三種實用新型暖氣漏水控制系統的比較分析

王志紅 王保民

（中北大學化工與環境學院，山西 太原 030051）

三種實用新型暖氣漏水控制系統的比較分析

王志紅 王保民

（中北大學化工與環境學院，山西 太原 030051）

分析暖氣漏水控制的現狀，對基于Zigbee的漏濕監測裝置、數字式熱計量表、漏水自動關閉裝置三種控制系統做對比分析，得出各自不足和綜合改進方面，提出一種新的綜合性控制暖氣漏水設計，可為智能化家居設計做借鑒。

數字熱計量表；Zigbee；暖氣漏水

隨著城市的發展，房屋及其裝修價值普遍提高，暖氣管道鋪天蓋地，橫豎過樓層，把熱量送往千家萬戶，但這樣就給用戶帶來很大的使用隱患，如果暖氣管管道漏水，不僅會水漫底板，浸濕家具，造成重大財產損失，并且暖氣泄漏時得不到及時控制，會引起整個大樓熱量損失而無法正常供熱。暖氣片漏水原因主要是：（1）配件的原因導致暖氣片漏水；（2）由于腐蝕現象導致的漏水，這是用戶大都遇到的問題，尤其是使用時間十年以上的暖氣片，出現腐蝕的幾率會更高；（3）由于人為因素導致的漏水事故。目前還沒有一種有效的探測裝置及時提醒漏水情況發生以及對漏水位置進行定位的裝置，設計一款能檢測漏水并報警提醒同時能自動關閉的暖氣管道檢測控制系統勢在必行。本文綜合介紹三種漏水控制系統設計，通過分析其原理及優缺點，綜合三種設計提出一種能夠綜合控制暖氣漏水問題的方案。

1 基于Zigbee的漏濕監測裝置

裝置包括無線漏濕檢測和中央集控器設備。無線漏濕檢測負責檢測設置點處的濕度信息，主要包括濕敏電阻檢測膜、信號檢測調理模塊、MCU 處理器模塊，Zigbee通訊模塊、無線充電模塊。中央集控器負責收集各采集點無線漏濕檢測設備的濕度值，如果有漏水情況發生，中央集控器設備會通過GSM短信模塊對戶主進行報警信息的提醒，用戶可通過WiFi或藍牙通訊的方式獲取到監控數據，系統可對所有采集點的數據進行分析，顯示出漏水區域。主要用于現代家庭中的地采暖，對已埋入地下和墻中管道接口處的漏水進行監測，可及時有效的發現并定位漏水區域和漏水點，減小因管道破裂造成的損失。無線漏濕檢測設備將采集到濕度信息通過Zigbee通訊模塊與中央集控器進行數據交互和狀態信息的上傳。在Zigbee網絡中無線漏濕檢測設備是作為路由節點設備存在于網絡中。[1]主要結構如圖1：

圖1　Zigbee漏濕監測裝置主要構成

2 數字式熱計量表

解決了現有熱計量表不具備防暖氣漏水的功能這一問題，它包括第一流量傳感器、第一溫度傳感器、A/D轉換電路、第一電磁閥、第一電磁閥驅動電路、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輸入端相連，第一溫度傳感器的信號輸出端與溫度采集電路的一個信號輸入端相連，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輸出端與流量采集電路的另一個信號輸入端相連，第二溫度傳感器的信號輸出端與溫度采集電路的另一個信號輸入端相連。本實用新型設計實現了對用戶家庭進出水流量的實時監控，用于防止暖氣漏水。[2]結構如圖2：

圖2　熱計量表裝置主要構成

3 漏水自動關閉裝置

本實用新型暖氣漏水自動關閉裝置包括設置在暖氣上的進水管道進水控制閥和出水管道出水控制閥、外罩，所述暖氣漏水自動關閉裝置還包括壓力平衡裝置，壓力平衡裝置通過連桿裝置分別與進水管道進水控制閥和出水管道出水控制閥相連接。本實用新型所述暖氣漏水自動關閉裝置通過壓力平衡裝置，控制暖氣管道控制閥，當暖氣正常運行時，壓力平衡裝置處于平衡狀態，但是當暖氣管道發送漏水時，壓力平衡裝置失衡，壓力平衡裝置通過連桿裝置帶動暖氣管道控制閥關閉，使暖氣管道不能繼續大量漏水。[3]

