一种伴热带、智能管线伴热带装置及其智能温控预警系统

1.本实用新型涉及伴热带及管线温控技术领域，特别是一种伴热带、智能管线伴热带装置及其智能温控预警系统。


背景技术：

2.工业管线广泛应用于各种工业现场，是与航空、公路、铁路并称的最重要的运输系统之一。工业管线种类繁多，因使用环境、运输物等不同而呈现不同的系统特性。在工业锅炉现场，管线承担着输送水、蒸汽，消防等任务，是保证工业生产顺利进行的关键系统。
3.在我国北方地区，冬季的气温低于零度，管线冻结将影响水、汽输送，引发生产故障。为了保证生产顺利进行，必须进行重要管线的防冻作业。传统的管道防冻采用伴热带加热技术，施工人员将伴热带缠绕至管线上，两端通以220vac使伴热带持续加热，管线外部包裹一定厚度的硅酸铝、高硅玻璃纤维等阻热阻燃材料进行保温。但是长时间不间断的工作使伴热带持续老化，寿命耗尽的伴热带经常发生功率不足、断裂等故障，导致被保护管线在短时间内冻结，影响工业生产。伴热带的老化存在随机性和不确定性，同一批次产品的使用寿命也各不相同，无法准确预测，因此为了保证各处管线正常工作，现场工作人员需要频繁的巡检伴热带是否有效运行，其中包括难以探查的室外管线、架空管线等。这种传统的现场巡检方式检测效率低、工作强度大、人工耗时高，并且存在一定的漏检风险。除此之外，传统伴热带安装的施工工序多、作业复杂、部分需要高空作业，伴热带的使用寿命1～3年不等，频繁更换施工将消耗大量的人力物力。目前，传统方案仍大量应用于工业管线防冻，国内外并没有专门针对已建工业管线的新型防冻设备和温控系统。因此，本专利针对现有管线防冻工作安装繁琐、更换频繁、人工巡检任务重等问题，希望研发一种智能管线伴热带装置及其智能温控预警系统：通过合理的产品设计降低施工难度、提高设备使用寿命；以iot智能物联的方式替代人工巡检，服务器获取设备数据后对温度和电流数据进行判断，得出伴热带当前状态，并将当前状态和预警信息发送至工作人员的个人终端。新型智能管线伴热带装置及其智能温控预警系统将为工业生产厂家提供便利的管线防冻服务，及时高效地发现设备隐患，防止恶性事故的发生。该系统的研发及成熟应用有助于提高工作效率，降低施工巡检成本，提高工业生产现场安全系数，提升企业的经济效益。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种伴热带、智能管线伴热带装置及其智能温控预警系统，以解决上述技术背景中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：
6.一种伴热带，所述伴热带包括以缠绕的方式包裹在工业管线上的长条形的保温层，所述保温层内面固定设有两个伴热丝，两个伴热丝平行布置。
7.上述技术方案中，所述保温层包括主体层和保温基层，所述主体层包覆着所述保温基层；
8.所述主体层由阻热阻燃的玻璃纤维布缝合而成，所述保温基层采用保温材料制成。
9.上述技术方案中，所述保温层顶部的左、右两侧分别设置相互配合魔术贴母面和魔术贴子面，且魔术贴母面和魔术贴子面分别对应设置在保温层顶部的外面和内面。
10.一种智能管线伴热带装置，包括上述所述的伴热带和控制器，两个伴热丝并联设置，且两个所述伴热丝中的任意一个伴热丝通过与之相对应的接插头选择与切换模块、电源构成串联回路；
11.所述保温层内面还设有温度传感器、电流传感器，所述温度传感器、电流传感器均与控制器电连接；所述控制器与切换模块电连接；
12.其中，所述切换模块，用于切换电热丝接入串联回路中；
13.所述控制器，用于收集伴热带的温度信息和电流信息并输出，同时实现伴热带中伴热丝的自动切换；
14.所述温度传感器用来检测温度数据并送入控制器；
15.所述电流传感器用来检测电流数据并送入控制器。
