基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)于多個監(jiān)測站點的多個監(jiān)測終端、中繼器和監(jiān)測中心，所述中繼器通過GPRS、3G、以太網(wǎng)中任意一種或多種通信方式與所述監(jiān)測中心進行通信；每一所述監(jiān)測終端包括：監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測多個關(guān)鍵供水管道節(jié)點的狀態(tài)信息，并獲取相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)；zigbee通信模塊，采用zigbee通信方式將所述監(jiān)控模塊獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述中繼器；水流發(fā)電模塊，與所述監(jiān)測模塊連接，用于將水流能量轉(zhuǎn)化為電能，并為所述監(jiān)測模塊提供電能。采用本實用新型可不間斷的提供電能，減少因斷電導(dǎo)致不能實時監(jiān)測而發(fā)生事故的情況，實現(xiàn)對供水管網(wǎng)狀態(tài)的24小時不間斷遠程監(jiān)測功能，維護與建設(shè)成本更低。
【專利說明】基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及測控自動化領(lǐng)域，尤其涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]城市化程度是一個國家經(jīng)濟發(fā)達程度，特別是工業(yè)化水平高低的一個重要標志，近年來，根據(jù)國家政策支持，全國各地加快了城市化進程，雖然各項市政基礎(chǔ)設(shè)施開工建設(shè)，城市內(nèi)遍布各類型錯綜復(fù)雜的管網(wǎng)，因各種不規(guī)范的施工、管網(wǎng)老化等原因?qū)е鲁鞘泄┧踩耐话l(fā)事件不斷發(fā)生，在供水安全的監(jiān)測方面有關(guān)主管部門投入大量人力、物力。為解決上述問題，實現(xiàn)城市供水管網(wǎng)自動監(jiān)測和對管網(wǎng)事故進行預(yù)防的目的，大量的城市管網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)逐步建成，但現(xiàn)在各級供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)仍然有很多問題，主要是以下幾點:
[0003]一、管網(wǎng)壓力監(jiān)測設(shè)備對市電依賴性較大，主要安裝在供水公司設(shè)定的固定監(jiān)測點，需修建固定設(shè)施，添加配套設(shè)備并布設(shè)供電、通信線纜等內(nèi)容，建設(shè)與維護成本費用高。
[0004]二、現(xiàn)有管網(wǎng)監(jiān)測站點的建設(shè)主要設(shè)計在固定房間、地下室供水泵房等，為節(jié)省管網(wǎng)監(jiān)測成本，供水公司大多將監(jiān)測終端和泵房電機、變頻器等大功率設(shè)備安裝在同一個房間內(nèi)，因此存在設(shè)備間通信串?dāng)_、用電安全等風(fēng)險，降低了運行穩(wěn)定性。
[0005]三、固定站點需要較大的維護工作，人員流動性大，站點內(nèi)諸多設(shè)備屬于高度集成的智能化儀表，監(jiān)測到的各種數(shù)據(jù)存在人為修改的可能。
[0006]四、現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)大多采用有線以太網(wǎng)、無線GPRS、3G等實現(xiàn)遠程通信傳輸，對監(jiān)測站點周邊通信環(huán)境要求高。
[0007]五、各個固定站點的建設(shè)大多保持較長的距離，降低了管網(wǎng)監(jiān)測的靈活性。
[0008]六、郊區(qū)管網(wǎng)壓力監(jiān)測站點無市電情況下使用的太陽能配電方案成本較高，易損壞及丟失。
[0009]專利號為“200910103295.4”的發(fā)明公開了一種消防供水管網(wǎng)水壓遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)，包括安裝在消防供水管網(wǎng)上的水壓檢測單元、GPRS無線中繼器、消防水壓數(shù)據(jù)管理中心，其中水壓檢測單元和GPRS無線中繼器采用無線方式進行數(shù)據(jù)傳輸和組網(wǎng)，水壓檢測單元采用電池供電，系統(tǒng)設(shè)備簡單、方便維護、成本較低，但是仍然存在不足:電池不能長效的供電，當(dāng)電池電量用盡時，而且維護人員又沒有及時發(fā)現(xiàn)和更換電池，此時水壓檢測單元就不能正常工作，不能得到實時監(jiān)控，有可能造成管網(wǎng)事故的發(fā)生。
實用新型內(nèi)容
[0010]本實用新型目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，通過對設(shè)備間的集成控制和自發(fā)電系統(tǒng)，有效解決監(jiān)測站點設(shè)定問題，實現(xiàn)了對供水管管網(wǎng)運行狀態(tài)的遠程監(jiān)測。
[0011]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，包括設(shè)于多個監(jiān)測站點的多個監(jiān)測終端、中繼器和監(jiān)測中心，所述多個監(jiān)測終端通過zigbee方式與所述中繼器進行通信，所述中繼器通過GPRS、3G、以太網(wǎng)中任意一種或多種通信方式與所述監(jiān)測中心進行通信；每一所述監(jiān)測終端包括:
