智能管网检测系统及方法

文档序号:647104 发布日期:2021-05-14 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 智能管网检测系统及方法 (Intelligent pipe network detection system and method ) 是由 陈伟强 于 2021-02-06 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种智能管网检测系统及方法,在管网的每根管道上设置智能芯片和检测器件,以实时检测管道的变形破裂情况,智能芯片根据检测结果向中转发送装置发送检测信号,中转发送装置再根据检测信号广播通知信号,以便在管网上方的地面或空中移动的移动式接收装置接收并向监控中心转发该通知信号;从而使监控中心能够及时发现地下管网的管道变形破裂情况,有利于及时采取应对措施,避免引起严重事故。(The invention provides an intelligent pipe network detection system and a method, wherein each pipeline of a pipe network is provided with an intelligent chip and a detection device so as to detect the deformation and rupture conditions of the pipeline in real time, the intelligent chip sends a detection signal to a transfer sending device according to the detection result, and the transfer sending device broadcasts an informing signal according to the detection signal, so that a mobile receiving device moving on the ground or in the air above the pipe network receives and forwards the informing signal to a monitoring center; therefore, the monitoring center can find the deformation and breakage conditions of the pipelines of the underground pipe network in time, and is favorable for taking response measures in time to avoid causing serious accidents.)

智能管网检测系统及方法

技术领域

本发明涉及管道技术领域,尤其涉及一种智能管网检测系统及方法。

背景技术

地下管网(如污水管网、排水管网、自来水管网等)由于是埋在地下的,管网中的管道有时候会因为各种原因(例如地质变动)而变形破裂,导致管内液体流出而导致环境污染、地面坍塌等事故。一般的地下管网,在管道变形破裂时,通常无法及时发现管道变形破裂情况,往往只有等管道变形破裂引起事故时才能发现管道变形破裂情况。为此,亟需寻求一种能够及时发现地下管网的管道变形破裂情况的管网检测系统。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处,本申请实施例的目的在于提供一种智能管网检测系统及方法,能够及时发现地下管网的管道变形破裂情况。

第一方面,本申请实施例提供一种智能管网检测系统,包括:

监控中心;

多根管道,每根所述管道上设置有智能芯片和若干与所述智能芯片电性连接的检测器件;所述智能芯片用于通过所述检测器件检测对应的管道的变形破裂情况,并根据检测结果生成检测信号发送出去;

多个中转发送装置,用于接收所述智能芯片的检测信号,并根据所述检测信号生成通知信号进行广播;

若干个移动式接收装置,可在管网上方的地面或空中移动,并用于接收所述中转发送装置广播的通知信号,并转发至监控中心。

所述的智能管网检测系统中,所述中转发送装置设置在沙井中,每个沙井设置有一个所述中转发送装置,所述智能芯片设置在所述管道伸入沙井的部分中。

进一步的,每根所述管道的两端分别伸入相邻的两个沙井中,所述智能芯片设置在所述管道的一端。

所述的智能管网检测系统中,所述检测器件包括一根金属丝,所述金属丝设置在所述管道的管壁内,所述金属丝的一端与所述智能芯片电性连接,另一端沿管道的轴向延伸至所述管道远离所述智能芯片的一端后,绕转并沿管道的轴向返回与所述智能芯片电性连接;所述智能芯片通过检测所述金属丝的电阻来检测对应的管道的变形破裂情况。

进一步的,所述检测器件设置有多个,多个所述检测器件沿所述管道的周向均匀排布。

一些实施方式中,所述管道由多段子管道连接而成,相邻的两段子管道的两个对接端面中,一个对接端面上设置有端子插针,另一个对接端面上设置有对应的端子插孔,所述端子插针与对应的端子插孔对插以连接所述两段子管道中的金属丝。

进一步的,相邻的两段子管道的两个对接端面中,一个对接端面上设置有定位插柱,另一个对接端面上设置有对应的定位插孔,所述定位插柱插入对应的定位插孔中。

所述的智能管网检测系统中,所述移动式接收装置设置在移动载体上,所述移动载体为车辆或无人机。

第二方面,本申请实施例提供一种智能管网检测方法,应用于所述的智能管网检测系统的中转发送装置,包括步骤:

A1.接收智能芯片定期发送的检测信号;

A2.根据所述检测信号判断对应的管道是否变形破裂;

A3.若否,则生成第一通知信号,并按第一预设周期周期性地广播所述第一通知信号;

A4.若是,则生成第二通知信号,并按第二预设周期周期性地广播所述第二通知信号;所述第二预设周期比所述第一预设周期短。

所述的智能管网检测方法中,步骤A4之后,还包括:

A5.若从第一次广播第二通知信号的时刻起,在第一预设时间内没有接收到移动式接收装置发回的应答信号,则缩短所述第二预设周期。

有益效果:

