一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及管道监测技术领域，特别是一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法。

背景技术

玻璃钢管道是一种轻质、高强、耐腐蚀的非金属管道。玻璃钢夹砂管以其优异的耐化学腐蚀、轻质高强，不结垢，抗震性强，与普通钢管比较使用寿命长，综合造价低，安装快捷，安全可靠等优点，被广大用户所接受。

现阶段由于使用需求、环保需求和其他的需求，往往需要对玻璃钢管道内的流体，一般流体为液体，例如液体的化学介质、循环水、污水收集水、饮用水、油田注水、海水输送、农机灌溉用水或其他输送水；但是现有的玻璃钢管道其内部结构较为简单，往往需要对管道内的液体进行采样检测，以进行后续 的处理或控制，效率低下，使用成本较高，无法有效满足实际使用的需要，虽然目前也有一些管道控制系统或设备，但这类系统或设备往往结构功能单一，仅能实现管道外的液体监测，智能化程度一般，为此我们提出一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有的管道监测中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明其中的一个目的是提供一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法，其利用物联网监控技术，可实时的对玻璃钢管道内的液体进行精准的检测，并改善了检测机构的供电端和安装结构，无需采用额外的电源进行供电使用，降低了使用成本，提高了管道运行的操控性、节能性、稳定性和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括：检测端，设于玻璃钢管道中，用于监测玻璃钢管道中液体的数据，且检测端位于玻璃钢管道的两端部的内侧安装，所述检测端包括壳体、开设在壳体中并供液体穿过的检测仓和接通检测仓并位于玻璃钢管道外部的采样管，所述检测仓中设有数据监测模块，数据监测模块包括温度传感、流量传感、浊度传感、pH值传感和电导率传感；发电端，设于玻璃钢管道中并与所述检测端为同一轴线设置，包括安装壳和对称安装在所述安装壳中至少两个的涡轮发电机，涡轮发电机通过玻璃钢管道中液体的流动工作，输出带电荷的电能；安装机构，用于将所述检测端和发电端安装在玻璃钢管道的内壁上，包括贯穿式设置在玻璃钢管道上的第一杆部、一体成型在第一杆部的延长端的第二杆部、套设在第一杆部外壁与玻璃钢管道连接处的密封部和位于第一杆部安装端的螺纹部，所述螺纹部通过匹配的紧固螺母将第一杆部和第二杆部紧固连接在玻璃钢管道上；处理端，设于玻璃钢管道的外壁上，用于处理玻璃钢管道中液体的监测数据，所述处理端包括用于所述检测端工作的数据处理模块、通讯模块、数据存储模块、I/O通讯模块、预警模块、供电模块，显示模块和设置模块，所述数据处理模块电性连接数据监测模块，所述处理端通过通讯模块与远程监控平台信号连接，通过I/O通讯模块与对应的阀体继电控制器电性连接，通过预警模块与声光报警器电性连接，通过供电模块对处理端供电，通过显示模块与显示器连接，通过设置模块修改对应的阀体继电控制器的工作阈值；储能电源，设于玻璃钢管道的外壁上，与所述涡轮发电机的输出端电性连接，用于对所述检测端和处理端的供电。

作为本发明所述一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法的一种优选方案，其中：所述处理端还包括防护壳，防护壳的底部与玻璃钢管的弧度设置一致，并通过螺栓安装在玻璃钢管道的外壁上，且所述防护壳的内腔设有散热风扇，外壁开设有散热孔，顶部安装有与通讯模块连接的4G天线或NB-IoT天线。

作为本发明所述一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法的一种优选方案，其中：所述安装机构在玻璃钢管道上呈矩形对称状的设置有至少四个，所述壳体上开设有与第一杆部外径匹配的安装孔，所述安装壳上开设有与第二杆部外径匹配的安装孔，所述第二杆部的底端通过螺纹连接有大于第二杆部外径的限位块。

