CN103774718B - 一种一体式农村管网水质在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体式农村管网水质在线监测系统，包括箱体、电磁流量计、压力变送器、浊度仪和数据处理箱，其特征在于：还包括进水口管道、出水口管道和法兰，所述箱体采用半地埋式设计，在箱体上设置有人口，在箱体内设置有通向管道的爬梯，在箱体内设置有电磁流量计，所述电磁流量计两端分别通过法兰与进水口管道或出水口管道相连接，在箱体上设置有数据处理箱，在箱体上还设置有用于采集液体压力和浊度的压力变送器和浊度仪，所述电磁流量计、压力变送器、浊度仪通过电缆线与数据处理箱相连接。本发明提供了一种具有施工量小、成本低、安装维护方便、通用性好的水质在线监测系统。

Description

一种一体式农村管网水质在线监测系统

技术领域

本发明涉及农村供水管网水质监测领域，特别涉及一种一体式农村管网水质在线监测系统。

背景技术

实现城乡供水一体化，让广大人民群众都能喝上清洁卫生的“安全水”是最直接、最迫切、最现实的民生工程。在城乡供水一体化实施过程中，一些乡镇级自来水厂由于地势偏远,供水规模小，并因其地形及经济条件限制，存在设施、工艺落后，管理人员缺少，水质检测能力弱等问题。

一般水质监测站由于涉及到测量仪器的安装，需要建造8平米以上的站房，各种设备及传感器的安装都需要对应单独的安装要求，因此，要求站房采水设施、采水装置需与站房建设同步设计、施工和使用，施工建设不仅需耗费大量人力物力，也无法进行大规模布点。而市面上一些柜式的可移动水质检测站，虽然省去了一部分施工成本，但隐蔽性不佳，易受自然灾害影响，存在很大的安全隐患，在许多恶劣环境中并不适用。

目前查阅到的关于农村管网水质监测方面的专利，主要侧重于将许多独立的传感器件进行组合测量，比如国家发明专利：一体化多参数水质在线监测装置及其控制方法（申请号201010171956.X）虽然也是针对广大村镇小型供水厂，提出了在线水质监测的装置和方法，但其只是将浊度传感器和余氯-水温传感器做了简单的结合，测量水质组分过于简单，忽略了对每个节点供水管道压力、流量的测量，无法合理反映管网水质状况；进一步，其监控方式相对落后，无法适应城乡供水一体化工作由人工向自动化、信息化、网络化发展的要求。而国家实用新型专利：一种无线供水管网监测终端(申请号201020593481.9)，该专利提出了的设计方案，包括了微处理器模块、AD模块、存储模块、电源管理模块、无线模块及开关量输入模块等，虽然可以满足同时采集多组水质监测用传感器，并实现远程监控，但在实际施工过程中，由于不同传感器的安装各有要求，会面临施工量大，施工周期长，安装过程繁复等问题，极易造成土地资源及人力成本的浪费，违背了农民群众的客观需要，不符合城乡建设一体化发展的实际。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有施工量小、成本低、安装维护方便、通用性好，且可同时监测压力、流量、浊度的设备，同时将三种传感器进行合理组合，配以多路数据采集功能和无线数传功能的一体式农村管网水质在线监测系统。

为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种一体式农村管网水质在线监测系统，包括箱体、电磁流量计、压力变送器、浊度仪和数据处理箱，其特征在于：还包括进水口管道、出水口管道和法兰，所述箱体采用半地埋式设计，在箱体上设置有人口，在箱体内设置有通向管道的爬梯，在箱体内设置有电磁流量计，所述电磁流量计两端分别通过法兰与进水口管道或出水口管道相连接，在箱体上设置有数据处理箱，在箱体上还设置有用于采集液体压力和浊度的压力变送器和浊度仪，所述电磁流量计、压力变送器、浊度仪通过电缆线与数据处理箱相连接。

前述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：所述箱体采用不锈钢箱体，所述箱体整体高1600mm，箱体埋入地面深度为1000mm，其余600mm露出地面。

前述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：在箱体内设置有积水槽，在积水槽内安装有液位报警器，在积水槽旁设置有用于排出积水槽中积水的抽水泵，在箱体侧面设置有通过管路与积水槽连接的溢水口。

前述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：在箱体顶部内壁上设置有用于照明的照明灯。

前述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：所述电磁流量计一端和出水管道通过法兰连接，所述电磁流量计另一端通过双法兰伸缩器和进水口管道相连接。

前述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：在箱体内部，进水口管道或出水口管道下方设置有管道支撑架，在箱体内部，电磁流量计的下方设置有流量计支撑架。

