一种供水管道泄漏定位检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种供水管道泄漏定位检测系统，由传感器、信号调理电路、数据采集及存储模块、LabVIEW上位机定位模块等组成；所述的供水管道泄漏定位检测系统通过上级的便携式计算机和下级的数据采集单元构成分布式数据采集系统，并且为避免数据采单元和便携式计算机之间的通讯电缆耦合的噪声影响，便携式计算机和数采单元之间通过支持热插拔的USB总线方式连接；所述的供水管道泄露定位检测系统通过检测有漏水发生的管道的异常信号在两个信道之间的传播情况来确定漏点位置的。本发明专利技术具有操作简便、测量精度高、对环境适应性强的特点，对长距离，小流量泄漏的检测也能达到较高精度。

A Leakage Location and Detection System for Water Supply Pipeline

The invention discloses a leak location detection system for water supply pipeline, which is composed of sensors, signal conditioning circuit, data acquisition and storage module, LabVIEW host computer positioning module, etc. The leak location detection system for water supply pipeline consists of a distributed data acquisition system through upper portable computer and lower data acquisition unit, and in order to avoid data acquisition unit and convenience. The noise effect of communication cable coupling between portable computers, the connection between portable computers and data acquisition units by means of USB bus supporting hot plugging, and the leak location detection system of water supply pipeline determines the location of the leak point by detecting the propagation of abnormal signal of pipeline with leakage between two channels. The invention has the characteristics of simple operation, high measurement accuracy and strong environmental adaptability, and can also achieve high accuracy in detecting leakage of long distance and small flow.

