漏水检测控制系统设计.doc

漏水检测控制系统设计.doc

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摘要

目前漏水现象经常发生在工业现场，漏水一直以来是导致水资源浪费和发生事故的关键因素，为了减少损失和防止事故扩大，漏水检测是非常必要和重要的。

本设计是采用RS485通信方式的漏水检测控制系统。

下节点完成现场检测、控制、记录、报警，同时在网上远传。

上节点完成远程监控。

主机采用计算机，从机以单片机AT89S52为主控制器，由信号处理模块、A/D转换模块、报警模块、显示模块、电源模块、键盘模块，电磁阀驱动模块等外围电路组成。

传感器实时监测漏水信号，发生泄漏时，输出0-20mV电压信号，系统接收漏水信号进行报警和定位泄露位置自动关闭相应水阀。

本系统采用MCGS设计界面，用于显示检测画面，当出现故障时，相应显示画面自动跳出，显示故障点，实现对整栋办公大楼的模拟监控。

本漏水检测控制系统具有实时性能好、成本低、运行安全可靠等优点，及时的解决了办公大楼各个场所的漏水检测问题。

关键词：

AT89S52；模拟监控；漏水检测；RS485通信

Abstract

Leakagephenomenaoftenoccursintheindustrialfieldatpresent,leakingisalwaysthekeyfactorofleadingtowaterwastageandaccidents.Inordertoreducethelossandaccidentprevention,leakdetectionisverynecessaryandimportant.

ThisdesignistoadoptRS485communicationmodeofleakagedetectionandcontrolsystems.Nodecompletesthescenedetection,control,recordandalarm,remotestransmissionontheInternetatthesametime.Thecompleteremotemonitoringnodes.Hostcomputerfromthemachineisgivenprioritytowithsingle-chipmicrocomputerAT89S52controller,thesignalprocessingmodule,A/Dconversionmodule,alarmmodule,displaymodule,powermodule,keyboardmodule,peripheralcircuitofelectromagneticvalvedrivemodule,etc.Sensorreal-timemonitoringoftheleakagesignal,leak,0-20mvvoltagesignal,thesystemwhichreceivestheleaksignalalarmandlocatesleakpositioncorrespondingwatervalveshutoffautomatically.ThesystemUSESMCGSdesigninterface,whichisusedtodisplayimageswhenfaultoccurs,thecorrespondingdisplayautomaticallyjumpoutandshowthefailurepoint,whichrealizesthesimulationofthewholeofficebuildingmonitoring.

Theleakagedetectioncontrolsystemhasgoodreal-timeperformance,lowcost,safeandreliableoperationandsoon,whichcansolvetheofficebuildingeachplacesleakingproblemintime.

Keywords：

AT89S52；Simulationmonitoring；Waterleakagedetection；RS485communication

目录

第1章绪论 1

1.1课题的来源及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3论文研究的内容 3

第2章系统总体设计 4

2.1概述 4

2.2方案论证 4

2.2.1控制模块论证 4

2.2.2电源模块论证 6

2.2.3显示模块论证 6

2.2.4键盘模块论证 7

2.3设计要求 7

2.4系统总体框图 8

第3章硬件设计 9

3.1单片机最小系统设计 9

3.2传感器的选择 11

3.3多路转换开关选择 13

3.4放大电路 14

3.5滤波电路 15

3.6V/I转换电路 16

3.7I/V转换电路 17

3.8隔离电路 18

3.9A/D转换电路 19

3.10显示电路 21

3.11电源电路 22

3.12电磁阀的选择 24

3.13电磁阀驱动电路 26

3.14报警电路 27

3.15单片机I/O扩展 28

3.16RS485通信电路 29

3.17键盘电路 32

第4章软件设计 33

4.1主程序流程图 33

4.2A/D转换电路流程图 34

4.3显示电路流程图 35

4.4RS485通讯程序流程图 36

第5章监控界面设计 39

5.1大楼管道监控 39

5.2数据中心底层地板监控 40

5.3总体监控 41

5.4系统连接示意图 41

第6章结论 42

参考文献 43

致谢 44

附录I 45

附录II 47

附录III 60

IV

第1章绪论

1.1课题的来源及意义

21世纪随着科技的飞速发展，人们生活节奏的加快，由于管道漏水引起的事故也越来越多。

由于开始的施工质量，加上排水管网使用年限的不断增长，地质结构的变化，外界压力变化等各种因素共同作用下，管道难以避免会产生裂缝导致渗漏，随着渗漏的发生，周围地基松动沉降会进一步拉动管道裂缝，使漏点不断变大恶化。

为了节约水资源，降低供水成本，提高经济效益，减少泄漏对室内室外、建筑设施及装置的危害，排除由于泄漏原因造成的安全隐患，需要一套科学的漏水检测控制系统。

随着自动化技术及人们生活水平的提高,智能家居的概念被越来越多的人所接受。

所谓智能家居,是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。

在智能家居系统中,智能防漏水系统是在家居安全里具有十分重要的作用。

通常由于一时疏忽,如停水时忘关水龙头、下水不通畅、管道破损等意外原因所造成家居漏水,很多情况下事态严重,不仅是自家受损失,同一栋楼里的人也会同样受害。

因此设计一种漏水检测控制系统,能自动检测选定区域的意外漏水,通过电磁阀及时切断水管,并伴随声光报警,提示出现的浸水事件,减少漏水状况的恶化,能有效地防止各种损失进一步扩大。

