Способ обнаружения протечек воды в сети водоснабжения и отключения ее подачи Российский патент 2024 года по МПК E03B7/02 F17D5/02 G01M3/16 

Изобретение относится к жилищно-коммунальному хозяйству и может быть использовано для обнаружения скрытых протечек воды в сетях холодного и горячего водоснабжения.

Уровень техники.

Известен способ обнаружения протечек воды в сети водоснабжения и отключения ее подачи [Косыгин А.Б., Ханин В.Н., Государев К.И., Фомина И.В. Обнаружение скрытых утечек с использованием системы мониторинга водопроводной сети // Водоснабжение и санитарная техника, 2010, №4. С. 25-26], в котором шум вытекающей воды фиксируют при помощи акустических датчиков и информацию передают в блок управления посредством цифровой радиосвязи.

Недостатки известного способа следующие:

- способ не предусматривает отключение подачи воды;

- низкая эффективность функционирования, т.к. после получения сигнала от акустического датчика для обнаружения места скрытой утечки в сети предусмотрен объезд зоны обследования звеном работников в составе трех человек на автомобиле. Это потребует значительного времени (снижение оперативности) и приведет к потерям большого объема воды из сети (снижение показателя экономичности водоснабжения);

- низкая надежность работы, поскольку возможно ложное срабатывание акустических датчиков, например, от шумов работающего оборудования промышленных предприятий или строительной техники;

- ограниченность применения для протяженных объектов в труднодоступных местах, например, трубопроводов на застроенной или застраиваемой территории;

Известен также способ обнаружения протечек воды и отключения ее подачи [Патент РФ 2307898, МПК Е03С 1/00, F24D 19/10], включающий фиксацию влаги влагочувствительным датчиком, передачу информации от влагочувствительного датчика в блок управления, передачу от блока управления на запорное устройство команды на отключение подачи воды.

Недостатки этого способа следующие:

- низкая оперативность устранения утечки при его использовании для обнаружения скрытых протечек воды в сетях холодного и горячего водоснабжения, размещенных в грунте, поскольку требуется длительное время для попадания на влагочувствительный датчик фильтрующейся в грунте воды, а, следовательно, с момента начала течи воды до момента появления сигнала влагочувствительного датчика может образоваться большая промоина в грунте, что приведет к значительным материальным и финансовым затратам на ликвидацию последствий протечки;

- низкая надежность работы, поскольку возможно ложное срабатывание датчика, например, при появлении грунтовых вод вследствие дождевых осадков или при снеготаянии;

- ограниченность применения для протяженных объектов, например, трубопроводов, поскольку влагочувствительный датчик расположен на ограниченной (локальной) территории.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу (прототипом) является способ обнаружения протечек воды в сети водоснабжения и отключения ее подачи [Патент РФ на изобретение 2684771, МПК Е03С 1/00, F24D 19/10, F17D 5/02], в котором появление влаги фиксируют посредством парных влагочувствительных датчиков, размещенных в местах возможных протечек воды, информацию о наличии влаги от каждого из парных влагочувствительных датчиков в автоматическом режиме передают в программируемое реле блока управления, от программируемого реле блока управления после получения информации от обоих влагочувствительных датчиков передают сигнал в исполнительное реле блока управления, а от исполнительного реле блока управления передают команду на запорное устройство для отключения подачи воды.

Способ, по сравнению с аналогами, повышает надежность работы, поскольку уменьшает вероятность ложного срабатывания от локальных появлений влаги в зоне одного влагочувствительного датчика, в связи с тем, что исполнительное реле блока управления срабатывает только в случае поступления сигналов одновременно от двух влагочувствительных датчиков (от пары датчиков).

