CN104805887A - 适用于水井的智能化供水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于水井的智能化供水系统，它包括汲水管（1）、水泵（2）、第一蓄水箱（3）、第二蓄水箱（4）、中央控制器；所述第一蓄水箱（3）通过主水管（5）与水泵（2）的输出端连通；所述第一蓄水箱（3）的底部设有第一出水管（8）；在位于第一蓄水箱（3）下部的第一出水管（8）上依次设有过滤器（9）和缓冲容器（10）；所述的汲水管（1）包括内管（1.1）和外管（1.2）；所述外管（1.2）的一端与内管（1.1）密封套接，所述外管（1.2）一端的侧壁上设有第一水位感应器（1.3）和堵塞感应器（1.4），另一端的侧壁上设有浮块（1.5）；本发明具有成本低、使用安全、方便实用的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于水井的智能化供水系统。
背景技术
现在农村大部分地区由于受居住分散，自来水工程造价大等因素的制约，尚未实现自来水，农村居民大都采用将井水通过水泵简单地抽送到屋顶的蓄水箱然后将井水通过与蓄水箱连通的水管分流至屋内的各水龙头来实现小型“自来水”的供应；然而由于屋顶蓄水箱的容量有限，在用水时总是容易出现供不应求的现象，此时需要手动去打开水泵抽水，并且还需要时刻关注蓄水箱中水位的情况，一时疏忽就可能导致蓄水箱的水溢出，导致水资源的严重浪费，尤其是在年降水量较少的地区，这样的浪费无疑会加重当地居民的负担。而且每次需要等到蓄水箱见底不来水的时候人们才会发觉才去启动水泵抽水，此时蓄水箱底部的泥沙等杂质难免会进入家里水管网中，不但饮用该水不利于身体健康，而且对水管网的污染或堵塞将会增加水管网的维护成本。
井水的水质均比较硬，加上随着环境越来越恶劣，人们对井水饮用的安全较以往也越来越重视，而现有的简易供水系统一般只在水管网的末端加过滤器来过滤需要饮用的水，然而这却无法避免泥沙等杂质对水管网的污染。
现有的简易的供水系统还存在一个问题是无法确保水泵工作的安全，当井水水位下降至水泵汲水管端部以下时水泵容易出现空转而损坏，当井水中泥沙导致汲水管堵塞时水泵继续运行导致的损坏、烧毁等，这无疑会给居民带来安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种成本低、使用安全、方便实用的适用于水井的智能化供水系统。
本发明的技术解决方案如下：一种适用于水井的智能化供水系统，它包括汲水管、水泵、第一蓄水箱、第二蓄水箱、中央控制器；所述的汲水管与水泵的输入端连通，所述第一蓄水箱通过主水管与水泵的输出端连通；所述主水管上设有第一电磁阀；所述第二蓄水箱通过支管与主水管在位于第一电磁阀和水泵输出端之间的部分连通；所述支管上设有第二电磁阀；所述第一蓄水箱的底部设有第一出水管；在位于第一蓄水箱下部的第一出水管上依次设有过滤器和缓冲容器；所述水泵、第一电磁阀、第二电磁阀均与中央控制器电连接。
所述的汲水管包括内管和外管；所述内管与水泵连接，所述外管的一端与内管密封套接，另一端开口处设有过滤网罩；所述外管一端的侧壁上设有第一水位感应器和堵塞感应器，另一端的侧壁上设有浮力大于外管所受重力的浮块；所述第一水位感应器和堵塞感应器均与中央控制器电连接。
