流速监测系统及监测方法与流程

专利2022-05-10  4



1.本发明属于流体速度检测领域,具体是流速监测系统及监测方法。


背景技术:

2.现有下水道或污水管道堵塞是在出现堵塞事故后才被发现然后疏通,无法做到及时预防,导致了从发现堵塞到完成疏通的时间过长的问题,因此现有下水道或管道检修存在监测效率低的问题,需要提供一种能够提高下水道或管道检修效率的监测系统。


技术实现要素:

3.发明目的:提供流速监测系统及监测方法,以解决现有技术存在的上述问题。
4.技术方案:流速监测系统包括:流速检测模块,设置在流体中检测流体流速。
5.控制模块,与流速检测模块电连接,并接收流体的流速数据,所述控制模块内设置有至少一个流速阈值。
6.监控终端,与信息接收模块电连接。
7.所述流速检测模块检测检测流体流速,并将流速数据发送至控制模块,所述控制模块将接收到的流速数据与流速阈值对比,当流速数据低于流速阈值时,所述控制模块向监控终端发送预警信号,所述监控终端对预警信号进行定位,并向预定设备或人员发送检修信号。
8.在进一步的实施例中,所述流速检测模块包括:固定壳体,安装于流体管道的一侧。
9.流速转换组件,一端收容在固定壳体内,另一端延伸至流体管道内并与流体接触。
10.流速转化传感器,收容在固定壳体内,并与流速转化组件连接。
11.所述流速转换组件将流体的流速数据转换为位移数据,所述流速转化传感器检测流速转化组件的位移量计算流体的流速数据,并将该流速数据发送至控制模块。
12.在进一步的实施例中,所述流速转化传感器是设置在固定壳体内的压力传感器,所述流速转化组件与压力传感器抵接配合,所述压力传感器检测流速转化组件位移产生的位移力,并将其作为流速数据输出至控制模块。
13.在进一步的实施例中,所述流速转化组件包括:悬臂梁,一端收容在固定壳体内,并与固定壳体铰接,另一端延伸至流体管道内并与流体接触,所述悬臂梁的延伸方向受重力竖直向下。
14.复位件,收容在固定壳体内,一端与固定壳体的内壁抵接,另一端与悬臂梁的延伸端抵接。
15.当流体管道内有流体流动时,所述悬臂梁将流体的流速转换为位移,通过与流体接触面积小,所以对流体造成阻碍小的悬臂梁将流速数据转化为位移数据,能够避免堵塞管道的同时检测流体流速,而且悬臂梁是将流速转化为对压力传感器的压力,不需要检测其位移速度,因此即使有油脂附着在悬臂梁上也不会影响其对压力传感器造成的压力,解
决了现有流速检测模块受油脂吸附影响转速进而造成误判的问题,而且本实施例使用的悬臂梁、复位件和压力传感器与现有非接触式测速器相比具有结构简单成本低的优势。
16.在另一实施例中,所述流速转化组件包括:复位件,收容在固定壳体内。
17.柔性绳,一端设置有与复位件抵接的挡止部,另一端设置有延伸至流体管道内并与流体接触的受力部,所述柔性绳设置有受力部的一端受重力竖直向下。
18.在进一步的实施例中,所述受力部是圆锥状、棱锥状、圆台状或棱台状结构,所述受力部直径小的一端与柔性绳连接,通过将受力部设计为圆锥状、棱锥状、圆台状或棱台状结构,能够在受力部收到流体冲力的同时保证流体的流动,使流体不会滞留在受力部。
19.在进一步的实施例中,所述受力部内设置有可拆卸连接的配重块,所述受力部的整体密度大于管道内流体的密度,通过配重块使受力部的整体密度大于管道内流体的密度能够避免受力部浮在流体上表面导致受力面积无法统一,进而避免了测量误差过大的问题,提高了测量精度的同时还能避免受力部受浮力碰撞管道内壁,避免了管道损伤。
20.在进一步的实施例中,所述受力部的外侧设置有柔性层,通过设置柔性层能够避免受力部碰撞管道内壁,避免了管道损伤。
21.基于流速监测系统的监测方法包括:s1. 流速检测模块的固定壳体安装于流体管道一侧,并使流速转换组件延伸至流体管道内并与流体接触。
22.s2. 当管道内有流体通过时,流速转换组件将流体的流速数据转换为位移数据,流速转化传感器检测流速转化组件的位移量计算流体的流速数据,并将该流速数据发送至控制模块。
23.s3. 控制模块将接收到的流速数据与流速阈值对比,当流速数据低于流速阈值时,控制模块向监控终端发送预警信号。
24.s4. 监控终端对预警信号进行定位,并向预定设备或人员发送检修信号和定位数据。
