物联网智能管网节水监控系统的制作方法
【专利摘要】物联网智能管网节水监控系统，包括智能管网节水监控中心、数据收集器、智能管网监控装置、水量表、水压表、电控阀门、智能人体微电子传感器、数控管理器；所述智能管网节水监控中心与数据收集器、智能管网监控装置均双向连接，智能管网监控装置与水量表、水压表、电控阀门连接；数据收集器与数控管理器双向连接，智能人体微电子传感器与数控管理器连接。本实用新型能实时探测用户数量变化情况，并结合监测管网用水量，以及管压等参数，准确地判断管网的工作状况，及时发现管网的跑冒滴漏故障及具体位置，通知管网维护人员维修，并通过计算机加以控制，远程关闭故障管网的供水，及时派人维修，将管网的漏损率降到最低。
【专利说明】物联网智能管网节水监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种物联网智能管网节水监控系统。
【背景技术】
[0002]给排水管网的跑冒滴漏一直是全世界各国亟待解决的难题。
[0003]据联合国的一项调查表明，一些发展中国家城市中有60%的饮用水管道蚀损严重，因干线跑冒滴漏等原因流失许多水量，如菲律宾首都马尼拉市供水管网的漏耗水量已接近其总供水量的58%。发达国家的管网漏损的情况稍好一些，但也存在较严重的跑冒滴漏现象，美、英两国管网漏耗率均为12%，即使在管理措施较好的新加坡，也存在着8%的管网漏耗。我国国家住房与城乡建设部颁布《绿色建筑评价标准》提供的数据表明，我国管网漏损高达21%，远高于发达国家，而且，我国早已被联合国列为世界13个最缺水的国家之一，因此，采用行之有效的高新技术手段解决给排水管网存在的跑冒滴漏问题，是我国各水务管理部门和各管网建设单位的当务之急。
[0004]比较世界各国节水现状，可以发现造成发展中国家与发达国家管网漏损率差距巨大的原因是:在节水技术较为先进的国家，都十分重视用水量监测，大部分工业用水和生活用水监测设备较为完善，确保了节水措施发挥作用，同时促进了漏损率的降低，并杜绝了部分浪费用水现象的发生。而我国与其它发展中国家一样，在管网用水量监测方面极为落后，所以跑冒滴漏现象甚为严重。
[0005]目前，我国技术人员正在努力完善本国的管网监测技术，中国专利201310266347公开了一种城市管网压力远程监测终端，该专利技术通过无线GSM网络和GPS定位技术传输城市管网的压力数据，方便相关管理部门对管网进行监测，实现及时发现故障并进行维修，降低跑冒滴漏的损失。
[0006]然而，仅靠传统的监测技术加上移动通信及定位技术，还不能有效的降低管网漏损率，因现有技术只对管网的水量和管压进行监测，不能同时探测建筑物内用户数量的多少，而用户数量的变化直接影响用水量，所以，现有管网监测技术很难准确地判断管网是否出现了跑冒滴漏故障，这也是造成管网监测技术先进的英美两国漏损率依然较高、浪费巨大的原因所在。另外，现有技术不能控制故障管网的工作状况，即使发现了跑冒滴漏故障，无法及时关断跑冒滴漏管道的用水，这也是漏损率高的原因之一，维护反应慢，维修涉及面广，经常停掉一个小区或整个社区的供水，这样不仅浪费大量的用水，还给人们生活带来极大的不便。
实用新型内容
[0007]本实用新型要解决的技术问题是，克服传统的管网检测技术只能监测管网的用水量和管压，而不能探测用户的活动情况，难以及时发现管网出现的跑冒滴漏故障，即使发现了跑冒滴漏故障，也不能及时关断漏损的管道，维护反应慢，浪费水量大等缺陷，提供一种能实时探测用户数量变化情况，结合监测管网用水量、以及管压等参数，准确地判断管网的工作状况，并及时找到和显示管网的跑冒滴漏故障及具体位置，方便维修，且能实时关断故障管网，使管网的漏损率降低的物联网智能管网节水监控系统。
[0008]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0009]物联网智能管网节水监控系统，包括智能管网节水监控中心、数据收集器、智能管网监控装置、水量表、水压表、电控阀门、智能人体微电子传感器、数控管理器；