前述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：在箱体上设置有起保护作用的接地柱和备用接地片。

前述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：所述数据处理箱包括电源处理模块、控制模块、故障报警模块和无线数传模块，所述电源处理模块包括电源模块、电量监测模块和供电模块，所述控制模块包括微控制器、所述供电模块通过电源模块向微控制器供电，所述电量监测模块监测电量使用情况，所述微控制器设置有多路数据采集通道，用于采样不同模拟信号，所述微控制器设置有若干有/无源开关量输入通路，用于数据的通断量输入采集和频率采集，所述微控制器通过无线数传模块与供水管网监测点连接，所述微控制器控制故障报警模块触发继电器输出报警。

前述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：所述供电模块采用市电加后备电源供电、蓄电池、太阳能、风等一种或几种方式供电。

前述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：所述微控制器设置有一路标准的RS232通讯接口和两路标准的RS485接口。

本发明的有益效果是：本发明一体式农村管网水质在线监测系统，主要是为了实现城乡供水一体化，保障农村饮用水安全，提出一套一体化的，可同时监测压力、流量、浊度的设备，同时将三种传感器进行合理的组合，配以多路数据采集功能和无线数传功能，进一步健全完善管网监测系统。同时，监测系统采用半地埋式一体化设计，在实际施工中，只需配合当地的管网管径就可直接使用，具有施工量小、成本低、安装维护方便等特点。

具体具有以下优点：

1、集数据采集与GPRS通信为一体，可远程采集压力、累计流量、瞬时流量、浊度、电池电量等数据，无线数传模块具有低功耗、传输距离长的优点，保证了监测信息的及时反馈；

2、温湿度监测，针对门禁、液位、市电掉电、电池低电等有报警功能，便于实施监控；

3、结合农村发展实情，兼顾隐蔽性、空间性和安全性的考虑，采用一体化半地埋式设计，自带流量计、压力传感器和浊度计，结构紧凑，施工方便；

4、只需确定管网的管径，便可大批量生产，在实际安装过程中，主管网水管通过法兰与监测系统进出水口管道对接便可投入使用，无需盖房，缩短工期的同时也减少了施工成本，实现经济效益和社会效益有机统一。

附图说明

图1是农村管网水质在线监测系统数据处理箱电路原理图。

图2是农村管网水质在线监测系统的主视图。

图3是农村管网水质在线监测系统的俯视图。

具体的附图的标记含义如下：

1：照明灯；2：人孔；3：爬梯；4：溢水口；5：备用接地片；6：进水口管道；7：液位报警器；8：抽水泵；9：双法兰伸缩器；10：流量计支撑架；11：电磁流量计；12：接地柱；13：管道支撑架；14：出水口管道；15：截止阀；16：进出线防水接头；17：接地柱；18：浊度仪出水口；19：浊度仪组成；20：压力变送器；21：流量计面板；22：数据处理箱；23：吊耳；24：箱体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

如图2-3所示，一种一体式农村管网水质在线监测系统，包括箱体24、电磁流量计11、浊度仪19、压力变送器20、流量计面板21、数据处理箱22、进水口管道6、出水口管道14和法兰，所述箱体24采用半地埋式设计，箱体2由不锈钢304板焊接而成，所述箱体24整体高1600mm，箱体24埋入地面深度为1000mm，其余600mm露出地面。在箱体24侧面设置有吊耳23，通过吊耳23可快速方便的搬运箱体24，使用更加高效。在箱体24上设置有人口2，在箱体24内设置有通向管道的爬梯3，在箱体24顶部内壁上设置有照明灯1，供照明使用。

在箱体24内设置有电磁流量计11，电磁流量计11一端和出水口管道14通过法兰连接，电磁流量计11另一端通过双法兰伸缩器9和进水口管道6连接。双法兰伸缩器9长度在一定范围里可调，可很好的保证电磁流量计11的安装和拆卸。为了便于流量计和管路的支撑和保护，在箱体24内部，进水口管道6或出水口管道14下方设置有管道支撑架13，在箱体24内部，电磁流量计11的下方设置有流量计支撑架10。

为防止管道意外漏水对系统造成安全隐患，在箱体24内设有一积水槽，在积水槽内安装有液位报警器7，在积水槽旁7设置有抽水泵8，在箱体24侧面设置有通过管路与积水槽连接的溢水口4。一旦积水槽积水超过液位报警线，液位报警器7即发送信号，控制器驱动抽水泵8启动，排出积水。溢水口4用于在突发事故下，抽水泵8无法完全排除积水时，及时将溢出积水排出，保护数据处理箱22等其它设备免于水淹。