[0012]監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測多個關(guān)鍵供水管道節(jié)點的狀態(tài)信息，并獲取相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)；
[0013]zigbee通信模塊，采用zigbee通信方式將所述監(jiān)控模塊獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述中繼器，從而通過所述中繼器將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送所述監(jiān)測中心；
[0014]水流發(fā)電模塊，與所述監(jiān)測模塊連接，用于將水流能量轉(zhuǎn)化為電能，并為所述監(jiān)測模塊提供電能。
[0015]其中，所述監(jiān)測模塊還包括:
[0016]傳感器單元，安裝在關(guān)鍵供水管道節(jié)點，用于實時監(jiān)測所述關(guān)鍵供水管道節(jié)點的供水信息，并傳輸至主控制器單元；
[0017]主控制器單元，用于控制所述zigbee通信模塊和整個監(jiān)測模塊的工作狀態(tài)以及接收所述傳感器單元監(jiān)測的信息并進行處理以得到所述監(jiān)控數(shù)據(jù)，并傳輸至所述zigbee通信模塊；
[0018]電源控制單元，分別連接所述傳感器單元、主控制器單元、zigbee通信模塊、蓄電池和水流發(fā)電模塊，用于控制所述蓄電池的充電和放電；以及
[0019]蓄電池，連接所述電源控制單元，用于通過所述電源控制單元為所述傳感器單元、主控制器單元、zigbee通信模塊提供電能。
[0020]進一步的，所述水流發(fā)電模塊采用微型管道水流發(fā)電機，以將供水管道水流能量轉(zhuǎn)化為電能。
[0021]進一步的，所述主控制器單元采用低功耗處理器，以對控制整個監(jiān)測模塊的工作狀態(tài)，具體控制為:所述主控制器單元有睡眠、休眠、運行三種工作狀態(tài)，當(dāng)所述主控制器單元工作在運行狀態(tài)時開啟所述電源控制單元以為監(jiān)控模塊供電，獲取外圍設(shè)備數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息，并對接收的所述傳感器單元監(jiān)測的信息進行分析處理輸出；當(dāng)所述主控制器單元工作在睡眠狀態(tài)時，只允許所述zigbee通信模塊處于待機狀態(tài)以降低功耗，同時對其他設(shè)備進行斷電處理；當(dāng)所述主控制器單元工作在休眠狀態(tài)時，則對所有設(shè)備進行斷電處理，所述主控制器單元進入休眠狀態(tài)等待定時喚醒。
[0022]進一步的，所述主控制器單元的接口包括RS232、RS485、USB工業(yè)通信標準接口的一種或幾種。
[0023]進一步的，所述傳感器單元采用壓力傳感器，用于監(jiān)測關(guān)鍵供水管道節(jié)點的水壓情況。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0025]1、以微型管道水流發(fā)電機作為電源提供設(shè)備，擺脫了對市電的依靠，在某些偏僻環(huán)境下也可以使用，而且可不間斷的提供電能，減少因斷電導(dǎo)致不能實時監(jiān)測而發(fā)生事故的情況，實現(xiàn)對供水管網(wǎng)狀態(tài)的24小時不間斷監(jiān)測功能；
[0026]2、不需要安裝泵房電機、變頻器等大功率設(shè)備因此不存在設(shè)備間通信串?dāng)_、用電安全等風(fēng)險，運行穩(wěn)定性更高；
[0027]3、采用傳感器監(jiān)測管道節(jié)點水壓情況，并直接將監(jiān)測數(shù)據(jù)直接到中繼器，人為修改的可能性低，數(shù)據(jù)安全性高；
[0028]4、關(guān)鍵監(jiān)測管道節(jié)點采用Zigbee方式進行無線區(qū)域組網(wǎng)，組網(wǎng)方式成本較低，節(jié)點間通信不需要向運營商繳納通信服務(wù)費，監(jiān)測站點周邊通信環(huán)境要求低，適合于無公網(wǎng)信號的地下管道監(jiān)測站點的通信組網(wǎng)；
[0029]5、傳感器體積較小，可以安裝在任意一個管網(wǎng)節(jié)點，大大增強了供水管網(wǎng)監(jiān)測的便攜性和靈活性，減少了監(jiān)測盲點；
[0030]6、不需修建固定設(shè)施，僅需要在供水管道關(guān)鍵節(jié)點安裝傳感器即可，建設(shè)與維護成本費用低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1是本實用新型實施例提供的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；
