一种可远程监管的智能管道的制作方法

本发明涉及管道设施技术领域，具体为一种可远程监管的智能管道。

背景技术：

随着社会经济的不断发展，人民生活水平的日益提高，城市的供水规模也越来越大，这就需要不断完善供水系统的安全性，注重给水系统管理的维护工作，确保用户用水需求。现在城市发展迅猛，城市给、排水管道铺设复杂且密集。城市水管基本都埋在地下，平时的监控和检测存在较大困难。对管道异常，如管道内压力、流量及温度发生异常时，不能及时进行排检，还会出现误报漏报的情况。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可远程监管的智能管道，解决了城市水管基本都埋在地下，平时的监控和检测存在较大困难，对管道异常，如管道内压力、流量及温度发生异常时，不能及时进行排检，还会出现误报漏报情况的问题。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种可远程监管的智能管道，包括智能管道载体装置控制终端、用于对智能管道载体装置控制终端进行数据采集的手持式数据采集及通讯端以及用于数据处理、储存、分发的应急平台监管端，当异常或事故发生时，监管端担当应急平台，负责智能管道载体装置控制终端与手持式数据采集及通讯端联络，对智能管道载体装置控制终端的状态与手持式数据采集及通讯端的持有人进行行为干预；

所述智能管道载体装置控制终端是由管道本体、第一智能器件安装环、控制盒、传感器组件、控制器、第一储存模块、gsm模块、太阳能供电模块、第一管道连接法兰、第二智能器件安装环、防泄漏探测器和防腐封片组成，其中，所述第一智能器件安装环设置于管道本体的一端，所述控制盒设置于第一智能器件安装环的外表面，所述传感器组件嵌设于第一智能器件安装环的内部，用于对管道内的压力、流量及温度进行数据采集，所述控制器、第一储存模块和gsm模块分别设置于控制盒的内部，所述传感器组件、第一储存模块、gsm模块和太阳能供电模块分别与控制器电性连接，所述第一管道连接法兰设置于管道本体远离第一智能器件安装环的一端，相邻的两个管道本体之间通过第一管道连接法兰连接并通过螺钉紧固，所述第二智能器件安装环设置于紧固连接后的第一管道连接法兰外表面，所述防泄漏探测器嵌设于第二智能器件安装环的内部，所述防腐封片设置于传感器组件的表面，所述控制器通过gsm模块与手持式数据采集及通讯端进行通信；

所述手持式数据采集及通讯端包括微处理器、身份认证模块、第二储存模块、触摸屏、zigbee通信模块和蓄电池供电单元，其中，所述身份认证模块、第二储存模块、触摸屏、zigbee通信模块和蓄电池供电单元分别与微处理器电性连接，所述身份认证模块用于对持有人的身份进行验证，所述第二储存模块用于对处理后的数据及操作信息进行储存，所述触摸屏进行数据显示及指令输入，所述zigbee通信模块用于与监管端进行远程通信，所述蓄电池供电单元用于模块供电。

优选的，所述传感器组件包括壳体以及与壳体固定连接的检测探头，该探头内分别设有对管道内的压力、流量及温度进行数据采集的微型压力传感器、流量传感器和温度传感器，所述第一智能器件安装环的内部设有用于嵌入壳体及检测探头的第一嵌入槽。

优选的，所述第一嵌入槽为凸形状设置，所述第一智能器件安装环的内部设有与传感器组件的探头及壳体表面贴合的第一密封圈和第二密封圈。

优选的，所述第一管道连接法兰上设有安装孔，通过螺钉与安装孔螺纹连接将两个第一管道连接法兰紧固连接。

优选的，所述第二智能器件安装环的内部设有与防泄漏探测器相适配的第二嵌入槽，所述第二智能器件安装环的内圆表面设有与第一管道连接法兰表面贴合的第三密封圈。

优选的，所述管道本体远离第一管道连接法兰的一端设有用于与第一智能器件安装环固定连接的第二管道连接法兰，所述第二管道连接法兰与第一智能器件安装环之间通过紧固螺钉紧固。

