王志红 王保民

（中北大学化工与环境学院，山西 太原 030051）

三种实用新型暖气漏水控制系统的比较分析

王志红 王保民

（中北大学化工与环境学院，山西 太原 030051）

分析暖气漏水控制的现状，对基于Zigbee的漏湿监测装置、数字式热计量表、漏水自动关闭装置三种控制系统做对比分析，得出各自不足和综合改进方面，提出一种新的综合性控制暖气漏水设计，可为智能化家居设计做借鉴。

数字热计量表；Zigbee；暖气漏水

随着城市的发展，房屋及其装修价值普遍提高，暖气管道铺天盖地，横竖过楼层，把热量送往千家万户，但这样就给用户带来很大的使用隐患，如果暖气管管道漏水，不仅会水漫底板，浸湿家具，造成重大财产损失，并且暖气泄漏时得不到及时控制，会引起整个大楼热量损失而无法正常供热。暖气片漏水原因主要是：（1）配件的原因导致暖气片漏水；（2）由于腐蚀现象导致的漏水，这是用户大都遇到的问题，尤其是使用时间十年以上的暖气片，出现腐蚀的几率会更高；（3）由于人为因素导致的漏水事故。目前还没有一种有效的探测装置及时提醒漏水情况发生以及对漏水位置进行定位的装置，设计一款能检测漏水并报警提醒同时能自动关闭的暖气管道检测控制系统势在必行。本文综合介绍三种漏水控制系统设计，通过分析其原理及优缺点，综合三种设计提出一种能够综合控制暖气漏水问题的方案。

1 基于Zigbee的漏湿监测装置

装置包括无线漏湿检测和中央集控器设备。无线漏湿检测负责检测设置点处的湿度信息，主要包括湿敏电阻检测膜、信号检测调理模块、MCU 处理器模块，Zigbee通讯模块、无线充电模块。中央集控器负责收集各采集点无线漏湿检测设备的湿度值，如果有漏水情况发生，中央集控器设备会通过GSM短信模块对户主进行报警信息的提醒，用户可通过WiFi或蓝牙通讯的方式获取到监控数据，系统可对所有采集点的数据进行分析，显示出漏水区域。主要用于现代家庭中的地采暖，对已埋入地下和墙中管道接口处的漏水进行监测，可及时有效的发现并定位漏水区域和漏水点，减小因管道破裂造成的损失。无线漏湿检测设备将采集到湿度信息通过Zigbee通讯模块与中央集控器进行数据交互和状态信息的上传。在Zigbee网络中无线漏湿检测设备是作为路由节点设备存在于网络中。[1]主要结构如图1：

图1　Zigbee漏湿监测装置主要构成

2 数字式热计量表

解决了现有热计量表不具备防暖气漏水的功能这一问题，它包括第一流量传感器、第一温度传感器、A/D转换电路、第一电磁阀、第一电磁阀驱动电路、控制电路、流量采集电路和温度采集电路，第一流量传感器输出端与流量采集电路的一个输入端相连，第一温度传感器的信号输出端与温度采集电路的一个信号输入端相连，它还包括第二流量传感器和第二温度传感器，第二流量传感器的信号输出端与流量采集电路的另一个信号输入端相连，第二温度传感器的信号输出端与温度采集电路的另一个信号输入端相连。本实用新型设计实现了对用户家庭进出水流量的实时监控，用于防止暖气漏水。[2]结构如图2：

图2　热计量表装置主要构成

3 漏水自动关闭装置

本实用新型暖气漏水自动关闭装置包括设置在暖气上的进水管道进水控制阀和出水管道出水控制阀、外罩，所述暖气漏水自动关闭装置还包括压力平衡装置，压力平衡装置通过连杆装置分别与进水管道进水控制阀和出水管道出水控制阀相连接。本实用新型所述暖气漏水自动关闭装置通过压力平衡装置，控制暖气管道控制阀，当暖气正常运行时，压力平衡装置处于平衡状态，但是当暖气管道发送漏水时，压力平衡装置失衡，压力平衡装置通过连杆装置带动暖气管道控制阀关闭，使暖气管道不能继续大量漏水。[3]

