一种输水管线无线智慧安全监测系统的制作方法

本实用新型涉及输水工程的监测系统，尤其涉及一种输水管线安全监测系统。

背景技术：

现有的输水管道工程的监测和自动化控制水平，根据输水工程的规模、特点、管理和维护水平等因素确定。管线供水安全运行是供水系统的一个重要的指标。并且，降低供水系统运行后的维护和检修，是提高系统效能的十分关键的因素之一。

在以往设计的工程管线安全监测系统一般采用有线传输技术，数据采集、远传系统都需要建设在永久站房内，电源采用电网中取电方式，通信采用敷设光缆进行信息传输，管线维护和检修不便，监测系统投资较高。

因此，着眼于信息化发展趋势，输水工程的管理模式迫切需要改变以人工管理方式为主的模式，从而减少巡视人员的劳动强度，加强信息管理，以实现科学化、系统化、规范化和信息化的管理。

技术实现要素：

本实用新型之目的在于提供一种输水管线无线智慧安全监测系统，该系统能够保证长距离输水管道的安全运行并及时发现事故和故障，为管线的安全运行和日常维护提供数据支持，提高监测结果的准确性，解决依靠单一数据监测输水管道泄漏时监测准确性较差的问题，从而实现对管线更科学合理维护和检修，以减轻工人巡线管理的强度，并提高工程的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提供一种输水管线无线智慧安全监测系统，包括：无线数据采集设备、太阳能供电设备和数据远程无线传输设备；并且，无线数据采集设备用于实时采集、自动存储和远程传输监测节点的指示信号，包括：设置在长距离输水管道的多个孤立的监测节点上的压力变送器和流量变送器，以及设置在监测中心的远程测控终端；并且，压力变送器和流量变送器分别与远程测控终端通过有线和/或无线来传输监测节点的指示信号，其中，远程测控终端用于远程遥测监测节点的指示信号并自动报送异常的监测节点的指示信号；太阳能供电设备用于为无线数据采集设备和数据远程无线传输设备供电，以满足无线数据采集设备和数据远程无线传输设备的信号采集、监测和传输的供电需求；数据远程无线传输设备设置在输水管线的孤立的监测节点上，用于实现压力变送器与其他设备，以及流量变送器与其他设备之间的无线的数据传输和交互，其中，其他设备包括无线数据采集设备。

作为优选方式，远程测控终端包括：电源输入单元，电连接太阳能供电设备，以输入电能，满足远程测控终端的信号监测和传输的供电需求；模拟量输入单元，电连接压力变送器，用于远程测控终端与压力变送器之间监测节点的指示信号的传输，其中，监测节点的指示信号包括压力变送器采集的输水管道内的压力信号；RS485通讯单元，电连接流量变送器，用于远程测控终端与流量变送器之间监测节点的指示信号的传输，其中，监测节点的指示信号还包括流量变送器采集的输水管道内的流量信号；信号处理单元，分别电连接电源输入单元、模拟量输入单元和RS485通讯单元，用于远程遥测监测节点的指示信号并自动报送异常的监测节点的指示信号；电源输出单元，分别电连接电源输入单元、压力变送器和流量变送器，用于输出光伏转换的电能至压力变送器和流量变送器，以满足压力变送器和流量变送器的信号采集及数据传输的供电需求。

作为优选方式，太阳能供电设备包括蓄电池、光伏控制器和太阳能电池组件，其中，光伏控制器包括太阳能电池电能输入电路、蓄电池电能输出电路和负载正负极电路；并且，太阳能电池电能输入电路电连接太阳能电池组件；蓄电池电能输出电路分别电连接蓄电池和太阳能电池电能输入电路；负载正负极电路分别电连接远程测控终端的电源输入单元和蓄电池电能输出电路。

作为优选方式，模拟量输入单元为多个，每个模拟量输入单元均电连接一个压力变送器，用于远程测控终端与压力变送器之间监测节点的指示信号的传输，其中，监测节点的指示信号包括压力变送器采集的输水管道内的压力信号。

作为优选方式，电源输出单元包括第一电源输出单元和第二电源输出单元，其中，第一电源输出单元电连接压力变送器，用于输出电能至压力变送器，以满足压力变送器的信号采集及数据传输的供电需求；第二电源输出单元电连接流量变送器，用于输出电能至流量变送器，以满足流量变送器的信号采集及数据传输的供电需求。

