一种在线监测建筑物渗漏水的传感器、监测系统及其应用

文档序号:434389 发布日期:2021-12-24 浏览:35次 >En<

阅读说明:本技术 一种在线监测建筑物渗漏水的传感器、监测系统及其应用 (Sensor for monitoring building water leakage on line, monitoring system and application thereof ) 是由 程学群 李晓刚 于 2021-09-03 设计创作,主要内容包括:本发明实施例公开一种在线监测建筑物渗漏水的传感器、监测系统及其应用,属于建筑物渗水监测技术领域。本发明的传感器,包括阴极和阳极,阴极和阳极之间存在电位差;遇水时,阴极和阳极间诱发电偶腐蚀会产生电化学信号。本发明的在线监测建筑物渗漏水的传感器是基于腐蚀原电池原理,传感器遇水时,产生腐蚀电偶电流信号,再由信号采集器连续接收和记录,将数据无线发送到数据分析中心,从而得到建筑物的渗水高度、渗水时间和渗水位置,实现了建筑物渗水情况的连续实时在线监测及快速预警,能够对渗水地点和时间进行精准定位,提高了防水治理措施效率,为保障人们生产生活环境的舒适性提供了可靠支撑。(The embodiment of the invention discloses a sensor for monitoring water leakage of a building on line, a monitoring system and application thereof, belonging to the technical field of building water leakage monitoring. The sensor comprises a cathode and an anode, wherein a potential difference exists between the cathode and the anode; when water is met, galvanic corrosion is induced between the cathode and the anode to generate an electrochemical signal. The sensor for monitoring the water leakage of the building on line is based on the principle of a corrosion primary battery, generates a corrosion galvanic couple current signal when the sensor meets water, continuously receives and records the signal by the signal collector, and wirelessly transmits data to the data analysis center, so that the water leakage height, the water leakage time and the water leakage position of the building are obtained, the continuous real-time on-line monitoring and the quick early warning of the water leakage condition of the building are realized, the water leakage place and time can be accurately positioned, the efficiency of waterproof treatment measures is improved, and reliable support is provided for guaranteeing the comfort of people in the production living environment.)

一种在线监测建筑物渗漏水的传感器、监测系统及其应用

技术领域

本发明属于建筑物渗水监测技术领域,涉及一种在线监测建筑物渗漏水的传感器、监测系统及其应用。

背景技术

防水工程的质量好坏直接影响房屋建筑的使用功能和寿命,关系到人民生活和生产能否正常进行。然而,由于地域环境差异大,防水施工质量参差不齐,防水材料品质不一,管理难度大等原因,当前并没有形成有效的技术对建筑物防水工程的好坏进行直接评估。

目前,市面上存在一些渗水监测装置及方法,其工作原理主要通过导电性、电阻值变化及施加压力来检测建筑物是否发生漏水,例如,当渗水发生时,电阻值显著降低,而当没有渗水时,电阻值趋于无穷大。上述方式虽然可行,但都存在一些局限性,首先,无法实现连续在线监测,无法得到渗漏水的详细信息,比如渗漏高度及渗水来源等等。同时,上述方法常用的监测区域也比较有限,只能用于监测地面墙面等,而通过加压测试的方式则只能定期监测管道的渗漏,无法应用于其他场景。由此可知,现存的监测手段无法实现建筑物本身的渗漏水监测,难以对建筑物的渗水情况进行及时处理,无法降低人力物力资源,会给人们的生活生产活动带来极大的不便。

发明内容

本发明解决的技术问题是现存的监测手段监测区域有限,只能用于监测地面墙面等区域,无法实现建筑物本身的渗漏水监测,无法连续在线监测。本发明提出了一种在线监测建筑物渗漏水的传感器、监测系统及其应用。本发明的在线监测建筑物渗漏水的传感器是基于腐蚀原电池原理的渗水传感器,实现了建筑物渗水情况的连续实时在线监测及快速预警,能够对渗水地点和时间进行精准定位,且不受监测区域限制,可以对建筑物本身的渗漏水监测,提高了防水治理措施效率,为保障人们生产生活环境的舒适性提供了可靠支撑。

为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:

本发明的目的之一是提供一种在线监测建筑物渗漏水的传感器,所述传感器包括阴极和阳极,所述阴极和阳极之间存在电位差;遇水时,所述阴极和阳极间诱发电偶腐蚀会产生电化学信号;所述电化学信号包括腐蚀电流;

所述传感器产生的腐蚀电流强度在8μA-20μA之间。

本发明的传感器是基于腐蚀原电池的工作原理:阳极部分与阴极部分在电解质中存在一定的电势差,使其通过自发反应产生一定的电化学信号。

优选的,

所述阴极和阳极的电极面积比为1:1;阴极和阳极的间距位于2mm至5mm之间。

优选的,

所述阴极和阳极的材质为一对活泼性不同的金属、金属和非金属、金属与化合物。

本发明传感器是阴极和阳极的材质无特殊要求,只要有一定的电位差,遇水能产生大小适度的腐蚀电流即可。

优选的,

所述一对活泼性不同的金属为锌和铜,其中锌作阳极,石墨作阴极;

