城市供水管网泄露爆管预警系统
技术领域
城市供水管网泄露爆管预警系统涉及供水管网泄露爆管的探测与报警系统，属于安全预警领域。
背景技术
当前城市供水管网泄露爆管探测主要是音听法和相关计算法。
(1)音听法的工作原理和听漏仪的使用：
当管道内流体在压力作用下泄漏时，所产生的振动波会沿着管道或地埋层介质(如土壤，水泥等)传播到地面，用听音杆在管道的闸井处上进行漏点预定位，然后用地面听音器在管道正上方确定漏点的位置，现场结合人的经验判断。
(2)相关计算法原理
在传感器监测供水管状态的监测网中，只要在漏点相邻的两个监测点的仪器能计算出声波到监测点1传感器和监测点2传感器两端的时间延迟：T0＝T2-T1，就可以定位漏点C位置：
D=L-V·T02.]]>
以上无论哪种方法，都必须现场操作，都必须是在泄露已经发生后，才能测量，而无法在泄露刚开始泄露时就能预知，并且泄露和爆管都具有随机的性质，因此更不能预防所引发的次生灾害。
发明内容
本发明的目的在于提供一套通过传感器和通信网络即时自动探测和预警城市供水管网泄露爆管的预警系统。
供水管网在稳定运行时，管网存在着一个最小噪音水平，这个噪音水平可以看作供水管网的“基础体温”，探测这参数就能预知管网是否处于正常状态。最小噪音水平所表征的噪音强度往往不能被人耳所听到，但可以用压电陶瓷加速度传感器探测到，因此把压电陶瓷加速度传感器探测技术与GSM通讯技术结合就能实现对城市供水管网泄露爆管进行探测和预警。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：利用声音传感器采集供水管网中各监测点的供水管噪音，利用报警控制设备管理各监测点的设置和数据处理，利用通信设备传输各监测点的数据至报警监测中心，采用如下方法来实现探测报警系统：
1)将声音传感器安置在供水管网的各个监测点；
2)在供水管网正常状态时采集各个监测点的供水管的噪音数值，并将此噪音数值作为各监测点的“基础体温”存储在各监测点的报警控制设备中；
3)报警控制设备随时采集当前供水管的噪音数值，并与“基础体温”作比较，当噪音数值超过“基础体温”时，报警控制设备发出告警，通过通信设备传输至报警监测中心。
其中：
声音传感器采用压电陶瓷加速度传感器。
报警控制设备包括传感器信号处理电路和主报警控制电路，传感器信号处理电路将传感器输出的电信号滤波、放大并模数转换后，输入到主报警控制电路，同时接收主报警控制电路的指令；主报警控制电路采用单片机技术，把接收到的传感器电信号转换成表征供水管当前状况的数值——“体温”，并与预存的表征供水管正常状况的“基础体温”做比较，当“体温”大于“基础体温”时，输出报警信息，并将此信息通过通信设备传输至报警监测中心；主报警控制电路还可以接收来自报警监测中心的指令，完成对监测点的设置。
通信设备采用GSM的短消息业务及设施，短消息包括监测点编号和报警数据。
报警监测中心采用配有监控软件的计算机，可实现：验证用户身份，设置不同用户的权限；设置监测点ID，SIM卡号和密码，设置时钟和报警点以及软件运行参数；接收监测点通过GSM发送的报警信息，时间信息和检测点的ID信息，并加以表达；提供数据库与GIS等接口；数据的查询与应用。
所述“基础体温”采用如下方法得到：在每日凌晨1:30-2:30时段，各监测点采集供水管的噪音数值，取平均值后，作为各监测点的“基础体温”。
采用高能锂电池组作为报警控制设备和通信设备的电源。
也可以使用二节锂离子电池采用滴流输电技术为报警控制设备和通信设备供电。
与现有技术相比，本发明具有的优势在于：采用低成本、低能耗的采集监控设备，并采用“基础体温检测技术”随时监测供水管网的情况。利用GSM网络技术及时将供水管网的情况传给管理者，可以远程监测城市供水管网泄露爆管事故，实现对供水管网的动态管理。另外，采用滴流输电技术设计，保证二节锂离子电池为各监测点的报警控制电路和通信设备供电2-3年。本系统具有较大的应用前景。
附图说明
图1是本发明城市供水管网泄露爆管预警系统的一优选实施例原理示意图；
图2是图1所示实施例中监测点的功能实施连接示意图；
图3是图1所示实施例中报警监测中心的监测软件结构框图。
图中，1、手机。
具体实施方式
下面结合附图1-3对本发明的一优选实施例做更详细的描述：
参见图1，将采集声音的压电传感器探测电路安装在各监测点的供水管上。压电传感器探测电路的输出与各监测点的报警控制设备连接；报警控制设备包括传感器信号处理电路、主报警控制电路、电源电路。其中，包括报警控制功能、存储功能、显示功能的ADAM551单片机及其外围电路构成了主报警控制电路；具有滤波、非线性放大电路和模数转换电路构成了传感器信号处理电路；使用二节锂离子电池采用滴流输电技术给报警控制设备和通信设备供电的电路构成了电源电路。报警控制设备输出的报警信息送到通信设备，通信设备包括GSM接口电路和GSM通讯模块，GSM通讯模块通过GSM网络与报警监测中心通信，并且用短信的形式直接发送到管理者手机1。其中，通信设备中，GSM通讯模块采用西门子T53i，GSM接口电路采用485接口(如图2)；报警监测中心为采用安装了监控软件的PC机。
报警控制设备中的报警控制功能由ADAM551单片机中设置的控制程序完成。报警控制功能还能通过报警监测中心利用GSM网络进行设置。
具体的工作流程如下：
压电传感器探测电路采用高精度的压电加速度传感器，把漏水的噪音信号转成电信号送到传感器信号处理电路；传感器信号处理电路接收到的泄露噪音电信号是非线性的模拟信号，经过传感器信号处理电路滤波、放大，并处理成标准信号，然后转换成数字信号输送给主报警控制电路；主报警控制电路采用MCU单片机控制与记录技术，对漏水噪音信号处理和判断，把超出预警值的数据通过GSM模块发送到监测中心的PC监测软件。电源电路采用滴流输电技术设计，确保所配的二节锂离子电池能工作2-3年的寿命。通信设备中主要包括将主报警控制电路、监测中心与GSM通讯模块连接的GSM接口电路，报警数据通过发送端的GSM接口电路传递给GSM通讯模块，由GSM网络再经过接收端的GSM通讯模块和GSM接口电路发送到监测中心。
由安装了监控软件的PC机构成监测中心，PC机中的监控软件的结构见图3所示。监测软件用VB高级语言编写，由以下五个功能模块组成：
●权限管理模块——用于验证用户身份，设置不同用户的权限；
●参数设置模块——设置监测点ID，SIM卡号和密码，设置时钟和报警点以及软件运行参数；
●接收与报警模块——接收监测点通过GSM发送的报警信息；时间信息和检测点的ID信息，并加以表达；
●数据库管理模块——提供数据库与GIS等接口；
●数据查询与应用模块——数据的查询与应用。