优选的，所述控制器采用cc2430单片机。

优选的，所述太阳能供电模块包括分别与控制器电性连接的太阳能光伏板和蓄电池。

优选的，所述微处理器的型号为msp430f448ipzr。

优选的，所述身份认证模块为rfid芯片。

本发明的技术方案中，通过智能管道载体装置控制终端进行管道数据采集，通过gsm模块将采集数据传输给手持式数据采集及通讯端，手持式数据采集及通讯端通过zigbee通信模块实时主动或被动向监管端远程发送包含多个载体状态的数据流，通过监管端对数据进行处理、储存和指令分发，当异常或事故发生时，监管端担当应急平台，负责智能管道载体装置控制终端与手持式数据采集及通讯端联络，对智能管道载体装置控制终端的状态与手持式数据采集及通讯端的持有人进行行为干预，手持式数据采集及通讯端辅助人员在短程范围内检测智能管道载体装置控制终端的状况、远程请示和接收上级指令。本发明提高了判断的有效性，减少了误报漏报的情况，从而有效监管智能管道载体装置控制终端的安全状况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的系统原理框图；

图2为本发明中智能管道载体装置控制终端的结构示意图；

图3为本发明中智能管道载体装置控制终端的剖视图；

图4为本发明中第二智能器件安装环的结构示意图；

图5为本发明中智能管道载体装置控制终端的系统原理框图；

图6为本发明中传感器组件的简易结构框图；

图7为本发明中手持式数据采集及通讯端的系统原理框图。

图中：1、智能管道载体装置控制终端；2、手持式数据采集及通讯端；3、监管端；4、管道本体；5、第一智能器件安装环；6、控制盒；7、传感器组件；71、微型压力传感器；72、流量传感器；73、温度传感器；8、控制器；9、第一储存模块；10、gsm模块；11、太阳能供电模块；12、第一管道连接法兰；13、第二智能器件安装环；14、防泄漏探测器；15、防腐封片；16、微处理器；17、身份认证模块；18、第二储存模块；19、触摸屏；20、zigbee通信模块；21、蓄电池供电单元；22、第一嵌入槽；23、第一密封圈；24、第二密封圈；25、安装孔；26、第二嵌入槽；27、第三密封圈；28、第二管道连接法兰；29、紧固螺钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1-7所示，本发明提供的一种可远程监管的智能管道，包括智能管道载体装置控制终端1、用于对智能管道载体装置控制终端1进行数据采集的手持式数据采集及通讯端2以及用于数据处理、储存、分发的应急平台监管端3，当异常或事故发生时，监管端3担当应急平台，负责智能管道载体装置控制终端1与手持式数据采集及通讯端2联络，对智能管道载体装置控制终端1的状态与手持式数据采集及通讯端2的持有人进行行为干预；

所述智能管道载体装置控制终端1是由管道本体4、第一智能器件安装环5、控制盒6、传感器组件7、控制器8、第一储存模块9、gsm模块10、太阳能供电模块11、第一管道连接法兰12、第二智能器件安装环13、防泄漏探测器14和防腐封片15组成，其中，所述第一智能器件安装环5设置于管道本体4的一端，所述控制盒6设置于第一智能器件安装环5的外表面，所述传感器组件7嵌设于第一智能器件安装环5的内部，用于对管道内的压力、流量及温度进行数据采集，所述控制器8、第一储存模块9和gsm模块10分别设置于控制盒6的内部，所述传感器组件7、第一储存模块9、gsm模块10和太阳能供电模块11分别与控制器8电性连接，所述第一管道连接法兰12设置于管道本体4远离第一智能器件安装环5的一端，相邻的两个管道本体4之间通过第一管道连接法兰12连接并通过螺钉紧固，所述第二智能器件安装环13设置于紧固连接后的第一管道连接法兰12外表面，所述防泄漏探测器14嵌设于第二智能器件安装环13的内部，所述防腐封片15设置于传感器组件7的表面，通过防腐封片15的设置，有效提高了传感器组件7的防腐蚀性能，延长其使用寿命；所述控制器8通过gsm模块10与手持式数据采集及通讯端2进行通信；