所述金属和非金属为锌和石墨,其中锌作阳极,石墨作阴极;

所述金属与化合物为铅和二氧化铅,其中铅作阳极,二氧化铅作阴极。

本发明的目的之二是提供一种在线监测建筑物渗漏水的监测系统,包括至少一个权利要求1-4之一所述的传感器和信号采集器;

所述信号采集器和传感器相连,用来采集来自传感器产生的电化学信号,并输出对电化学信号的采集结果;

根据所述信号采集器的输出结果判断建筑物的渗水情况,实现建筑物渗漏水的在线监测。

优选的,

所述信号采集器的输出结果包括电化学信号无输出和输出电化学信号。

所述信号采集器可以采集来自传感器产生的电化学信号,电化学信号包括腐蚀电流、电位、电阻和噪声等。采集器通过无线传输的方式将信号发送到数据中心,并将数据进行分类及预处理,实现建筑物渗水情况智能化诊断。

信号采集器的数据每分钟自动更新一次,如遇渗水可两分钟内进行预警提醒。

优选的,

所述监测系统还包括警报系统,所述警报系统与信号采集器通过无线传输连接,接收所述信号采集器的输出结果,根据所述输出结果判断建筑物的渗水情况,并给出对应的预警结果。

优选的,

所述传感器的数目为2个,分为上传感器和下传感器;

所述上传感器检测待检测渗漏层顶部的渗水情况;

所述下传感器检测待检测渗漏层底部的渗水情况,此时可依据其电化学信号发生时间判别渗水来源及渗水位置等具体为:,

当上、下传感器均没有接触到水时,电偶腐蚀不发生,两电极间没有电化学信号,表明此时处于安全状态;

当水面触碰到下传感器时,电偶腐蚀发生,下传感器输出电化学信号,表明待检测渗漏层的下部发生渗水,状态显示为警示;

当水浸没到上传感器时,上传感器输出电化学信号,表明待检测渗漏层的上部发生渗水,状态显示为危险;

当水从上传感器流入下传感器时,上传感器先输出电化学信号,下传感器后输出电化学信号,表明检测渗漏层的上部先出现积水;

当水从下传感器逐渐浸没到上传感器时,下传感器先输出电化学信号,上传感器后输出电化学信号,表明水从待检测渗漏层的下部逐渐渗到待检测渗漏层的上部。

本发明中,信号采集器和警报系统采用现有技术中常用的设备或系统即可。

本发明的目的之三是提供本发明的目的之二的在线监测建筑物渗漏水的监测系统在建筑物渗漏水监测中的应用,优选在建筑物地面防水层渗漏水监测中的应用。

本发明实施例提供的上述技术方案,至少具有如下有益效果:

本发明传感器与信号采集器不仅结构简单,操作方便,尺寸小,质量轻,可直接安装在建筑物地面任意位置处,克服了现有检测方法地域受限的问题。本发明通过多个传感器的安装可实现不同区域报警次数的自动统计,以便判别渗水风险,在渗水第一时间精确定位进行维护,使用方便,成本低。

本发明提供的传感器是利用腐蚀原电池的原理,根据不同电极材料在水环境中自发反应产生的电化学信号来判断渗水情况,并且根据不同位置的传感器上信号产生顺序可以判断渗水来源和渗水高度。

本发明提供的传感器得到的电化学信号,可以通过信号采集器无线传输到数据中心进行自动分析,操作简易,方便快捷,可以自行安装多个监测装置,实现不同区域报警次数的自动统计,预判渗水风险,且可在第一时间甄别渗水位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例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获得其他的附图。

图1为本发明的在线监测建筑物渗漏水的监测系统在渗水监测时的使用示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

实施例1

本发明提供了一种在线监测建筑物渗漏水的传感器,所述传感器包括阴极和阳极,所述阴极和阳极之间存在电位差;遇水时,所述阴极和阳极间诱发电偶腐蚀会产生电化学信号;所述电化学信号包括腐蚀电流。

为了探究传感器电极材料、电极间距及两极面积比等因素对输出结果的影响,设计了不同类型的传感器进行试验,设计对照例1-10研究不同电极面积比的影响,设计对照例11-20来探究不同电极距离对输出结果的影响,不同传感器的特征见表1。

