三種實(shí)用新型暖氣漏水控制系統(tǒng)的比較分析

王志紅 王保民

（中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西 太原 030051）

三種實(shí)用新型暖氣漏水控制系統(tǒng)的比較分析

王志紅 王保民

（中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西 太原 030051）

分析暖氣漏水控制的現(xiàn)狀，對(duì)基于Zigbee的漏濕監(jiān)測(cè)裝置、數(shù)字式熱計(jì)量表、漏水自動(dòng)關(guān)閉裝置三種控制系統(tǒng)做對(duì)比分析，得出各自不足和綜合改進(jìn)方面，提出一種新的綜合性控制暖氣漏水設(shè)計(jì)，可為智能化家居設(shè)計(jì)做借鑒。

數(shù)字熱計(jì)量表；Zigbee；暖氣漏水

隨著城市的發(fā)展，房屋及其裝修價(jià)值普遍提高，暖氣管道鋪天蓋地，橫豎過(guò)樓層，把熱量送往千家萬(wàn)戶，但這樣就給用戶帶來(lái)很大的使用隱患，如果暖氣管管道漏水，不僅會(huì)水漫底板，浸濕家具，造成重大財(cái)產(chǎn)損失，并且暖氣泄漏時(shí)得不到及時(shí)控制，會(huì)引起整個(gè)大樓熱量損失而無(wú)法正常供熱。暖氣片漏水原因主要是：（1）配件的原因?qū)е屡瘹馄┧?；?）由于腐蝕現(xiàn)象導(dǎo)致的漏水，這是用戶大都遇到的問(wèn)題，尤其是使用時(shí)間十年以上的暖氣片，出現(xiàn)腐蝕的幾率會(huì)更高；（3）由于人為因素導(dǎo)致的漏水事故。目前還沒(méi)有一種有效的探測(cè)裝置及時(shí)提醒漏水情況發(fā)生以及對(duì)漏水位置進(jìn)行定位的裝置，設(shè)計(jì)一款能檢測(cè)漏水并報(bào)警提醒同時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉的暖氣管道檢測(cè)控制系統(tǒng)勢(shì)在必行。本文綜合介紹三種漏水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)分析其原理及優(yōu)缺點(diǎn)，綜合三種設(shè)計(jì)提出一種能夠綜合控制暖氣漏水問(wèn)題的方案。

1 基于Zigbee的漏濕監(jiān)測(cè)裝置

裝置包括無(wú)線漏濕檢測(cè)和中央集控器設(shè)備。無(wú)線漏濕檢測(cè)負(fù)責(zé)檢測(cè)設(shè)置點(diǎn)處的濕度信息，主要包括濕敏電阻檢測(cè)膜、信號(hào)檢測(cè)調(diào)理模塊、MCU 處理器模塊，Zigbee通訊模塊、無(wú)線充電模塊。中央集控器負(fù)責(zé)收集各采集點(diǎn)無(wú)線漏濕檢測(cè)設(shè)備的濕度值，如果有漏水情況發(fā)生，中央集控器設(shè)備會(huì)通過(guò)GSM短信模塊對(duì)戶主進(jìn)行報(bào)警信息的提醒，用戶可通過(guò)WiFi或藍(lán)牙通訊的方式獲取到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，系統(tǒng)可對(duì)所有采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，顯示出漏水區(qū)域。主要用于現(xiàn)代家庭中的地采暖，對(duì)已埋入地下和墻中管道接口處的漏水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)并定位漏水區(qū)域和漏水點(diǎn)，減小因管道破裂造成的損失。無(wú)線漏濕檢測(cè)設(shè)備將采集到濕度信息通過(guò)Zigbee通訊模塊與中央集控器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和狀態(tài)信息的上傳。在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線漏濕檢測(cè)設(shè)備是作為路由節(jié)點(diǎn)設(shè)備存在于網(wǎng)絡(luò)中。[1]主要結(jié)構(gòu)如圖1：