4 三种设计的优缺点和综合设计

4.1三种设计的优缺点

三种漏水设计比较如表1。数字式热量计表能实现局部热计量装置的防盗、防拆及热量计算、漏水检测、漏水后关闭阀门，既可公平合理地按各用户实际采暖热量计算采暖费用，又可鼓励热力用户自主节能，但在误报或水流不稳情况数据不正常，只能做到设备的开关，没有实现漏水提醒、漏水地点现实的智能化和人性化设计；Zigbee漏湿装置解决了家具供水和供暖管道埋入墙体和地面后，无法查看管道密封和漏水情况的问题，设计漏水定位、报警、漏水控制，但对室内温湿度调控、地下检测设备维护问题未解决，成本较高；漏水自动关闭装置是一种独立运作的开关装置，只要在用户进出管道设计安装即可使用，但装置运作精度较低，由于设备设计较复杂，在误报或者时效情况下维修很困难，同时机械设备在腐蚀性环境中工作，性能下降严重，所以需要定期清洗和跟新。

表1　三种设计比较

4.2综合设计

随着科技发展和人们对家庭住宅要求的提高，现代住房越来越多的采用地热供暖来取代墙挂式暖气。这种舒适度较高而且美观的地热供暖方式赢得了越来越多的客户市场，但是当地热供暖发生漏水情况或者有漏水危险时，还没有一种智能控制装置及时提醒漏水情况发生以及对漏水位置进行定位。综合三种漏水设计，本文在数字式热量计表基础上改进，提出智能化、人性化的暖气漏水控制设计，特别对控制阀门的设计，不仅能实现智能关闭，还能通过PC或系统自动控制调控阀门开关大小，控制室内温度，设计方案如图3：

图3　综合设计装置主要构成

（1）使用单片机msp430作为处理数据系统，在实现暖气热值计量和管道流量采集的前提下，不仅满足数据处理要求，同时能很好实现和其他模块结合的问题，提高数据判定准确度；

（2）增加Zigbee模块，不管用户使用地暖还是暖气片，都可在管道周边或底部安装无线漏湿检测部件，在有漏水时，Zigbee模块能将湿敏电阻信号传递到单片机控制系统；

（3）WIFI和GSM模块能在发生漏水后提示用户，用户可通过手机WIFI和WIFI模块连接，实现数据的读取和上传，并可通过软件对系统进行设置，同时可实现用户远程控制暖气管道进水量，控制室内温度；

（4）电池使用无线充电空间耦合方式，当无线漏湿检测设备检测到自身电池电量不足后，会将电量报警信息通过检测网络传送到作为协调器的中央集控器设备，并进行显示报警和短信提心。用户即可通过将根据安装位置图，在无线漏湿检测设备的位置放置无线充电器或者跟换电池；

（5）按键和LCD液晶显示模块将用户家庭的暖气管道和供水管道布局图导入系统，并将无线漏湿检测设备的系统编号信息在布局图上进行标定设定，即可直观的监测到家庭内各监测点的湿度信息和历史曲线等信息；

（6）设计电磁阀能实现漏水关闭，管道水量控制，达到控制室内温度。

5 结论

针对目前的情况，最主要的问题是解决成本和设备小型化的问题，面对不断升起的用户需求和呼声，综合性设计方案相比以上几种设计能实现的功能较多，满足用户的需求，但与总多暖气漏水控制设计相比成本较高，无法普及使用。随着网络技术的发展，智能设备设计的进步，工业成本下降，暖气管道漏水控制装置将会低廉设备代替，这样综合性控制系统才能真正进入寻常百姓家庭，真正在智能家庭的大市场中发挥重要作用，因此还需要进一步开发最低成本的解决方案，以适应市场的需求。

[1] 尚佐旭.一种基于 Zigbee的家具漏湿监测装置.中国: 103294017A[P].2013-09-11.

[2] 兰生,徐滨海,原永滨.一种防漏水的数字式热计量表.中国: 201615548U[P].2010-10-27.

[3] 刘满元.暖气漏水自动关闭装置.中国: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

王志红（1990－），男，山西朔州人，中北大学化工与环境学院在读硕士研究生，从事安全评价研究。