[0010]所述智能管网节水监控中心通过有线或无线方式与数据收集器、智能管网监控装置均双向连接，智能管网监控装置通过有线或无线方式与水量表、水压表、电控阀门连接；数据收集器通过有线或无线方式与数控管理器双向连接，智能人体微电子传感器通过无线方式与数控管理器连接。
[0011]进一步，所述智能管网节水监控中心包括计算机、网络通信设备、显示设备、打印设备、UPS电源以及电脑附属设备。计算机与打印机、网络通信设备双向连接，计算机还与显示设备、UPS电源、电脑附属设备连接，网络通信设备通过传输网络与智能管网监控装置、数据收集器双向连接。所述电脑附属设备包括音响等。
[0012]进一步，所述水量表、水压表、电控阀门安装于供水主管与大口径供水支管交接处的大口径供水支管管道上，或大口径供水支管与小口径供水支管交接处的小口径供水支管管道上，水量表、水压表必须具有远程数据传输功能，电控阀门亦可远程控制。
[0013]进一步，所述智能管网监控装置包括CPU 1、EEPROM存储电路1、液晶显示电路
1、按键1、时钟电路1、通信电路1、电源电路1、地址译码电路1、阀门控制电路、水量水压检测电路；所述通信电路1、EEPROM存储电路1、地址译码电路1、水量水压检测电路均与CPU I双向连接，液晶显示电路1、时钟电路1、按键1、阀门控制电路与CPU I连接，水量水压检测电路I与水量表、水压表连接，阀门控制电路与电控阀门连接，通信电路I与智能管网节水监控中心双向相连，电源电路I与CPU 1、时钟电路1、地址译码电路1、阀门控制电路、水量水压检测电路、EEPROM存储电路1、通信电路I连接。
[0014]一台智能管网监控装置可监测多台水量表、水压表，亦能控制多台电控阀门；当某段管网出现故障时，相应管网上的水压表压力异常，压力异常信号通过水量水压检测电路传至CPU I，然后再通过通信电路I传至智能管网节水监控中心，智能管网节水监控中心接收到该水量压力异常信号后，通过音响、显示设备实现声光报警通知管理人员，并在显示设备上显示故障位置，管理人员则通知维修人员及时前往现场排除故障，与此同时，智能管网节水监控中心发信息给负责监测故障管网的智能管网监控装置，该智能管网监控装置自动实时关闭故障管网的电控阀门，待维修完毕，维护人员可操作智能管网监控装置的按键，打开相应管网的供水。本实用新型通过水量水压检测电路监测管网用水量、以及管压等参数，准确地判断管网的工作状况，及时发现管网的跑冒滴漏。
[0015]所述数控管理器安装于建筑物的各个房间，如办公楼的每个办公室内，或住宅楼的每户家居中，用于识别用户的数量。
[0016]进一步，所述数控管理器包括CPU I1、EEPROM存储电路I1、液晶显示电路I1、按键
I1、时钟电路I1、人体微电子识别内卡、通信电路I1、电源电路I1、地址译码电路II；所述通信电路I1、EEPROM存储电路I1、人体微电子识别内卡、地址译码电路II均与CPU II双向连接，液晶显示电路I1、时钟电路I1、按键I1、与CPU II连接，通信电路II与智能管网节水监控中心通过无线或有线方式双向相连；电源电路II与CPU I1、EEPR0M存储电路I1、液晶显示电路I1、时钟电路I1、通信电路I1、地址译码电路II连接。
[0017]人体微电子识别内卡用于接收用户随身携带的智能人体微电子传感器的射频信号。
[0018]进一步，所述用户随身携带的智能人体微电子传感器包括CPU II1、电源电路II1、接收/发射共用天线、EEPROM存储电路II1、输入/输出电路、电池、状态指示电路、射频通信电路；CPU III与EEPROM存储电路II1、输入/输出电路、射频通信电路双向连接，射频通信电路与接收/发射共用天线双向连接，电池与电源电路III连接，状态指示电路与CPU III连接，电源电路III与输入/输出电路、状态指示电路、射频通信电路、EEPROM存储电路II1、CPU III连接，射频通信电路通过无线方式与数控管理器连接。
[0019]所述人体微电子识别内卡与智能人体微电子传感器电路结构一致。