圖1　Zigbee漏濕監(jiān)測(cè)裝置主要構(gòu)成

2 數(shù)字式熱計(jì)量表

解決了現(xiàn)有熱計(jì)量表不具備防暖氣漏水的功能這一問(wèn)題，它包括第一流量傳感器、第一溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路、第一電磁閥、第一電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、控制電路、流量采集電路和溫度采集電路，第一流量傳感器輸出端與流量采集電路的一個(gè)輸入端相連，第一溫度傳感器的信號(hào)輸出端與溫度采集電路的一個(gè)信號(hào)輸入端相連，它還包括第二流量傳感器和第二溫度傳感器，第二流量傳感器的信號(hào)輸出端與流量采集電路的另一個(gè)信號(hào)輸入端相連，第二溫度傳感器的信號(hào)輸出端與溫度采集電路的另一個(gè)信號(hào)輸入端相連。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶家庭進(jìn)出水流量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，用于防止暖氣漏水。[2]結(jié)構(gòu)如圖2：

圖2　熱計(jì)量表裝置主要構(gòu)成

3 漏水自動(dòng)關(guān)閉裝置

本實(shí)用新型暖氣漏水自動(dòng)關(guān)閉裝置包括設(shè)置在暖氣上的進(jìn)水管道進(jìn)水控制閥和出水管道出水控制閥、外罩，所述暖氣漏水自動(dòng)關(guān)閉裝置還包括壓力平衡裝置，壓力平衡裝置通過(guò)連桿裝置分別與進(jìn)水管道進(jìn)水控制閥和出水管道出水控制閥相連接。本實(shí)用新型所述暖氣漏水自動(dòng)關(guān)閉裝置通過(guò)壓力平衡裝置，控制暖氣管道控制閥，當(dāng)暖氣正常運(yùn)行時(shí)，壓力平衡裝置處于平衡狀態(tài)，但是當(dāng)暖氣管道發(fā)送漏水時(shí)，壓力平衡裝置失衡，壓力平衡裝置通過(guò)連桿裝置帶動(dòng)暖氣管道控制閥關(guān)閉，使暖氣管道不能繼續(xù)大量漏水。[3]

4 三種設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)和綜合設(shè)計(jì)

4.1三種設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)

三種漏水設(shè)計(jì)比較如表1。數(shù)字式熱量計(jì)表能實(shí)現(xiàn)局部熱計(jì)量裝置的防盜、防拆及熱量計(jì)算、漏水檢測(cè)、漏水后關(guān)閉閥門(mén)，既可公平合理地按各用戶實(shí)際采暖熱量計(jì)算采暖費(fèi)用，又可鼓勵(lì)熱力用戶自主節(jié)能，但在誤報(bào)或水流不穩(wěn)情況數(shù)據(jù)不正常，只能做到設(shè)備的開(kāi)關(guān)，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)漏水提醒、漏水地點(diǎn)現(xiàn)實(shí)的智能化和人性化設(shè)計(jì)；Zigbee漏濕裝置解決了家具供水和供暖管道埋入墻體和地面后，無(wú)法查看管道密封和漏水情況的問(wèn)題，設(shè)計(jì)漏水定位、報(bào)警、漏水控制，但對(duì)室內(nèi)溫濕度調(diào)控、地下檢測(cè)設(shè)備維護(hù)問(wèn)題未解決，成本較高；漏水自動(dòng)關(guān)閉裝置是一種獨(dú)立運(yùn)作的開(kāi)關(guān)裝置，只要在用戶進(jìn)出管道設(shè)計(jì)安裝即可使用，但裝置運(yùn)作精度較低，由于設(shè)備設(shè)計(jì)較復(fù)雜，在誤報(bào)或者時(shí)效情況下維修很困難，同時(shí)機(jī)械設(shè)備在腐蝕性環(huán)境中工作，性能下降嚴(yán)重，所以需要定期清洗和跟新。

表1　三種設(shè)計(jì)比較

4.2綜合設(shè)計(jì)

隨著科技發(fā)展和人們對(duì)家庭住宅要求的提高，現(xiàn)代住房越來(lái)越多的采用地?zé)峁┡瘉?lái)取代墻掛式暖氣。這種舒適度較高而且美觀的地?zé)峁┡绞节A得了越來(lái)越多的客戶市場(chǎng)，但是當(dāng)?shù)責(zé)峁┡l(fā)生漏水情況或者有漏水危險(xiǎn)時(shí)，還沒(méi)有一種智能控制裝置及時(shí)提醒漏水情況發(fā)生以及對(duì)漏水位置進(jìn)行定位。綜合三種漏水設(shè)計(jì)，本文在數(shù)字式熱量計(jì)表基礎(chǔ)上改進(jìn)，提出智能化、人性化的暖氣漏水控制設(shè)計(jì)，特別對(duì)控制閥門(mén)的設(shè)計(jì)，不僅能實(shí)現(xiàn)智能關(guān)閉，還能通過(guò)PC或系統(tǒng)自動(dòng)控制調(diào)控閥門(mén)開(kāi)關(guān)大小，控制室內(nèi)溫度，設(shè)計(jì)方案如圖3：