作为优选方式，一种输水管线无线智慧安全监测系统包括多组太阳能供电设备，其中，每组太阳能供电设备均包括蓄电池、光伏控制器和多个太阳能电池组件；并且，所有光伏控制器的负载正负极电路均电连接远程测控终端的电源输入单元。

作为优选方式，太阳能供电设备还包括防雷器，其中，防雷器设置在太阳能电池组件与光伏控制器构成的电气回路上。

作为优选方式，一种输水管线无线智慧安全监测系统，还包括数据处理及智慧报警设备，其中，该数据处理及智慧报警设备包括数据处理单元和报警单元；并且，数据处理单元用于将接收的监测节点的指示信号进行自动统计和分析，以及进行合理性检查并输出监测到的异常数据，其中，异常数据包括压力越限、流量越限、网络中断和设备故障；报警单元用于接收异常数据，以及对异常数据进行提醒处理；数据处理单元和报警单元通过有线宽带传输数据。

作为优选方式，数据远程无线传输设备，用于实现压力变送器与其他设备，以及流量变送器与其他设备之间的无线数据传输和交互，其中，其他设备包括无线数据采集设备和数据处理及智慧报警设备；数据远程无线传输设备包括分别设置在输水管线的所有的孤立的监测节点上的卫星通讯传输设备和/或GPRS通讯传输设备。

作为优选方式，远程测控终端还包括天线输入单元，用于外接天线来接收压力变送器和流量变送器发送的监测节点的指示信号，以及传输监测节点的指示信号至数据处理单元。

传统监测工程多采用永久供电系统、施工工期长、投资高、工人管理使用劳动强度大等缺点。

本实用新型提供了一种输水管线无线智慧安全监测系统。一方面，本系统节能环保，采用太阳能供电和无线传输技术，节约了投资，加快了施工进度，降低了施工难度，从而使工程投产见效快，改善工程运行条件，便于实现自动化。本系统实现了监测节点数据无线传输，减轻了工人巡线管理的强度，为建设新型供水工程起到了积极的作用。

另一方面，本系统提高了工程的可靠性，积累了运行数据，为进一步指导工程运行起了非常重要的作用。本系统能够远程监测输水管道运行状态，并行无线采集、处理和传输输水管道的监测节点的多类指示信号，实时检测输水管道的泄漏情况，并自动报送异常的指示信号。本系统能使得监测结果更加准确，解决依靠单一数据监测输水管道泄漏时，监测准确性较差的问题，从而实现长距离输水工程的科学、及时、准确监测和报警。本系统能够保证长距离输水管道的安全运行，便于操作人员掌握输水生产情况，积累数据，提高安全运行和管理水平，从而及时发现事故和故障。同时该系统为管线的安全运行和日常维护提供了数据支持。

附图说明

图1为本实用新型的一种输水管线无线智慧安全监测系统的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本实用新型的一种输水管线无线智慧安全监测系统。

在此记载的实施方式为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施方式外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施方式的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型实施方式的各部件的结构，各附图之间不一定按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同或相似的部分。

实施例一

图1示出了本实用新型的一种输水管线无线智慧安全监测系统实施方式的示意图。

如图1所示，一种输水管线无线智慧安全监测系统包括：无线数据采集设备1、太阳能供电设备2和数据远程无线传输设备3。图1以虚线框分别表示出无线数据采集设备1和太阳能供电设备2。

无线数据采集设备1用于实时采集、自动存储和远程传输监测节点的指示信号。例如，可以沿长距离输水管道延伸的方向，在输水管道的内侧每隔一段距离设置一个监测节点。在这些监测节点上均设置压力变送器11和流量变送器12。压力变送器11和流量变送器12，用于采集该监测节点的输水压力和流量信号，实现现地显示，以及对供水压力、流量、水量的实时采集、自动存储与远程传输。

远程测控终端(RTU)13可以设置在检测中心。压力变送器11和流量变送器12分别与远程测控终端13通过有线和/或无线来传输监测节点的指示信号，其中，远程测控终端13用于远程遥测监测节点的指示信号并自动报送异常的监测节点的指示信号。

压力变送器11可以为无线压力变送器11或有线压力变送器11。压力变送器11还可以为智能压力变送器11。流量变送器12可以为无线流量变送器12或有线流量变送器12。流量变送器12还可以为智能流量变送器12。