25.在进一步的实施例中,基于流速监测系统的监测方法还包括:s5. 所述控制模块以流速数据为竖轴,以时间数据为横轴绘制流速曲线图,间隔预定时间将流速曲线图发送至监控终端。
26.s6. 监控终端根据流速曲线图预判流体管道是否存在堵塞风险,通过流速曲线图预判流体管道是否存在堵塞风险,与只使用流速转换组件被动的检测流速数据相比更具有前瞻性,能够根据流速曲线图的变化趋势得出检修周期,进一步的提高了检修效率,而且在流速曲线图的变化趋势异常时还能及时与环保部门沟通排查违规排放的问题。
27.有益效果:本发明公开了流速监测系统及监测方法,通过流速检测模块检测流体流速,并根据流速数据是否低于流速阈值来预判下水道或污水管道是否存在堵塞的风险,能够在下水道或污水管道堵塞前向监控终端发出预警信号,并使监控终端对预警信号进行定位,能够使工作人员及时检修,解决了现有下水道或管道检修效率低的问题。
附图说明
28.图1是本发明的管道内无流体实施例示意图。
29.图2是本发明的悬臂梁实施例示意图。
30.图3是本发明的柔性绳实施例示意图。
31.图4是本发明的柔性绳局部剖视示意图。
32.图5是本发明的多流速检测模块实施例示意图。
33.图1至图5所示附图标记为:流速检测模块1、控制模块2、监控终端3、固定壳体11、流速转换组件12、流速转化传感器13、悬臂梁131、复位件132、柔性绳133、挡止部1331、受力部1332、配重块1333、柔性层1334。
具体实施方式
34.在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
35.本发明要提供了一种能够提高下水道或管道检修效率的监测系统。
36.该监测系统包括:流速检测模块1、控制模块2和监控终端3。
37.流速检测模块1设置在流体中检测流体流速。
38.控制模块2与流速检测模块1电连接,并接收流体的流速数据,控制模块2内设置有至少一个流速阈值,在控制模块2内也可以设置至少两个流速阈值形成阈值区间,流速数据在阈值区间内时为正常,当流速数据小于阈值区间时表示堵塞概率大或已发生堵塞,当流速数据大于阈值区间时表示雨水或污水通过量增大此时也需要向监控终端3发送预警信号,使工作人员密切关注该处流速数据,谨防堵塞。
39.监控终端3与信息接收模块电连接,监控终端3可以是服务器或中控电脑或定位地点附近工作人员的智能移动设备。
40.工作原理:流速检测模块1检测检测流体流速,并将流速数据发送至控制模块2,控制模块2将接收到的流速数据与流速阈值对比,当流速数据低于流速阈值时,控制模块2向监控终端3发送预警信号,监控终端3对预警信号进行定位,并向预定设备或人员发送检修信号。
41.通过流速检测模块1检测流体流速,并根据流速数据是否低于流速阈值来预判下水道或污水管道是否存在堵塞的风险,能够在下水道或污水管道堵塞前向监控终端3发出预警信号,并使监控终端3对预警信号进行定位,能够使工作人员及时检修,解决了现有下水道或管道检修效率低的问题。
42.在进一步的实施例中,现有流速检测模块1主要是依靠在流体管道内预定位置安装螺旋桨,使流体经过螺旋桨时推动螺旋桨旋转,然后根据螺旋桨的转速计算流体速度,该方法仅适合短时间的纯净流体流速检测,像下水道和排污管道内的流体杂质过多,而且排污管道内的流体组成多为附着力大的油脂,容易附着在螺旋桨上增加螺旋桨的旋转阻力,螺旋桨本身就因为需要足够的流体推动其旋转而具有体型大降低流体流速的问题,附着了油脂的螺旋桨又进一步的降低了流体流速,容易造成下水道或排污管道堵塞的问题,因此现有螺旋桨不适宜下水道或排污管道测速。
43.而现有的非接触式激光测速、声波测速和电场测速仅对均匀流体进行测速时才能保证测速精度,而且该非接触式测速设备因为是高精密仪器,所以存在生产成本高和安装成本高的问题。
44.因此需要提供一种低成本、受油脂影响小,且能够减少对流体流速影响的流速检测模块1。
45.为了解决上述问题,流速检测模块1包括:固定壳体11、流速转换组件12和流速转化传感器13。
46.固定壳体11安装于流体管道的一侧,在本实施例中,固定壳体11可以是在底端设置螺纹轴与管道连接,也可以通过设置凸缘使用螺钉与管道连接,也可以通过焊接与管道连接。