圖3　綜合設(shè)計(jì)裝置主要構(gòu)成

（1）使用單片機(jī)msp430作為處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)暖氣熱值計(jì)量和管道流量采集的前提下，不僅滿足數(shù)據(jù)處理要求，同時(shí)能很好實(shí)現(xiàn)和其他模塊結(jié)合的問(wèn)題，提高數(shù)據(jù)判定準(zhǔn)確度；

（2）增加Zigbee模塊，不管用戶使用地暖還是暖氣片，都可在管道周邊或底部安裝無(wú)線漏濕檢測(cè)部件，在有漏水時(shí)，Zigbee模塊能將濕敏電阻信號(hào)傳遞到單片機(jī)控制系統(tǒng)；

（3）WIFI和GSM模塊能在發(fā)生漏水后提示用戶，用戶可通過(guò)手機(jī)WIFI和WIFI模塊連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和上傳，并可通過(guò)軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)用戶遠(yuǎn)程控制暖氣管道進(jìn)水量，控制室內(nèi)溫度；

（4）電池使用無(wú)線充電空間耦合方式，當(dāng)無(wú)線漏濕檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到自身電池電量不足后，會(huì)將電量報(bào)警信息通過(guò)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)傳送到作為協(xié)調(diào)器的中央集控器設(shè)備，并進(jìn)行顯示報(bào)警和短信提心。用戶即可通過(guò)將根據(jù)安裝位置圖，在無(wú)線漏濕檢測(cè)設(shè)備的位置放置無(wú)線充電器或者跟換電池；

（5）按鍵和LCD液晶顯示模塊將用戶家庭的暖氣管道和供水管道布局圖導(dǎo)入系統(tǒng)，并將無(wú)線漏濕檢測(cè)設(shè)備的系統(tǒng)編號(hào)信息在布局圖上進(jìn)行標(biāo)定設(shè)定，即可直觀的監(jiān)測(cè)到家庭內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的濕度信息和歷史曲線等信息；

（6）設(shè)計(jì)電磁閥能實(shí)現(xiàn)漏水關(guān)閉，管道水量控制，達(dá)到控制室內(nèi)溫度。

5 結(jié)論

針對(duì)目前的情況，最主要的問(wèn)題是解決成本和設(shè)備小型化的問(wèn)題，面對(duì)不斷升起的用戶需求和呼聲，綜合性設(shè)計(jì)方案相比以上幾種設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)的功能較多，滿足用戶的需求，但與總多暖氣漏水控制設(shè)計(jì)相比成本較高，無(wú)法普及使用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能設(shè)備設(shè)計(jì)的進(jìn)步，工業(yè)成本下降，暖氣管道漏水控制裝置將會(huì)低廉設(shè)備代替，這樣綜合性控制系統(tǒng)才能真正進(jìn)入尋常百姓家庭，真正在智能家庭的大市場(chǎng)中發(fā)揮重要作用，因此還需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)最低成本的解決方案，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求。

[1] 尚佐旭.一種基于 Zigbee的家具漏濕監(jiān)測(cè)裝置.中國(guó): 103294017A[P].2013-09-11.

[2] 蘭生,徐濱海,原永濱.一種防漏水的數(shù)字式熱計(jì)量表.中國(guó): 201615548U[P].2010-10-27.

[3] 劉滿元.暖氣漏水自動(dòng)關(guān)閉裝置.中國(guó):201606965U[P]. 2010-10-13.

The comparative analysis of three utility model of heat leak control systems

Analyzing the status quo of the heat leakage control, for wet leakage monitoring device based on Zigbee, digital heat meter, water three control system of automatic closing device do contrast analysis. Concluded their inadequacy and comprehensive improvement,proposed a comprehensive control the design of heating water.

Digital heat meter; Zigbee; heat leakage

TU832.2

A

1008-1151(2015)11-0055-02

2015-10-12

王志紅（1990－），男，山西朔州人，中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院在讀碩士研究生，從事安全評(píng)價(jià)研究。