作为本发明所述一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法的一种优选方案，其中：所述密封部包括第一垫片、通管和第二垫片，所述第一垫片和第二垫片的规格设置一致并与玻璃钢管道的外壁为贴合设置，且第一垫片和第二垫片相邻的一侧壁上均安装有套设在通管外壁的密封垫圈，所述通管的底端固定连接第二垫片，且通管的内径与所述第一杆部的外径为匹配设置，所述第一垫片上开设有与通管外径匹配的孔。

作为本发明所述一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法的一种优选方案，其中：所述第一杆部外径和第二杆部的外接设置一致，第一杆部和第二杆部之间套设有垫块，所述安装壳和壳体的开孔为同一轴线开设并开孔内径为相同设置。

作为本发明所述一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法的一种优选方案，其中：所述密封垫圈采用橡胶材质，两个所述密封垫圈相邻的一端为外径减小的阶梯状设置。

作为本发明所述一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法的一种优选方案，其中：还包括水质检测仪器，用于对所述采样管中的液体进行检测，所述采样管嵌入式的安装在处理端外壳中，采样管内设有负压泵，负压泵的输入端连接导管，导管穿过玻璃钢管道延伸至所述检测仓中，所述采样管的端口通过螺纹连接密封盖体。

作为本发明所述一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法的一种优选方案，其中：所述储能电源中设有电源控制电路，所述电源控制电路包括升压电路、稳压电路和开关电路，所述开关电路用于判断所述储能电源的输入电压是否大于预设电压阈值，若大于，将所述储能电源的输入电压输入至稳压电路；否则，将所述储能电源输入电压输入至升压电路；所述的升压电路用于对所述储能电源的输入电压升压，获得升压电压；所述的稳压电路用于对所述储能电源的输入电压或升压电压稳压后，获得输出电压；

所述开关电路包括效应晶体管MOS和串联在效应晶体管MOS栅极与漏级之间的电阻R3和R4；

所述升压电路包括升压芯片U1，所述升压芯片U1的VIN端与所述储能电源输出端连接，所述升压芯片U1的VIN端通过电感L1与SW端连接，所述升压芯片U1的VIN端连接有电容C1，所述升压芯片U1的VOUT端与所述稳压电路连接，所述升压芯片U1的VOUT端与FB端之间连接有电阻R1，所述升压芯片U1的FB端与GND端之间还连接有电阻R2，所述升压芯片U1的GND端接地；

所述稳压电路包括稳压芯片U2，所述稳压芯片U2的VIN端通过MOS管与所述升压芯片U1的VOUT接通，并与所述储能电源输出端连接，所述稳压芯片U2的VIN端还通过电容C3、电容C4以及电容C5接地，所述稳压芯片U2的GND端接地，所述稳压芯片U2的VOUT端通过电容C6接地，所述电容C6还与电容C7以及电容C8并联，所述电容C6与电容C7之间还串联电感L2。

作为本发明所述一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法的一种优选方案，其中：所述显示器采用触摸屏，所述触摸屏与设置模块电性连接。

基于权利要求1所述的一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统的方法，具体包括以下步骤：

S1，检测设备的安装，将检测端放置在发电端的上方，保持同一轴线叠放，在玻璃钢管道的端口部位对应的开孔，并将安装机构的安装机构带有螺纹部的一端，依次穿过穿插安装壳，在第一杆部的延长端外壁套设垫块，再继续将安装机构带有螺纹部的一端，穿过壳体，将密封部中的通管穿过玻璃钢管道上的开孔，并第一垫片套设在通管的端部，完成玻璃钢管道上密封部的安装后，将安装机构带有螺纹部的一端穿过通管，再使用紧固螺母套设在螺纹部进行拧紧，同时处理端和储能电源均通过螺栓或卡箍固定安装在玻璃钢管道的外壁上即可；

S2，检测设备的组网和电源组装，将检测端中的数据监测模块连接至处理端，再将处理端通过通讯模块与远程监控平台建立信号连接，并同时通过I/O通讯模块与对应的阀体继电控制器电性连接，处理端可发出控制阀体继电控制器的控制指令，同时将储能电源与发电端中的涡轮发电机电性连接，并将输出端与检测端和处理端的供电模块进行电性连接；