所述手持式数据采集及通讯端2包括微处理器16、身份认证模块17、第二储存模块18、触摸屏19、zigbee通信模块20和蓄电池供电单元21，其中，所述身份认证模块17、第二储存模块18、触摸屏19、zigbee通信模块20和蓄电池供电单元21分别与微处理器16电性连接，所述身份认证模块17用于对持有人的身份进行验证，所述第二储存模块18用于对处理后的数据及操作信息进行储存，所述触摸屏19进行数据显示及指令输入，所述zigbee通信模块20用于与监管端3进行远程通信，所述蓄电池供电单元21用于模块供电。

在一个实施例中，所述传感器组件7包括壳体以及与壳体固定连接的检测探头，该探头内分别设有对管道内的压力、流量及温度进行数据采集的微型压力传感器71、流量传感器72和温度传感器73，所述第一智能器件安装环5的内部设有用于嵌入壳体及检测探头的第一嵌入槽22；在实际应用中，可设置多个探头，将微型压力传感器71、流量传感器72和温度传感器73分设于每个探头内，相适配的第一嵌入槽22数量相同且沿管道本体4的中心径向分布，对管道内的压力、流量及温度进行数据采集。

在一个实施例中，所述第一嵌入槽22为凸形状设置，所述第一智能器件安装环5的内部设有与传感器组件7的探头及壳体表面贴合的第一密封圈23和第二密封圈24；通过第一密封圈23和第二密封圈24的设置，大大提高了管道本体4的密封性能，防止出现泄露现象。

在一个实施例中，所述第一管道连接法兰12上设有安装孔25，通过螺钉与安装孔25螺纹连接将两个第一管道连接法兰12紧固连接；采用螺钉紧固的连接方式，便于管道的拆卸与安装。

在一个实施例中，所述第二智能器件安装环13的内部设有与防泄漏探测器相适配的第二嵌入槽26，所述第二智能器件安装环13的内圆表面设有与第一管道连接法兰12表面贴合的第三密封圈27；第三密封圈27的设置提升了管道连接端的密封性，防止出现泄露现象。

在一个实施例中，所述管道本体4远离第一管道连接法兰12的一端设有用于与第一智能器件安装环5固定连接的第二管道连接法兰28，所述第二管道连接法兰28与第一智能器件安装环5之间通过紧固螺钉29紧固；采用螺钉紧固的连接方式，便于管道的拆卸与安装。

在一个实施例中，所述控制器8采用cc2430单片机；cc2430单片机作为zigbee模块的控制器，它是一款高性能、低功耗的805l内核的单片机，也是一款符合ieee802.15.4规范的2.4ghz的射频器件，硬件支持载波监听多路访问/冲突检测(csma/ca)，2.0～3.6v的工作电压有利于实现系统低功耗。

在一个实施例中，所述太阳能供电模块11包括分别与控制器8电性连接的太阳能光伏板和蓄电池；通过太阳能光伏板和控制器8的设置，将太阳能转化为电能，并通过蓄电池进行蓄电，防止出现停电现象。

在一个实施例中，所述微处理器16的型号为msp430f448ipzr。

在一个实施例中，所述身份认证模块17为rfid芯片；通过采用rfid芯片作为身份识别装置，可以实现无线数据采集发送，使用简单并且方便传输。

使用时，通过传感器组件7和防泄漏探测器14对管道本体4的管内压力、流量、温度及是否泄露进行实时检测，将采集的数据通过控制器8进行处理后，经gsm模块10传输给手持式数据采集及通讯端2，通过微处理器16对数据进行进一步处理，并通过第二储存模块18储存，触摸屏19显示，持有人在使用时，首先需经身份认证模块17进行身份认证，身份认证通过后才可使用手持式数据采集及通讯端2进行数据查看、远程请示和接收上级指令，处理后的数据经zigbee通信模块20传输给监管端3平台，通过监管端3对数据进行最后处理、储存和指令分发，当异常或事故发生时，监管端3担当应急平台，负责智能管道载体装置控制终端1与手持式数据采集及通讯端2联络，对智能管道载体装置控制终端1的状态与手持式数据采集及通讯端2的持有人进行行为干预。

综上可得，本发明提高了判断的有效性，减少了误报漏报的情况，从而有效监管智能管道载体装置控制终端1的安全状况。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。