[發(fā)明專利]一種新穎的供熱管網隱性氣體泄漏檢測系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2016-07-24
• 公開（公告）號: CN107655946A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設計）人: 趙寶瀛
• 申請（專利權）人: 趙寶瀛
• 主分類號: G01N27/16
• 分類號: G01N27/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種新穎的供熱管網隱性氣體泄漏檢測系統(tǒng)。

背景技術

焓，熱力學中表征物質系統(tǒng)能量的一個重要狀態(tài)參量，常用符號H表示。對一定質量的物質，焓定義為H=U+pV，式中U為物質的內能，p為壓力，V為體積。單位質量物質的焓稱為比焓，表示為h=u+p/ρ。空氣中的焓值是指空氣中含有的總熱量，通常以干空氣的單位質量為基準，稱作比焓。工程中簡稱為焓，是指一千克干空氣的焓和與它相對應（1Kg干空氣中含有）的水蒸氣的焓的總和。在工程上，我們可以根據一定質量的空氣在處理過程中比焓的變化，來判定空氣是得到熱量還是失去了熱量?？諝獾谋褥试黾颖硎究諝庵械玫綗崃?空氣的比焓減小表示空氣中失去了熱量。在計算氣流經過換熱器的換熱量的時候，氣流一側的換熱量計算通過焓差計算相當簡便：Q= M*(H_out-H_in) ，其中，Q是換熱量，M是氣流質量流量，H為氣流比焓值。其實這不只針對氣流，對于氣液兩相的制冷劑流動，也是同樣的計算方法。

隨著計算機技術以及熱力學技術的發(fā)展，直接焓值測量技術的應用也逐漸成熟，將直接焓值測量技術應用于供熱管網隱性泄漏中實現(xiàn)能量損耗的降低成為當前熱力行業(yè)的分析重點之。依據熱力行業(yè)的特征，采用ZigBee無線傳感器網絡技術構建了基于直接焓值架構的供熱節(jié)能系統(tǒng)設計，在熱網中，對供熱系統(tǒng)的化節(jié)能管理具有重要作用。傳統(tǒng)的供熱節(jié)能管理需要大量的人力協(xié)助，數(shù)據傳輸效率低，系統(tǒng)消耗成本較高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對供熱管網由于管線距離長、高空架設結構不統(tǒng)一，導致其隱性熱量泄露嚴重且很難發(fā)現(xiàn)的問題，設計了一種新穎的供熱管網隱性氣體泄漏檢測系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

供熱管網隱性氣體泄漏檢測系統(tǒng)由光離子傳感器PID—A1模塊，ZigBee無線傳感器網絡、OPA4340數(shù)據采集模塊、匯聚網關節(jié)點模塊、GPRS遠程通訊模塊、數(shù)據MCU處理模塊、數(shù)據檢測顯示模塊等。采用光離子傳感器PID—A1，通過熱電偶的阻值隨燃燒熱量來影響初始電壓的變化進而對管線隱性泄露氣體進行反映并檢測，采用HUAWEICM 無線模塊，完成全部PID—A1檢測數(shù)據的無線接收、發(fā)射、基帶信號處理和音頻信號處理并傳遞數(shù)據到OPA4340數(shù)據采集模塊，采用高速數(shù)字信號處理MCU芯片AT89C58實時處理采集到的數(shù)據。軟件設計通過直接焓值法優(yōu)化數(shù)據MCU 處理模塊的中央控制器運算性能，采用最小二乘法增強熱量采集溫度的效率和精度，確保檢測系統(tǒng)的低功耗和高效率。

所述的光離子傳感器PID— A1模塊由多個光離子傳感器PID—A1構成，分布在供熱管線等距離的各個檢測點上，主要作用是在供熱管線的不同位置點檢測供熱管線氣體的泄漏。

所述的無線通信部分設計時采用HUAWEICM無線模塊，完成全部無線接收、發(fā)射、基帶信號處理和音頻信號處理的功能，其串口與單片機的串口引腳TXD (運輸腳)和RXD (10腳)連接。

所述的供熱管線隱性泄露氣體數(shù)據采集模塊主要包括終端設備、集中器以及中心管理服務器三部分。

所述的終端設備包括采集器、熱量表、無線網絡架構、控制閥及其它設備等。

所述的集中器負責將區(qū)域中采集器獲取的數(shù)據進行融合，獲取本地數(shù)據庫，再將供熱管線隱性泄露氣體數(shù)據傳輸?shù)街行墓芾矸掌鳎⑶壹衅饕步邮丈蠈臃掌靼l(fā)送的指令，傳輸?shù)较聦拥目刂崎y，進行開關閥門的控制。

所述的采集器的設計主要著重噪聲的干擾抑制方面，因為這是隱性泄露氣體數(shù)據采集時的主要障礙，為了抑制噪聲和干擾，對采集供熱管線隱性泄露氣體數(shù)據的模擬信號和數(shù)字信號分別進行低通濾波和光耦隔離處理。

所述的電壓跟隨器與放大器采用BB公司具有軌到軌特性的運算放大器OPA4340構成。

所述的MCU 采用Atmel公司的51 系列單片機AT89C58。P0.0～P0.3為鍵盤輸入。RP1、RP2為I/0 口的上拉電阻排；P0.O～PO.7為數(shù)碼管的選段口，P2.3～P2.5為數(shù)碼管陽極。

本發(fā)明的有益效果是：

新穎的供熱管網隱性氣體泄漏檢測系統(tǒng)的節(jié)能量比傳統(tǒng)系統(tǒng)平均節(jié)能12OJ，并且運算效率優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)，提高22左右，檢測誤差在2以內，具有很強的可用性和推廣價值。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是隱性泄露檢測系統(tǒng)總體結構圖。