更进一步地，智能压力变送器11可以采用扩散硅压阻式，并采用非线性数字修正补偿技术，连接方式可以为插入式安装。

更具体地，该智能压力变送器11的参数可以为：过载压力1.5倍满量程压力。测量精度±0.2％FS。回差±0.2％FS。长期稳定性±0.5％FS/年。零点温度漂移±0.02％FS/℃。满度温度漂移±0.02％FS/℃。输出误差应不超过输出量程的±0.2％FS。连接该压力变送器11的电缆可以选用防水的屏蔽电缆。

更进一步地，智能流量变送器12可以采用电磁感应原理的电磁流量计或采用传播时间法的超声波流量计，连接方式可以为法兰连接或插入式安装。

更具体地，该智能流量变送器12的参数可以为：精确度不大于±0.5％。流速范围0.3～10m/s。损失系数0。该智能流量变送器12的电缆可以选用防水的屏蔽电缆，防护等级IP68。此外，可以将该智能流量变送器12的外壳接地。

本实施例进一步优选地，远程测控终端13可以包括：电源输入单元131，电连接太阳能供电设备2，以输入电能，满足远程测控终端13的信号检测和传输的供电需求。模拟量输入单元132，电连接压力变送器11，用于远程测控终端13与压力变送器11之间监测节点的指示信号的传输，其中，监测节点的指示信号包括压力变送器11采集的输水管道内的压力信号。RS485通讯单元133，电连接流量变送器12，用于远程测控终端13与流量变送器12之间监测节点的指示信号的传输，其中，监测节点的指示信号还包括流量变送器12采集的输水管道内的流量信号。信号处理单元，分别电连接电源输入单元131、模拟量输入单元132和RS485通讯单元133，用于远程遥测监测节点的指示信号并自动报送异常的监测节点的指示信号。电源输出单元，分别电连接电源输入单元131、压力变送器11和流量变送器12，用于输出光伏转换的电能至压力变送器11和流量变送器12，以满足压力变送器11和流量变送器12的信号采集及数据传输的供电需求。

更进一步地，远程测控终端13的参数可以为：电源DC24V，20A，具备完善的保护功能和故障显示功能。设备输出信号为RS485和模拟量接口(4～20mA)，5个继电器无源开关量接口(超限报警信号和装置故障报警信号)。信号输出通道可以采用无线的传输方式。

该远程测控终端13对压力和流量的监测应满足输水工程安全监测的要求，可以采用自动计量的方式。该远程测控终端13可以采用GPRS/Internet来远程传输的方式来接收压力信号和流量信号。远程测控终端13还可以采用自动报送和远程遥测相结合模式，将数据通过网络传输到外设的智能设备(例如，电脑，笔记本，手机，IPAD等)上来实现远程查询遥测的功能和远程配置的功能。例如，远程配置的功能可以包括，远程配置报送时间和时间间隔等参数。

太阳能供电设备2用于为无线数据采集设备1和数据远程无线传输设备3供电，以满足无线数据采集设备1和数据远程无线传输设备3的信号采集、检测和传输的供电需求。

本实施例进一步优选地，太阳能供电设备2包括太阳能电池组件、蓄电池21、光伏控制器22、保护开关、直流光伏专用浪涌保护器及连接电缆等。太阳能供电设备2用于满足监测仪表供电、信号采集及传输需求。光伏控制器22包括太阳能电池电能输入电路、蓄电池21电能输出电路和负载正负极电路。并且，太阳能电池电能输入电路电连接太阳能电池组件。蓄电池21电能输出电路分别电连接蓄电池21和太阳能电池电能输入电路。负载正负极电路分别电连接远程测控终端13的电源输入单元131和蓄电池21电能输出电路。

太阳能电池组件可以包括太阳能电池板23、电池片、组件边框、封装材料和接线盒。太阳能电池板23可以为400Wp的高效太阳能板，与支架顶部呈45度角安装。电池片可以采用单晶硅太阳能电池。组件边框可以采用阳极氧化优质铝合金边框，其表面氧化铝膜的厚度小于25微米。组件边框可以设置四组方便安装的螺孔和一组接地孔(并带不小于16mm2/铜芯接地线)。组件的表面玻璃可以采用低铁(含铁量低于0.02％)钢化玻璃，厚度3mm，透光率不小于95％。

封装材料可以由抗老化和耐候性好的优质材料层压而成。接线盒可以采用优质材料作为外壳和内绝缘材料，可以采用镀银铜质电极材料作为接线柱，并配置两个二级管以减少热斑效应。接线盒可以为防水材质的密封盒。