作为优化，所述第一蓄水箱的侧壁上设有与中央控制器电连接的分别用于感应高水位和低水位的第二水位感应器、第三水位感应器。
作为优化，所述第二蓄水箱的侧壁上设有与中央控制器电连接的分别用于感应高水位和低水位的第四水位感应器、第五水位感应器、第二出水管。
作为优化，所述第一蓄水箱、第二蓄水箱的底部侧面为倒圆锥面，倒圆锥的顶点处设有开口和旋盖。
作为优化，所述第一蓄水箱、第二蓄水箱的顶部设有箱盖以及在侧壁上设有开口朝下的透气管。
作为优化，所述第一水位感应器、第二水位感应器、第三水位感应器、第四水位感应器、第五水位感应器结构相同，它们都包括一绝缘外壳；所述绝缘外壳内设有一密封的电极腔室以及一含有上下开孔的条形水位腔室；所述电极腔室内设有与拉簧导电连接的铁块；所述铁块上以及电极腔室侧壁上设有相对的电极触点；所述电极触点通过导线引出绝缘外壳之外；所述条形水位腔室内设有通过连杆连接的浮球与钕铁硼磁块，所述电极腔室与条形水位腔室相隔一层薄壁且位于条形水位腔室的外侧顶部。
作为优化，所述堵塞感应器包括两端由橡胶膜密封的柱状绝缘外壳以及引出电极；所述柱状绝缘外壳内侧壁上固定有一对未相互接触的弹性接触电极片；两端的橡胶膜的内侧分别与一推杆的两端固定，所述推杆上位于弹性接触电极片的一侧固定有一可推压两弹性接触电极片接触的推块；所述弹性接触电极片与所述引出电极导电连接；所述柱状绝缘外壳的一端设有外螺纹。
作为优化，所述中央控制器上设有相应状态指示灯及蜂鸣器。
作为优化，所述水泵为自吸泵。
一种采用上述适用于水井的智能化供水系统供水的方法：
1）将第一蓄水箱、过滤器和缓冲容器安装在屋顶上，第二蓄水箱安装在地面上；将内管垂直水面固定在水井中央；外管垂直伸入水面至浮块与水面接触；然后启动并初始化中央控制器，水泵状态初始化为关闭；第一电磁阀、第二电磁阀的状态初始化为关闭；
2）中央控制器检测第三水位感应器状态，如果第三水位感应器的电极处于断开状态，即第一蓄水箱水位过低，则开启第一电磁阀和水泵，并不断检测堵塞感应器、第一水位感应器、第二水位感应器的状态；当堵塞感应器电极闭合，即外管出现堵塞；或者第一水位感应器电极断开，即水源水面过低；或者第二水位感应器电极闭合，即第一蓄水箱已满；则关闭水泵和第一电磁阀；
3）中央控制器检测第五水位感应器状态，如果第五水位感应器的电极处于断开状态，即第二蓄水箱水位过低，则开启第二电磁阀和水泵，并不断检测堵塞感应器、第一水位感应器、第四水位感应器的状态；当堵塞感应器电极闭合，即外管出现堵塞；或者第一水位感应器电极断开，即水源水面过低；或者第四水位感应器电极闭合，即第二蓄水箱已满；则关闭水泵和第二电磁阀；
4）重复步骤2）和步骤3）。
本发明的有益效果是：本发明适用于水井的智能化供水系统能够自动控制蓄水箱中水位，工作稳定，安全可靠，成本低、方便实用，适合推广使用。
附图说明
图1为本发明适用于水井的智能化供水系统的结构示意图；
图2为本发明适用于水井的智能化供水系统的第一水位感应器或第二水位感应器或第三水位感应器或第四水位感应器或第五水位感应器的剖视结构示意图；
图3为本发明适用于水井的智能化供水系统的堵塞感应器的剖视结构示意图；
图4为本发明说明书附图1中A处的局部放大图；
图5为本发明适用于水井的智能化供水系统的中央控制器的程序流程图。
