CN103243774A

CN103243774A - 三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统

Info

Publication number: CN103243774A
Application number: CN2013101862078A
Authority: CN
Inventors: 卢云飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2013-08-14

Abstract

本发明涉及供水技术领域，尤其是三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统，本发明包括三级监控管理系统和终端维护系统，所述三级监控管理系统包括一级监控中心、二级监控分中心和三级监控分中心，所述终端维护系统包括超声波流量计、无线发射模块、移动控制平台、小支架探头和底层控制系统，所述三级监控管理系统与终端维护系统之间通过无线发射模块连接为信号通路。本发明结构设计合理，通过三级管道监控系统和双冲量超声波流量计，实现对供水管网整体状态的实时监控，采用普通蝶阀、闸阀、球阀实现水力平衡调节和变流量运行，最大程度保障管网安全运行，挖掘管网节能潜力。

Description

三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统

技术领域

本发明涉及供水技术领域，尤其是三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统。

背景技术

供水管路是现代建筑、工厂的一个重要组成部分，为保障供水系统的正常运行，必须配备有效的监控管理系统，监控管理系统的主要功能是监测供水管路的运行状态，通过计算机控制、调整系统中水泵的运行台数，达到实时控制管路阀门、供水流量的目的，同时满足对安全防护、上下层级实时互动的目的。

现有的监控管理系统，一般为二级系统，在监控供水量、需水量、来水量、送水量以及排水量之间的动态平衡时，难以达到高效率、低能耗的最优化控制，尤其是不能由总控制中心实时对供水管网终端进行动态、实时性控制。

目前的供水管路水力平衡调节系统，大多是基于流量位差的水力平衡调节方式，这种方式需要配置大量基于机械的动态平衡阀，造价较高，管网设计计算要求精确，虽然能基本解决管网回路间水力平衡的问题，但流量的设定需要就地手动实现，不能实现变流量运行。基于电动调节阀和超声波流量计的管网控制系统具有完美的水力平衡功能，但其造价太过高昂，在阀门和流量计寿命期内难以收回成本，一般仅用于一次网终端控制，对于一次网中间管段和整个二次网都无法使用，因此造成供水管路一次网和二次网都难以调平。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述技术缺点提供三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统。

本发明解决技术问题采用的技术方案为：三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统，包括三级监控管理系统和终端维护系统，所述三级监控管理系统包括一级监控中心、二级监控分中心和三级监控分中心，所述终端维护系统包括超声波流量计、无线发射模块、移动控制平台、小支架探头和底层控制系统，所述三级监控管理系统与终端维护系统之间通过无线发射模块连接为信号通路。

所述三级监控管理系统的一级监控中心设有监控服务器和监控终端，二级监控分中心设有工作站，工作站连接集水池监测模块和存水房监测模块，集水池监测模块、存水房监控模块均连接有水位监测仪，所述三级监控分中心设有三级监控单元，三级监控单元设有控制终端和通讯终端，控制终端分别连接有照明系统、消防系统、广播系统和排水系统，控制终端、通讯终端均与工作站连接，所述一级监控中心、二级监控分中心和三级监控分中心从上到下组成金字塔形连接结构。

所述终端维护系统的超声波流量计分别连接无线发射模块、小支架探头和流量校核平台，所述移动控制平台上搭载GPRS模块，所述小支架探头配备有数显游标卡尺，所述底层控制系统包括设置于整个管网的管道阀门和巡检控制工具。

所述监控终端设有多台，所述监控服务器连接有报告输出单元。

所述二级监控分中心设有多台工作站，所述三级监控分中心设有多个三级监控单元。

所述管道阀门为普通闸阀、蝶阀、球阀和平衡阀。

所述超声波流量计为巡检式超声波流量计。

所述移动控制平台为普通便携式笔记本电脑。

所述GPRS模块与无线发射模块之间形成无线数据通路。

所述巡检控制工具包括锂电电钻和钢锉。

本发明所具有的有益效果是：本发明结构设计合理，通过三级管道监控系统和双冲量超声波流量计，实现对供水管网整体状态的实时监控，采用普通蝶阀、闸阀、球阀实现水力平衡调节和变流量运行，最大程度保障管网安全运行，挖掘管网节能潜力。