本申请实施例提供的一种智能管网检测系统及方法,在管网的每根管道上设置智能芯片和检测器件,以实时检测管道的变形破裂情况,智能芯片根据检测结果向中转发送装置发送检测信号,中转发送装置再根据检测信号广播通知信号,以便在管网上方的地面或空中移动的移动式接收装置接收并向监控中心转发该通知信号;从而使监控中心能够及时发现地下管网的管道变形破裂情况,有利于及时采取应对措施,避免引起严重事故。

附图说明

图1为本申请实施例提供的智能管网检测系统的示意图。

图2为本申请实施例提供的智能管网检测系统中,第一种管道的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的智能管网检测系统中,管道的横截面图。

图4为本申请实施例提供的智能管网检测系统中,第二种管道的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的智能管网检测系统中,第二种管道的子管道的连接结构图。

图6为本申请实施例提供的智能管网检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1,本申请实施例提供的一种智能管网检测系统,包括:

监控中心1;

多根管道2,每根管道2上设置有智能芯片3和若干与智能芯片3电性连接的检测器件4;智能芯片用于通过检测器件4检测对应的管道2的变形破裂情况,并根据检测结果生成检测信号发送出去;

多个中转发送装置5,用于接收智能芯片3的检测信号,并根据检测信号生成通知信号进行广播;

若干个移动式接收装置6,可在管网上方的地面或空中移动,并用于接收中转发送装置5广播的通知信号,并转发至监控中心1。

在实际应用中,多根管道2连接组成管网(地下管网),各管道2的智能芯片3通过检测器件4实时检测对应管道2的变形破裂情况,若管道2正常,则智能芯片3生成表示管道正常的第一检测信号,并发送至中转发送装置5,若管道2变形破裂,则智能芯片3生成表示管道变形破裂的第二检测信号,并发送至中转发送装置5,中转发送装置5在接收到第一检测信号时,生成第一通知信号进行广播,在接收到第二检测信号时,生成第二通知信号进行广播;移动式接收装置6在工作时,在管网上方的地面或空中巡逻,当经过中转发送装置5附近时会接收到对应的通知信号,并转发至监控中心1,从而,监控中心1可根据通知信号的具体类型判断对应的管道2是否变形破裂,从而使监控中心能够及时发现地下管网的管道变形破裂情况,有利于及时采取应对措施,避免引起严重事故。

由于为了保证移动式接收装置6能够可靠地接收到通知信号,因此发射通知信号的功率应该足够大,与由智能芯片3直接通过天线进行通知信号的广播的方式相比,此处设置中转发送装置5进行信号中转,对智能芯片3的功率要求较小,有利于智能芯片3的小型化和简单化,从而有利于降低管道2的价格,当某个管道2变形破裂后进行更换时,所需代价较小(中转发送装置5无需一同更换)。

在实际应用中,为了方便对管网进行维护,通常会沿管网延伸的方向每隔一段距离(通常为25m-50m)就设置一个沙井90;从而,在一些优选实施方式中,中转发送装置5设置在沙井90中(如图1所示),每个沙井90均设置有一个中转发送装置5,智能芯片3设置在管道2伸入沙井90的部分中。把中转发送装置5设置在沙井90中,无需另外设置井道来安装中转发送装置5及其天线5.1(中转发送装置5包括天线5.1),且方便对中转发送装置5进行维护;把智能芯片3设置在管道2伸入沙井90的部分中,有利于智能芯片3与对应的中转发送装置5进行可靠通讯,尤其是当智能芯片3与中转发送装置5通过无线通讯方式进行通讯的时候。

其中,智能芯片3与对应的中转发送装置5之间通过有线方式或无线方式通讯连接。例如图1中,智能芯片3与对应的中转发送装置5之间通过无线方式通讯连接,从而智能芯片3和中转发送装置5均包括无线通讯模块(如WIFI通讯模块、ZIFBEE通讯模块或其它通讯模块)。

进一步的,在一些实施方式中,见图1,每根管道2的两端分别伸入相邻的两个沙井90中,智能芯片3设置在管道2的一端。从而每个沙井90中的中转发送装置5对应一根管道2,有利于实现对变形破裂的管道的定位。