Недостатки этого способа (прототипа):

- низкая оперативность способа, что свидетельствует о низкой эффективности функционирования сети водоснабжения при использовании способа для обнаружения скрытых протечек воды в сетях холодного и горячего водоснабжения, размещенных в грунте, поскольку требуется длительное время для попадания на влагочувствительные датчики фильтрующейся воды, а, следовательно, с момента начала течи воды до момента появления сигналов от пары влагочувствительных датчиков может образоваться большая промоина в грунте, что приведет к значительным материальным и финансовым затратам на ликвидацию последствий протечки;

- низкая надежность, поскольку способ допускает возможность ложного срабатывания, например, при попадании грунтовых вод вследствие дождевых осадков или при снеготаянии сразу на пару влагочувствительных датчиков;

- ограниченность применения способа для протяженных объектов, например, трубопроводов, поскольку влагочувствительные датчики расположены на ограниченной (локальной) территории, а также на объектах, размещенных в труднодоступных местах, например, трубопроводов на застроенной или застраиваемой территории.

Задачей заявляемого способа является устранение указанных недостатков, создание способа обнаружения протечек воды с высокой степенью надежности и достоверности определения факта протечки и точного места расположения протечки воды в протяженных сетях холодного и горячего водоснабжения с возможностью оперативного отключения подачи воды и локализации протечки.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение надежности, достоверности и оперативности выявления факта протечки, повышение точности определения места протечки в сети водоснабжения.

Раскрытие сущности изобретения.

Технический результат достигается тем, что в способе обнаружения протечек воды в сети водоснабжения и отключения ее подачи, в котором появление влаги фиксируют посредством парных влагочувствительных датчиков, размещенных в местах возможных протечек воды, информацию о наличии влаги от каждого из парных влагочувствительных датчиков в автоматическом режиме посредством коммуникационной сети передачи данных передают в программируемое реле блока управления, от программируемого реле блока управления передают сигнал в исполнительное реле блока управления, а от исполнительного реле блока управления передают команду на запорное устройство для отключения подачи воды, дополнительно в местах возможных протечек воды размещают также акустические датчики, применяют беспилотный летательный аппарат, для которого формируют план облета участков сети водоснабжения, в который включают периодичность и маршрут следования и на котором размещают блок питания, тепловизионную камеру и блок управления с программируемым и исполнительным реле, а появление протечки дополнительно фиксируют по характерному шуму акустическими датчиками, информацию о появлении характерного шума протечки от акустических датчиков в автоматическом режиме передают в программируемое реле блока управления, которое получает эту информацию посредством коммуникационной сети передачи данных при очередном облете беспилотным летательным аппаратом участков сети водоснабжения, далее, в программируемом реле блока управления в автоматическом режиме выполняют анализ сигналов от влагочувствительных и акустических датчиков посредством программного обеспечения, и только после получения сигналов одновременно от парных влагочувствительных датчиков и от акустических датчиков в программируемом реле блока управления в автоматическом режиме формируют сигнал об аварийной ситуации и передают его в исполнительное реле блока управления, далее, после получения сигнала об аварийной ситуации в исполнительном реле блока управления в автоматическом режиме формируют и незамедлительно отправляют посредством коммуникационной сети передачи данных одновременно команду на электрические приводы запорных устройств для отключения подачи воды на данном участке сети и команду на включение тепловизионной камеры для точного определения места протечки, определяют место протечки посредством тепловизионной камеры по пятну отклонения температуры от фонового значения на поверхности земли, информацию о пятне в виде координат и фотоматериалов в автоматическом режиме передают в исполнительное реле блока управления, а далее, в исполнительном реле блока управления в автоматическом режиме формируют и отправляют посредством коммуникационной сети передачи данных сигнал ресурсоснабжающей организации для принятия мер по устранению протечки.