其优势在于：

1，监控成本突破：不需要数目众多的压力计、流量计或带压差测量的平衡阀，仅需要少量巡检式超声波流量计，大大缩减了测量成本。

2，探头安装距离突破：探头对直管段的要求由前10D后5D缩减为0.6米内，基本不受安装距离限制。

3，超声波流量计测量精度的突破：采用计算机全自动流量计校核平台对超声波流量计正反测量的仪表系数进行校正，消除汉量计仪表误差。

4，流量信号变送距离突破：采用有线和GPRS无线双重流量信息传输通路，信号传输不受距离限制。

5，监控人机界面突破：优化流量计信号采集驱动程序，实现流量信号传输总响应时间小于1秒。由就地显示变为远程监控，采用双电脑实现就地调节和远程监控帮助两级管理，保证管网调控质量；采用“平衡系数”显示管网平衡程度，并采用指针和数字结合的方式，调节过程简单而直观；带有管网平衡效果评价系统，监督管网平衡调节质量，既能显示管网相对平衡程度又能显示管网流量满足程度。

6，控制策略突破：管网水力计算采用软件由计算机自动完成，采用基于双冲量流量计的“平衡系数法”进行水力管网控制，高效快速平衡管网，实现变流量运行，从而实现管网最优化运行，既可以采用有针对性的快速局部调节又可以实现管网总体完美平衡。

7，执行机构成本突破：舍充昂贵的调整节阀和动态平衡阀，直接用廉价的闸阀、蝶阀和球阀等普通阀门进行控制。

8，控制精度突破：采用校核计算以管网实际运行供水量作为计算依据进行管网平衡控制，在保证管网平衡的同时保持最小水泵电耗。

附图说明

附图1为本发明三级监控管理系统结构示意图。

附图2为本发明管网控制流程图。

附图3为本发明终端维护系统结构示意图。

附图4为本发明传感器安装位置和方式示意图。

附图5为本发明传感器安装路径示意图。

附图6为本发明小探头支架使用方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做以下详细说明。

如图1所示，本发明包括三级监控管理系统和终端维护系统，所述三级监控管理系统包括一级监控中心1、二级监控分中心2和三级监控分中心3，所述终端维护系统包括超声波流量计19、无线发射模块23、移动控制平台18、小支架探头20和底层控制系统，所述三级监控管理系统与终端维护系统之间通过无线发射模块23连接为信号通路。

管网控制系统采用三级控制，以双冲量超声波水利平衡调节仪为核心，由技术负责人根据建筑面积、管网结构、阀门位置、建筑类别等制定管理控制方案，由调试人员和管网阀门组成底层控制系统控制管网平衡系数。

如图2所示，整个系统由双冲量水力平衡调节仪N套(推荐15站/套)、现场工作人员3N人、资料收集员2人、技术主管1人组成。

例如对于一个120供水终端的管网系统来说：

共需水力平衡调节仪

共需工作人员

3(N+1)＝3(8+1)＝27人

所述三级监控管理系统的一级监控中心1设有监控服务器4和监控终端5，二级监控分中心2设有工作站7，工作站7连接集水池监测模块8和存水房监测模块9，集水池监测模块8、存水房监控模块9均连接有水位监测仪10，所述三级监控分中心3设有三级监控单元11，三级监控单元11设有控制终端12和通讯终端13，控制终端12分别连接有照明系统14、消防系统15、广播系统16和排水系统17，控制终端12、通讯终端13均与工作站7连接，所述一级监控中心1、二级监控分中心2和三级监控分中心3从上到下组成金字塔形连接结构。

一级监控中心1的监控服务器4、二级监控分中心2的工作站7和移动控制平台18的便携式计算机内均安装有监控管理终端，并采用层级权限模式进行管理，配合相适权限的账号和密码。

所述二级监控分中心2设有多台工作站7，所述三级监控分中心3设有多个三级监控单元11。

所述监控终端5设有多台，所述监控服务器4连接有报告输出单元6。

监控管理终端通过COM20虚拟串口进行连接，分别映射有线信号传输线路、无线信号传输线路为有线红块、有线线块、无线红块和无线绿块，绿块对应参考量，红块对应调节量。

如图3所示，所述终端维护系统的超声波流量计19分别连接无线发射模块23、小支架探头20和流量校核平台21，所述移动控制平台18上搭载GPRS模块24，所述小支架探头20配备有数显游标卡尺22，所述底层控制系统包括设置于整个管网的管道阀门25、巡检控制工具锂电电钻26和钢锉27。