例如,在一些实施方式中,智能芯片3发出的检测信号包含该智能芯片3的定位信息(智能芯片3中包括定位模块,如GPS定位模块、北斗定位模块等),从而中转发送装置5把该定位信息加入到通知信号中;使监控中心1能够快速对变形破裂的管道进行定位。在另一些实施方式中,智能芯片3发出的检测信号包含该智能芯片3的编号信息,从而中转发送装置5把该编号信息加入到通知信号中;使监控中心1可用该编号信息在预存的位置查询表中进行查询,得到对应管道的位置信息,从而实现对变形破裂的管道的定位。在另一些实施方式中,中转发送装置5广播的通知信号中包含该中转发送装置5的定位信息(中转发送装置5中包括定位模块,如GPS定位模块、北斗定位模块等),由于中转发送装置5与管道2是一一对应的,监控中心1通过对中转发送装置5的定位信息可快速对相应的管道2进行定位。在另一些实施方式中,中转发送装置5广播的通知信号中包含该中转发送装置5的编号信息,监控中心1可用该编号信息在预存的位置查询表中进行查询,得到对中转发送装置5的位置信息,由于中转发送装置5与管道2是一一对应的,监控中心1通过对中转发送装置5的定位信息可快速对相应的管道2进行定位。

在本实施例中,见图1-4,检测器件4包括一根金属丝,该金属丝设置在管道2的管壁2.1内,该金属丝的一端与智能芯片3电性连接,另一端沿管道2的轴向延伸至该管道2远离智能芯片3的一端后,绕转并沿该管道2的轴向返回与智能芯片3电性连接(即该金属丝沿U形延伸,且两端与智能芯片3电性连接);智能芯片3通过检测金属丝的电阻来检测对应的管道2的变形破裂情况。具体的,智能芯片3包括电阻检测电路和微处理器,该金属丝与电阻检测电路连接,当管道2弯曲变形时会使金属丝拉伸,从而改变金属丝的电阻,电阻检测电路可检测到金属丝的电阻变化情况,若管道2弯曲变形过大或者断裂,则会导致金属丝拉伸长度过大或者断裂,从而使检测到的电阻过大,因此,微处理器可通过金属丝电阻的检测结果来判断管道2是否变形破裂:当检测到金属丝的电阻大于预设的电阻阈值时,判定对应的管道2变形破裂,否则,判定对应的管道2正常。其中,电阻阈值可根据实际需要进行设置。

其中,检测器件4的数量可根据实际需要进行设置;在一些优选实施方式中,检测器件4设置有多个,多个检测器件4沿管道2的周向均匀排布。从而,当智能芯片3通过至少一个检测器件4检测到管道2变形破裂时,即判定该管道2变形破裂,提高检测结果的可靠性。例如图3中,检测器件4设置有四个,该四个检测器件4沿管道2的周向均匀排布,从而无论管道2沿哪个方向变形破裂,均能够被检测到。

需要说明的是,当检测器件4设置有多个且检测器件4包括金属丝时,由于智能芯片3只设置一个,因此,部分或全部金属丝包括沿管道2周向延伸的连接段和沿管道2轴向延伸的主体段,主体段通过连接段与智能芯片3电性连接。

在一些实施方式中,如图2所示,每根管道2为一根整管,从而管道2中的金属丝是连续的。

在另一些实施方式中,如图4、5所示,管道2由多段子管道2.2连接而成,相邻的两段子管道2.2的两个对接端面中,一个对接端面上设置有端子插针2.3,另一个对接端面上设置有对应的端子插孔(图中没画),端子插针2.3与对应的端子插孔对插以连接两段子管道2.2中的金属丝(由于管道2分段,里面的金属丝相应地分段)。其中,相邻的两段子管道2.2之间可通过连接套环2.4进行连接,但不限于此。一般地,当每根管道2的长度较长时,可采用这种分段使结构,以降低生产和运输难度。

进一步的,见图5,相邻的两段子管道2.2的两个对接端面中,一个对接端面上设置有定位插柱2.5,另一个对接端面上设置有对应的定位插孔(图中没画),定位插柱2.5插入对应的定位插孔中。通过定位插柱2.5和定位插孔的定位作用,可保证端子插针2.3与对应的端子插孔可靠对准,从而方便段子管道2.2之间的连接,且由定位插柱2.5承担连接端面间的剪切力,避免端子插针2.3断裂。其中,定位插柱2.5的长度比端子插针2.3长,从而定位插柱2.5先与定位插孔对接后,端子插针2.3再插入对应的端子插孔中。

其中,定位插柱2.5的数量和位置可根据需要进行设置,例如图5中,定位插柱2.5设置有四个,并沿对接端面的周向均匀排布。

为了实现移动式接收装置6的巡逻移动,可把移动式接收装置6设置在移动载体7上,该移动载体为车辆或无人机。例如,移动载体7为专用车辆,该车辆沿预设的路线巡逻。例如,移动载体7为公交车或出租车等公共交通工具,通过把移动式接收装置6设置在现成的公共交通工具上,可降低配置和运行成本。