[0020]进一步，所述数据收集器包括CPU IV、EEPROM存储电路IV、时钟电路IV、通信电路IV、电源电路IV、地址译码电路IV，EEPROM存储电路IV、通信电路IV、地址译码电路IV均与CPU IV双向连接，CPU IV与时钟电路IV连接，CPU IV、EEPROM存储电路IV、时钟电路IV、通信电路IV、地址译码电路IV均与电源电路IV连接，数据收集器通过通信电路IV与智能管网节水监控中心双向连接，数据收集器通过通信电路IV与数控管理器双向连接。
[0021]每个用户配备一张可供随身携带且存有身份等信息的智能人体微电子传感器，每间办公室或每套住宅配置有至少一个数控管理器(一般情况下，一套住宅只配置一个数控管理器，但很多房间的住宅可以设多个数控管理器)，每个数控管理器可以通过设定，确定其房间或住宅的用户卡的数量(与用户人数一致)和用户身份等相关信息，智能人体微电子传感器周期性地发射射频信号，数控管理器通过人体微电子识别内卡识别读取智能人体微电子传感器的信号，经数控管理器的CPU II判断确认是否为本房间的用户，并将判断结果上传物联网智能管网节水监控中心，实时探测用户数量变化情况。
[0022]智能管网节水监控中心通过实时接收智能管网监控装置发来的各管网的水量和水压变化数据，以及数控管理器传输的用户数量变化数据，根据上述管网流量、管压和用户数量，得出实时人均用水量、管压随用户数量变化的数据，并根据以往的人均用水量数据变化规律、管压随用户数量变化规律与实时监测数据对比，可找出某段管网用水量异常情况，进而判断出跑冒滴漏的故障；智能管网监控装置的CPU I内存有本智能管网监控装置的地址码，且存储了管网监测的范围，各水量表、水压表、电控阀门的位置数据，智能管网节水监控中心能准确探知故障的位置，以便及时通知维修人员进行维护，在修理期间，可远程控制临时关闭故障管网的供水，待排除故障后，再现场控制或远程控制电控阀门开启恢复正常供水，通过这种24小时不间断监控、快速反应、小范围操作的工作模式，不仅避免维修时大面积地停水，还可将管网的漏损率降到最低。
[0023]物联网智能管网节水监控系统的监控范围可无限扩展，并组成多级监控网络。上一级的智能管网节水监控中心通过有线或无线方式双向连接下一级的多个智能管网节水监控中心，下一级的多个智能管网节水监控中心也可分别连接多个智能管网节水监控中心，层层叠加，组成金字塔式庞大的监测及控制网络，将一个小区、一个社区、乃至一个城市、一个国家的管网连接成一个智能化的监测及控制系统，可节约大量的水资源。
[0024]本实用新型能实时探测用户数量变化情况，结合监测管网用水量，以及管压等参数，就能准确地判断管网的工作状况，及时发现管网的跑冒滴漏，通知管网维护人员维修，并通过计算机加以控制，远程关闭故障管网的供水，及时派人维修，将管网的漏损率降到最低。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型物联网智能管网节水监控系统的结构框图；
[0026]图2为图1所示智能管网节水监控中心的结构框图；
[0027]图3为水量表、水压表、电控阀门在楼栋安装位置示意图；
[0028]图4为智能管网监控装置的结构框图；
[0029]图5为数控管理器的结构框图；
[0030]图6为智能人体微电子传感器的结构框图；
[0031]图7为数据收集器的结构框图；
[0032]图8为物联网智能管网节水监控系统监控范围扩展图。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0034]参照图1，物联网智能管网节水监控系统，包括智能管网节水监控中心1、数据收集器2、智能管网监控装置3、水量表4、水压表5、电控阀门6、智能人体微电子传感器7、数控管理器8 ；
[0035]所述智能管网节水监控中心I通过有线或无线方式与数据收集器2、智能管网监控装置3均双向连接，智能管网监控装置3通过有线或无线方式与水量表4、水压表5、电控阀门6连接；数据收集器2通过有线或无线方式与数控管理器8双向连接，智能人体微电子传感器7通过无线方式与数控管理器8连接。