表1传感器电极参数的筛选

阳极/阴极 两极距离/mm 两极面积比
实施例1 锌/铜 5 1
对照例1 锌/铜 5 4
对照例2 锌/铜 5 3
对照例3 锌/铜 5 2.5
对照例4 锌/铜 5 2
对照例5 锌/铜 5 1.5
对照例6 锌/铜 5 2/3
对照例7 锌/铜 5 1/2
对照例8 锌/铜 5 2/5
对照例9 锌/铜 5 1/3
对照例10 锌/铜 5 1/4
对照例11 锌/铜 0.5 1
对照例12 锌/铜 1 1
对照例13 锌/铜 2 1
对照例14 锌/铜 3 1
对照例15 锌/铜 4 1
对照例16 锌/铜 6 1
对照例17 锌/铜 7 1
对照例18 锌/铜 8 1
对照例19 锌/铜 9 1
对照例20 锌/铜 10 1

通过实验可知,当阳极材料为锌,阴极材料为铜时,两电极在薄液膜下产生的腐蚀电流稳定在8μA,因此为了提高灵敏度,警报系统的电流阈值同样设置为8μA。当监测到的传感器电流超过该值时,监测系统就会触发报警,当监测到的电流低于该值时,监测系统处于安全状态。

表2和表3为阳极材料为锌,阴极材料为铜时,不同电极面积比和电极间距下的电偶电流监测结果,由表2可以看出,当传感器的两极材料面积比小于1时,电流密度低于8μA,无法识别渗水报警;当面积比超过1时,电流显著增加,超过20μA,此时阳极材料损耗大,不利于传感器长期使用,因此传感器阴阳极材料面积比推荐为1:1。当电极距离小于2mm时,存在传感器制备难度大、电流灵敏度难以控制和电流过大等缺点;当间距超过5mm时,传感器产生的电流信号小于8μA,同样无法自动识别渗水报警,因此推荐电极间距介于2mm~5mm。所选实施例1中的锌与铜电极间输出电流合。

表2不同电极面积比传感器获得的腐蚀电流值

表3不同电极距离的传感器获得的腐蚀电流值

本发明提供的在线监测建筑物渗漏水的传感器的制备方法为:采用锌和铜电极分别作为渗水传感器的阳极和阴极,用金相砂纸将外表面打磨平整,随后将电极焊接封装组成传感器。

实施例2

本发明提供的一种在线监测建筑物渗漏水的监测系统,包括2个传感器,分为上传感器和下传感器;信号采集器和警报系统;

信号采集器和上传感器、下传感器分别相连,用来采集来自上传感器、下传感器产生的电化学信号,并输出对电化学信号的采集结果;

根据信号采集器的输出结果判断建筑物的渗水情况,实现建筑物渗漏水的在线监测。

信号采集器的输出结果包括电化学信号无输出和输出电化学信号。

警报系统与信号采集器通过无线传输连接,接收信号采集器的输出结果,根据输出结果判断建筑物的渗水情况,并给出对应的预警结果。

实施例3

如图1所示,是本发明实施例2提供的在线监测建筑物渗漏水的监测系统在建筑物防水层渗漏水监测中的应用,具体为:

待检测渗漏层包括地面1和地面下部的防水层3,模拟混凝土层2置于地面1和防水层3之间,信号采集器(图中未示出)、上传感器5和下传感器4竖直设置于模拟混凝土的通孔中进行渗水检测,其中,上传感器5与地面1齐平,检测地面1的渗水情况;下传感器4与防水层3齐平,检测防水层3的渗水情况,信号采集器分别采集上传感器5和下传感器4的电化学信号并无线传输至警报系统6进行处理,此处处理是指自动展示“连续监测的电流值”相对“时间”的曲线,根据曲线变化,进行自动监测与预警。

自动监测与预警过程为:

当上传感器5和下传感器4没有接触到水时,电偶腐蚀不发生,铜锌电极间没有电化学信号,最终警报系统中输出结果为绿色曲线,表明此时处于安全状态;当水面触碰到下传感器4时,下传感器4电偶腐蚀发生输出电化学信号,此时警报系统中输出结果为黄色曲线,表明防水层3发生渗水,状态显示为警示;当水浸没到上传感器5时,此时警报系统中输出结果为红色曲线,状态显示为地面1渗水。当水从顶部流入底部时,上传感器5先输出电化学信号,下传感器4后输出电化学信号,警报系统中信号由绿色直接跳为红色,表明地面1先出现积水;当水从底部逐渐浸没到顶部时,下传感器4先输出电化学信号,上传感器5后输出电化学信号,警报系统中信号由绿色-黄色-红色依次转变,表明水从防水层3逐渐渗到地面。

综上,本发明提供的传感器是利用腐蚀原电池的原理,根据不同电极材料在水环境中自发反应产生的电化学信号来判断渗水情况,并且根据不同位置的传感器上信号产生顺序可以判断渗水位置、渗水高度和渗水时间。

基于上述监测过程,可通过安装多个传感器及其配套装置于建筑任意位置中,实现不同区域渗水风险、渗水来源、报警次数的无线监测与统计,并在渗水第一时间精确定位以便维护。

以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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