基于互联网的自来水物联网管理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于互联网的自来水物联网管理系统，包括水力发电系统、自控阀门、多功能远传水表系统和互联网应用系统，所述水力发电系统由微型水力发电机、整流器、蓄电池和逆变器组成；所述多功能远传水表系统由水量监测单元、水压监测单元、水质监测单元、阀门自控单元和无线通讯单元组成；所述互联网应用系统由在线支付单元、数据查询单元、统计分析单元、远程监控单元、用水预警单元和信息通讯单元组成。本实用新型利用自来水管道中水流的富余水力动能进行水力发电，为多功能远传水表系统及用户家用供给电能，实现水量、水压、水质的在线监测，以及阀门自控和无线通讯中的零消耗，实现自动化控制，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，适宜作为城市给水物联网中的用水智能终端设施。
【专利说明】
基于互联网的自来水物联网管理系统
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及自来水管理系统。
【背景技术】
[0002]在城市供水管网系统设计时，其供水最不利点往往在距离水厂的最远处或地势最高处，为保证最不利点处用户的水压、水量满足国家规范要求，当市政供水压力不满足要求时常需进行二次加压供水，故建筑给水常分为市政压力直供给水、二次加压供水以及二者相结合供水三种形式，当最不利点处用户水压满足供水要求时，其他普通用户处的供水压力就会有不同程度的富余量，且靠近水厂、地势较低以及二次加压供水中低层用户的入户压力会远大于其所需供水压力，甚至在现有的很多高层建筑中采用水头损失很大的减压阀来防止压力过大造成的管道及附件漏水、损坏以及低层出流量大、噪声等不利影响，造成了能源的浪费。
[0003]在城市供水管网系统中，长期以来，水压的监测往往靠水务部门根据城市特定的测压点来进行监测，而这种压力监测方式仅适合城市区域性大范围水压监测，难以覆盖到具体用户，当用户的水压因故导致不足或水压过大等异常情况时，其水压信息往往不能第一时间反馈给水务部门和用户本身，进而给用户正常用水带来不便，甚至造成水资源浪费、影响管网供水安全等问题;城市发生水污染事件时，用户常常在信息获知上存在滞后性，因此往往易饮用污染初期的自来水，同时由于水质污染发生时，即使最终水污染源头得以治理，但管网中仍会残留污染物，故再次使用之前需要将管网中残存的受污染水排净后方可使用，但用户难以直观判断自家水质是否安全、达标。
[0004]目前国内主流智能水表主要有光电直读表、摄像式直读表、活儿式脉冲表、IC卡式(预付费)水表及无线远传水表，水表作为水务部门与用户之间的连接终端，在互联网和物联网技术高速发展的背景下，目前其主要功能仍局限于监测用户水量。在现有的水务管理系统中，用户难以便捷地实时查询其用水量、水压及水质信息，系统地分析自身用水规律以便于养成较好的节水习惯，更难以在水量、水质、水压发生较大异常时及时远程关闭入户给水管道阀门，以便及时检查维护给水系统，从而避免水资源浪费和提高供水安全性。
【实用新型内容】
[0005]针对现有城市给水管网系统及用户水务监测技术存在的不足，本实用新型提供一种利用充分利用自来水水力动能，实时在线监测用户水压、水质和水量，较好地利用互联网和物联网技术来实现远程自动化控制，节约能源、技术先进、实用性较高的基于互联网的自来水物联网管理系统。
[0006]为解决公知技术中存在的技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0007]—种基于互联网的自来水物联网管理系统，其特征在于:包括水力发电系统、自控阀门、多功能远传水表系统和互联网应用系统，水力发电系统、自控阀门和多功能远传水表系统沿给水管道水流方向依次安装。
[0008]所述水力发电系统由微型水力发电机、整流器、蓄电池和逆变器组成，所述多功能远传水表系统由水量监测单元、水压监测单元、水质监测单元、阀门自控单元和无线通讯单元组成，所述自控阀门为电动阀门，所述互联网应用系统由在线支付单元、数据查询单元、统计分析单元、远程监控单元、用水预警单元和信息通讯单元组成。
[0009]所述水力发电系统的微型水力发电机安装在给水管道上，微型水力发电机、整流器、蓄电池依次相接，蓄电池分别与多功能远传水表系统中水量监测单元、水压监测单元、水质监测单元、阀门自控单元、无线通讯单元以及用户生活中的DC负载相接;所述蓄电池与逆变器相连后接至用户的AC负载。
[0010]所述多功能远传水表系统中的水量监测单元、水压监测单元、水质监测单元、阀门自控单元均与无线通讯单元相连，阀门自控单元与自控阀门连接。
[0011]所述互联网应用系统中的在线支付单元、数据查询单元、统计分析单元、远程监控单元、用水预警单元均与信息通讯单元相连。
