【技术实现步骤摘要】
本技术涉及管网监测，尤其涉及一种用于非满管带压状态下的管道流量监测装置。
技术介绍
1、管道服务是保证城市正常运行与发展的重要基础设施，管网的建设和监测对于城市流通、工业生产和居民生活等各项事业至关重要。流量作为反应管道状况的一个关键指标，是控制、分配和调度的依据，也是安全监测和经济核算的必备工具。随着产业智能化、市政智慧化的推行，对管道流量的检测要求不断提高。如在水务发展领域，水环境治理的深化使得可靠的流量测量数据成为管网诊断、提质增效、厂站网河一体化和水务数字化项目规划、建设、高效运营的起点和前提，也是这些项目的痛点和难点。
2、管道中流体的赋存状态是决定其流量监测方式的重要因素，分为满管状态和非满管状态两种，其中，满管状态指流体充满管道截面，非满管状态指管道中流体液面低于管径。当使用速度面积法流量计时，其核心是要同步测量过流截面的平均流速和过流截面面积(如公式1所示)。对于满管及较高流速的情况，其过流截面可设定为固定值，则仅需获取过流截面的平均流速数据，此时安装电磁流量计即可完成较为准确的流量测量；非满管的场景较为复杂，其过流截面面积需根据管道内流体高度确定，常规情况下管道内流体不带有压力，过流截面的高度可采用压力传感器和空气超声波液位计获得，例如重力流排水管网的流量测量；但管道内流体也存在“非满管且带压”的情况，如污水处理厂中常见的提升泵站出水管，在实际项目中由于现场土建和安装条件的限制，提升泵站的出水管通常表现为带压且非满管，此时过流截面高度的测量面临以下难点：压力传感器受到管道内空气压力(正压或负压)的影
3、q ＝ a(过流面积)×v(平均流速) (1)
4、目前，非满管且带压管道的流量检测常采用以下技术：单一计量监测和组合计量监测。单一计量监测大多利用电磁流量计进行，通过外加电极触发励磁激励和电压激励的双机制，可在一定程度上减少管道内压力和非满管状态的影响，但该技术受监测介质的成分变化影响较大，使用范围有限且液位换算不准确。现有的组合计量监测有电磁流量计加超声波传感器和时差法流量计加压力传感器等，以上组合的不足之处在于：(1)仅关联超声波传感器时，超声波在变化的压力环境下测量结果不准确，低液位下受波速角和管道尺寸形状影响存在测量盲区：(2)压力传感器只作用于一点，未考虑正负压的影响，当管道内存在变化的正负压时会导致测量结果不准确。
5、因此，亟需提供一种管道流量监测装置，以实现非满管且带压状态下管道中流体流速和液位高度的精准测量。
技术实现思路
1、本技术目的是提供一种能够对非满管且带压状态下管道中流体流速和液位高度进行精准测量的管道流量监测装置。
2、本技术解决技术问题采用如下技术方案：
3、一种管道流量监测装置，包括测量模块、主机控制模块、通讯模块、电源模块和后台服务器；所述测量模块用于测量管道内的流体数据，并将测得的流体数据发送至主机控制模块；所述主机控制模块用于对测量模块进行控制，并根据测量模块测得的流体数据对管道流量进行计算；所述通讯模块用于将主机控制模块计算得到的管道流量数据发送至后台服务器；所述后台服务器用于存储管道流量数据；所述电源模块用于对测量模块、通讯模块和主机控制模块进行供电。
4、进一步，所述测量模块包括测量管段以及设置在安装管段上的超声波流速传感器、差压液位传感器和电极液位传感器；
5、所述测量管段的管体两端形成有连接法兰，所述超声波流速传感器包括不少于一对的超声波换能器，所述超声波换能器设置在管体的侧壁上；所述差压液位传感器包括设置在管体顶部的第一差压液位传感器和设置在管体底部的第二差压液位传感器，所述第一差压液位传感器和第二差压液位传感器设置在管体的同一横截面的圆周上；所述电极液位传感器设置在管体的顶部；所述超声波流速传感器、差压液位传感器和电极液位传感器分别与主机控制模块连接，并将测得的流体数据发送至主机控制模块。
6、进一步，所述测量管段的管体两侧开设有与超声波换能器数量一致的通孔，所述通孔内设置有固定管，所述固定管的轴线不与管体的轴线垂直；每对超声波换能器中的两个超声波换能器分别设置在管体两侧的两个轴线重合的固定管中。
7、进一步，所述测量模块在测量管道内的流体数据时，通过超声波流速传感器测量管道内流体的流速，通过差压液位传感器和电极液位传感器测量管道内流体的液位高度，
8、其中，测量管道内流体的液位高度分为非满管和满管两种情况：当管内流体为非满管时，电极液位传感器处于无感应状态，主机控制模块将接收到差压液位传感器的测量数据作为流体的液位高度数据；当管内流体为满管时，电极液位传感器接收到感应信息，主机控制模块接收到电极液位传感器的信号时，将测量管段的内径值作为流体的液位高度数据。
9、进一步，所述主机控制模块包括壳体、中央处理器、固定支架和显示表头；所述壳体通过固定支架设置在测量管段上，所述中央处理器设置在壳体内部，所述显示表头设置在壳体上，并与中央处理器连接。
10、进一步，所述固定支架包括固定台以及设置在固定台底部的若干支脚，所述支脚分别与测量管段两侧的固定管连接，所述壳体设置在固定台上；
11、所述支脚为中空管状，所述超声波流速传感器、差压液位传感器和电极液位传感器的线束从支脚内部穿过，并与中央处理器连接。