太阳能的蓄电池21可以为胶体免维护型，容量200Ah/24V。该蓄电池21的电池箱可以为埋地式、防水、透气、防潮、防尘、保温、塑料的电池箱。此外，该蓄电池21可以采用密封安全可靠、比能量高、内阻小、自放电率低、充电接受能力强、循环寿命长、密封反应效率高的电池。

更具体地，直流光伏专用浪涌保护器可以为防雷器24。防雷器24可以设置在太阳能电池组件与光伏控制器22构成的电气回路上。

数据远程无线传输设备3设置在输水管线的孤立的监测节点上，用于实现压力变送器11与其他设备，以及流量变送器12与其他设备之间的无线的数据传输和交互，其中，其他设备包括无线数据采集设备1。数据远程无线传输设备3包括分别设置在输水管线的所有的孤立的监测节点上的卫星通讯传输设备和/或GPRS通讯传输设备。更具体地，数据远程无线传输设备3可以设置在输水管线的孤立的监测节点设置的井室的外部。

数据远程无线传输设备3的参数可以为：工作电压DC24V、在线模式平均功耗0.2W、工作温度-20℃～+65℃、工作湿度≤95％、防护等级IP65。

数据远程无线传输设备3的接口可以包括采集接口1路RS485、2路4～20mA模拟量、3路0～5V模拟量、2路数字量。

数据远程无线传输设备3的电源输出可以为2路DC24V/2.5A电源输出，具有保护开关。

数据远程无线传输设备3还可以包括键盘及液晶显示屏，带本地数据存储及导出功能。GPRS通讯模块可以支持TCP/IP。

本实用新型利用先进的信息技术配合安全稳定的供水设备，实现了长距离输水管线的安全管理和运行，以及长距离输水工程的科学、及时、准确的监测和报警。

本实用新型一方面，节能环保，采用太阳能供电和无线传输技术，节约了投资，加快了施工进度，降低了施工难度，从而使工程投产见效快，改善工程运行条件，便于实现自动化。本系统实现了监测节点数据无线传输，减轻了工人巡线管理的强度，为建设新型供水工程起到了积极的作用。

本实用新型另一方面，提高了工程的可靠性，积累了运行数据，为进一步指导工程运行起了非常重要的作用。本系统能够远程监测输水管道运行状态，并行无线采集、处理和传输输水管道的监测节点的多类指示信号，实时检测输水管道的泄漏情况，并自动报送异常的指示信号。本系统能使得监测结果更加准确，解决依靠单一数据监测输水管道泄漏时，监测准确性较差的问题，从而实现长距离输水工程的科学、及时、准确监测和报警。本系统能够保证长距离输水管道的安全运行，便于操作人员掌握输水生产情况，积累数据，提高安全运行和管理水平，从而及时发现事故和故障。同时该系统为管线的安全运行和日常维护提供了数据支持。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于模拟量输入单元132为多个，每个模拟量输入单元132均电连接一个压力变送器11，用于远程测控终端13与压力变送器11之间监测节点的指示信号的传输，其中，监测节点的指示信号包括压力变送器11采集的输水管道内的压力信号。

在本实施例中，模拟量输入单元132可以并行将多路压力信号输入远程测控终端13的信号处理单元中。信号处理单元可以并行处理压力信号和流量信号。这样，能提高并行无线采集、处理和传输输水管道的监测节点的多类指示信号的效率，使得监控人员能更及时的发现输水管道的泄漏情况。

实施例三

本实施例与实施例一的区别在于电源输出单元包括第一电源输出单元1341和第二电源输出单元1342，其中，第一电源输出单元1341电连接压力变送器11，用于输出电能至压力变送器11，以满足压力变送器11的信号采集及数据传输的供电需求；第二电源输出单元1342电连接流量变送器12，用于输出电能至流量变送器12，以满足流量变送器12的信号采集及数据传输的供电需求。

这样第一电源输出单元1341和第一电源输出单元1341分别供电，一方面易于与相应的压力变送器11和流量变送器12的规格相适配，另一方面更易于维护输电线路。

实施例四

本实施例与实施例一的区别在于输水管线无线智慧安全监测系统包括多组太阳能供电设备2，其中，每组太阳能供电设备2均包括多个太阳能电池组件、蓄电池21、光伏控制器22、保护开关、直流光伏专用浪涌保护器及连接电缆等。并且，所有光伏控制器22的负载正负极电路均电连接远程测控终端13的电源输入单元131。

