供水管网破损应急处理装置

谢晴峰　林凯鑫

大多数自来水的供水网管遍布在道路两侧。在日常道路维护施工过程中，大型机械工作时难免会破坏供水管网，不仅造成大量自来水的浪费，还影响了人们的正常出行。

针对上述问题，我们设计了供水管网破损应急处理装置。本装置包括供电系统、水压监测装置、控制按钮、管网关闭装置、显示装置、远程通信系统和控制系统。

一、结构功能

1.供电系统

供电系统包含市网供电、太阳能供电两种模式。在太阳能供电模式下，太阳能板对蓄电池进行充电后再供给整个系统工作。遇到阴雨天气时，蓄电池电量用完后自动切换到市网供电模式，保证装置不间断工作。

2.水压监测装置

根据国家标准，自来水供水管网的水压至少要达到0.14 MPa，当管网意外发生破损时，水压会急剧下降，用压力传感器实时监测管网中的水压值就能判断管网是否发生破损。本装置的压力传感器选用扩散硅压力变送器，测量量程为0.6 MPa，输出信号为0～5 V。

3.管网关闭装置

当压力传感器监测到管网水压急剧下降时，需立刻关闭自来水管网，避免造成水资源的浪费以及对交通的影响。根据管网的不同管径，选择对应的电动阀门实现管网的及时关闭。

4.人机交互系统

人机交互系统包括控制按钮和显示器。控制按钮分别为“模式”“打开”“关闭”，“模式”按钮用来切换自动模式与手动模式，“打开”“关闭”按钮只在手动模式下才能生效，用于打开、关闭电动阀门。显示器采用4位数码管，显示管网内的水压值，便于维修人员观察。

5.远程通信系统

当管网出现破损时，电动阀门自动关闭管网，装置中的无线远程通信模块将实时水压值、电动阀门状态、破管报警等信息传送给终端，终端控制装置打开或关闭电动阀门。

二、工作过程

供水管网破损应急处理装置如图2所示，远程监控终端如图3所示。

将供水管网破损应急处理装置安装在管网的多个重要管路节点处，水管入口与水管出口串接在管路中，压力传感器实时监测管路中的水压值，数码管显示当前工作模式和水压值，并通过无线通信模块将水压值、工作模式、电动阀门状态上传到远程终端。

通过控制按钮或远程终端切换工作模式。在手动模式下，通过控制按钮或远程终端即可打开或关闭电动阀门;在自动模式下，当供水管网中的管路出现破损时，压力传感器监测到水压下降到一定值时，电动阀门自动关闭当前管路，避免水资源的浪费，同时将管路破损信息及设备编号传送至远程终端，维修人员根据接收到的设备编号确定破损管路的具体位置，及时处理。

供水管网破损应急处理裝置在设计、样机完成之后，为了验证装置在实际应用中的可行性、可靠性和稳定性，我们将其安装在自来水管上进行验证。当水管的压力值急剧下降时，管网自动关闭，并将报警信息发送到远程终端，验证效果良好。

三、创新点

1.实时监测，自动关闭

在自动模式下，供水管网破损应急处理装置上的压力传感器实时监测管网中的水压，当压力下降到一定值时，处理器控制电动阀门关闭管网，避免造成水资源的浪费，影响交通的正常运行。

2.远程通信，快速响应

一旦出现破管，水压急剧下降，装置在关闭供水管网的同时，还能通过无线通信模块将破损管道信息、站点号等发送到远程终端，方便维修人员快速到达指定位置开展抢修工作。

3.安装灵活，应用广泛

供水管网破损应急处理装置可根据要求安装于各个重要管网节点，并根据不同的水管直径更换接头，监测与控制装置均可保持不变，应用广泛。

4.双模供电，节能环保

在工作过程中，供水管网破损应急处理装置优先采用太阳能供电模式。电量不足时，装置自动切换为市网供电模式，保证不间断运行。

由于条件的限制，本装置只是在自来水进户端进行了测试，没有真正安装在大直径的供水管网中，可能还存在一些不确定的因素。后续还可以与水务集团进行沟通，共同开发出能与大直径管网匹配的装置，使其应用更广泛。（指导老师：项建峰  周丽娇）

专家点评

谢晴峰、林凯鑫同学的供水管网破损应急处理装置，是一项为市政供水管网破损设计发明的应急处理作品。在市政供水行业中，管道损坏是一个严重且很难处理的问题。供水管道一旦破损，将给供水单位带来一定的经济损失，同时会因停水给居民的日常生活带来不便。

两位同学能从职业人的视角出发，选定这个研究课题并将它完成，这表明：一、其具有良好的职业意识与创新意识，值得点赞。二、其创新设计能力与项目的实施能力强。三、最难能可贵的是，其科学态度端正。两位同学对自己的作品有较为客观的认识，不故意拔高，也不有意隐瞒其不足，同时强调了下一步要做的工作。

值得指出的是，虽然都是供水管网破损现象，但究其诱发因素有气温影响、管材的选择、管道设施与施工、管道防腐工作不到位、管道老化等。两位同学如还能从这些方面有针对地研究，就能使作品的实用性实现质的飞跃。

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