47.流速转换组件12一端收容在固定壳体11内,另一端延伸至流体管道内并与流体接触。
48.流速转化传感器13收容在固定壳体11内,并与流速转化组件连接。
49.流速转换组件12将流体的流速数据转换为位移数据,流速转化传感器13检测流速转化组件的位移量计算流体的流速数据,并将该流速数据发送至控制模块2。
50.在本实施例中,流速转化传感器13是设置在固定壳体11内的压力传感器,流速转化组件与压力传感器抵接,压力传感器检测流速转化组件位移产生的位移力,并将其作为流速数据输出至控制模块2。
51.在本实施例中,流速转化组件包括:悬臂梁131和复位件132。
52.悬臂梁131的一端收容在固定壳体11内,并与固定壳体11铰接,另一端延伸至流体管道内并与流体接触,悬臂梁131的延伸方向受重力竖直向下。
53.复位件132收容在固定壳体11内,一端与固定壳体11的内壁抵接,另一端与悬臂梁131的延伸端抵接。
54.当流体管道内有流体流动时,悬臂梁131将流体的流速转换为位移。
55.在如图1和2实施例所示,压力传感器安装在固定壳体11的内壁一侧,悬臂梁131受流体冲击朝向压力传感器转动,挤压复位件132进而对压力传感器施加压力。
56.受流速冲击时,悬臂梁131挤压复位件132,复位件132对压力传感器施加压力,流速增加时对压力传感器的压力增加,流速降低时,复位件132对压力传感器的压力降低。
57.通过与流体接触面积小,所以对流体造成阻碍小的悬臂梁131将流速数据转化为位移数据,能够避免堵塞管道的同时检测流体流速,而且悬臂梁131是将流速转化为对压力传感器的压力,不需要检测其位移速度,因此即使有油脂附着在悬臂梁131上也不会影响其对压力传感器造成的压力,解决了现有流速检测模块1受油脂吸附影响转速进而造成误判的问题,而且本实施例使用的悬臂梁131、复位件132和压力传感器与现有非接触式测速器相比具有结构简单成本低的优势。
58.在进一步的实施例中,使用悬臂梁131虽然能够将流体流速转化为位移,但悬臂梁131是刚性件与螺旋桨的技术方案相比虽然减小了体积,但是当污水内混杂有固体时,容易出现阻碍固体导致堵塞的问题,因此悬臂梁131适用于掺杂固体较小的排污管道。
59.为了解决上述问题,流速转化组件包括:复位件132和柔性绳133。
60.复位件132收容在固定壳体11内。
61.柔性绳133的一端设置有与复位件132抵接的挡止部1331,另一端设置有延伸至流体管道内并与流体接触的受力部1332,柔性绳133设置有受力部1332的一端受重力竖直向下。
62.其中柔性绳133可以是不锈钢材质或纤维材质或内部钢丝外部设置有橡胶材质的丝状结构。
63.在此实施例中,压力传感器可以设置在固定壳体的内腔底壁,将复位件132设置在压力传感器上方,受流速冲击时,挡止部挤压复位件132,复位件132对压力传感器施加压力,流速增加时对压力传感器的压力增加,流速降低时,复位件132对压力传感器的压力降低。
64.压力传感器也可以设置在固定壳体的内腔顶端,将复位件132设置在压力传感器下方,受流速冲击时,挡止部下拉复位件132,复位件132对压力传感器施加拉力,流速增加时对压力传感器的压力降低,流速降低时,复位件132对压力传感器的压力增加。
65.通过使用端部设置有受力部1332的柔性绳133,当遇到混杂在污水中的固体时,柔性绳133能够依靠其柔性在流体中避开固体,所以通过柔性绳133能够解决阻碍固体导致堵塞的问题,因此柔性绳133的技术方案除了能够适用于固体较小的排污管道外,还适用于室外的,固体杂质较大密度较小的下水道内。
66.在本实施例中,受力部1332是圆锥状、棱锥状、圆台状或棱台状结构,受力部1332直径小的一端与柔性绳133连接。
67.通过将受力部1332设计为圆锥状、棱锥状、圆台状或棱台状结构,能够在受力部1332收到流体冲力的同时保证流体的流动,使流体不会滞留在受力部1332。
68.在本实施例中,受力部1332内设置有可拆卸连接的配重块1333,受力部1332的整体密度大于管道内流体的密度。
69.如图4实施例所示配重块1333收容在受力部1332内。
70.通过配重块1333使受力部1332的整体密度大于管道内流体的密度能够避免受力部1332浮在流体上表面导致受力面积无法统一,进而避免了测量误差过大的问题,提高了测量精度的同时还能避免受力部1332受浮力碰撞管道内壁,避免了管道损伤。