图中：1、汲水管；1.1、内管；1.2、外管；1.3、第一水位感应器；1.4、堵塞感应器；1.5、浮块；2、水泵；3、第一蓄水箱；3.1、第二水位感应器；3.2、第三水位感应器；4、第二蓄水箱；4.1、第四水位感应器；4.2、第五水位感应器；4.3、第二出水管；5、主水管；6、第一电磁阀；7、第二电磁阀；8、第一出水管；9、过滤器；10、缓冲容器。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
实施例
如图1-4所示，一种适用于水井的智能化供水系统，它包括汲水管1、水泵2、第一蓄水箱3、第二蓄水箱4、中央控制器；所述的汲水管1与水泵2的输入端连通，所述第一蓄水箱3通过主水管5与水泵2的输出端连通；所述主水管5上设有第一电磁阀6；所述第二蓄水箱4通过支管与主水管5在位于第一电磁阀6和水泵2输出端之间的部分连通；所述支管上设有第二电磁阀7；所述第一蓄水箱3的底部设有第一出水管8；在位于第一蓄水箱3下部的第一出水管8上依次设有过滤器9和缓冲容器10；所述过滤器9可以方便选择不同滤芯来实现对硬水的净化或软化处理，所述缓冲容器10可以对过滤器9过滤后的水进行缓存，以免过滤阻力大导致的供水流量不足；所述第一出水管8再与屋内埋设的水管网入口连通，从而实现给屋内各个水龙头供水。所述水泵2、第一电磁阀6、第二电磁阀7均与中央控制器电连接。
所述的汲水管1包括内管1.1和外管1.2；所述内管1.1与水泵2连接，所述外管1.2的一端与内管1.1密封套接，另一端开口处设有过滤网罩；所述外管1.2一端的侧壁上设有第一水位感应器1.3和堵塞感应器1.4，另一端的侧壁上设有在水中的浮力大于外管1.2所受重力的浮块1.5；所述第一水位感应器1.3和堵塞感应器1.4均与中央控制器电连接。
所述第一蓄水箱3的侧壁上设有与中央控制器电连接的分别用于感应高水位和低水位的第二水位感应器3.1、第三水位感应器3.2。
所述第二蓄水箱4的侧壁上设有与中央控制器电连接的分别用于感应高水位和低水位的第四水位感应器4.1、第五水位感应器4.2、第二出水管4.3。第二蓄水箱4存储的水可方便需要大流量水的使用，如洗衣、洗车等。
中央控制器优选采用单片机如性价比较高的意法半导体公司生产的STM8或STM32系列芯片，可通过继电器模块来实现低压的中央控制器对各个高压装置如水泵2的控制。
所述第一蓄水箱3、第二蓄水箱4的底部侧面为倒圆锥面，倒圆锥的顶点处设有开口和旋盖。
由于井水中具有较多的泥沙，第一蓄水箱3、第二蓄水箱4在使用一段时间后会有较多的泥沙沉淀，将第一蓄水箱3、第二蓄水箱4的底部设计为倒圆锥状可以使得泥沙沉淀积聚在倒圆锥的圆锥顶部，清洗它们的时候只需要拧开旋盖，水泵2抽水冲洗即可，给第一蓄水箱3、第二蓄水箱4的清洗工作带来极大方便。
所述第一蓄水箱3、第二蓄水箱4的顶部设有箱盖以及在侧壁上设有开口朝下的透气管。
作为优化，可在箱盖上设置橡胶密封圈以增加密封性且在透气管口采用透气海绵堵住，这样可防止异物掉入或虫子进入污染水源。
