一种用于城市饮水工程的智能管道系统的制作方法

本实用新型涉及饮水管道领域，具体涉及一种用于城市饮水工程的智能管道系统。

背景技术：

传统的输水管道仅仅只是管道，其上并未设置任何探测仪器，对输水管道的检测往往通过人力巡逻的方法，由于人力不能实时地对输水管道进行全面监控，所以不能有效地保证管道线路的安全，存在管道爆管、泄露等事故后不能被及时发现，影响相关居民的生活。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种用于城市饮水工程的智能管道系统解决了现有输水管道监测难的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种用于城市饮水工程的智能管道系统，其包括水泵，以及用于连接水泵和用户的输水管道，输水管道上设置有至少一个在线监测装置，在线监测装置包括检查井，检查井内设置有余氯仪和压力计，检查井外壁上设置有蓄电池和控制箱，控制箱内设置有GPRS模块，以及与GPRS模块相连接的单片机；输水管道内设置有分别位于检查井左右两侧的水力发电机和流量计；水力发电机连接蓄电池，蓄电池分别连接单片机和GPRS模块；单片机的信号输入端分别与压力计、余氯仪和流量计相连接；GPRS模块无线连接上位机，上位机与水泵相连接。

进一步地，单片机的型号为MSC1210。

进一步地，GPRS模块包括MC35i芯片，MC35i芯片的VBATT引脚分别通过电阻R1与电容C2的一端和AS2815芯片的引脚2相连接；电容C2的另一端分别连接电容C1的一端和AS2815芯片的引脚1并接地；电容C1的另一端连接AS2815芯片的引脚3并作为一个电源接口；

MC35i芯片的GND引脚分别连接接地电阻R2；MC35i芯片的引脚14通过电阻R3连接接地电容C3；

MC35i芯片的引脚15连接NPN型三极管Q1的集电极，NPN型三极管Q1的发射极接地，NPN型三极管Q1的基极通过电阻R4连接电容C4的一端，电容C4的另一端分别连接接地电阻R5、电阻R6的一端和开关S1的一端，电阻R6的另一端连接开关S1的另一端并作为一个输出端；

MC35i芯片的引脚30通过电阻R12分别连接接地电容C5和二极管D2的正极，二极管D2的负极作为一个输出端；

MC35i芯片的引脚31连接NPN型三极管Q2的集电极，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2的基极通过电阻R9分别连接接地电阻R11和电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接开关S2的一端，开关S2的另一端作为一个输出端；

MC35i芯片的引脚32通过电阻R7连接NPN型三极管Q3的基极，NPN型三极管Q3的发射极接地，NPN型三极管Q3的集电极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接发光二极管D1的负极，发光二极管D1的正极作为电源接口。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型可以通过压力计、余氯仪和流量计实时监控该出输水管道的压力、氯含量和流量，并通过单片机和GPRS模块将该数据无线发送至上位机，实现远程实时监控输水管道的工作状态，防止水压过高或氯含量过高或过低带来的隐患，并可以通过相邻的在线监测装置判断是否出现管道泄漏，并将管道泄漏的位置进行大概定位，便于快速维修。

2、本实用新型的水力发电机通过输水管道内的水流带动发电，为蓄电池进行电量补充，不需要额外添加电线，减少了线路施工。

3、上位机可以预设正常参数阈值，当上位机发现水压、水流量或氯含量不在正常范围内时，可以向工作人员反馈信息，并控制水泵增加或降低工作强度，有效保证正常供水。

4、检查井可以设置为透明状，便于相关工作人员进行查看巡检在线监测装置，也便于实时观察水质是否浑浊，保证饮水安全。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路框图；

图3为本实用新型GPRS模块的外围电路图；

图4为上位机中的一个监控窗口示意图。

其中：1、输水管道；2、检查井；3、水力发电机；4、流量计；5、蓄电池；6、控制箱；7、余氯仪；8、压力计；9、在线监测装置；10、上位机；11、水泵。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1和图2所示，该用于城市饮水工程的智能管道系统包括水泵11，用于连接水泵11和用户的输水管道1，输水管道1上设置有至少一个在线监测装置9，在线监测装置9包括检查井2，检查井2内设置有余氯仪7和压力计8，检查井2外壁上设置有蓄电池5和控制箱6，控制箱6内设置有GPRS模块，以及与GPRS模块相连接的单片机；输水管道1内设置有分别位于检查井2左右两侧的水力发电机3和流量计4；水力发电机3连接蓄电池5，蓄电池5分别连接单片机和GPRS模块；单片机的信号输入端分别与压力计8、余氯仪7和流量计4相连接；GPRS模块无线连接上位机10，上位机10与水泵11相连接。如图4所示，上位机10可以采用电脑，电脑可以统计来自在线监测装置9的数据，并能选择任一在线监测装置9(江西道口处)进行数据查看。