71.在本实施例中,受力部1332的外侧设置有柔性层1334,其中柔性层1334可以是橡胶材质或聚乙烯材质。
72.通过设置柔性层1334能够避免受力部1332碰撞管道内壁,避免了管道损伤。
73.在上述实施例中,复位件132可以是弹簧等弹性件。
74.基于上述实施例流速监测系统的监测方法包括:s1. 流速检测模块1的固定壳体11安装于流体管道一侧,并使流速转换组件12延伸至流体管道内并与流体接触。
75.s2. 当管道内有流体通过时,流速转换组件12将流体的流速数据转换为位移数据,流速转化传感器13检测流速转化组件的位移量计算流体的流速数据,并将该流速数据发送至控制模块2。
76.s3. 控制模块2将接收到的流速数据与流速阈值对比,当流速数据低于流速阈值时,控制模块2向监控终端3发送预警信号。
77.s4. 监控终端3对预警信号进行定位,并向预定设备或人员发送检修信号和定位数据。
78.基于流速监测系统的监测方法还包括:s5.控制模块2以流速数据为竖轴,以时间数据为横轴绘制流速曲线图,间隔预定时间将流速曲线图发送至监控终端3。
79.s6. 监控终端3根据流速曲线图预判流体管道是否存在堵塞风险。
80.在本实施例中,基于流速监测系统的监测方法还包括:s7. 管道没有堵塞时也会间隔预定时间进行周期检修,以同一监测点没有堵塞的两个周期检修之间的流速曲线图作为标准曲线图,在s6中,监控终端3接收到流速曲线图后,使流速曲线图与标准曲线图拟合对比,比较曲线坡度,当流速曲线图的坡度大于标准曲线图的坡度预定量时,监控终端3预判流体管道存在堵塞风险,监控终端3进行定位,并向预定设备或人员发送检修信号和定位数据。
81.在本实施例中,基于流速监测系统的监测方法还包括:s8. 在连续的至少三个周期检修之间有至少两个堵塞检修记录时,可以根据两个相邻堵塞检修记录的间隔时间调整周期检修的时间,在每次堵塞检修之前进行周期检修,提高检修效率。
82.通过流速曲线图预判流体管道是否存在堵塞风险,与只使用流速转换组件12被动的检测流速数据相比更具有前瞻性,能够根据流速曲线图的变化趋势得出检修周期,进一步的提高了检修效率,而且在流速曲线图的变化趋势异常时还能及时与环保部门沟通排查堵塞原因,排查是否存在违规排放的问题,从源头治理管道堵塞。
83.在部分场景下,由于监控终端工作环境非常恶劣,会有部分数据漂移、异常或工作失灵,出现误判后,需要派遣工程师前往检修,非常浪费资源,而且部分场景下,如需检修,则要开挖或者进入管道内,为了减少误判的情况,提供如下方案。
84.在进一步的实施例中,流速检测模块1为多个,均与控制模块通信连接,在每个管道交汇点a、b之间的管道支路上至少设置两个间隔预定距离的监测点101、102、103、104、105,在每个检测点上设置有流速检测模块1。
85.在工作时,获取各个监控终端的检测数据,通过同一管道支路或相邻管道支路上的监测终端的数据变化,对可能发生堵塞的位置进行定位,以避免部分监控终端工作失灵造成的误判。
86.在某一管道支路上的监控终端出现数据异常时,调取同一管路上的其他监控终端的数据,并与预设的正常值进行判断。
87.进一步的,调取与当前管道支路有交汇点的若干个旁支管道支路上的监控终端检测数据,并与各自预设的正常值比较;基于上述各个比较结果,判断是否出现误判。
88.例如,当监测点104和105之间出现故障,则监测点105的监测数据可能出现异常,例如液体回流造成的数据异常,数据减小甚至反向。由于该支路管道形成了堵塞,则旁支管路上压力和流量增大,可能造成监测点103的数据增大,监测点102和101会出现短时的减小。通过上述数据,综合判断是否真正发生了堵塞。
89.如上所述,尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明,但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下,可对其在形式上和细节上做出各种变化。
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