4 三種設計的優缺點和綜合設計

4.1三種設計的優缺點

三種漏水設計比較如表1。數字式熱量計表能實現局部熱計量裝置的防盜、防拆及熱量計算、漏水檢測、漏水后關閉閥門，既可公平合理地按各用戶實際采暖熱量計算采暖費用，又可鼓勵熱力用戶自主節能，但在誤報或水流不穩情況數據不正常，只能做到設備的開關，沒有實現漏水提醒、漏水地點現實的智能化和人性化設計；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，無法查看管道密封和漏水情況的問題，設計漏水定位、報警、漏水控制，但對室內溫濕度調控、地下檢測設備維護問題未解決，成本較高；漏水自動關閉裝置是一種獨立運作的開關裝置，只要在用戶進出管道設計安裝即可使用，但裝置運作精度較低，由于設備設計較復雜，在誤報或者時效情況下維修很困難，同時機械設備在腐蝕性環境中工作，性能下降嚴重，所以需要定期清洗和跟新。

表1　三種設計比較

4.2綜合設計

隨著科技發展和人們對家庭住宅要求的提高，現代住房越來越多的采用地熱供暖來取代墻掛式暖氣。這種舒適度較高而且美觀的地熱供暖方式贏得了越來越多的客戶市場，但是當地熱供暖發生漏水情況或者有漏水危險時，還沒有一種智能控制裝置及時提醒漏水情況發生以及對漏水位置進行定位。綜合三種漏水設計，本文在數字式熱量計表基礎上改進，提出智能化、人性化的暖氣漏水控制設計，特別對控制閥門的設計，不僅能實現智能關閉，還能通過PC或系統自動控制調控閥門開關大小，控制室內溫度，設計方案如圖3：

圖3　綜合設計裝置主要構成

（1）使用單片機msp430作為處理數據系統，在實現暖氣熱值計量和管道流量采集的前提下，不僅滿足數據處理要求，同時能很好實現和其他模塊結合的問題，提高數據判定準確度；

（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線漏濕檢測部件，在有漏水時，Zigbee模塊能將濕敏電阻信號傳遞到單片機控制系統；

（3）WIFI和GSM模塊能在發生漏水后提示用戶，用戶可通過手機WIFI和WIFI模塊連接，實現數據的讀取和上傳，并可通過軟件對系統進行設置，同時可實現用戶遠程控制暖氣管道進水量，控制室內溫度；

（4）電池使用無線充電空間耦合方式，當無線漏濕檢測設備檢測到自身電池電量不足后，會將電量報警信息通過檢測網絡傳送到作為協調器的中央集控器設備，并進行顯示報警和短信提心。用戶即可通過將根據安裝位置圖，在無線漏濕檢測設備的位置放置無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入系統，并將無線漏濕檢測設備的系統編號信息在布局圖上進行標定設定，即可直觀的監測到家庭內各監測點的濕度信息和歷史曲線等信息；

（6）設計電磁閥能實現漏水關閉，管道水量控制，達到控制室內溫度。

5 結論

針對目前的情況，最主要的問題是解決成本和設備小型化的問題，面對不斷升起的用戶需求和呼聲，綜合性設計方案相比以上幾種設計能實現的功能較多，滿足用戶的需求，但與總多暖氣漏水控制設計相比成本較高，無法普及使用。隨著網絡技術的發展，智能設備設計的進步，工業成本下降，暖氣管道漏水控制裝置將會低廉設備代替，這樣綜合性控制系統才能真正進入尋常百姓家庭，真正在智能家庭的大市場中發揮重要作用，因此還需要進一步開發最低成本的解決方案，以適應市場的需求。

[1] 尚佐旭.一種基于 Zigbee的家具漏濕監測裝置.中國: 103294017A[P].2013-09-11.

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

[3] 劉滿元.暖氣漏水自動關閉裝置.中國: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，中北大學化工與環境學院在讀碩士研究生，從事安全評價研究。