[0012]所述多功能远传水表利用其无线通讯单元，通过无线网络与互联网应用系统连接;所述互联网应用系统通过其信息通讯单元分别与云服务器和用户相连。
[0013]本系统还包括备用电源，所述备用电源分别与水量监测单元、水压监测单元、水质监测单元、阀门自控单元、无线通讯单元连接。
[0014]本实用新型涉及的基于互联网的自来水物联网管理系统应用时，水力发电系统、自控阀门和多功能远传水表系统依次沿给水管道水流方向安装，自来水经给水管道首先进入水力发电系统中的微型水力发电机，在保证用户水压满足供水要求的前提下，微型水力发电机利用自来水的富余动能进行水力发电，微型水力发电机将产生的交流电通过整流器处理为直流电后存储在蓄电池中。蓄电池分别为多功能远传水表系统中水量监测单元、水压监测单元、水质监测单元、阀门自控单元、无线通讯单元以及用户生活中的DC负载提供电能；同时，蓄电池还与逆变器相接，通过逆变器将直流电转化为交流电，为用户生活中的AC负载供给电能。当水流通过自控阀门经过多功能远传水表系统时，其水量、水压及水质信息均可分别被多功能远传水表系统中的水量监测单元、水压监测单元和水质监测单元所实时监测，阀门控制单元与自控阀门相接并控制其开启与关闭。
[0015]多功能远传水表系统中的水量监测单元、水压监测单元和水质监测单元将其监测信息传输给无线通讯单元，并由无线通讯单元将监测信息通过无线网络传递至互联网应用系统。用户可通过互联网应用系统中的统计分析单元和数据查询单元对自身用水数据进行统计分析和实时查询;通过在线支付单元实现远程在线支付水费；当远程监控单元监测到用户的水量、水压和水质发生异常时，用水预警单元会将预警信息及时告知用户并提醒其检查给水系统，用户可现场关阀查看其给水系统，或利用远程监控单元来控制多功能水表系统中的阀门自控单元实施阀门关阀与开启；互联网应用系统实时将从多功能远传水表系统获取的信息通过信息通讯单元传递到云服务器中存储；用户可通过互联网应用系统查看云服务器中信息。
[0016]当自来水的富余动能不足时，启动备用电源为多功能远传水表系统中水量监测单元、水压监测单元、水质监测单元、阀门自控单元、无线通讯单元供给电能。
[0017]本实用新型具有的优点和积极效果是:充分利用自来水管道中水流的富余水力动能进行发电，为多功能远传水表系统及用户家用供给电能的同时，实现水量、水压、水质的在线监测，以及阀门自控和无线通讯中的零消耗，是一种可较好地利用互联网和物联网技术来实现远程自控、节能减排、高效可靠、环境友好的城市给水物联网中的用水终端。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型所述的基于互联网的自来水物联网管理系统的结构示意图。
[0019]图中标记说明:
[0020]1、水力发电系统2、多功能远传水表系统
[0021]3、微型水力发电机4、水量监测单元
[0022]5、水压监测单元6、给水管道
[0023]7、整流器8、自控阀门
[0024]9、水质监测单元10、逆变器
[0025]11、蓄电池12、阀门自控单元
[0026]13、AC 负载14、DC 负载
[0027]15、无线通讯单元16、备用电源
[0028]17、互联网应用系统18、在线支付单元
[0029]19、无线网络20、数据查询单元
[0030]21、统计查询单元22、云服务器
[0031]23、远程监控单元24、用水预警单元
[0032]25、用户26、信息通讯单元
【具体实施方式】
[0033]为能进一步了解本实用新型的内容、特点及功效，结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明:
[0034]本实用新型涉及的基于互联网的自来水物联网管理系统包括水力发电系统1、自控阀门8、多功能远传水表系统2和互联网应用系统17，水力发电系统1、自控阀门8和多功能远传水表系统2沿给水管道6水流方向依次安装。所述水力发电系统I由微型水力发电机3、整流器7、蓄电池11和逆变器10组成，所述自控阀门8为电动阀，所述多功能远传水表系统2由水量监测单元4、水压监测单元5、水质监测单元9、阀门自控单元12和无线通讯单元15组成，所述互联网应用系统由在线支付单元18、数据查询单元20、统计分析单元21、远程监控单元23、用水预警单元24和信息通讯单元26组成。
[0035]所述的水力发电系统I的微型水力发电机3安装在给水管道6上，微型水力发电机
3、整流器7、蓄电池11依次相接，蓄电池11分别与多功能远传水表系统2中水量监测单元4、水压监测单元5、水质监测单元9、阀门自控单元12、无线通讯单元15以及用户25生活中的DC负载14相接;所述蓄电池11与逆变器10相连后接至用户25的AC负载13。
[0036]所述多功能远传水表系统2中的水量监测单元4、水压监测单元5、水质监测单元9、阀门自控单元12均与无线通讯单元15相连，阀门自控单元12与自控阀门8连接，自控阀门8为电动阀门。