[0036]参照图2，所述智能管网节水监控中心I包括计算机1-1、网络通信设备1-2、显示设备1-3、打印设备1_4、UPS电源1-5以及电脑附属设备1-6。计算机1_1与网络通信设备1-2、打印机1-4双向连接，计算机1-1还与显示设备1-3、UPS电源1_5、电脑附属设备1_6连接，网络通信设备1-2通过传输网络与智能管网监控装置3、数据收集器2双向连接。所述电脑附属1-6设备包括音响等。
[0037]所述水量表4、水压表5、电控阀门6安装于供水主管与大口径供水支管交接处的大口径供水支管管道上，或大口径供水支管与小口径供水支管交接处的小口径供水支管管道上，水量表、水压表必须具有远程数据传输功能，电控阀门亦可远程控制。
[0038]参照图3，监控每栋楼的管网工作状况时，水量表4、水压表5、电控阀门6安装于供水主管P与楼栋的大口径供水支管X交接处的大口径供水支管X上，如要进一步监控每层楼的管网工作情况，水量表、水压表、电控阀门安装于楼栋大口径供水支管X与楼层的小口径供水支管Q的交接处的小口径供水支管Q上，且所有的水量表、水压表、电控阀门与该楼栋的智能管网监控装置3连接，水量表、水压表必须具有远程数据传输功能，电控阀门亦可远程控制。图3仅示出了一栋楼的水量表、水压表、电控阀门安装示意图，其它楼栋也可采用同样的方式安装水量表、水压表、电控阀门。
[0039]参照图4，所述智能管网监控装置3包括CPU I 3-l、EEPR0M存储电路I 3_2、液晶显示电路I 3-3、按键I 3-4、时钟电路I 3-5、通信电路I 3-6、电源电路I 3-7、地址译码电路I 3-8、阀门控制电路3-9、水量水压检测电路3-10 ;所述通信电路I 3_6、EEPROM存储电路I 3-2、地址译码电路I 3-8、水量水压检测电路3-10均与CPU I 3-1双向连接，液晶显示电路I 3-3、时钟电路I 3-5、按键I 3-4、阀门控制电路3-9与CPU I 3-1连接，水量水压检测电路I 3-10与水量表4、水压表5连接，阀门控制电路3-9与电控阀门6连接，电源电路I 3-7与CPU I 3-1、时钟电路I 3-5、地址译码电路I 3-8、阀门控制电路3-9、水量水压检测电路3-10、EEPR0M存储电路I 3_2、通信电路I 3_6连接，通信电路I 3_6与智能管网节水监控中心I相双向连接。
[0040]一台智能管网监控装置3可监测多台水量表4、水压表5，亦能控制多台电控阀门6;当某段管网出现故障时，相应管网上的水压表5压力异常，压力异常信号通过水量水压检测电路3-10传至CPU I 3-1，然后再通过通信电路I 3-6传至智能管网节水监控中心1，智能管网节水监控中心I接收到该压力异常信号时，可通知维修人员及时前往现场排除故障，并发信息给负责监测故障管网的智能管网监控装置3，该智能管网监控装置3实时关闭故障管网的电控阀门6，待维修完毕，维护人员可操作智能管网监控装置3的按键I 3-4，打开相应管网的供水。本实用新型通过水量水压检测电路3-10监测管网用水量、以及管压等参数，准确地判断管网的工作状况，及时发现管网的跑冒滴漏。
[0041]参照图5，所述数控管理器8包括CPU II 8-1、EEPROM存储电路II 8_2、液晶显示电路II 8-3、按键II 8-4、时钟电路II 8-5、人体微电子识别内卡8-6、通信电路II 8-7、电源电路II 8-8、地址译码电路II 8-9 ;所述通信电路II 8-7、EEPROM存储电路II 8-2、人体微电子识别内卡8-6、地址译码电路II 8-9均与CPU II 8-1双向连接，液晶显示电路II 8-3、时钟电路II 8-5、按键II 8-4、与CPU II 8-1连接，通信电路II 8-7与智能管网节水监控中心I通过无线或有线方式双向相连；电源电路II 8-8与CPU II 8-1、EEPROM存储电路II 8-2、液晶显示电路II 8-3、时钟电路II 8-5、通信电路II 8-7、地址译码电路II 8-9连接。