在实际使用中,智能芯片3可按预设周期定期发送检测信号,而中转发送装置5在正常情况下按第一预设周期周期性地广播第一通知信号(该第一预设周期可以与智能芯片3的发送周期相同或不同),当检测到管道2变形破裂时,中转发送装置5按第二预设周期周期性地广播第二通知信号,且该第二预设周期比第一预设周期短(即第二通知信号的发射频率比第一通知信号的发射频率高);从而在正常情况下,发射通知信号的频率可以设置得较低,以降低能耗,当检测到管道2变形破裂时,以较高频率发射通知信号,有利于移动式接收装置6及时接收到该通知信号,从而使监控中心1能够及时发现管道变形破裂的情况。

在实际使用中,移动式接收装置6还用于在接收到通知信号后向中转发送装置5发回应答信号,以便中转发送装置5知道是否有移动式接收装置6接收到通知信号。从而,中转发送装置5还用于接收移动式接收装置6发回的应答信号。

在实际使用中,中转发送装置5还用于在从第一次广播第二通知信号的时刻起,若第一预设时间内没有接收到移动式接收装置6发回的应答信号,则缩短第二预设周期(即增大第二通知信号的发送频率)。以提高移动式接收装置6及时接收到第二通知信号的概率。

在实际使用中,中转发送装置5还用于在从第一次广播第二通知信号的时刻起,若第二预设时间内没有接收到移动式接收装置6发回的应答信号,则广播中继指令,以使其它中转发送装置5开启中继功能以转发该第二通知信号。当其它中转发送装置5开启中继功能后,会接收该第二通知信号,然后通过广播的方式广播出去,从而大大增加了该第二通知信号的覆盖范围,进一步提高移动式接收装置6及时接收到第二通知信号的概率。

基于上述的智能管网检测系统,本申请实施例还提供一种示例性的智能管网检测方法,该方法应用于的智能管网检测系统的中转发送装置5,包括步骤:

A1.接收智能芯片定期发送的检测信号;

A2.根据检测信号判断对应的管道是否变形破裂;

A3.若否,则生成第一通知信号,并按第一预设周期周期性地广播第一通知信号;

A4.若是,则生成第二通知信号,并按第二预设周期周期性地广播第二通知信号;第二预设周期比第一预设周期短。

其中,智能芯片在管道正常时发出表示管道正常的第一检测信号,在管道变形破裂时发出表示管道变形破裂的第二检测信号。从而,步骤A2中,若检测信号为第一检测信号,则判定对应的管道正常,若检测信号为第二检测信号,则判定对应的管道变形破裂。例如,检测信号的数据帧中包括一个状态位,在第一检测信号中,该状态位为0,在第二检测信号中,该状态位为1,从而,步骤A2中,通过检测检测信号的数据帧中的状态位是0还是1来判断该检测信号是第一检测信号还是第二检测信号。

在一些优选实施方式中,步骤A4之后,还包括:

A5.若从第一次广播第二通知信号的时刻起,在第一预设时间内没有接收到移动式接收装置发回的应答信号,则缩短第二预设周期(即提高发送第二通知信号的频率)。

从而提高移动式接收装置6及时接收到第二通知信号的概率。

在一些优选实施方式中,步骤A4之后,还包括:

A6. 若从第一次广播第二通知信号的时刻起,在第二预设时间内没有接收到移动式接收装置发回的应答信号,则广播中继指令,以使其它中转发送装置开启中继功能以转发该第二通知信号。

从而大大增加了该第二通知信号的覆盖范围,进一步提高移动式接收装置6及时接收到第二通知信号的概率。

在一些优选实施方式中,步骤A4之后,还包括:

A7.若从第一次广播第二通知信号的时刻起,接收到N个由不同移动式接收装置发回的应答信号,则增大第二预设周期(即降低发送第二通知信号的频率),其中N是预设的次数阈值,为正整数。

实际应用中,移动式接收装置6接收到第二通知信号后可能由于网络连接异常或其他故障而无法及时把第二通知信号转发至监控中心1,但N个移动式接收装置6均无法转发的概率较小,因此,当有N个移动式接收装置6接收到第二通知信号并发回应答信号时,监控中心1接收到第二通知信号的概率较高,此时可降低发送频率,以降低能耗。其中,第二预设周期可回复到初始值,或增大至与第一预设周期相同。其中N可根据实际需要设置,例如N=6。

在一些实施方式中,第一通知信号和第二通知信号中均包含对应智能芯片的定位信息。该定位信息是从智能芯片发送的检测信号中提取得到的。

在一些实施方式中,第一通知信号和第二通知信号中均包含对应智能芯片的编号信息。该智能芯片的编号信息是从智能芯片发送的检测信号中提取得到的。

在一些实施方式中,第一通知信号和第二通知信号中均包含中转发送装置5的定位信息。

在一些实施方式中,第一通知信号和第二通知信号中均包含中转发送装置5的编号信息。

综上所述,虽然本发明已以优选实施例揭露如上,但上述优选实施例并非用以限制本发明,本领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与润饰,其方案与本发明实质上相同。

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