基于互聯網的自來水物聯網管理系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于互聯網的自來水物聯網管理系統，包括水力發電系統、自控閥門、多功能遠傳水表系統和互聯網應用系統，所述水力發電系統由微型水力發電機、整流器、蓄電池和逆變器組成；所述多功能遠傳水表系統由水量監測單元、水壓監測單元、水質監測單元、閥門自控單元和無線通訊單元組成；所述互聯網應用系統由在線支付單元、數據查詢單元、統計分析單元、遠程監控單元、用水預警單元和信息通訊單元組成。本實用新型利用自來水管道中水流的富余水力動能進行水力發電，為多功能遠傳水表系統及用戶家用供給電能，實現水量、水壓、水質的在線監測，以及閥門自控和無線通訊中的零消耗，實現自動化控制，有利于提高供水安全性和便捷性，使用水管理集成化、智能化，適宜作為城市給水物聯網中的用水智能終端設施。
【專利說明】
基于互聯網的自來水物聯網管理系統
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及自來水管理系統。
【背景技術】
[0002]在城市供水管網系統設計時，其供水最不利點往往在距離水廠的最遠處或地勢最高處，為保證最不利點處用戶的水壓、水量滿足國家規范要求，當市政供水壓力不滿足要求時常需進行二次加壓供水，故建筑給水常分為市政壓力直供給水、二次加壓供水以及二者相結合供水三種形式，當最不利點處用戶水壓滿足供水要求時，其他普通用戶處的供水壓力就會有不同程度的富余量，且靠近水廠、地勢較低以及二次加壓供水中低層用戶的入戶壓力會遠大于其所需供水壓力，甚至在現有的很多高層建筑中采用水頭損失很大的減壓閥來防止壓力過大造成的管道及附件漏水、損壞以及低層出流量大、噪聲等不利影響，造成了能源的浪費。
[0003]在城市供水管網系統中，長期以來，水壓的監測往往靠水務部門根據城市特定的測壓點來進行監測，而這種壓力監測方式僅適合城市區域性大范圍水壓監測，難以覆蓋到具體用戶，當用戶的水壓因故導致不足或水壓過大等異常情況時，其水壓信息往往不能第一時間反饋給水務部門和用戶本身，進而給用戶正常用水帶來不便，甚至造成水資源浪費、影響管網供水安全等問題;城市發生水污染事件時，用戶常常在信息獲知上存在滯后性，因此往往易飲用污染初期的自來水，同時由于水質污染發生時，即使最終水污染源頭得以治理，但管網中仍會殘留污染物，故再次使用之前需要將管網中殘存的受污染水排凈后方可使用，但用戶難以直觀判斷自家水質是否安全、達標。
[0004]目前國內主流智能水表主要有光電直讀表、攝像式直讀表、活兒式脈沖表、IC卡式(預付費)水表及無線遠傳水表，水表作為水務部門與用戶之間的連接終端，在互聯網和物聯網技術高速發展的背景下，目前其主要功能仍局限于監測用戶水量。在現有的水務管理系統中，用戶難以便捷地實時查詢其用水量、水壓及水質信息，系統地分析自身用水規律以便于養成較好的節水習慣，更難以在水量、水質、水壓發生較大異常時及時遠程關閉入戶給水管道閥門，以便及時檢查維護給水系統，從而避免水資源浪費和提高供水安全性。
【實用新型內容】
[0005]針對現有城市給水管網系統及用戶水務監測技術存在的不足，本實用新型提供一種利用充分利用自來水水力動能，實時在線監測用戶水壓、水質和水量，較好地利用互聯網和物聯網技術來實現遠程自動化控制，節約能源、技術先進、實用性較高的基于互聯網的自來水物聯網管理系統。
[0006]為解決公知技術中存在的技術問題，本實用新型所采用的技術方案如下:
[0007]—種基于互聯網的自來水物聯網管理系統，其特征在于:包括水力發電系統、自控閥門、多功能遠傳水表系統和互聯網應用系統，水力發電系統、自控閥門和多功能遠傳水表系統沿給水管道水流方向依次安裝。
[0008]所述水力發電系統由微型水力發電機、整流器、蓄電池和逆變器組成，所述多功能遠傳水表系統由水量監測單元、水壓監測單元、水質監測單元、閥門自控單元和無線通訊單元組成，所述自控閥門為電動閥門，所述互聯網應用系統由在線支付單元、數據查詢單元、統計分析單元、遠程監控單元、用水預警單元和信息通訊單元組成。
[0009]所述水力發電系統的微型水力發電機安裝在給水管道上，微型水力發電機、整流器、蓄電池依次相接，蓄電池分別與多功能遠傳水表系統中水量監測單元、水壓監測單元、水質監測單元、閥門自控單元、無線通訊單元以及用戶生活中的DC負載相接;所述蓄電池與逆變器相連后接至用戶的AC負載。
[0010]所述多功能遠傳水表系統中的水量監測單元、水壓監測單元、水質監測單元、閥門自控單元均與無線通訊單元相連，閥門自控單元與自控閥門連接。
[0011]所述互聯網應用系統中的在線支付單元、數據查詢單元、統計分析單元、遠程監控單元、用水預警單元均與信息通訊單元相連。
[0012]所述多功能遠傳水表利用其無線通訊單元，通過無線網絡與互聯網應用系統連接;所述互聯網應用系統通過其信息通訊單元分別與云服務器和用戶相連。
[0013]本系統還包括備用電源，所述備用電源分別與水量監測單元、水壓監測單元、水質監測單元、閥門自控單元、無線通訊單元連接。
[0014]本實用新型涉及的基于互聯網的自來水物聯網管理系統應用時，水力發電系統、自控閥門和多功能遠傳水表系統依次沿給水管道水流方向安裝，自來水經給水管道首先進入水力發電系統中的微型水力發電機，在保證用戶水壓滿足供水要求的前提下，微型水力發電機利用自來水的富余動能進行水力發電，微型水力發電機將產生的交流電通過整流器處理為直流電后存儲在蓄電池中。蓄電池分別為多功能遠傳水表系統中水量監測單元、水壓監測單元、水質監測單元、閥門自控單元、無線通訊單元以及用戶生活中的DC負載提供電能；同時，蓄電池還與逆變器相接，通過逆變器將直流電轉化為交流電，為用戶生活中的AC負載供給電能。當水流通過自控閥門經過多功能遠傳水表系統時，其水量、水壓及水質信息均可分別被多功能遠傳水表系統中的水量監測單元、水壓監測單元和水質監測單元所實時監測，閥門控制單元與自控閥門相接并控制其開啟與關閉。
[0015]多功能遠傳水表系統中的水量監測單元、水壓監測單元和水質監測單元將其監測信息傳輸給無線通訊單元，并由無線通訊單元將監測信息通過無線網絡傳遞至互聯網應用系統。用戶可通過互聯網應用系統中的統計分析單元和數據查詢單元對自身用水數據進行統計分析和實時查詢;通過在線支付單元實現遠程在線支付水費；當遠程監控單元監測到用戶的水量、水壓和水質發生異常時，用水預警單元會將預警信息及時告知用戶并提醒其檢查給水系統，用戶可現場關閥查看其給水系統，或利用遠程監控單元來控制多功能水表系統中的閥門自控單元實施閥門關閥與開啟；互聯網應用系統實時將從多功能遠傳水表系統獲取的信息通過信息通訊單元傳遞到云服務器中存儲；用戶可通過互聯網應用系統查看云服務器中信息。
[0016]當自來水的富余動能不足時，啟動備用電源為多功能遠傳水表系統中水量監測單元、水壓監測單元、水質監測單元、閥門自控單元、無線通訊單元供給電能。
[0017]本實用新型具有的優點和積極效果是:充分利用自來水管道中水流的富余水力動能進行發電，為多功能遠傳水表系統及用戶家用供給電能的同時，實現水量、水壓、水質的在線監測，以及閥門自控和無線通訊中的零消耗，是一種可較好地利用互聯網和物聯網技術來實現遠程自控、節能減排、高效可靠、環境友好的城市給水物聯網中的用水終端。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型所述的基于互聯網的自來水物聯網管理系統的結構示意圖。