12、进一步，所述中央处理器对超声波流速传感器、差压液位传感器和电极液位传感器测量的流体数据进行采集，并将采集得到的流体数据通过显示表头进行显示；所述中央处理器根据超声波流速传感器、差压液位传感器和电极液位传感器测量的液位高度和流速计算得到管道流量数据，并将计算得到的管道流量数据通过显示表头进行显示。
13、进一步，所述显示表头显示的数据包括但不限于液位高度、流速、瞬时流量、累计流量和测量管段的内径值。
14、进一步，所述测量模块、电源模块、通讯模块和主机控制模块的设备壳体均满足ip68防护等级和防腐、防爆要求。
15、本技术具有如下有益效果：本技术的管道流量监测装置通过在监测装置底部与顶部分别安装差压式液位传感器获得较为精确的管内流体高度，解决了传统压力传感器粗略的将管内气压等同于外界气压导致的液位高度偏差问题；采用插入式超声波流速传感器获取管道内的平均流速数据，避免了管质和管衬材料对超声波信号发射、接收的干扰；将装置集成于管段中，并可根据管径及测量精度要求对测流装置声路进行扩展设计，适用范围更广，且不用对原有管道进行打孔等不可逆操作；通过设置电极液位传感器，保障了流量数据的真实有效；还通过将满管液位值与实时液位测量值进行对比，能够实现差压式液位传感器的测量校核，便于及时开展设备的运维工作，确保测量的准确性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种管道流量监测装置，其特征在于，包括测量模块、主机控制模块、通讯模块、电源模块和后台服务器；所述测量模块用于测量管道内的流体数据，并将测得的流体数据发送至主机控制模块；所述主机控制模块用于对测量模块进行控制，并根据测量模块测得的流体数据对管道流量进行计算；所述通讯模块用于将主机控制模块计算得到的管道流量数据发送至后台服务器；所述后台服务器用于存储管道流量数据；所述电源模块用于对测量模块、通讯模块和主机控制模块进行供电。
2.根据权利要求1所述的管道流量监测装置，其特征在于，所述测量模块包括测量管段以及设置在安装管段上的超声波流速传感器、差压液位传感器和电极液位传感器；
3.根据权利要求2所述的管道流量监测装置，其特征在于，所述测量管段的管体两侧开设有与超声波换能器数量一致的通孔，所述通孔内设置有固定管，所述固定管的轴线不与管体的轴线垂直；每对超声波换能器中的两个超声波换能器分别设置在管体两侧的两个轴线重合的固定管中。
4.根据权利要求3所述的管道流量监测装置，其特征在于，所述测量模块在测量管道内的流体数据时，通过超声波流速传感器测量管道内
5.根据权利要求4所述的管道流量监测装置，其特征在于，所述主机控制模块包括壳体、中央处理器、固定支架和显示表头；所述壳体通过固定支架设置在测量管段上，所述中央处理器设置在壳体内部，所述显示表头设置在壳体上，并与中央处理器连接。
6.根据权利要求5所述的管道流量监测装置，其特征在于，所述固定支架包括固定台以及设置在固定台底部的若干支脚，所述支脚分别与测量管段两侧的固定管连接，所述壳体设置在固定台上；
7.根据权利要求6所述的管道流量监测装置，其特征在于，所述中央处理器对超声波流速传感器、差压液位传感器和电极液位传感器测量的流体数据进行采集，并将采集得到的流体数据通过显示表头进行显示；所述中央处理器根据超声波流速传感器、差压液位传感器和电极液位传感器测量的液位高度和流速计算得到管道流量数据，并将计算得到的管道流量数据通过显示表头进行显示。
8.根据权利要求7所述的管道流量监测装置，其特征在于，所述显示表头显示的数据包括但不限于液位高度、流速、瞬时流量、累计流量和测量管段的内径值。
9.根据权利要求1所述的管道流量监测装置，其特征在于，所述测量模块、电源模块、通讯模块和主机控制模块的设备壳体均满足IP68防护等级和防腐、防爆要求。
...【技术特征摘要】
1.一种管道流量监测装置，其特征在于，包括测量模块、主机控制模块、通讯模块、电源模块和后台服务器；所述测量模块用于测量管道内的流体数据，并将测得的流体数据发送至主机控制模块；所述主机控制模块用于对测量模块进行控制，并根据测量模块测得的流体数据对管道流量进行计算；所述通讯模块用于将主机控制模块计算得到的管道流量数据发送至后台服务器；所述后台服务器用于存储管道流量数据；所述电源模块用于对测量模块、通讯模块和主机控制模块进行供电。
2.根据权利要求1所述的管道流量监测装置，其特征在于，所述测量模块包括测量管段以及设置在安装管段上的超声波流速传感器、差压液位传感器和电极液位传感器；
3.根据权利要求2所述的管道流量监测装置，其特征在于，所述测量管段的管体两侧开设有与超声波换能器数量一致的通孔，所述通孔内设置有固定管，所述固定管的轴线不与管体的轴线垂直；每对超声波换能器中的两个超声波换能器分别设置在管体两侧的两个轴线重合的固定管中。
4.根据权利要求3所述的管道流量监测装置，其特征在于，所述测量模块在测量管道内的流体数据时，通过超声波流速传感器测量管道内流体的流速，通过差压液位传感器和电极液位传感器测量管道内流体的液位高度，
5....
【专利技术属性】
技术研发人员：赵云飞，任紫嫣，王得明，胡勇，
申请(专利权)人：北京清控人居环境研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。