户暖气系统8连接，暖气系统8与第二水流开关F2相连，第二水流开关F2安装在回水管3上。控制器6与电动球阀M、第一水流开关F1、第二水流开关F2相连。

其中控制器6与电动球阀M装配在一起，控制器6与电动球阀的控制系统集合在一起。控制器6包括单片机9、电机驱动模块10、电池11、线路板12 和启动开关13。其中单片机9为MSP430F4152单片机，电机驱动模块10为 DRV8837电机驱动模块，电池11采用3.6V锂电池。

在正常供热时，超低功耗的MSP430F4152单片机，检测第一水流开关F1 和第二水流开关F2状态。两个单向水流开关有水流过时，单向水流开关内的开关闭合，单片机9检测到两个水流信号，认为系统正常。MSP430F4152单片机向DRV8837电机驱动模块发送指令，DRV8837电机驱动模块控制电机14正转打开电动球阀M。当管道内的压力突然下降时，由于回水管道有压力，回水管道的压力将第二水流开关F2关闭，第二水流开关F2的水流信号消失， MSP430F4152单片机检测第一水流开关F1和第二水流开关F2状态不一致， MSP430F4152单片机判断为系统爆管，MSP430F4152单片机向DRV8837电机驱动模块发送指令，DRV8837电机驱动模块控制电机14关闭电动球阀M，切断供水管道。

为具体描述本施例的电气结构，下面参照图2作进一步描述。单向的第一水流开关F1的一端连接正电源VCC，另一端与MSP430F4152单片机的P1.2口相连，P1.2口连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地。单向的第二水流开关F2的一端连接正电源VCC，另一端与MSP430F4152单片机的P1.0口相连， P1.0口连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地。当单向水流开关中有水流时，第一水流开关F1和第二水流开关F2闭合，MSP430F4152单片机的P1.0 和P1.2口有高电平。当单向水流开关中没有水时，第一水流开关F1和第二水流开关F2断开，MSP430F4152单片机的P1.0和P1.2口有低电平。MSP430F4152 单片机通过判断P1.0和P1.2口的高、低电平，得知单向水流开关是否有水流。 MSP430F4152单片机的P1.5、P1.6、P1.7口分别与DRV8837电机驱动模块的 IN1、IN2、SLEEP口相连，DRV8837电机驱动模块的OUT1、OUT2与电动球阀M的电机14的二个电极相连接。启动开关13的一端与MSP430F4152单片机的P1.4口连接，另一端接地。

电动球阀M的一端与供热管道的供水管连接，另一端与第一水流开关F1连接，第一水流开关F1的另一端与暖气系统8连接，暖气系统8与第二水流开关 F2连接，第二水流开关F2的另一端与供热管道的回水管连接。在第一次正常供热时，按下启动开关13，MSP430F4152单片机的P1.5、P1.6、P1.7口分别向DRV8837电机驱动模块的IN1、IN2、SLEEP口发送指令，使电机14正转，打开电动球阀，10分钟后检测第一水流开关F1和第二水流开关F2状态，两个单向水流开关有水流过时，单向水流开关内的开关闭合，MSP430F4152单片机检测到两个水流信号，认为系统正常。当管道内的压力突然下降时，由于回水管道有压力，回水管道的压力将第二水流开关F2关闭，第二水流开关F2的水流信号消失，MSP430F4152单片机检测第一水流开关F1和第二水流开关F2状态不一致，MSP430F4152单片机判断为系统爆管，MSP430F4152单片机的 P1.5、P1.6、P1.7口分别向DRV8837电机驱动模块的IN1、IN2、SLEEP口发送指令，使电机14反转，关闭电动球阀，切断供水管道。整个电气系统的供电，由3.6V锂金属电池提供，整个电气系统能长期、可靠的工作。

电机14、3.6V锂金属电池放置在电动球阀的壳体内，MSP430F4152单片机、DRV8837电机驱动模块、启动开关13焊接到线路板12上，线路板12 放置在电动球阀的壳体内。两个第一水流开关F1和第二水流开关F2使用导线与MSP430F4152单片机连接。

本实用新型采用上述结构后，能长期可靠性的运行、耗电省、精度高、开关速度快。

作为本实施例的一个优选示例，所述控制器6还包括无线收发模块。该无线收发模块为硬件模块，当单片机9判断爆管时，无线收发模块向用户无线发送故障代码，故障代码包括地址码、故障代码和发生故障的时间。

本实施例的供热爆管控制系统控制可以参考流程图(图4)所示进行控制。

实施例2供热泄漏应急控制系统的模拟系统

下面参照图3描述根据本实用新型实施例的供热泄漏应急控制系统的模拟系统，其中供热泄漏应急控制系统与实施例1相同。

本模拟系统包括水箱1、供水管2、回水管3、模拟暖气系统、调压管4、泄放管5和控制器6。

具体的，供水管2上沿供水方向依次设有水泵D、电动球阀M、第一水流开关F1和第一压力表P1。回水管3上沿回水方向依次设有第二压力表P2、第二水流开关F2和第二调节阀Q2。模拟暖气系统设在所述供水管2和回水管3 之间。调压管4上设有第一调节阀Q1，所述调压管4的一端连接在所述电动球阀M与水泵D之间的供水管2上，另一端连接在所述第二水流开关F2和第二调节阀Q2之间的回水管3上。泄放管5上设有泄放阀Q4，所述泄放管5的一端连接在所述第二压力表P2与第二水流开关F2之间的供水管2上，另一端连接至所述水箱1。控制器6与所述电动球阀M、第一水流开关F1、第一压力表 P1、第二水流开关F2和第二压力表P2相连。

