[发明专利]基于TDC-GP30的供热管道运维方法及系统

权利要求书

1.一种基于TDC-GP30超声波流量转换器的供热管道运维方法，其特征在于，包括：

管道结垢、水流固体颗粒度和气泡检测：在供热低峰时段，计算回波时间，单片机控制GP30芯片产生方波脉冲，激励安装于管道外壁的换能器P₁发射超声波信号，随后换能器P₁按时序接收回波信号，GP30芯片存储回波数量和幅值数据；单片机读取GP30芯片存储数据并计算超声波衰减系数，间隔固定周期上传至云平台；云平台对回波数量和超声波衰减系数进行阈值检测，判断管道结垢情况、水中固体颗粒度及气泡大小并发送报警信息；

管道滴漏检测：在非供热时段，单片机控制GP30芯片产生方波脉冲，激励安装于管道外壁的两个换能器P₂、P₃分别发射和接收超声波信号，GP30芯片检测滴漏产生的瞬时流量并存储；单片机间隔固定周期读取GP30芯片瞬时流量数据，取均值后上传至云平台，云平台对瞬时流量数据进行阈值检测并发送报警信息；

所述的换能器P₁发射超声波信号，具体为：单片机与GP30芯片上电复位，在t₀时刻，单片机通过SPI通信控制GP30芯片产生1个方波脉冲，激励换能器P₁，使换能器P₁产生一个电压幅值为A₀的超声波信号，同时，GP30芯片存储该电压幅值；随后换能器P₁立即进入接收状态，GP30芯片定时器开始计时；

换能器P₁按时序接收回波信号，具体为：若在t_i时刻，其中1≤i≤5，换能器P₁接收到第i个回波B_i，则GP30芯片测量换能器P₁电压幅值A_i并存储；否则停止接收回波，GP30芯片赋值回波数标变量BF＝i-1并存储，同时GP30芯片定时器复位，并计时ΔT后再次由单片机控制GP30芯片产生方波脉冲，激励换能器P₁发射超声波信号；

若在t₆时刻，换能器P₁接收到第六个回波B₆，则GP30芯片测量换能器P₁电压幅值A₆，赋值回波数变量BF＝6，并存储电压幅值A₆和回波数变量BF，同时停止接收回波，GP30芯片定时器复位，并计时ΔT后再次由单片机控制GP30芯片产生方波脉冲，激励换能器P₁发射超声波信号；否则直接停止接收回波，GP30芯片赋值回波数标变量BF＝5并存储，同时GP30芯片定时器复位，并计时ΔT后再次由单片机控制GP30芯片产生方波脉冲，激励换能器P₁发射超声波信号；

计算超声波衰减系数，具体为：单片机读取GP30芯片存储的回波数标变量和电压幅值数据，若BF≥4，计算各个回波的衰减系数α_i；

式中，D为管道外径；

再求得实际超声波衰减系数差值Δα并进行存储；

若BF4，则舍弃该组数据；

至此，完成一次管道结垢、水流固体颗粒度和气泡检测。

2.根据权利要求1所述的基于TDC-GP30超声波流量转换器的供热管道运维方法，其特征在于，所述单片机每间隔n个检测周期，通过NB-IoT模块将该段时间内的若干组有效BF和Δα数据上传至云平台。

3.根据权利要求1所述的基于TDC-GP30超声波流量转换器的供热管道运维方法，其特征在于，若在p组数据中，BF≥5的组数q占比超过70％，且p组数据的实际超声波衰减系数差值Δα的平均值则云平台向热网调度中心发送报警信息。

4.根据权利要求1所述的基于TDC-GP30超声波流量转换器的供热管道运维方法，其特征在于，所述管道滴漏检测，具体为：首先在云平台存储滴漏瞬时流量下限Q_lmin＝0.5L/h；其次，GP30芯片检测瞬时流量并存储，单片机每间隔1小时即从GP30芯片连续读取十条瞬时流量数据，求得均值并上报至云平台；最后，云平台对进行阈值检测，若则云平台向热网调度中心发送报警信息。

5.一种基于TDC-GP30超声波流量转换器的供热管道运维系统，使用权利要求1-4任一项所述的供热管道运维方法，其特征在于，包括：换能器P₁、换能器P₂、换能器P₃、TDC-GP30超声波流量转换器、单片机、LCD显示模块、NB-IoT模块、电源模块及外围电路；所述换能器P₁、换能器P₂、换能器P₃通过耦合剂固定在管道外壁上且分别与TDC-GP30超声波流量转换器连接，TDC-GP30超声波流量转换器通过SPI方式与单片机通信，单片机与NB-IoT模块通过串口进行通信；LCD显示模块与单片机连接，用于显示流量读数；电源模块为各硬件部分供电。