Приведенная совокупность существенных признаков, а именно, применение беспилотного летательного аппарата, на котором размещают блок питания, тепловизионную камеру и блок управления с программируемым и исполнительным реле, а также фиксация информации о появления протечки в сети одновременно акустическими и влагочувствительными датчиками и передача в автоматическом режиме сигналов в программируемое реле блока управления, анализ полученных сигналов и передача аварийного сигнала в исполнительное реле блока управления в автоматическом режиме для формирования и одновременной передачи двух команд - на электрические приводы запорных устройств с целью отключения подачи воды на данном участке сети и на включение тепловизионной камеры с целью определения точного места протечки по пятну отклонения температуры от фонового значения на поверхности земли, а далее, формирование в исполнительном реле блока управления и отправление посредством коммуникационной сети передачи данных сигнала ресурсоснабжающей организации для принятия мер по устранению протечки - обладают новизной, позволяют повысить надежность и достоверность способа за счет дублирования сигналов о протечке разными датчиками (влагочувствительными и акустическими) и подтверждением наличия протечки посредством тепловизионной камеры по пятну отклонения температуры от фонового значения, а также позволяют повысить точность и оперативность определения места протечки в сети водоснабжения за счет применения беспилотного летательного аппарата, на котором размещают тепловизионную камеру и реле блока управления, что позволяет этому оборудованию быстро оказаться на любом участке протяженной сети и подтвердить наличие протечки, в том числе, в труднодоступных местах, например, трубопроводов на застроенной или застраиваемой территории. Это свидетельствует о соответствии предлагаемого способа критерию «изобретательский уровень».

Сущность заявляемого способа поясняется схемой, представленной на фиг. 1, на которой обозначено: сеть водоснабжения 1, запорные устройства 2 с приводами 3, влагочувствительные датчики 4, размещенные в местах возможных протечек воды. Информацию о наличии влаги от каждого из парных влагочувствительных датчиков 4 в автоматическом режиме передают посредством коммуникационной сети передачи данных 5, например, сети Интернет, в программируемое реле 6 блока управления 7, от программируемого реле 6 блока управления 7 передают сигнал посредством кабельной связи в исполнительное реле 8 блока управления 7. От исполнительного реле 8 блока управления 7 передают команду посредством коммуникационной сети передачи данных 5 на приводы 3 запорных устройств 2 для отключения подачи воды в сети 1. Дополнительно в местах возможных протечек воды сети 1 размещают также акустические датчики 9. В способе применяют беспилотный летательный аппарат 10 на котором размещают тепловизионную камеру 11, блок питания 12, обеспечивающий электропитанием тепловизионную камеру 11 и блок управления 7 с программируемым реле 6 и исполнительным реле 8. Информацию о появлении характерного шума протечки от акустических датчиков 9 в автоматическом режиме посредством коммуникационной сети передачи данных 5 передают в программируемое реле 6 блока управления 7 при очередном облете беспилотным летательным аппаратом 10 участков сети 1 водоснабжения. Сигнал об аварийной ситуации от программируемого реле 6 передают в исполнительное реле 8 блока управления 7, и от исполнительного реле 8 блока управления 7 в автоматическом режиме отправляют посредством коммуникационной сети передачи данных 5 одновременно команду на приводы 3 запорных устройств 2 для отключения подачи воды на данном участке сети 1 и посредством кабельной связи 13 команду на включение тепловизионной камеры 11 для точного определения места протечки. Информацию о пятне отклонения температуры от фонового значения на поверхности земли в автоматическом режиме передают по кабельной связи 14 в исполнительное реле 8 блока управления 7. От исполнительного реле 8 блока управления 7 в автоматическом режиме отправляют посредством коммуникационной сети передачи данных 5 сигнал ресурсоснабжающей организации для принятия мер по устранению протечки.

Способ обнаружения протечек воды в сети водоснабжения и отключения ее подачи работает следующим образом.

Беспилотный летательный аппарат 10, управляемый оператором ресурсоснабжающей организации (на схеме не показан), с заданной периодичностью облетает контролируемый участок сети водоснабжения 1 и производит мониторинг наличия сигналов от влагочувствительных датчиков 4 и акустических датчиков 9. Отсутствие сигналов является условием перемещения беспилотного летательного аппарата 10 на следующий участок сети 1. При образовании протечки воды в сети 1 инициируется сигнал от парных влагочувствительных датчиков 4 и акустического датчика 10, которые посредством коммуникационной сети передачи данных 5 будут зафиксированы программируемым реле 6 блока управления 7 при облете участка сети 1 беспилотным летательным аппаратом 10 в качестве сигнала об аварийной ситуации.