[0042]人体微电子识别内卡8-6用于接收用户随身携带的智能人体微电子传感器7的射频信号。
[0043]所述数控管理器8安装于建筑物的各个房间，如办公楼的每个办公室内，或住宅楼的每户家居中，用于识别用户的数量。
[0044]参照图6，所述用户随身携带的智能人体微电子传感器7包括CPU III 7-1、电源电路III7-2、接收/发射共用天线7-3、EEPROM存储电路III7-4、输入/输出电路7-5、电池7-6、状态指示电路7-7、射频通信电路7-8 ；CPU III 7-1与EEPROM存储电路III 7-4、输入/输出电路7-5、射频通信电路7-8双向连接，射频通信电路7-8与接收/发射共用天线7-3双向连接，电池7-6与电源电路III 7-1连接，状态指示电路7-7与CPU III 7-1连接，电源电路III 7-2与输入/输出电路7-5、状态指示电路7-7、射频通信电路7-8、EEPROM存储电路III 7_4、CPU III 7-1连接，射频通信电路7-8通过无线方式与数控管理器8连接。
[0045]所述人体微电子识别内卡8-6与智能人体微电子传感器7电路结构一致，但工作方式不同，智能人体微电子传感器7周期性发射射频信号，人体微电子识别内卡8-6则接收智能人体微电子传感器7的信号，识别其身份等信息，人体微电子识别内卡8-6与数控管理器8的CPU II 2-2-1双向连接通信，数控管理器8由此判断用户是否在服务区内，并作相应的控制。
[0046]如用磁卡或IC卡代替用户随身携带的智能人体微电子传感器，则需用刷卡机或IC卡阅读器代替数控管理器，这样，造价会下降，但这样给用户使用带来不便，并存在不能精确识别用户数量的弊端，会导致整个物联网智能管网节水监控系统判断的准确率，进而使管网漏损率提闻。
[0047]智能管网节水监控中心I通过实时接收智能管网监控装置3发来的各管网的水量和水压变化数据，以及数据收集器8传输的用户数量变化数据，根据上述管网流量、管压和用户数量，得出实时人均用水量、管压随用户数量变化的数据，并根据以往的人均用水量数据变化规律、管压随用户数量变化规律与实时监测数据对比，可找出某段管网用水量异常情况，进而判断出跑冒滴漏的故障；智能管网监控装置的CPU I 3-1内存有本智能管网监控装置的地址码，且存储了管网监测的范围，各水量表、水压表、电控阀门的位置数据，智能管网节水监控中心能I准确探知故障的位置，以便及时通知维修人员进行维护，在修理期间，可远程控制临时关闭故障管网的供水，待排除故障后，再现场控制或远程控制电控阀门6开启恢复正常供水，通过这种24小时不间断监控、快速反应、小范围操作的工作模式，不仅避免维修时大面积地停水，还可将管网的漏损率降到最低。
[0048]参照图7，所述数据收集器2包括CPU IV 2-1、EEPROM存储电路IV 2_2、时钟电路IV 2-3、通信电路IV 2-4、电源电路IV 2-5、地址译码电路IV 2-6，EEPROM存储电路IV 2-2、通信电路IV 2-4、地址译码电路IV 2-6均与CPU IV 2-1双向连接，CPU IV 2-1与时钟电路IV 2-3连接，CPU IV 2-1、EEPROM存储电路IV 2-2、时钟电路IV 2-3、通信电路IV 2-4、地址译码电路IV 2-6均与电源电路IV 2-5连接，数据收集器2通过通信电路IV 2-4与智能管网节水监控中心1、数控管理器8双向连接。
[0049]参照图8，物联网智能管网节水监控系统的监控范围可无限扩展，并组成多级监控网络。上一级的智能管网节水监控中心通过有线或无线方式双向连接下一级的多个智能管网节水监控中心，下一级的多个智能管网节水监控中心也可分别连接多个智能管网节水监控中心，层层叠加，组成金字塔式庞大的监测及控制网络，将一个小区、一个社区、乃至一个城市、一个国家的管网连接成一个智能化的监测及控制系统，可节约大量的水资源。