由于办公大楼或者生产车间，装置工艺复杂，管道密集。

地下埋设着各类不同的综合管线，如供水管线、循环水管线、排水管线、排油管线、物料管线等，就像人体中的毛细血管，密密麻麻，纵横交错，形成各自的网络。

供水管线长期埋设于地下，会造成地下管线泄漏现象。

一旦水管出现泄漏，很难找到破裂处，如果没有及时发现就可能引起水灾,所以非常需要一套科学的漏水检测控制系统，进而保证水管长期、稳定、健康运行，为安全提供基本保障，将损失降到最低。

本系统为专业漏水检测控制系统，很好的解决了由于漏水带来的问题，本系统也是很有科技创新和发展前景的漏水检测控制系统。

系统设计合理，经济适用，非常适合监控办公大楼等场所。

1.2国内外研究现状

目前，我国供水行业普遍存在管网漏水问题，平均水损率约20％，其中漏损约占水损的50％，有的地方管网漏水问题甚至非常严重，这就大大地降低了供水企业的供水效益，也给水资源造成严重浪费，有些甚至影响到人们的正常生产和生活。

国内漏水检测所面临的问题有很多，自上世纪八十年代以来，国内大多数自来水公司对管网漏水问题都非常重视，而且建立了自己的专业漏水检测队伍，也配置了一些专业的漏水检测设备。

目前国内自来水公司测漏队伍大多采用传统的测漏方法——声波检测，包括阀栓听音、路面听音、相关分析、地面钻孔等方法。

这种方法对于具体的漏点定位比较有效（微观方面），而对于漏水控制（宏观方面）有一定的局限性。

由于漏水检测工作是一项长期而艰苦的工作，依靠传统的测漏手段需要投入大量的人力和物力，而且工作效率较低。

往往是测漏人员花去大量的时间和精力在一些根本不漏水的管网工作，而没有把主要精力投入到具体的漏点定位工作中去，这样就大大影响了测漏工作效率。

目前国内漏水检测仪器设备和技术大多数采用声波检测的原理——通过检测承压水从漏点喷出而产生的噪声来确定管道是否漏水和漏点的位置。

国内比较出名的有BTR、平行自动化、置信还有很多公司，都是做水浸传感器，漏水检测线的。

这些公司大部分采用的点式，或者铜丝短路的方式进行检测，相比国外同类产品比较简单，低端，不能精确定位，达不到瑞侃和TTK的同等功能。

能够和国外产品媲美的目前只有深圳祥为测控的漏水检测系统，全套可以和美国瑞侃的tracetek泄漏检测系统兼容，搭配使用，线缆的灵敏度，强度等各方面达到瑞侃的同等水准，性价比较高。

国外漏水检测技术一直走在世界的前线，随着时代的发展，当然漏测检测技术也是发展的越来越好，漏水查漏，当最初的简单的听漏技术发展到现在各种的漏水检测设备和自动化漏水检测，在众多的地下漏水检测技术中，相对来说更先近漏水检测技术是相关检漏法。

相关检测法在1960年由英国水研究中心研发的。

随着英国研发的开始，慢慢的日本，法国也慢慢的开发出自己人的样关漏水检测仪,在20世纪80年代,国外开始相互关注研究了管道漏水检测技术,并且漏水检测技术越来越先近，在众多国外国家中试验最的长的距离的是德国，长达3.5km。

漏孔检测的可靠度高于90%。

对于80%以上检测到的漏孔，其定位的精确度达±lm。

后来加拿大对塑料自来水管漏水检测做出很大的贡献，塑料自来水管漏水检测的研究主要利用流动体在通过漏孔漏水流动的水声和噪声。

它们通过传感器接收信号，漏水点的所在位置主要是通过物体在管道传输过程中,漏点的位置会根据信号到达而传播时间差来对其进行分析判断。

现在我国也研发出一系列的漏水检测仪，根据不同的管道来达到最高的检测效率。

我国研发出的相关漏水检测仪不仅用于自来水管漏水检测，也用天然气，煤气，石油管道等一些地下管道的管道探测。

随着供水管网管理的规范和漏水检测技术的发展，许多水公司逐步引进更为先进的检漏设备，采用更为有效和快速的漏水检测方法，这对快速降低漏失，控制漏损将起到积极的作用。

但从总体上看，我国漏损控制与发达国家相比还有相当大的差距。

普遍存在着投入资金偏低、检漏技术人员较少、专业技术素质差、对先进设备的使用方法理解不深、激励机制不活等，这些因素严重影响了漏水检测工作的进一步开展。

由此可见，我国供水管网漏损控制工作任重道远，要达到12%以内漏控目标还有相当长的一段路要走。

因此，对国内供水企业来说，加强漏水检测工作，降低管网漏损的潜力还相当大。