S3，检测设备的使用，检测端中的数据监测模块通电后，可自动实时的检测玻璃钢管道中流动液体的温度值、流量值、浊度值、pH值和电导率值，并将采集的数据传输至处理端中，通过数据处理模块对所述采集的数据的处理，根据预设参数，输出对应阀体继电控制器的控制指令，超过阈值通过预警模块与声光报警器的连接，发出警报信号，同时数据存储模块本地存储所述采集的数据，并通过通讯模块上传至远程监控平台，以及通过显示模块与显示器的连接，处理端外接显示器可显示存储所述采集的数据。

本发明的有益效果：本发明的监测式玻璃钢管道的智能控制系统利用物联网监控技术，可实现对玻璃钢管道内的液体进行精准的检测，避免了人工进行专门采样玻璃钢管道内的液体，再进行检测的工作，可实时、精准和可靠的实现对采样数据的收集，且输出终端配置丰富，具有预警、显示信息和数据阈值设定控制对应阀体启停控制的智能化功能，从而节约了人工和使用成本，监控效果佳，更加的智能化；同时改善了检测机构的供电端和安装结构，其采用涡轮转动进行发电和存储，无需采用额外的电源进行供电使用，降低了使用成本，检测机构安装方便且密封和稳定，提高了管道运行的监控性、节能性、稳定性和可靠性，有利于在玻璃钢管道或其他相近的管道监控中进行大规模的推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明实施例中监测式玻璃钢管道的智能控制系统的模块化结构图；

图2为本发明实施例中监测式玻璃钢管道的智能控制系统的等轴侧结构爆炸图；

图3为本发明实施例中监测式玻璃钢管道的智能控制系统的另一视角安装结构图；

图4为本发明实施例中监测式玻璃钢管道的智能控制系统的的正视图；

图5为本发明实施例中密封部的结构示意图；

图6为本发明实施例中储能电源中电源控制电路的电路图；

图中标号：1、检测端；11、壳体；12、检测仓；13、采样管；2、发电端；21、安装壳；22、涡轮发电机；3、安装机构；31、第一杆部；32、第二杆部；33、密封部；331、第一垫片；332、通管；333、密封垫圈；334、第二垫片；34、螺纹部；4、处理端；5、储能电源。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

参照图1和图2，为本发明的一个实施例，该实施例提供了一种监测式玻璃钢管道的智能控制系统及其方法。包括检测端1、发电端2、安装机构3、处理端4和储能电源5，其利用处理端4的物联网通讯和远程监控平台建立信号连接，可实时的监控查看，通过检测端1和处理端4的配置，可实时的对玻璃钢管道内的液体进行精准的检测，并通过安装机构3和发电端2的设置，改善了检测机构的供电端和安装结构，无需采用额外的电源进行供电使用，降低了使用成本，提高了管道运行的操控性、节能性、稳定性和可靠性。

参照图3和图4，该实施例检测端1、发电端2、安装机构3、处理端4和储能电源5的具体结构如下：

本实施例的检测端1，设于玻璃钢管道中，用于监测玻璃钢管道中液体的数据，且检测端1位于玻璃钢管道的两端部的内侧安装，检测端1包括壳体11、开设在壳体11中并供液体穿过的检测仓12和接通检测仓12并位于玻璃钢管道外部的采样管13，检测仓12中设有数据监测模块121，数据监测模块121包括温度传感、流量传感、浊度传感、pH值传感和电导率传感。

本实施例的发电端2，设于玻璃钢管道中并与检测端1为同一轴线设置，包括安装壳21和对称安装在安装壳21中至少两个的涡轮发电机22，涡轮发电机22通过玻璃钢管道中液体的流动工作，输出带电荷的电能。