所述移动控制平台18为普通便携式笔记本电脑。

所述GPRS模块24与无线发射模块23之间形成无线数据通路。

必备设备：

经过正反测量校核的超声波流量计 2台

小支架探头 2只

无线发射模块 2个

开通上网功能的移动手机SIM卡 3张

可选设备：

带移动GPRS上网、预装XP或者WIN7系统的笔记本电脑 2台

数显游标卡尺 1个

可充锂电电钻 1个

电脑全自动流量校核平台 1台

信号传输网络的建立与操作系统安装步骤：

1、在移动控制平台安装无线上网拨号软件。

2、在上位机(工作站)中安装虚拟串口软件并添加虚拟串口COM20和COM21。

3、在虚拟串口COM20和虚拟串口21上分别添加端口映射，指向红块和绿块。

4、在监控服务器和工作站上分别安装水力平衡系统控制软件的主控端和从属端。

5、分别运行水力平衡系统控制软件的主控端、从属端。

6、运行无线上网拨号软件。

监控终端设备的安装：

为获得理想的监控测量结果，第一步要选择一个理想的测量点。理想测量管段的定义是：管道中的液体必须是满管而且要有足够的直管段长度，管道可以是水平的，也可以是垂直的。安装传感器位置的管路要有足够长的直管段，一般上游10倍管直径，下流5倍管直径，离泵出口30倍管直径，如图3和图4所示，确定直径段的位置和传感器安装位置。

所述管道阀门25为普通闸阀、蝶阀、球阀和平衡阀。

所述超声波流量计19为巡检式超声波流量计。

测量位置需要打磨后进行探头的安装，打磨完毕后调整小支架探头20的探头螺丝使探头高于支架底部1～2mm，滑动探头使探头间距达到超声波流量计19所要求的距离，在探头上涂抹足够的耦合剂(一般为黄油)，然后把探头吸附或捆绑在管道上，观察探头和管道的接触程度，当两者接触紧密时拧紧探头螺丝。

根据超声波流量计19的实际参数，调整管径、壁厚、管道材质类型、衬里材质类型、流体类型传感器类型。

超声波流量计和无线模块的连接

超声波流量计19与无线发射模块23对接，把无线发射模块的232接口母头插入超声波流量计下端的232接口公头，然后拧紧232母头上的螺杆。带绿色船型开关的无线模块为参考端，带红色船型开关的无线模块为调整端，打开无线模块电源开关则无线模块LED显示屏显示出电池工作电压，无线模块开始工作，当模块电源电压低于6.7V时电池需要充电。

阀门调节

阀门采用间歇式调节，调一下，停15s左右，等数值稳定后再进行下一次调节，反复多次调节以取得最佳读取效果。阀门应按照采用的阀门种类设定调节特性。

所述巡检控制工具包括锂电电钻26和钢锉27。

Claims

1.三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统，包括三级监控管理系统和终端维护系统，其特征在于：所述三级监控管理系统包括一级监控中心、二级监控分中心和三级监控分中心，所述终端维护系统包括超声波流量计、无线发射模块、移动控制平台、小支架探头和底层控制系统，所述三级监控管理系统与终端维护系统之间通过无线发射模块连接为信号通路。

2.根据权利要求1所述的三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统，其特征在于：所述三级监控管理系统的一级监控中心设有监控服务器和监控终端，二级监控分中心设有工作站，工作站连接集水池监测模块和存水房监测模块，集水池监测模块、存水房监控模块均连接有水位监测仪，所述三级监控分中心设有三级监控单元，三级监控单元设有控制终端和通讯终端，控制终端分别连接有照明系统、消防系统、广播系统和排水系统，控制终端、通讯终端均与工作站连接，所述一级监控中心、二级监控分中心和三级监控分中心从上到下组成金字塔形连接结构。

3.根据权利要求1所述的三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统，其特征在于：所述终端维护系统的超声波流量计分别连接无线发射模块、小支架探头和流量校核平台，所述移动控制平台上搭载GPRS模块，所述小支架探头配备有数显游标卡尺，所述底层控制系统包括设置于整个管网的管道阀门和巡检控制工具。

4.根据权利要求1所述的三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统，其特征在于：所述监控终端设有多台，所述监控服务器连接有报告输出单元。

5.根据权利要求1所述的三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统，其特征在于：所述二级监控分中心设有多台工作站，所述三级监控分中心设有多个三级监控单元。

6.根据权利要求1所述的三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统，其特征在于：所述管道阀门为普通闸阀、蝶阀、球阀和平衡阀。

7.根据权利要求1所述的三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统，其特征在于：所述超声波流量计为巡检式超声波流量计。

8.根据权利要求1所述的三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统，其特征在于：所述移动控制平台为普通便携式笔记本电脑。

9.根据权利要求1所述的三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统，其特征在于：所述GPRS模块与无线发射模块之间形成无线数据通路。

10.根据权利要求1所述的三级供水管路双冲量超声波水力平衡调节系统，其特征在于：所述巡检控制工具包括锂电电钻和钢锉。