所述第一水位感应器1.3、第二水位感应器3.1、第三水位感应器3.2、第四水位感应器4.1、第五水位感应器4.2的结构相同，它们都包括一绝缘外壳；所述绝缘外壳内设有一密封的电极腔室以及一含有上下开孔的条形水位腔室；所述电极腔室内设有与拉簧导电连接的铁块；所述铁块上以及电极腔室侧壁上设有相对的电极触点；所述电极触点通过密封在绝缘外壳中的导线与外部电极导电连接；所述条形水位腔室内设有通过连杆连接的浮球与钕铁硼磁块，所述电极腔室与条形水位腔室相隔一层薄壁且位于条形水位腔室的外侧顶部。使用时将所述外部电极与中央控制器电连接，并且保持水位感应器含电极腔室的一端朝上安装，作为优化，对外部电极与中央控制器连接的导线防水处理，如密封在所安装的侧壁上，以确保水位感应器电位反馈的准确性；当水未进入条形水位腔室时，由于重力作用，钕铁硼磁块处于条形水位腔室的底端，远离电极腔室，因而电极腔室中铁块上的电极触点由于铁块在拉簧的作用下与电极腔室侧壁上相对的电极触点未接触；即外部电极处于断开状态，表示水位未达到水位感应器位置；当水进入条形水位腔室时，由于浮力作用，浮球带动钕铁硼磁块升至条形水位腔室的顶端，靠近电极腔室，因而电极腔室中铁块上的电极触点由于铁块在钕铁硼磁块的吸引下与电极腔室侧壁上相对的电极触点接触；即外部电极处于闭合状态，表示水位未达到水位感应器所在位置；从而可以通过中央控制器检测所述电极触点的闭合或断开来得到水位是否达到预定位置。
所述堵塞感应器1.4包括两端由橡胶膜密封的柱状绝缘外壳以及引出电极；所述柱状绝缘外壳内侧壁上固定有一对未相互接触的弹性接触电极片；两端的橡胶膜的内侧分别与一推杆的两端固定，所述推杆上位于弹性接触电极片的一侧固定有一可推压两弹性接触电极片接触的推块；所述弹性接触电极片与所述引出电极导电连接；所述柱状绝缘外壳的一端设有外螺纹。所述堵塞感应器1.4通过该端的外螺纹与所述外管1.2侧壁的螺纹孔连接固定在外管1.2侧壁上，当外管1.2出现堵塞时，此时水泵2如继续工作将会在外管1.2内部形成负压，堵塞感应器1.4两端的橡胶膜会因为内外两侧的压力差而向外管1.2内侧膨胀，从而带动推杆上的推块推压两弹性接触电极片接触，使所述引出电极处于闭合状态；两弹性接触电极片未接触时，所述引出电极处于断开状态；从而可以通过中央控制器检测所述引出电极的闭合或断开来确认外管1.2是否出现堵塞。
作为优化，所述堵塞感应器1.4两端的橡胶膜通过与柱状绝缘外壳两端开口处内螺纹相配的螺纹压环固定密封；可方便拆卸根据需要调整推块位置，进而调整堵塞感应器的灵敏度。
作为优化，所述中央控制器上设有相应状态指示灯及蜂鸣器。可实时反映水位或堵塞状态，方便人们即使处理相应故障。
作为优化，所述水泵2为自吸泵。
所述内管1.1和外管1.2通过分别设置在内管1.1端部和外管1.2端部的密封圈实现密封套接，如橡胶密封圈；所述内管1.1端部的密封圈嵌套在内管1.1外周壁的环形槽上，所述外管1.2端部的密封圈嵌在外管1.2内周壁的环形槽上；该结构可以方便外管1.2相对于内管1.1自由伸缩又不至于脱落；由于浮力大于外管所受重力，因此当水井中水位下降或升高时，能够保证外管1.2在一定的伸缩范围内浸没在水中的长度保持一定，这样可以使得所述堵塞感应器1.4的橡胶膜受到的水压保持较稳定值，即确保了汲水管1的取水深度，又确保了堵塞感应器1.4的精度以及工作稳定性。
一种采用上述适用于水井的智能化供水系统供水的方法：
1）将第一蓄水箱3、过滤器9和缓冲容器10安装在屋顶上，第二蓄水箱4安装在地面上；将内管1.1垂直水面固定在水井中央；外管1.2垂直伸入水面至浮块1.5与水面接触；然后启动并初始化中央控制器，水泵2状态初始化为关闭；第一电磁阀6、第二电磁阀7的状态初始化为关闭；