16.上述技术方案中，所述切换模块为手动切换模块或自动切换模块；
17.所述手动切换模块为第一开关s1，通过手动拨动第一开关s1切换连接伴热丝；
18.所述自动切换模块包括第一继电器k1，第一继电器k1的触点切换连接伴热丝；所述第一继电器k1连接三极管q1的发射极，所述三极管q1的基极与控制器电连接。
19.一种基于上述所述的智能管线伴热带装置的智能温控预警系统，包括至少一个上述所述的智能管线伴热带装置、iot模块、服务器、手机终端；
20.每个智能管线伴热带装置中的所述控制器均与iot模块电连接，所述iot模块和服务器进行数据传输，所述服务器与手机终端进行数据传输；
21.其中，所述智能管线伴热带装置，用于完成工业管线保温、并上传设备数据；
22.所述控制器用于收集伴热带的温度信息和电流信息、并通过iot模块将收集到的伴热带的温度信息和电流信息传输到服务器，同时实现伴热带中伴热丝的自动切换。
23.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
24.1、传统的管道防冻采用伴热带加热技术，施工人员将伴热丝缠绕至管线上，两端通以 220vac使伴热丝持续加热，管线外部包裹一定厚度的硅酸铝、高硅玻璃纤维等阻热阻燃材料进行保温。本实用新型的伴热带将伴热丝和保温层结合在一起，且伴热带以缠绕的方式安装在施工管线上，适配不同直径管线和便捷安装；
25.2、伴热带的保温层顶部左右两侧分别配备阻燃的魔术贴子母面，实现便捷安装；
26.3、为了延长设备寿命，本实用新型的智能管线伴热带装置采用双伴热带冗余结构设计，针对架空管线等难以施工的环境，配备可以远程控制的自动切换装置，降低维护成本。
附图说明
27.图1为实施例1中伴热带包裹工业管线的示意图；
28.图2为实施例1中伴热带的结构示意图；
29.图3为实施例2中智能管线伴热带装置的伴热丝的布置图；
30.图4为实施例2中魔术贴母面和魔术贴子面在保温层上的示意图；
31.图5为实施例2中智能管线伴热带装置的原理图；
32.图6为实施例2中切换模块的原理图；
33.图7为实施例3中智能温控预警系统；
34.图中，1、伴热带；1.1、保温层；1.11、主体层；1.12、保温基层；1.2、伴热丝；1.3、温度传感器；1.4、电流传感器；1.5、魔术贴母面；1.6、魔术贴子面；1.7、接插头；2、控制器；3、切换模块；4、电源；5、iot模块；6、服务器；7、手机终端；100、工业管线； s1、第一开关；s2、第二开关；s3、第三开关；k1、第一继电器；k2、第二继电器；k3、第三继电器；q1、三极管；
具体实施方式
35.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
36.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
37.实施例1
38.参阅图1和图2，本实施例提供了一种伴热带，所述伴热带1包括以缠绕的方式包裹在工业管线100上的长条形的保温层1.1，所述保温层1.1内面固定设有两个伴热丝1.2，两个伴热丝1.2平行布置。
39.参阅图2，所述保温层1.1包括主体层1.11和保温基层1.12，所述主体层1.11包覆着所述保温基层1.12；
40.所述主体层1.11由阻热阻燃的玻璃纤维布缝合而成，所述保温基层1.12采用保温材料制成，如保温棉、硅酸铝、高硅玻璃纤维、岩棉或气凝胶等。
41.参阅图2，所述保温层1.1顶部的左、右两侧分别配备相互配合魔术贴母面1.5和魔术贴子面1.6，且魔术贴母面1.5和魔术贴子面1.6分别对应设置在保温层顶部1.1外面和内面；施工时缠绕在工业管线100的保温层1.1右侧内面的魔术贴子面1.6会牢固地粘贴在其左侧外面的魔术贴母面1.5上。保温层1.1以缠绕的方式安装在施工的工业管线100上，可适配不同直径管线和便捷安装。
