[发明专利]一种管道漏水自动化监测系统及方法

权利要求书

1.一种管道漏水自动化监测系统，其特征在于：包括数据采集层、无线通讯层及管理层；数据采集层包括压电式加速度传感器及单片机；压电式加速度传感器、单片机集成于一个整体，安装方式为磁吸式安装，传感器的采集模块直接通过磁铁吸附在管道或阀门的正上方；当单片机接收到上位机发送的采集信号时，单片机进行复位操作后启动A/D转换，单片机的采样频率为5000HZ，并将采集数据缓存在单片机的内部存储器中，当单片机完成一系列工作后单片机自动进入待机模式，等待下次采样信号的唤醒；采集模块供电方式为24V锂电池进行供电；无线通讯层包括无线通讯模块，通过SPI协议与单片机进行数据交换；无线通讯模块工作频率设定为433MHZ，传输速率为100Kb/s，当检测到无线网络空闲时，单片机和无线通讯模块协同工作以数据包形式将采集到的数据发送至无线中继站，再由无线中继站将数据上传至上位机的无线接收端，无线接收端通过上位机的USB端口将数据上传至上位机；管理层负责将收到的数据进行一系列拆包、合并操作后依据传感器编号对数据进行归档；管理系统模块提取各待检测管道的相关传感器的归档数据依次进行处理并作相关分析；在上位机显示界面上通过组态软件显示检测范围的管网图，当相关分析后发现存在疑似泄漏点，直接在管网图上显示漏点的具体位置，并通过绿、黄、红三种颜色及百分数来显示发生泄漏的可信度，当可信度超出设定的阈值时，管理系统模块自动发出报警信号，打印出泄漏点的具体位置图，同时向相关工作人员发送预警信息；

该管道漏水自动化监测系统进行管道漏水自动化监测的方法为：通过IEPE型压电式加速度传感器采集管路的振动信号，通过单片机对信号进行A/D转换、存储，通过无线发射模块给采集的信号发送到中继站，中继站接受到多路振动信号后进行打包处理，集中发送到无线接受模块，上传至上位机；上位机对信号及时运算处理，发现异常情况，在管网运行图上标出异常点，给出具体位置，并向相关工作人员发送预警信息；其中当无线接受模块给数据上传到上位机后，上位机首先给数据进行存储，然后对数据进行滤波，作FFT变换，对相邻的两路信号作相关分析；在上位机界面上通过组态软件显示检测范围的管网图；两两进行相关分析后发现有漏点，直接在管网图上标出漏点的具体位置，并给出发生泄漏的可信度，当可信度超过设定范围时，立刻向有关工作人员发送预警信息。

2.如权利要求1所述的一种管道漏水自动化监测系统，其特征在于：压电式加速度传感器为IEPE型压电式加速度传感器，该传感器底端装有磁铁，直接吸附在管道或阀门上，传感器的输出端直接与单片机相连，传感器采集管路的振动信号。

3.如权利要求1所述的一种管道漏水自动化监测系统，其特征在于：压电式加速度传感器的安装距离为200米一个，选择管道的上表面进行安装，或直接安装在阀门上。

4.如权利要求1所述的一种管道漏水自动化监测系统，其特征在于：压电式加速度传感器与单片机相连，采用同轴电缆对压电式加速度传感器供电并实现信号的传输。

5.如权利要求1所述的一种管道漏水自动化监测系统，其特征在于：单片机为STM32单片机，设置单片机的采样频率为5000HZ，该单片机可以为传感器提供24V电压，并实现对传感器输出的模拟信号进行A/D转换，设定单片机的采样周期为3S，当单片机完成采样后自动停止工作，进入待机模式，等待下次采样指令唤醒，当单片机完成一个采样周期后，把采集的信号自动放入数据缓存器中，等待无线发射。

6.如权利要求1所述的一种管道漏水自动化监测系统，其特征在于：无线通讯模块为SI4463无线通讯模块，设定该SI4463无线通讯模块的发送频率为433MHZ，当单片机完成采集后无线通讯模块自动开启，把采集的信号上传到中继站，当中继站接受到多路信号后，集中进行打包，统一上传到无线接受端。

7.如权利要求1所述的一种管道漏水自动化监测系统，其特征在于：无线通讯层还负责传输上位机发送的采集指令，当单片机收到采集指令后立刻唤醒进行采集。

8.如权利要求1所述的一种管道漏水自动化监测系统，其特征在于：传感器、单片机、无线发射模块集成于一个整体，用不锈钢材质作为壳体，壳体具有可固定孔，用于固定在管道或阀门上，以达到防盗的作用。