[0050]物联网智能管网节水监控系统将传统给排水管网智能化，管理精细化，改变了给排水管网重建设、轻管理的现状，可将管网的漏损率降到8%以下，超过世界先进水平，具有良好的社会和经济效益，在民用建筑、公共机构建筑和工业控制等领域有广阔的应用前景。
【权利要求】
1.物联网智能管网节水监控系统，其特征在于，包括智能管网节水监控中心、数据收集器、智能管网监控装置、水量表、水压表、电控阀门、智能人体微电子传感器、数控管理器； 所述智能管网节水监控中心通过有线或无线方式与数据收集器、智能管网监控装置均双向连接，智能管网监控装置通过有线或无线方式与水量表、水压表、电控阀门连接；数据收集器通过有线或无线方式与数控管理器双向连接，智能人体微电子传感器通过无线方式与数控管理器连接。
2.根据权利要求1所述的物联网智能管网节水监控系统，其特征在于，所述智能管网节水监控中心包括计算机、网络通信设备、显示设备、打印设备、UPS电源以及电脑附属设备，计算机与打印机、网络通信设备双向连接，计算机还与显示设备、UPS电源、电脑附属设备连接，网络通信设备通过传输网络与智能管网监控装置、数据收集器双向连接。
3.根据权利要求1或2所述的物联网智能管网节水监控系统，其特征在于，所述智能管网监控装置包括CPU 1、EEPROM存储电路1、液晶显示电路1、按键1、时钟电路1、通信电路1、电源电路1、地址译码电路1、阀门控制电路和水量水压检测电路；所述通信电路1、EEPROM存储电路1、地址译码电路1、水量水压检测电路均与CPUI双向连接，液晶显示电路1、时钟电路1、按键1、阀门控制电路与CPU I连接，水量水压检测电路I与水量表、水压表连接，阀门控制电路与电控阀门连接，通信电路I与智能管网节水监控中心双向相连，电源电路I与CPU 1、时钟电路1、地址译码电路1、阀门控制电路、水量水压检测电路、EEPROM存储电路1、通信电路I连接。
4.根据权利要求1或2所述的物联网智能管网节水监控系统，其特征在于，所述数控管理器包括CPU I1、EEPROM存储电路I1、液晶显示电路I1、按键I1、时钟电路I1、人体微电子识别内卡、通信电路I1、电源电路II和地址译码电路II ；所述通信电路I1、EEPROM存储电路I1、人体微电子识别内卡、地址译码电路II均与CPUII双向连接，液晶显示电路I1、时钟电路I1、按键I1、与CPU II连接，通信电路II与智能管网节水监控中心通过无线或有线方式双向相连；电源电路II与CPU I1、EEPROM存储电路I1、液晶显示电路I1、时钟电路I1、通信电路I1、地址译码电路II连接。
5.根据权利要求1或2所述的物联网智能管网节水监控系统，其特征在于，智能人体微电子传感器包括CPUII1、电源电路II1、接收/发射共用天线、EEPROM存储电路II1、输入/输出电路、电池、状态指示电路、射频通信电路；CPU III与EEPROM存储电路II1、输入/输出电路、射频通信电路双向连接，射频通信电路与接收/发射共用天线双向连接，电池与电源电路III连接，状态指示电路与CPU III连接，电源电路III与输入/输出电路、状态指示电路、射频通信电路、EEPROM存储电路II1、CPU III连接，射频通信电路通过无线方式与数控管理器连接。
6.根据权利要求1或2所述的物联网智能管网节水监控系统，其特征在于，所述数据收集器包括CPU IV、EEPROM存储电路IV、时钟电路IV、通信电路IV、电源电路IV、地址译码电路IV，EEPROM存储电路IV、通信电路IV、地址译码电路IV均与CPU IV双向连接，CPU IV与时钟电路IV连接，CPU IV、EEPROM存储电路IV、时钟电路IV、通信电路IV、地址译码电路IV均与电源电路IV连接，数据收集器通过通信电路IV与智能管网节水监控中心双向连接，数据收集器通过通信电路IV与数控管理器双向连接。
【文档编号】E03B7/07GK203834567SQ201420069588
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】谷振宇 申请人:谷振宇