[0033]圖2是圖1中監(jiān)測終端的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0035]本實用新型實施例提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示，包括設(shè)于多個監(jiān)測站點的多個監(jiān)測終端、中繼器20和監(jiān)測中心30，多個監(jiān)測終端通過zigbee方式與所述中繼器20進行通信，所述中繼器20通過GPRS、3G、以太網(wǎng)中任意一種或多種通信方式與所述監(jiān)測中心30進行通信；這種組網(wǎng)方式成本較低，節(jié)點間通信不需要向運營商繳納通信服務(wù)費。適合于無公網(wǎng)信號的地下管道監(jiān)測站點的通信組網(wǎng)。所述監(jiān)測中心30用于接收多個所述中繼器匯總集中的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)處理，以及根據(jù)處理結(jié)果進行決策，以實時監(jiān)控各站點供水管道的安全狀況，一個監(jiān)測終端10包括:
[0036]監(jiān)測模塊101，用于監(jiān)測多個關(guān)鍵供水管道節(jié)點的狀態(tài)信息，并獲取相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)；
[0037]zigbee通信模塊102,采用zigbee通信方式將所述監(jiān)控模塊101獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述中繼器20，從而通過所述中繼器20將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送所述監(jiān)測中心30 ；
[0038]水流發(fā)電模塊103，與所述監(jiān)測模塊101連接，用于將水流能量轉(zhuǎn)化為電能，并為所述監(jiān)測模塊101提供電能，擺脫了對市電的依靠，在某些偏僻環(huán)境下也可以使用，而且可不間斷的提供電能，減少因斷電導(dǎo)致不能實時監(jiān)測而發(fā)生事故的情況，實現(xiàn)對供水管網(wǎng)狀態(tài)的24小時不間斷監(jiān)測功能。
[0039]其中，所述監(jiān)測模塊101還包括:[0040]傳感器單元1011，安裝在關(guān)鍵供水管道節(jié)點，用于實時監(jiān)測所述關(guān)鍵供水管道節(jié)點的狀態(tài)信息，并傳輸至主控制器單元1012，傳感器體積較小，可以安裝在任意一個管網(wǎng)節(jié)點，大大增強了供水管網(wǎng)監(jiān)測的便攜性和靈活性，減少了監(jiān)測盲點；
[0041]主控制器單元1012，用于控制所述zigbee通信模塊102和整個監(jiān)測模塊101的工作狀態(tài)以及接收所述傳感器單元1011監(jiān)測的信息并進行處理以得到所述監(jiān)控數(shù)據(jù)，并傳輸至所述zigbee通信模塊102 ；
[0042]電源控制單元1013，分別連接所述傳感器單元1011、主控制器單元1012、zigbee通信模塊102、蓄電池1014和水流發(fā)電模塊103，用于控制蓄電池1014的充電和放電，即對所述蓄電池1014電壓進行穩(wěn)壓處理以延長蓄電池的使用壽命，以及在蓄電池1014電量不足時打開所述水流發(fā)電模塊103對所述蓄電池進行充電操作，和在蓄電池1014充滿時關(guān)閉所述水流發(fā)電模塊103;以及
[0043]蓄電池1014，連接所述電源控制單元1013，用于通過所述電源控制單元1013為所述傳感器單元1011、主控制器單元1012、zigbee通信模塊102提供電能。
[0044]進一步的，所述水流發(fā)電模塊103采用微型管道水流發(fā)電機，以將供水管道水流能量轉(zhuǎn)化為電能。
[0045]進一步的，所述主控制器單元1012采用低功耗處理器，以對控制整個監(jiān)測模塊101的工作狀態(tài)，具體控制為:所述主控制器單元1012有睡眠、休眠、運行三種工作狀態(tài)，當(dāng)所述主控制器單元1012工作在運行狀態(tài)時開啟所述電源控制單元1013以為監(jiān)控模塊101供電，獲取外圍設(shè)備數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息，并對接收的所述傳感器單元1011監(jiān)測的信息進行分析處理輸出；當(dāng)所述主控制器單元1012工作在睡眠狀態(tài)時，只允許所述zigbee通信模塊102處于待機狀態(tài)以降低功耗，同時對其他設(shè)備進行斷電處理；當(dāng)所述主控制器單元1012工作在休眠狀態(tài)時，則對所有設(shè)備進行斷電處理，所述主控制器單元1012進入休眠狀態(tài)等待定時喚醒。
[0046]進一步的，所述主控制器單元1012的接口包括RS232、RS485、USB工業(yè)通信標準接口的一種或幾種，用于連接儀表或傳感器等器件。
[0047]進一步的，所述傳感器單元1011采用壓力傳感器，用于監(jiān)測關(guān)鍵供水管道節(jié)點的水壓情況，可以理解的，傳感器單元還可以同時采用其他傳感器，例如溫度傳感器、濕度傳感器等，用于更加全面的監(jiān)測供水管網(wǎng)的狀態(tài)，保障供水管道的安全性。
[0048]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0049]1、以微型管道水流發(fā)電機作為電源提供設(shè)備，擺脫了對市電的依靠，在某些偏僻環(huán)境下也可以使用，而且可不間斷的提供電能，減少因斷電導(dǎo)致不能實時監(jiān)測而發(fā)生事故的情況，實現(xiàn)對供水管網(wǎng)狀態(tài)的24小時不間斷監(jiān)測功能；
[0050]2、不需要安裝泵房電機、變頻器等大功率設(shè)備因此不存在設(shè)備間通信串?dāng)_、用電安全等風(fēng)險，運行穩(wěn)定性更高；