Сигнал об аварийной ситуации от программируемого реле 6 передают в исполнительное реле 8 блока управления 7, а от исполнительного реле 8 блока управления 7 в автоматическом режиме отправляют посредством коммуникационной сети передачи данных 5 одновременно команду на приводы 3 запорных устройств 2 для отключения подачи воды на данном участке сети 1 и посредством кабельной связи 13 команду на включение тепловизионной камеры 11. Поступление аварийного сигнала будет являться поводом детального осмотра участка сети 1 посредством тепловизионной камеры 11 беспилотного летательного аппарата 10 и получения подтверждающих факторов образования протечки воды из сети 1. Температура транспортируемой воды в сети 1 всегда существенно отличается от температуры грунта, в котором уложен трубопровод сети 1. В летний период температура транспортируемой воды холодного водоснабжения всегда ниже температуры поверхностного слоя грунта, а температура воды горячего водоснабжения - выше. В зимний период температура транспортируемой воды холодного водоснабжения и горячего водоснабжения всегда выше температуры поверхностного слоя грунта. В связи с этим, применение тепловизионной камеры 10 позволит точно определить место локального изменения температуры грунта, а, следовательно, подтвердить наличие протечки и точно определить место протечки в сети 1. Фиксирование места протечки тепловизионной камерой 11 будет являться поводом инициации исполнительным реле 8 блока управления 7 сигнала ресурсоснабжающей организации посредством коммуникационной сети передачи данных 5 для незамедлительного принятия мер по устранению протечки, например, направления ремонтной бригады для устранения протечки и последующего ввода в эксплуатацию отключенного участка сети 1.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволит повысить надежность и достоверность способа, поскольку исключает возможность ложного срабатывания за счет дублирования сигналов о протечке разными датчиками (влагочувствительными и акустическими) и подтверждением наличия протечки посредством тепловизионной камеры по пятну отклонения температуры грунта аварийного участка от фонового значения.

Способ позволяет также повысить точность и оперативность определения места протечки в сети водоснабжения за счет применения беспилотного летательного аппарата, на котором размещают тепловизионную камеру и блок управления, что позволяет оборудованию быстро оказаться на любом участке протяженной сети и подтвердить наличие протечки, в том числе, в труднодоступных местах, например, трубопроводов сети на застроенной или застраиваемой территории, и точно определить место протечки за счет фиксации температурной аномалии в поверхностном слое грунта.

Оперативная и быстрая передача команды на запорные устройства обеспечит уменьшение промоины и объема вытекающего теряемого объема воды, и, следовательно, снижение затрат на водоснабжение, а точное определение места протечки обеспечит уменьшение объема грунтовых работ при вскрытии участка поврежденного трубопровода сети. Указанное дает возможность повысить эффективность и экономичность функционирования сетей холодного и горячего водоснабжения.