42.实施例2
43.参阅图3至图6，本实施例提供了一种智能管线伴热带装置，包括伴热带1和控制器2，所述伴热带1包括以缠绕的方式包裹在工业管线100上的长条形保温层1.1，所述保温层1.1 内面设有两个伴热丝1.2，两个伴热丝1.2并联设置，且两个所述伴热丝1.2中的任意一个伴热丝1.2通过与之相对应的接插头1.7选择与切换模块3、电源4构成串联回路；
44.所述保温层1.1内面还设有温度传感器1.3、电流传感器1.4，所述温度传感器1.3、电流传感器1.4均与控制器2电连接；所述控制器2与切换模块3电连接；
45.其中，所述切换模块3，用于切换电热丝1.2接入串联回路中；
46.所述控制器2，用于收集伴热带的温度信息和电流信息并输出，同时实现伴热带中伴热丝的自动切换。具体的，所述控制器2包括cpu，型号是stm32f407，主要作用是收集数据，处理数据和发送数据。
47.本实用新型中，所述温度传感器1.3为温敏电阻，电流传感器1.4为霍尔电流传感器；采集温度信息过程为：用温敏电阻采集温度信息，温敏电阻本身的温度数值和电阻值是一一对应的，通过采集电阻两端的电压即可知道此时温敏电阻的阻值，然后查表可以知道温敏电阻采集到的温度数值，霍尔电流传感器实时检测电路中的电流信号并通过模数转换io口输入 cpu，控制器2将温度数据和电流数据通过串口传输到iot模块。
48.通过分析历史数据可以得出处于正常工作状态下的伴热带电流数据范围以及温度数据范围，服务器6获取实时设备数据后对温度和电流数据进行判断，如果在此范围内，则工作正常，如果超出此范围，则附加传输预警信息。
49.参阅图6，所述切换模块3为手动切换模块或自动切换模块；
50.所述手动切换模块为第一开关s1，通过手动拨动第一开关s1切换连接另一个空置备用的伴热丝1.2投入使用，即为手动切换模块；
51.所述自动切换模块包括第一继电器k1，第一继电器k1的触点切换连接伴热丝1.2；所述第一继电器k1连接三极管q1的发射极，所述三极管q1的基极与控制器电连接。
52.其中，三极管q1为2n3904三极管，第二开关s2和第三开关s3为sw-pb开关，第一开关s1为sw-spdt开关；
53.当切换模块3为手动切换模块时，两个所述伴热丝1.2中的任意一个伴热丝1.2通过与之相对应的接插头1.7(与s1连接的开关触点)选择与手动切换模块、电源4构成串联回路时，电源4为市电220vac；
54.具体为：参阅图6，两个伴热丝1.2的开关触点与第一开关s1连接，第一开关s1连接第三继电器k3，第三继电器k3连接市电220vac，构成一个串联回路；其中第三继电器k3 通过第三开关s3接12v电源。
55.当切换模块3为自动切换模块时，两个所述伴热丝1.2中的任意一个伴热丝1.2通过与之相对应的接插头1.7(与第一继电器k1连接的继电器触点)选择与自动切换模块、电源4构成串联回路时，电源4为市电220vac；
56.具体为：参阅图6，两个伴热丝1.2的继电器触点与第一继电器k1连接，第一继电器 k1连接第二继电器k2，第二继电器k2连接市电220vac，构成一个串联回路；其中第三继电器k3通过第二开关s2接12v电源，第一继电器k1与三极管q1的发射极连接，三极管 q1的基极与控制器电连接，三极管q1的集电极接12v电源。
57.本实用新型中，温度传感器1.3和电流传感器1.4，用来检测温度和电流数据并送入控制器2，控制器2对数据进行处理之后如果判定当前使用的伴热丝1.2不能继续使用，则通过手动切换模块或自动切换模块进行切换伴热丝。