本实施例的安装机构3，用于将检测端1和发电端2安装在玻璃钢管道的内壁上，包括贯穿式设置在玻璃钢管道上的第一杆部31、一体成型在第一杆部31的延长端的第二杆部32、套设在第一杆部31外壁与玻璃钢管道连接处的密封部33和位于第一杆部31安装端的螺纹部34，螺纹部34通过匹配的紧固螺母将第一杆部31和第二杆部32紧固连接在玻璃钢管道上。

进一步的，安装机构3在玻璃钢管道上呈矩形对称状的设置有至少四个，壳体11上开设有与第一杆部31外径匹配的安装孔，安装壳21上开设有与第二杆部32外径匹配的安装孔，第二杆部32的底端通过螺纹连接有大于第二杆部32外径的限位块，安装壳21和壳体11的开孔为同一轴线开设，同时第一杆部31外径和第二杆部32的外接设置一致，第一杆部31和第二杆部32之间套设有垫块，安装壳21和壳体11的开孔为同一轴线开设并开孔内径为相同设置，其结构设置合理，便于安装作业。

参照图5，为提高安装机构3安装的密封性，本实施例的密封部33包括第一垫片331、通管332和第二垫片334，第一垫片331和第二垫片334的规格设置一致并与玻璃钢管道的外壁为贴合设置，且第一垫片331和第二垫片334相邻的一侧壁上均安装有套设在通管332外壁的密封垫圈333，通管332的底端固定连接第二垫片334，且通管332的内径与第一杆部31的外径为匹配设置，第一垫片331上开设有与通管332外径匹配的孔。同时密封垫圈333采用橡胶材质，两个密封垫圈333相邻的一端为外径减小的阶梯状设置，两个密封垫圈333的结构设置合理，密封性佳。

本实施例的处理端4，设于玻璃钢管道的外壁上，用于处理玻璃钢管道中液体的监测数据，处理端4包括用于检测端1工作的数据处理模块、通讯模块、数据存储模块、I/O通讯模块、预警模块、供电模块，显示模块和设置模块，数据处理模块电性连接数据监测模块121，处理端4通过通讯模块与远程监控平台信号连接，通过I/O通讯模块与对应的阀体继电控制器电性连接，通过预警模块与声光报警器电性连接，通过供电模块对处理端4供电，通过显示模块与显示器连接，可外接显示器，显示器采用触摸屏，触摸屏与设置模块电性连接，通过设置模块修改对应的阀体继电控制器的工作阈值。

作为优选的，处理端4还包括防护壳，防护壳的底部与玻璃钢管的弧度设置一致，并通过螺栓安装在玻璃钢管道的外壁上，且防护壳的内腔设有散热风扇，外壁开设有散热孔，顶部安装有与通讯模块连接的NB-IoT天线。

本实施例的储能电源5，设于玻璃钢管道的外壁上，与涡轮发电机22的输出端电性连接，用于对检测端1和处理端4的供电。

参照图5，需要进一步说明的，该储能电源5中设有电源控制电路，电源控制电路包括升压电路、稳压电路和开关电路，开关电路用于判断储能电源5的输入电压是否大于预设电压阈值，若大于，将储能电源5的输入电压输入至稳压电路；否则，将储能电源5输入电压输入至升压电路；的升压电路用于对储能电源5的输入电压升压，获得升压电压；的稳压电路用于对储能电源5的输入电压或升压电压稳压后，获得输出电压；

开关电路包括效应晶体管MOS和串联在效应晶体管MOS栅极与漏级之间的电阻R3和R4；升压电路包括升压芯片U1，升压芯片U1的VIN端与储能电源5输出端连接，升压芯片U1的VIN端通过电感L1与SW端连接，升压芯片U1的VIN端连接有电容C1，升压芯片U1的VOUT端与稳压电路连接，升压芯片U1的VOUT端与FB端之间连接有电阻R1，升压芯片U1的FB端与GND端之间还连接有电阻R2，升压芯片U1的GND端接地；稳压电路包括稳压芯片U2，稳压芯片U2的VIN端通过MOS管与升压芯片U1的VOUT接通，并与储能电源5输出端连接，稳压芯片U2的VIN端还通过电容C3、电容C4以及电容C5接地，稳压芯片U2的GND端接地，稳压芯片U2的VOUT端通过电容C6接地，电容C6还与电容C7以及电容C8并联，电容C6与电容C7之间还串联电感L2。