[0019]圖中標記說明:
[0020]1、水力發電系統2、多功能遠傳水表系統
[0021]3、微型水力發電機4、水量監測單元
[0022]5、水壓監測單元6、給水管道
[0023]7、整流器8、自控閥門
[0024]9、水質監測單元10、逆變器
[0025]11、蓄電池12、閥門自控單元
[0026]13、AC 負載14、DC 負載
[0027]15、無線通訊單元16、備用電源
[0028]17、互聯網應用系統18、在線支付單元
[0029]19、無線網絡20、數據查詢單元
[0030]21、統計查詢單元22、云服務器
[0031]23、遠程監控單元24、用水預警單元
[0032]25、用戶26、信息通訊單元
【具體實施方式】
[0033]為能進一步了解本實用新型的內容、特點及功效，結合附圖對本實用新型的技術方案做進一步說明:
[0034]本實用新型涉及的基于互聯網的自來水物聯網管理系統包括水力發電系統1、自控閥門8、多功能遠傳水表系統2和互聯網應用系統17，水力發電系統1、自控閥門8和多功能遠傳水表系統2沿給水管道6水流方向依次安裝。所述水力發電系統I由微型水力發電機3、整流器7、蓄電池11和逆變器10組成，所述自控閥門8為電動閥，所述多功能遠傳水表系統2由水量監測單元4、水壓監測單元5、水質監測單元9、閥門自控單元12和無線通訊單元15組成，所述互聯網應用系統由在線支付單元18、數據查詢單元20、統計分析單元21、遠程監控單元23、用水預警單元24和信息通訊單元26組成。
[0035]所述的水力發電系統I的微型水力發電機3安裝在給水管道6上，微型水力發電機
3、整流器7、蓄電池11依次相接，蓄電池11分別與多功能遠傳水表系統2中水量監測單元4、水壓監測單元5、水質監測單元9、閥門自控單元12、無線通訊單元15以及用戶25生活中的DC負載14相接;所述蓄電池11與逆變器10相連后接至用戶25的AC負載13。
[0036]所述多功能遠傳水表系統2中的水量監測單元4、水壓監測單元5、水質監測單元9、閥門自控單元12均與無線通訊單元15相連，閥門自控單元12與自控閥門8連接，自控閥門8為電動閥門。
[0037]所述互聯網應用系統17中的在線支付單元18、數據查詢單元20、統計分析單元21、遠程監控單元23、用水預警單元24均與信息通訊單元26相連。
[0038]所述多功能遠傳水表利用其無線通訊單元15，通過無線網絡19與互聯網應用系統17連接;所述互聯網應用系統17通過其信息通訊單元26分別與云服務器22和用戶25相連。
[0039]本系統還包括備用電源16，所述備用電源16分別與水量監測單元4、水壓監測單元
5、水質監測單元9、閥門自控單元12、無線通訊單元15連接。
[0040]本實用新型涉及的基于互聯網的自來水物聯網智能管理系統應用時，水力發電系統1、自控閥門8和多功能遠傳水表系統2依次沿給水管道6水流方向安裝，自來水經給水管道6首先進入水力發電系統I中的微型水力發電機3，在保證用戶25水壓滿足供水要求的前提下，微型水力發電機3利用自來水的富余動能進行水力發電，微型水力發電機3將產生的交流電通過整流器7處理為直流電后存儲在蓄電池11中。蓄電池11分別為多功能遠傳水表系統2中水量監測單元4、水壓監測單元5、水質監測單元9、閥門自控單元12、無線通訊單元15以及用戶25生活中的DC負載14提供電能；同時，蓄電池11還與逆變器10相接，通過逆變器1將直流電轉化為交流電，為用戶25生活中的AC負載13供給電能。當水流通過自控閥門8經過多功能遠傳水表系統2時，其水量、水壓及水質信息均可分別被多功能遠傳水表系統2中的水量監測單元4、水壓監測單元5和水質監測單元9所實時監測，閥門控制單元與自控閥門8相接并控制其開啟與關閉。