这样，一方面缩短了整个系统的充电时间，供电效率高。另一方面，更易于维护输电线路。

实施例五

本实施例与实施例一的区别在于输水管线无线智慧安全监测系统，还包括数据处理及智慧报警设备4。该数据处理及智慧报警设备4包括数据处理单元和报警单元。数据处理单元用于将接收的监测节点的指示信号进行自动统计和分析，以及进行合理性检查并输出监测到的异常数据。异常数据包括压力越限、流量越限、网络中断和设备故障。报警单元用于接收异常数据，以及对异常数据进行提醒处理。数据处理单元和报警单元通过有线宽带传输数据。

在本实施例中，数据处理单元可以具有数据采集、处理、发布、报表等功能。数据处理单元可以接收监测数据，对监测数据进行自动统计、分析、合理性检查，以及对异常数据进行提醒处理。数据处理单元可以为纯硬件实现或是软硬件结合来实现。

更进一步地，数据处理单元还可以具有随机或定时召测功能，实时接收监测数据，对监测数据进行分类、处理、存储。

更进一步地，数据处理单元还可以实时显示并历史查询所辖水量的自动监测站的现场数据、分析结果、设备运行状态。

更进一步地，数据处理单元还可以远程对监测站进行配置管理，收集设备状态参数，诊断系统运行状态等。

更进一步地，报警单元可以对压力越限、流量越限、网络中断、设备故障等情况进行报警。例如，报警单元可以包括多台报警主机，接收的监测点压力、流量超过上限报警值、低于下限报警值、超出上限与下限设定的区间报警值时，报警主机均会立即鸣笛报警，并通过移动电话网络，发送报警短信描述报警原因(压力上限、压力下限报警等)，并拨打报警号码进行提示。该报警单元可实现随时随地运用信息和通信技术手段感测、分析、整合输水工程运行状态的关键信息，远程监控、掌握输水工程运行状况。

因此，本实用新型的数据处理及智慧报警设备4能够对供水系统的远程监控、智能监控、安全防范、节能控制在内的各种需求做出及时的响应。

本实施例进一步优选地，数据远程无线传输设备3用于实现压力变送器11与其他设备，以及流量变送器12与其他设备之间的无线数据传输和交互。其他设备包括无线数据采集设备1和数据处理及智慧报警设备4。

本实施例进一步优选地，远程测控终端13还包括天线输入单元135。该天线输入单元135用于外接天线来接收压力变送器11和流量变送器12发送的监测节点的指示信号，以及传输监测节点的指示信号至数据处理单元。

更具体地，本实施例的一种输水管线无线智慧安全监测系统包括无线数据采集设备1、太阳能供电设备2和数据远程无线传输设备3。数据远程无线传输设备3与无线数据采集设备1可以通过电缆连接，来传输数据。无线数据采集设备1设置在输水管上，采集指示信号，并向数据显示远传设备输出指示信号。指示信号至少包括输水管道内的流量信号和压力信号。太阳能供电设备2满足监测仪表、信号采集及传输需求供电需求，为监测设备正常运行提供电能。数据处理及智慧报警设备4可以包括设置在管理中心的计算机数据接收端。

本实施例的工作流程可以包括：无线数据采集设备1的远程测控终端13通过数据远程无线传输设备3远程接收压力变送器11和流量变送器12发送的指示信号，对指示信号进行处理得到目标数据。数据远程无线传输设备3通过无线传输将指示信号和目标数据传到数据处理及智慧报警设备4。数据处理及智慧报警设备4处理监测输水管道的泄漏情况，记录故障数据并报警，使得监测结果更加准确。

本系统可以对输水管道中的流量和压力进行实时监测，以实现多种数据的采集、处理和传输。本系统缓解了在通过单一数据监测输水管道发生泄漏时，监测准确性较差的技术问题。

以上对本实用新型的一种输水管线无线智慧安全监测系统的实施方式进行了说明，其目的在于解释本实用新型之精神。请注意，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神的情况下对上述各实施方式的特征进行修改和组合，因此，本实用新型并不限于上述各实施方式。对于本实用新型的一种输水管线无线智慧安全监测系统的具体特征如形状、尺寸和位置可以上述披露的特征的作用进行具体设计，这些设计均是本领域技术人员能够实现的。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据实用新型之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本实用新型之目的为准。