Изобретение относится к области жилищно-коммунального хозяйства. Способ состоит в обнаружении протечек воды в сети водоснабжения и отключении ее подачи. Появление влаги фиксируют посредством парных влагочувствительных датчиков, размещенных в местах возможных протечек воды. Информацию о наличии влаги от каждого из парных влагочувствительных датчиков в автоматическом режиме посредством коммуникационной сети передачи данных передают в программируемое реле блока управления. От программируемого реле блока управления передают сигнал в исполнительное реле блока управления, а от исполнительного реле блока управления передают команду на запорное устройство для отключения подачи воды. В местах возможных протечек воды размещают дополнительно акустические датчики, применяют беспилотный летательный аппарат. Для беспилотного летательного аппарата формируют план облета участков сети водоснабжения, в который включают периодичность и маршрут следования и на котором размещают блок питания, тепловизионную камеру и блок управления с программируемым и исполнительным реле. Появление протечки дополнительно фиксируют по характерному шуму акустическими датчиками. Информацию о появлении характерного шума протечки от акустических датчиков в автоматическом режиме посредством коммуникационной сети передачи данных передают в программируемое реле блока управления, которое получает эту информацию при очередном облете беспилотным летательным аппаратом участков сети водоснабжения. Далее в программируемом реле блока управления в автоматическом режиме выполняют анализ сигналов от влагочувствительных и акустических датчиков посредством программного обеспечения, и только после получения сигналов одновременно от парных влагочувствительных датчиков и от акустических датчиков в программируемом реле блока управления в автоматическом режиме формируют сигнал об аварийной ситуации и передают его посредством кабельной связи в исполнительное реле блока управления. После получения сигнала об аварийной ситуации в исполнительном реле блока управления в автоматическом режиме формируют и незамедлительно отправляют посредством коммуникационной сети передачи данных одновременно команду на электрические приводы запорных устройств для отключения подачи воды на данном участке сети и команду на включение тепловизионной камеры посредством кабельной связи для точного определения места протечки. Определяют место протечки посредством тепловизионной камеры по пятну отклонения температуры от фонового значения на поверхности земли. Информацию о пятне в виде координат и фотоматериалов в автоматическом режиме передают посредством кабельной связи в исполнительное реле блока управления. Затем в исполнительном реле блока управления в автоматическом режиме формируют и отправляют посредством коммуникационной сети передачи данных сигнал ресурсоснабжающей организации для принятия мер по устранению протечки. Обеспечивается повышение надежности, достоверности и оперативности выявления факта протечки, повышение точности определения меcта протечки в сети водоснабжения. 1 ил.

Способ обнаружения протечек воды в сети водоснабжения и отключения ее подачи, в котором появление влаги фиксируют посредством парных влагочувствительных датчиков, размещенных в местах возможных протечек воды, информацию о наличии влаги от каждого из парных влагочувствительных датчиков в автоматическом режиме посредством коммуникационной сети передачи данных передают в программируемое реле блока управления, от программируемого реле блока управления передают сигнал в исполнительное реле блока управления, а от исполнительного реле блока управления передают команду на запорное устройство для отключения подачи воды, отличающийся тем, что в местах возможных протечек воды размещают дополнительно акустические датчики, применяют беспилотный летательный аппарат, для которого формируют план облета участков сети водоснабжения, в который включают периодичность и маршрут следования и на котором размещают блок питания, тепловизионную камеру и блок управления с программируемым и исполнительным реле, а появление протечки дополнительно фиксируют по характерному шуму акустическими датчиками, информацию о появлении характерного шума протечки от акустических датчиков в автоматическом режиме посредством коммуникационной сети передачи данных передают в программируемое реле блока управления, которое получает эту информацию при очередном облете беспилотным летательным аппаратом участков сети водоснабжения, далее в программируемом реле блока управления в автоматическом режиме выполняют анализ сигналов от влагочувствительных и акустических датчиков посредством программного обеспечения, и только после получения сигналов одновременно от парных влагочувствительных датчиков и от акустических датчиков в программируемом реле блока управления в автоматическом режиме формируют сигнал об аварийной ситуации и передают его посредством кабельной связи в исполнительное реле блока управления, далее после получения сигнала об аварийной ситуации в исполнительном реле блока управления в автоматическом режиме формируют и незамедлительно отправляют посредством коммуникационной сети передачи данных одновременно команду на электрические приводы запорных устройств для отключения подачи воды на данном участке сети и команду на включение тепловизионной камеры посредством кабельной связи для точного определения места протечки, определяют место протечки посредством тепловизионной камеры по пятну отклонения температуры от фонового значения на поверхности земли, информацию о пятне в виде координат и фотоматериалов в автоматическом режиме передают посредством кабельной связи в исполнительное реле блока управления, а далее в исполнительном реле блока управления в автоматическом режиме формируют и отправляют посредством коммуникационной сети передачи данных сигнал ресурсоснабжающей организации для принятия мер по устранению протечки.