[0041]多功能遠傳水表系統2中的水量監測單元4、水壓監測單元5和水質監測單元9將其監測信息傳輸給無線通訊單元15，并由無線通訊單元15將監測信息通過無線網絡19傳遞至互聯網應用系統17。用戶25可通過互聯網應用系統17中的統計分析單元21和數據查詢單元20對自身用水數據進行統計分析和實時查詢；通過在線支付單元18實現遠程在線支付水費；當遠程監控單元23監測到用戶25的水量、水壓和水質發生異常時，用水預警單元24會將預警信息及時告知用戶25并提醒其檢查給水系統，用戶25可現場關閥查看其給水系統，或利用遠程監控單元23來控制多功能水表系統中的閥門自控單元12實施閥門關閥與開啟；互聯網應用系統17實時將從多功能遠傳水表系統2獲取的信息通過信息通訊單元26傳遞到云服務器22中存儲；用戶25可通過互聯網應用系統17查看云服務器22中信息。
[0042]當自來水的富余動能不足時，啟動備用電源16為多功能遠傳水表系統2中水量監測單元4、水壓監測單元5、水質監測單元9、閥門自控單元12、無線通訊單元15供給電能。
【主權項】
1.一種基于互聯網的自來水物聯網管理系統，其特征在于:包括水力發電系統、自控閥門、多功能遠傳水表系統和互聯網應用系統，水力發電系統、自控閥門和多功能遠傳水表系統沿給水管道水流方向依次安裝;所述水力發電系統由微型水力發電機、整流器、蓄電池和逆變器組成，所述多功能遠傳水表系統由水量監測單元、水壓監測單元、水質監測單元、閥門自控單元和無線通訊單元組成;所述互聯網應用系統由在線支付單元、數據查詢單元、統計分析單元、遠程監控單元、用水預警單元和信息通訊單元組成;所述微型水力發電機安裝在給水管道上，微型水力發電機、整流器、蓄電池依次相接，蓄電池分別與多功能遠傳水表系統中水量監測單元、水壓監測單元、水質監測單元、閥門自控單元、無線通訊單元以及用戶生活中的DC負載相接;所述蓄電池與逆變器相連后接至用戶的AC負載;所述多功能遠傳水表系統中的水量監測單元、水壓監測單元、水質監測單元、閥門自控單元均與無線通訊單元相連，閥門自控單元與自控閥門連接;所述互聯網應用系統中的在線支付單元、數據查詢單元、統計分析單元、遠程監控單元、用水預警單元均與信息通訊單元相連。2.根據權利要求1所述的基于互聯網的自來水物聯網管理系統，其特征在于:所述多功能遠傳水表系統利用其無線通訊單元通過無線網絡與互聯網應用系統連接。3.根據權利要求1所述的基于互聯網的自來水物聯網管理系統，其特征在于:所述互聯網應用系統通過其信息通訊單元分別與云服務器和用戶相連。4.根據權利要求1所述的基于互聯網的自來水物聯網管理系統，其特征在于:所述自控閥門為電動閥門。5.根據權利要求1所述的基于互聯網的自來水物聯網管理系統，其特征在于:該系統還包括備用電源，所述備用電源分別與多功能遠傳水表系統中的水量監測單元、水壓監測單元、水質監測單元、閥門自控單元、無線通訊單元連接。
【文檔編號】G05B19/048GK205485536SQ201620280935
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月6日
【發明人】蔣曉陽, 翟計紅, 薛林海, 馬敏杰, 吳國華
【申請人】鐵道第三勘察設計院集團有限公司