在箱体24上设置有数据处理箱22，在箱体24上还设置有压力变送器20和浊度仪19，电磁流量计11、压力传感器20用于测量管网节点水的流量及压力；浊度计19通过管路与出水口管路14相连接，用于测量管网水质的浊度，在该管路上设置有截止阀15，在浊度计19上设置有浊度仪出水口18，所述电磁流量计11与流量计面板21连接，压力变送器20、浊度仪组成19和流量计面板21通过电缆线与数据处理箱22相连，数据处理箱22完成所有传感器信号和报警信息的接收和发送。所述各传感器与数据处理箱22连接的电缆线在通入箱体24内部时通过进出线防水接头16进行保护，在箱体24上设置有起保护作用的接地柱12、接地柱17和备用接地片5。本发明主网水管通过法兰分别和进水口管道6、出水口管道14连接，不用再单独将各种传感器安装和固定，简化了安装步骤，非常适用农村自来水管网的改造和建设工程。

如图1所示，本发明数据处理箱包括电源处理模块、控制模块、故障报警模块和无线数传模块，所述电源处理模块包括电源模块、电量监测模块和供电模块，所述控制模块包括微控制器、所述供电模块通过电源模块向微控制器供电，所述电量监测模块监测电量使用情况。本发明结合实际情况，提出了四种供电方式，市电加后备电源供电，主要适用于条件较好的，方便拉市电的监测点；蓄电池供电，适用于野外等条件较恶劣的地区；部分地区如太阳能、风能资源较好，可采用太阳能供电或风光互补供电方式。

控制模块设计了低功耗的微控制器，所述微控制器设计了8路模拟量采样通道，用于采样不同模拟信号，可同时采集压力、瞬时流量、浊度、电池电量等数据，并利用AD芯片进行转换。此外，控制模块还配有10路有/无源开关量输入，实现数据的通断量输入采集和频率采集；具体可配置为报警输入（监测系统掉电、门禁安防、液位报警等），也可以配置为脉冲计数，用于实时监测累积流量。微控制器具有一路标准的RS232通讯接口，两路标准的RS485接口,支持工业MODBUS协议。故障报警模块，用于实时监测系统的温度和湿度，针对门禁、液位、市电掉电、电池低电等有报警功能，并能触发继电器输出报警，便于实施监控。无线数传模块采用工业级GPRS模块，适用于野外环境，使得供水管网监测点与监控中心可通过GPRS无线网络建立连接，实现数据的全透明传输，所有历史数据均保存在服务器中，可随时调用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (6)

1.一种一体式农村管网水质在线监测系统，包括箱体、电磁流量计、压力变送器、浊度仪、数据处理箱、进水口管道、出水口管道和法兰，所述箱体采用半地埋式设计，在箱体上设置有人口，在箱体内设置有通向管道的爬梯，其特征在于：在箱体内设置有电磁流量计，所述电磁流量计两端分别通过法兰与进水口管道或出水口管道相连接，在箱体上设置有数据处理箱，在箱体上还设置有用于采集液体压力和浊度的压力变送器和浊度仪，所述电磁流量计、压力变送器、浊度仪通过电缆线与数据处理箱相连接，所述箱体采用不锈钢箱体，所述箱体整体高1600mm，箱体埋入地面深度为1000mm，其余600mm露出地面，在箱体内设置有积水槽，在积水槽内安装有液位报警器，在积水槽旁设置有用于排出积水槽中积水的抽水泵，在箱体侧面设置有通过管路与积水槽连接的溢水口，在箱体顶部内壁上设置有用于照明的照明灯，所述电磁流量计一端和出水管道通过法兰连接，所述电磁流量计另一端通过双法兰伸缩器和进水口管道相连接。

2.根据权利要求1所述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：在箱体内部，进水口管道或出水口管道下方设置有管道支撑架，在箱体内部，电磁流量计的下方设置有流量计支撑架。

3.根据权利要求2所述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：在箱体上设置有起保护作用的接地柱和备用接地片。

4.根据权利要求3所述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：所述数据处理箱包括电源处理模块、控制模块、故障报警模块和无线数传模块，所述电源处理模块包括电源模块、电量监测模块和供电模块，所述控制模块包括微控制器、所述供电模块通过电源模块向微控制器供电，所述电量监测模块监测电量使用情况，所述微控制器设置有多路数据采集通道，用于采样不同模拟信号，所述微控制器设置有若干有/无源开关量输入通路，用于数据的通断量输入采集和频率采集，所述微控制器通过无线数传模块与供水管网监测点连接，所述微控制器控制故障报警模块触发继电器输出报警。

5.根据权利要求4所述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：所述供电模块采用市电加后备电源供电、蓄电池、太阳能、风能的其中一种方式供电。

6.根据权利要求5所述的一种一体式农村管网水质在线监测系统，其特征在于：所述微控制器设置有一路标准的RS232通讯接口和两路标准的RS485接口。