58.手动切换模块原理：第三开关s3按下，该装置进入手动控制模式，当控制器2对数据进行处理之后如果判定当前使用的伴热丝1.2不能继续使用(此处，控制器2连接一个信号灯，信号灯亮，则表示当前使用的伴热丝1.2不能继续使用)，则通过拨动s1开关，可以将备用的伴热丝1.2投入使用；
59.自动切换模块原理：第二开关s2按下，该装置进入自动控制模式，当控制器2对数据进行处理之后如果判定当前使用的伴热丝1.2不能继续使用(即检测到当前使用的伴热丝1.2工作效能不达标)时，控制器2通过io口给三极管q1基极一个高电平信号，第一继电器k1 线圈通电，第一继电器k1触点连接发生切换，使得第一继电器k1触点连接到另一个控制备用伴热丝1.2所对应的继电器触点，从而实现伴热丝1.2的自动切换。
60.本实用新型中，k2和k3是为了实现高低压隔离的两个继电器，k2和k3分别对应通过 s2和s3接12v电源，以实现通过低压来控制220v高压回路的通断；k2和k3连接220vac，k1是为了实现伴热丝1.2自动切换的继电器，q1接入的12v电源从控制器盒里面引出。
61.本实用新型中，每个智能管线伴热带装置里面配备了两个伴热丝1.2，正在工作的伴热丝 1.2出现老化损坏之后，工作人员可以通过手动切换模块手动切换到另一个伴热丝1.2，适用于地面铺设、距离较近的场景，工作人员也可以借助控制器2控制自动切换模块进行自动切换，适用于高空假设、操作不便的场景。手动切换模块的可靠性好并且成本较低，自动切换模块解决了高空假设的管线不方便手动切换问题。
62.实施例3
63.参阅图7，本实施例提供了一种基于实施例2所述的智能管线伴热带装置的智能温控预警系统，包括至少一个上述所述的智能管线伴热带装置、iot模块5、服务器6、手机终端7； iot模块型号是u0101-a/ec200s-cn，服务器的ip：8.136.193.242，端口：4311，是从阿里云购买的服务器；
64.每个智能管线伴热带装置中的所述控制器2均与iot模块5电连接，所述iot模块5配备物联网卡，借助4g通讯网络和服务器6进行数据传输，所述服务器5与手机终端7进行数据传输；具体的，控制器2与iot模块5通过rxd和txd两个io口进行连接，iot模块5 通过识别服务器6的ip地址和端口号与服务器6建立连接，手机终端7通过识别服务器6的 ip地址和端口号与服务器6建立连接。
65.其中，所述智能管线伴热带装置，用于完成工业管线100保温、并上传设备数据；
66.所述控制器2用于收集伴热带的温度信息和电流信息、并通过iot模块5将收集到的伴热带的温度信息和电流信息传输到服务器6，同时实现伴热带中伴热丝的自动切换。
67.本实用新型中，iot模块5先通过服务器6的ip和服务器6的端口号与服务器6建立连接，然后接受控制器2封装好的数据，借助支持的tcp/icp通讯协议将数据发送至指定ip的服务器6，同时也接收服务器6下发的命令，转发给控制器2来执行命令。
68.服务器6接收到硬件设备(控制器2封装好的数据)发来的数据后，会将信息存储在服务器或者数据库，客户端通过服务器的ip和端口号和服务器建立连接，然后就可以访问和下载服务器和数据库的信息，还可以向服务器发送命令，然后服务器再将命令下发给控制器进行执行。
69.手机终端7就是客户端，通过服务器6的ip和端口号和服务器6建立连接，然后就可以访问和下载服务器和数据库的信息，采用的网络协议是tcp。
70.传输数据的具体流程是：首先通过ip和端口建立连接，a节点向b节点发送信息，b节点接收请求并给予响应，然后采用适用的协议进行传输。
71.以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通
技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。