[0051]3、采用傳感器監(jiān)測管道節(jié)點水壓情況，并直接將監(jiān)測數(shù)據(jù)直接到中繼器，人為修改的可能性低，數(shù)據(jù)安全性高；
[0052]4、關(guān)鍵監(jiān)測管道節(jié)點采用zigbee方式進行無線區(qū)域組網(wǎng)，組網(wǎng)方式成本較低，節(jié)點間通信不需要向運營商繳納通信服務(wù)費，監(jiān)測站點周邊通信環(huán)境要求低，適合于無公網(wǎng)信號的地下管道監(jiān)測站點的通信組網(wǎng)；[0053]5、傳感器體積較小，可以安裝在任意一個管網(wǎng)節(jié)點，大大增強了供水管網(wǎng)監(jiān)測的便攜性和靈活性，減少了監(jiān)測盲點；
[0054]6、不需修建固定設(shè)施，僅需要在供水管道關(guān)鍵節(jié)點安裝傳感器即可，建設(shè)與維護成本費用低。
[0055]以上所揭露的僅為本實用新型一種較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實用新型之權(quán)利范圍，因此依本實用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)于多個監(jiān)測站點的多個監(jiān)測終端、中繼器和監(jiān)測中心，所述多個監(jiān)測終端通過Zigbee方式與所述中繼器進行通信，所述中繼器通過GPRS、3G、以太網(wǎng)中任意一種或多種通信方式與所述監(jiān)測中心進行通信；每一所述監(jiān)測終端包括: 監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測多個關(guān)鍵供水管道節(jié)點的狀態(tài)信息，并獲取相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)； zigbee通信模塊，采用zigbee通信方式將所述監(jiān)控模塊獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述中繼器，從而通過所述中繼器將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送所述監(jiān)測中心； 水流發(fā)電模塊，與所述監(jiān)測模塊連接，用于將水流能量轉(zhuǎn)化為電能，并為所述監(jiān)測模塊提供電能。
2.如權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測模塊還包括: 傳感器單元，安裝在關(guān)鍵供水管道節(jié)點，用于實時監(jiān)測所述關(guān)鍵供水管道節(jié)點的狀態(tài)信息，并傳輸至主控制器單元； 主控制器單元，用于控制所述zigbee通信模塊和整個監(jiān)測模塊的工作狀態(tài)以及接收所述傳感器單元監(jiān)測的狀態(tài)信息并進行處理以得到所述監(jiān)控數(shù)據(jù)，并傳輸至所述zigbee通信模塊； 電源控制單元，分別連接所述傳感器單元、主控制器單元、zigbee通信模塊、蓄電池和水流發(fā)電模塊，用于控制蓄電池的充電和放電；以及 蓄電池，連接所述電源控制單元，用于通過所述電源控制單元為所述傳感器單元、主控制器單元、zigbee通信模塊提供電能。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述水流發(fā)電模塊采用微型管道水流發(fā)電機，以將供水管道水流能量轉(zhuǎn)化為電能。
4.如權(quán)利要求2所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器單元采用低功耗處理器，以對控制整個監(jiān)測模塊的工作狀態(tài)，具體控制為:所述主控制器單元有睡眠、休眠、運行三種工作狀態(tài)，當(dāng)所述主控制器單元工作在運行狀態(tài)時開啟所述電源控制單元以為監(jiān)控模塊供電，獲取外圍設(shè)備數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息，并對接收的所述傳感器單元監(jiān)測的信息進行分析處理輸出；當(dāng)所述主控制器單元工作在睡眠狀態(tài)時，只允許所述zigbee通信模塊處于待機狀態(tài)以降低功耗，同時對其他設(shè)備進行斷電處理；當(dāng)所述主控制器單元工作在休眠狀態(tài)時，則對所有設(shè)備進行斷電處理，所述主控制器單元進入休眠狀態(tài)等待定時喚醒。
5.如權(quán)利要求2所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器單元的接口包括RS232、RS485、USB工業(yè)通信標準接口的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求2所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自發(fā)電供水管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器單元采用壓力傳感器，用于監(jiān)測關(guān)鍵供水管道節(jié)點的水壓情況。
【文檔編號】F03B13/00GK203743860SQ201320767376
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】陳龍飛, 傅仁軒 申請人:廣州杰賽科技股份有限公司