模拟暖气系统包括热熔管7和第三调节阀Q3。用热熔管7替代暖气片。用第三调节阀Q3调整压力，使模拟暖气系统有一定的压力损失。

控制器6包括单片机9和无线收发模块，无线收发模块用于当单片机9判断爆管时向用户无线发送故障代码。故障代码包括地址码、故障代码和发生故障的时间。

本实施例的优点有：

(1)当供热系统出现泄漏或人为放水时，本系统能够自动应急处理、减少更大的热量损失；

(2)只有当回水管3内的压力降低到回水管3内的回水压力时，第二水流开关F2才关闭。而正常用户排供热系统内的空气也会带来的压力降低，同时回水流量也会减少，这种情况下不应该认为是爆管。本系统能够避免在正常状态下关闭供热系统；

(3)本系统中调压管4上的第一调节阀Q1在一定开度下，其进水量与供水管2的压力相关。因此当供水量小时，回水管3内的回水压力也小，使回水管3内的回水压力处于动态状态，从而泄放时，其报警的时间不同，从而准确判断是否爆管。

下面详细公开本实施例的设计内容：

一、系统设计目的

本系统主要作用是当供热系统出现泄漏或人为放水时系统自动应急处理，减少更大的热量损失。

二、本系统配置主要设备及相关参数

1、水泵D：选用静音增压离心泵，扬程：16m，流量：10L/min(依据30t/ 万.m²)，功率：小于200W，口径：DN20，电压：AC220V；

水泵D采用快速卡箍连接

工作温度0-50℃

湿度0-98％RH

防护等级：IP54

电磁兼容：工业二级。

2、电动球阀M：使用温控阀改装(内有DC3V供电的减速电机)，口径： DN20，系统采用3.7VER18505锂金属电池供电，单片机9采用低功耗3.6V供电。

3、第一、第二水流开关F1、F2：单向全铜磁力开关，参数：PN1.0，DN20。

4、第一、第二、第三调节阀Q1、Q2、Q3：参数：PN1.0，DN20。

5、泄放阀(球阀)Q4参数：PN1.0，DN20。

6、第一、第二压力表P1、P2：选用0-0.4MPa。

7、水箱1：水箱1选用304不锈钢，容积10L。

8、暖气片：用热熔管7替代，用第三调节阀Q3进行模拟压降调节。

三、系统工作原理

水泵D为系统提供水源，水源经供水管2道分别进入到第一调节阀Q1和电动阀M，再经过第一水流开关F1，进入暖气系统(虚线内模拟暖气系统，用第三调节阀Q3调整压力，使模拟暖气系统有一定的压力损失)，从暖气系统出来的水，经过第二水流开关F2和第二调节阀Q2回到水箱1，调节第一调节阀 Q1和第二调节阀Q2让回水管3道有一定的正压力(模拟暖气系统回水压力)，通过第一压力表P1和第二压力表P2调整供、回水管道的压力差，当系统内的水流正常时，第一水流开关F1和第二水流开关F2检测到水流信号，并将两个水流信号送到单片机9处理，认为系统正常，当打开泄放阀Q4时，管道内的压力下降，由于回水管道有一定的正压力，单向的第二水流开关F2关闭，第二水流开关F2的水流信号消失，单片机9判断爆管，关闭电动球阀M，并向用户发送故障代码；无线发送地址码、故障代码和发生故障的时间。

供热爆管控制系统控制采用流程图如图4所示进行控制。

四、控制系统说明：

供热爆管控制系统中使用的所有电子元件为无铅元件，工作温度范围选用 -20℃-85℃之间的。电子元件的工作电压为16V，PCB线路板12(厚度为1.5mm，铜铂厚度35um，绿色阻焊层，焊盘表面镀锡，焊接外部连接线处的锡盘直径不小于3mm)，尽量采用双层板的设计方案，供热爆管控制系统发出报警时，应发送地址码、故障代码和发生故障的时间。

1、贴片电容采用低温漂NPO电容，电解电容采用钽电容，电源电容采用等效串联电阻低的电解电容；

2、电阻采用低温漂电阻；

3、单片机9采用工业级低功耗芯片，能设置为休眠功能(可参考使用 MSP430F4152)；

4、供热爆管控制系统的平均功率小于0.05mW，供热爆管控制系统电池11采用3.7V锂金属电池，电池11与线路板12之间使用导线连接，并方便更换电池11；

5、电源系统，设置电源突变管理系统，当电源电压突变时不能影响单片的正常工作(在外部电源和电池11同时断电的情况下，整个系统能正常工作60秒以上)；

6、供热爆管控制系统设置电池11装反保护装置(例如；电池11正极加装低压降二极管)；

7、使用内部晶振，以降低功率损耗；

8、看门狗电路，当程序跑飞的时候，由看门狗程序重新启动程序，记录程序跑飞的时间和次数，设置报警代码，并对集抄器发出报警，至少应保证二年的追溯期；

9、供热爆管控制系统内置6位地址码；

10、系统在正常运行期间，CPU有休眠功能，当水流开关的信号一致时，CPU休眠，当水流开关的信号不一致时，CPU关闭电动球阀M并对用户发出相关指令后再次进入休眠。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。