基于上述，储能电源5通过升压电路、稳压电路和开关电路的设置，可实现电压稳定的升压输出工作，提高了运行的稳定性。

需要注意的是，本实施例的还包括采样管13，用于对采样管13中的液体进行检测，采样管13嵌入式的安装在处理端4外壳中，采样管13内设有负压泵，负压泵的输入端连接导管，导管穿过玻璃钢管道延伸至检测仓12中，采样管13的端口通过螺纹连接密封盖体，打开密封盖体，可使用外部的水质检测仪器，基于不同的使用环境选择对应的水质检测仪器，对玻璃钢管道中的液体进行进一步的检测工作，以此提高使用效果以及适用性。

本实施例基于上述监测式玻璃钢管道的智能控制系统，在使用时提出该监测式玻璃钢管道的智能控制系统的方法，具体包括以下步骤：

S1，检测设备的安装，将检测端1放置在发电端2的上方，保持同一轴线叠放，在玻璃钢管道的端口部位对应的开孔，并将安装机构3的安装机构3带有螺纹部34的一端，依次穿过穿插安装壳21，在第一杆部31的延长端外壁套设垫块，再继续将安装机构3带有螺纹部34的一端，穿过壳体11，将密封部33中的通管332穿过玻璃钢管道上的开孔，并第一垫片331套设在通管332的端部，完成玻璃钢管道上密封部33的安装后，将安装机构3带有螺纹部34的一端穿过通管332，再使用紧固螺母套设在螺纹部34进行拧紧，同时处理端4和储能电源5均通过螺栓或卡箍固定安装在玻璃钢管道的外壁上即可，基于上述，其安装结构设置合理，安装便捷，且安装后稳定性和密封性高；

S2，检测设备的组网和电源组装，将检测端1中的数据监测模块121连接至处理端4，再将处理端4通过通讯模块与远程监控平台建立信号连接，并同时通过I/O通讯模块与对应的阀体继电控制器电性连接，处理端4可发出控制阀体继电控制器的控制指令，同时将储能电源5与发电端2中的涡轮发电机22电性连接，并将输出端与检测端1和处理端4的供电模块进行电性连接，其采用涡轮转动进行发电和存储，无需采用额外的电源进行供电使用，降低了使用成本；

S3，检测设备的使用，检测端1中的数据监测模块121通电后，可自动实时的检测玻璃钢管道中流动液体的温度值、流量值、浊度值、pH值和电导率值，并将采集的数据传输至处理端4中，通过数据处理模块对采集的数据的处理，根据预设参数，输出对应阀体继电控制器的控制指令，超过阈值通过预警模块与声光报警器的连接，发出警报信号，同时数据存储模块本地存储采集的数据，并通过通讯模块上传至远程监控平台，以及通过显示模块与显示器的连接，处理端4外接显示器可显示存储采集的数据。

综上所述，本发明的监测式玻璃钢管道的智能控制系统利用物联网监控技术，可实现对玻璃钢管道内的液体进行精准的检测，避免了人工进行专门采样玻璃钢管道内的液体，再进行检测的工作，可实时、精准和可靠的实现对采样数据的收集，且输出终端配置丰富，具有预警、显示信息和数据阈值设定控制对应阀体启停控制的智能化功能，从而节约了人工和使用成本，监控效果佳，更加的智能化；同时改善了检测机构的供电端和安装结构，其采用涡轮转动进行发电和存储，无需采用额外的电源进行供电使用，降低了使用成本，检测机构安装方便且密封和稳定，提高了管道运行的监控性、节能性、稳定性和可靠性，有利于在玻璃钢管道或其他相近的管道监控中进行大规模的推广应用。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。