【技术实现步骤摘要】
一种供水管道泄漏定位检测系统
本专利技术属于供水管道
，具体地是涉及一种供水管道泄漏定位检测系统。
技术介绍
供水管道常年埋于地下受水压变化及天气环境变化影响大，管道易被腐蚀而发生泄漏。这种现象不仅浪费我国宝贵的淡水资源，还会对地上的建筑物及公共设施带来严重的破坏，因此及时发现供水管道泄漏点位置并进行处理有重要的现实意义。谐振式传感器利用谐振元件把被测参量转换为频率信号的传感器，又称频率式传感器。当被测参量发生变化时，振动元件的固有振动频率随之改变，通过相应的测量电路，就可得到与被测参量成一定关系的电信号。70年代以来谐振式传感器在电子技术、测试技术、计算技术和半导体集成电路技术的基础上迅速发展起来。其优点是体积小、重量轻、结构紧凑、分辨率高、精度高以及便于数据传输、处理和存储等。按谐振元件的不同，谐振式传感器可分为振弦式、振筒式、振梁式、振膜式和压电谐振式等（见振弦式传感器、振筒式传感器、振梁式传感器、振膜式传感器、石英晶体谐振式传感器）。谐振式传感器主要用于测量压力，也用于测量转矩、密度、加速度和温度等。
技术实现思路
本专利技术就是针对供水管道泄漏时的信号比较微弱且混有大量噪声问题，提供一种供水管道泄漏定位检测系统。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。本专利技术一种供水管道泄漏定位检测系统，其特征在于：由传感器、信号调理电路、数据采集及存储模块、LabVIEW上位机定位模块等组成；所述的供水管道泄漏定位检测系统通过上级的便携式计算机和下级的数据采集单元构成分布式数据采集系统，并且为避免数据采单元和便携式计算机之间的通讯电缆耦合的噪声影响，便携式计算机和数采单元之间通过支持热插拔的USB总线方式连接；所述的供水管道泄露定位检测系统通过检测有漏水发生的管道的异常信号在两个信道之间的传播情况来确定漏点位置的。作为本专利技术的一种优选方案，所述传感器选用声华公司的SR10谐振式传感器。作为本专利技术的另一种优选方案，所述的信号调理电路包括放大电路、滤波电路，放大电路采用的放大器为AD620，采用NE5532双运放带通滤波的方法提取有用信号。作为本专利技术的另一种优选方案，定位检测系统的AD转换电路采用的是STM32内置ADC子系统。具体地，系统的数据传输利用STM32和SD卡完成，传感器利用SPI总线将调理后的数据存储于SD卡中，STM32可直接与SD卡交换数据，SD卡利用USB插口与上位机交换数据。与现有技术相比，本专利技术有益效果是。本专利技术所公开的一种供水管道泄漏定位检测系统，具有操作简便、测量精度高、对环境适应性强的特点，对长距离，小流量泄漏的检测也能达到较高精度，是一种较为理想的自来水管线泄漏检测定位系统。可以直接应用于供水管道泄漏检测领域，也可稍加改动应用于石油管道、天然气管道等泄漏检测领域，具有广阔市场前景。附图说明为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1是本专利技术一种供水管道泄漏定位检测系统的结构示意框图。图2是本专利技术一种供水管道泄漏定位检测系统的相关检测方法原理图。图3是本专利技术一种供水管道泄漏定位检测系统放大电路的电路图。图4是本专利技术一种供水管道泄漏定位检测系统滤波电路的电路图。图5是本专利技术的SD卡读写流程图。图2中标记：1为传感器、2为漏点、3为传感器。具体实施方式结合附图1所示，供水管道泄漏定位检测系统由传感器、信号调理电路、数据采集及存储模块、LabVIEW上位机定位模块等组成。因为在城市自来水管线的泄漏检测中，管线暴露点之间的距离一般在100m以上，有的甚至相距200m以上，导致数据采集模块与便携式计算机之间的距离较远，所以本专利技术通过上级的便携式计算机和下级的数据采集单元构成分布式数据采集系统，并且为避免数据采单元和便携式计算机之间的通讯电缆耦合的噪声影响，便携式计算机和数采单元之间通过支持热插拔的USB总线方式连接。工作时先通过USB总线向下级的各个数采单元传送初始化参数，包括传感器放置时间、信号采集长度以及其他各种数据采集和传输的初始化参数。然后将传感器放置在指定位置，数据采集模块的内置实时时钟通过控制A/D启动采集，采集到的信号经过调理电路做滤波处理，以滤除信号内可能混有的工频和其他低、高频噪声，并通过程控放大器匹配量化器电平，减少量化噪声。调理后的信号经A/D转移后再通过同步串行SPI总线存储在大容量的存储器SD卡里。采集完成后再将数据采集模块取回，通过USB总线(USB2.0)将采集的信号导入便携式计算机处理。如图2所示，当供水管道发生漏水时，漏出管道的水会与漏口发生摩擦，周围介质也会随着水流产生摩擦声，这些碰撞或摩擦都会产生不同频率的振动，从而产生漏水声；相关定位检漏就是使用两个传感器1、3在管道两端采集漏水声音信号，而后对采集到的两路信号进行相关运算来确定漏点2。作为本专利技术的一种优选方案，所述传感器选用声华公司的SR10谐振式传感器。所述SR10谐振式传感器的测量温度范围是-20℃～120℃，通过经验了解管道泄漏产生的振动信号的频率段为20Hz～2kHz，SR10谐振式传感器频率范围为1Hz～15kHz，完全满足测量要求。作为本专利技术的另一种优选方案，所述的信号调理电路包括放大电路、滤波电路，放大电路采用的放大器为AD620，采用NE5532双运放带通滤波的方法提取有用信号。作为本专利技术的另一种优选方案，定位检测系统的AD转换电路采用的是STM32内置ADC子系统。具体地，系统的数据传输利用STM32和SD卡完成，传感器利用SPI总线将调理后的数据存储于SD卡中，STM32可直接与SD卡交换数据，SD卡利用USB插口与上位机交换数据。如图4所示，根据对泄漏的基础理论可知其能量主要分布在20Hz～2kHz频段。为了能有效的提取泄漏信息，系统采用了NE5532双运放带通滤波的方法提取有用信号。它具有更好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽，电源电压范围大等特点本专利技术为有源滤波，可以不使用电感而实现任何响应，并且避免了棘手的磁泄漏问题。系统的AD转换电路采用的是STM32内置ADC子系统，STM32的ADC是12位逐次逼近型的模拟数字转换器。其包含有两个ADC，最大的转换速率为1Mhz，也就是转换时间为1us，有12位分辨率。系统的数据传输利用STM32和SD卡。STM32载有标准的SD卡接口，这个接口可以外扩大容量存储设备，用来记录数据。它的容量可以达到32Gb，而且支持SPI接口，利用STM32自带的SPI接口，最大通信速度可达18Mbps，每秒可传输数据2M字节以上方便移动。SD卡具有容量大、更换方便、于携带且编程简单的特点。液晶显示模块与SD卡兼容，可以将数据通过液晶显示屏显示出来。SD卡的读写流程图见图5。可以理解的是，以上关于本专利技术的具体描述，仅用于说明本专利技术而并非受限于本专利技术实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本专利技术进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种供水管道泄漏定位检测系统，其特征在于：由传感器、信号调理电路、数据采集及存储模块、LabVIEW上位机定位模块等组成；所述的供水管道泄漏定位检测系统通过上级的便携式计算机和下级的数据采集单元构成分布式数据采集系统，并且为避免数据采单元和便携式计算机之间的通讯电缆耦合的噪声影响，便携式计算机和数采单元之间通过支持热插拔的USB总线方式连接；所述的供水管道泄露定位检测系统通过检测有漏水发生的管道的异常信号在两个信道之间的传播情况来确定漏点位置的。

【技术特征摘要】
1.一种供水管道泄漏定位检测系统，其特征在于：由传感器、信号调理电路、数据采集及存储模块、LabVIEW上位机定位模块等组成；所述的供水管道泄漏定位检测系统通过上级的便携式计算机和下级的数据采集单元构成分布式数据采集系统，并且为避免数据采单元和便携式计算机之间的通讯电缆耦合的噪声影响，便携式计算机和数采单元之间通过支持热插拔的USB总线方式连接；所述的供水管道泄露定位检测系统通过检测有漏水发生的管道的异常信号在两个信道之间的传播情况来确定漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：许亚夫，
申请(专利权)人：许亚夫，
类型：发明
国别省市：辽宁,21