[0037]所述互联网应用系统17中的在线支付单元18、数据查询单元20、统计分析单元21、远程监控单元23、用水预警单元24均与信息通讯单元26相连。
[0038]所述多功能远传水表利用其无线通讯单元15，通过无线网络19与互联网应用系统17连接;所述互联网应用系统17通过其信息通讯单元26分别与云服务器22和用户25相连。
[0039]本系统还包括备用电源16，所述备用电源16分别与水量监测单元4、水压监测单元
5、水质监测单元9、阀门自控单元12、无线通讯单元15连接。
[0040]本实用新型涉及的基于互联网的自来水物联网智能管理系统应用时，水力发电系统1、自控阀门8和多功能远传水表系统2依次沿给水管道6水流方向安装，自来水经给水管道6首先进入水力发电系统I中的微型水力发电机3，在保证用户25水压满足供水要求的前提下，微型水力发电机3利用自来水的富余动能进行水力发电，微型水力发电机3将产生的交流电通过整流器7处理为直流电后存储在蓄电池11中。蓄电池11分别为多功能远传水表系统2中水量监测单元4、水压监测单元5、水质监测单元9、阀门自控单元12、无线通讯单元15以及用户25生活中的DC负载14提供电能；同时，蓄电池11还与逆变器10相接，通过逆变器1将直流电转化为交流电，为用户25生活中的AC负载13供给电能。当水流通过自控阀门8经过多功能远传水表系统2时，其水量、水压及水质信息均可分别被多功能远传水表系统2中的水量监测单元4、水压监测单元5和水质监测单元9所实时监测，阀门控制单元与自控阀门8相接并控制其开启与关闭。
[0041]多功能远传水表系统2中的水量监测单元4、水压监测单元5和水质监测单元9将其监测信息传输给无线通讯单元15，并由无线通讯单元15将监测信息通过无线网络19传递至互联网应用系统17。用户25可通过互联网应用系统17中的统计分析单元21和数据查询单元20对自身用水数据进行统计分析和实时查询；通过在线支付单元18实现远程在线支付水费；当远程监控单元23监测到用户25的水量、水压和水质发生异常时，用水预警单元24会将预警信息及时告知用户25并提醒其检查给水系统，用户25可现场关阀查看其给水系统，或利用远程监控单元23来控制多功能水表系统中的阀门自控单元12实施阀门关阀与开启；互联网应用系统17实时将从多功能远传水表系统2获取的信息通过信息通讯单元26传递到云服务器22中存储；用户25可通过互联网应用系统17查看云服务器22中信息。
[0042]当自来水的富余动能不足时，启动备用电源16为多功能远传水表系统2中水量监测单元4、水压监测单元5、水质监测单元9、阀门自控单元12、无线通讯单元15供给电能。
【主权项】
1.一种基于互联网的自来水物联网管理系统，其特征在于:包括水力发电系统、自控阀门、多功能远传水表系统和互联网应用系统，水力发电系统、自控阀门和多功能远传水表系统沿给水管道水流方向依次安装;所述水力发电系统由微型水力发电机、整流器、蓄电池和逆变器组成，所述多功能远传水表系统由水量监测单元、水压监测单元、水质监测单元、阀门自控单元和无线通讯单元组成;所述互联网应用系统由在线支付单元、数据查询单元、统计分析单元、远程监控单元、用水预警单元和信息通讯单元组成;所述微型水力发电机安装在给水管道上，微型水力发电机、整流器、蓄电池依次相接，蓄电池分别与多功能远传水表系统中水量监测单元、水压监测单元、水质监测单元、阀门自控单元、无线通讯单元以及用户生活中的DC负载相接;所述蓄电池与逆变器相连后接至用户的AC负载;所述多功能远传水表系统中的水量监测单元、水压监测单元、水质监测单元、阀门自控单元均与无线通讯单元相连，阀门自控单元与自控阀门连接;所述互联网应用系统中的在线支付单元、数据查询单元、统计分析单元、远程监控单元、用水预警单元均与信息通讯单元相连。2.根据权利要求1所述的基于互联网的自来水物联网管理系统，其特征在于:所述多功能远传水表系统利用其无线通讯单元通过无线网络与互联网应用系统连接。3.根据权利要求1所述的基于互联网的自来水物联网管理系统，其特征在于:所述互联网应用系统通过其信息通讯单元分别与云服务器和用户相连。4.根据权利要求1所述的基于互联网的自来水物联网管理系统，其特征在于:所述自控阀门为电动阀门。5.根据权利要求1所述的基于互联网的自来水物联网管理系统，其特征在于:该系统还包括备用电源，所述备用电源分别与多功能远传水表系统中的水量监测单元、水压监测单元、水质监测单元、阀门自控单元、无线通讯单元连接。
【文档编号】G05B19/048GK205485536SQ201620280935
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】蒋晓阳, 翟计红, 薛林海, 马敏杰, 吴国华
【申请人】铁道第三勘察设计院集团有限公司