单片机的型号为MSC1210(MSC1210Y5)。GPRS模块包括MC35i芯片。如图3所示，MC35i芯片的外围电路为：MC35i芯片的VBATT引脚(即MC35i芯片的引脚1-5)分别通过电阻R1与电容C2的一端和AS2815芯片的引脚2相连接；电容C2的另一端分别连接电容C1的一端和AS2815芯片的引脚1并接地；电容C1的另一端连接AS2815芯片的引脚3并作为一个电源接口与蓄电池5连接。MC35i芯片的GND引脚(即MC35i芯片的引脚6-10)分别连接接地电阻R2；MC35i芯片的引脚14(即ACCU引脚)通过电阻R3连接接地电容C3。

MC35i芯片的引脚15(即IGT引脚)连接NPN型三极管Q1的集电极，NPN型三极管Q1的发射极接地，NPN型三极管Q1的基极通过电阻R4连接电容C4的一端，电容C4的另一端分别连接接地电阻R5、电阻R6的一端和开关S1的一端，电阻R6的另一端连接开关S1的另一端并作为一个输出端。

MC35i芯片的引脚30(即VDDLP引脚)通过电阻R12分别连接接地电容C5和二极管D2的正极，二极管D2的负极作为一个输出端。

MC35i芯片的引脚31(即PD引脚)连接NPN型三极管Q2的集电极，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2的基极通过电阻R9分别连接接地电阻R11和电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接开关S2的一端，开关S2的另一端作为一个输出端。MC35i芯片的引脚32(即SYNC引脚)通过电阻R7连接NPN型三极管Q3的基极，NPN型三极管Q3的发射极接地，NPN型三极管Q3的集电极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接发光二极管D1的负极，发光二极管D1的正极作为电源接口。

在本实用新型的一个实施例中，AS2815芯片将蓄电池5的电压转换成3.3V并输送给MC35i芯片，MC35i芯片的引脚15(即IGT引脚)至少加100ms的低电平信号才能启动，启动后引脚15应保持高电平。MC35i芯片在ZIF连接器上为SIM卡接口预留的引脚数为6个，其CCIN引脚用来检测SIM卡座是否插有SIM卡，当插入SIM卡时，该引脚为高电平，GPRS模块才可进入正常工作。

MC35i芯片的引脚32(即SYNC引脚)有两种工作模式：一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示MC35i芯片的工组状态，本实用新型可以使用后一种模式，当发光二极管D1熄灭时，表明MC35i芯片处于关闭或睡眠状态；当发光二极管D1为600ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或MC35i芯片正在进行网络登陆；当发光二极管D1为75ms为亮/3s熄时，表明MC35i芯片已登陆进入网络，处于待机状态。

在本方案中，MC35i芯片与型号为MSC1210的单片机之间的(通信)连接为现有技术，便不再赘述。MSC1210单片机用于接收压力计8、余氯仪7和流量计4的数据，并控制GPRS模块(MC35i芯片)的信息发送与接收，MSC1210单片机还可以通过标准RS232串口和外部控制器(如其他数据采集端)进行数据通信，便于相关人员实地查看检测数据。

在具体实施过程中，由于输水管道1存在干路和多个支路，因此在线监测装置9可以设置在每个支路和干路中，在设置时可以对不同的在线监测装置9进行编号，便于上位机10统计管理数据，也便于故障定位。上位机10可以根据设置在不同位置处的在线监测装置9所需要的水压、水流量设置对应的阈值，实现对不同位置的针对性监测管理。

本实用新型利用城市饮水管道自身的水流带动水力发电机3为蓄电池5充电，由于MC35i芯片和MSC1210单片机在工作时功耗均较低，因此该发电效率可以满足耗电，若蓄电池5电量耗尽，则上位机10会出现对应的GPRS信号掉线，便于相关人员检修，相关人员可以通过检查井2对水力发电机3进行检修，也可以打开控制箱6对GPRS模块或单片机进行检修。上位机10可以根据不同位置处的用水预计量预设该处在线监测装置9的正常参数阈值，当上位机10发现水压、水流量或氯含量(氯含量过低会影响消毒效果，过高会增加成本)不在正常范围内时，可以向工作人员反馈信息，并控制水泵11对应的增加或降低工作强度，有效保证正常供水。检查井2可以设置为透明状，便于相关工作人员进行查看巡检在线监测装置9，也便于实时观察水质是否浑浊，保证饮水安全。控制箱6可以保护GPRS模块和单片机不被损坏。

当相邻两个在线监测装置9的数据出现较大差别时，相关人员可以怀疑位于该在线监测装置9之间的输水管道1出现故障，进行实现故障定位。

综上所述，本实用新型可以通过压力计8、余氯仪7和流量计4实时监控该出输水管道1的压力、氯含量和流量，并通过单片机和GPRS模块将该数据无线发送至上位机10，实现远程实时监控输水管道1的工作状态，防止水压过高或氯含量过高/过低带来的隐患，并可以通过相邻的在线监测装置9判断是否出现管道泄漏，并将管道泄漏的位置进行大概定位，便于快速维修。