2）中央控制器检测第三水位感应器3.2状态，如果第三水位感应器3.2的电极处于断开状态，即第一蓄水箱3水位过低，则开启第一电磁阀6和水泵2，并不断检测堵塞感应器1.4、第一水位感应器1.3、第二水位感应器3.1的状态；当堵塞感应器1.4电极闭合，即外管1.2出现堵塞；或者第一水位感应器1.3电极断开，即水源水面过低；或者第二水位感应器3.1电极闭合，即第一蓄水箱已满；则关闭水泵2和第一电磁阀6；
3）中央控制器检测第五水位感应器4.2状态，如果第五水位感应器4.2的电极处于断开状态，即第二蓄水箱4水位过低，则开启第二电磁阀7和水泵2，并不断检测堵塞感应器1.4、第一水位感应器1.3、第四水位感应器4.1的状态；当堵塞感应器1.4电极闭合，即外管1.2出现堵塞；或者第一水位感应器1.3电极断开，即水源水面过低；或者第四水位感应器4.1电极闭合，即第二蓄水箱4已满；则关闭水泵2和第二电磁阀7；
4）重复步骤2）和步骤3）。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (10)
1. 一种适用于水井的智能化供水系统，其特征在于：它包括汲水管（1）、水泵（2）、第一蓄水箱（3）、第二蓄水箱（4）、中央控制器；所述的汲水管（1）与水泵（2）的输入端连通，所述第一蓄水箱（3）通过主水管（5）与水泵（2）的输出端连通；所述主水管（5）上设有第一电磁阀（6）；所述第二蓄水箱（4）通过支管与主水管（5）在位于第一电磁阀（6）和水泵（2）输出端之间的部分连通；所述支管上设有第二电磁阀（7）；所述第一蓄水箱（3）的底部设有第一出水管（8）；在位于第一蓄水箱（3）下部的第一出水管（8）上依次设有过滤器（9）和缓冲容器（10）；所述水泵（2）、第一电磁阀（6）、第二电磁阀（7）均与中央控制器电连接；
所述的汲水管（1）包括内管（1.1）和外管（1.2）；所述内管（1.1）与水泵（2）连接，所述外管（1.2）的一端与内管（1.1）密封套接，另一端开口处设有过滤网罩；所述外管（1.2）一端的侧壁上设有第一水位感应器（1.3）和堵塞感应器（1.4），另一端的侧壁上设有浮块（1.5）；所述第一水位感应器（1.3）和堵塞感应器（1.4）均与中央控制器电连接。
2. 根据权利要求1所述的适用于水井的智能化供水系统，其特征在于：所述第一蓄水箱（3）的侧壁上设有与中央控制器电连接的分别用于感应高水位和低水位的第二水位感应器（3.1）、第三水位感应器（3.2）。
3. 根据权利要求1所述的适用于水井的智能化供水系统，其特征在于：所述第二蓄水箱（4）的侧壁上设有与中央控制器电连接的分别用于感应高水位和低水位的第四水位感应器（4.1）、第五水位感应器（4.2）、第二出水管（4.3）。
4. 根据权利要求1所述的适用于水井的智能化供水系统，其特征在于：所述第一蓄水箱（3）、第二蓄水箱（4）的底部侧面为倒圆锥面，倒圆锥的顶点处设有开口和旋盖。
5. 根据权利要求1或4所述的适用于水井的智能化供水系统，其特征在于：所述第一蓄水箱（3）、第二蓄水箱（4）的顶部设有箱盖以及在侧壁上设有开口朝下的透气管。
6. 根据权利要求1所述的适用于水井的智能化供水系统，其特征在于：所述第一水位感应器（1.3）、第二水位感应器（3.1）、第三水位感应器（3.2）、第四水位感应器（4.1）、第五水位感应器（4.2）的结构相同，它们都包括一绝缘外壳；所述绝缘外壳内设有一密封的电极腔室以及一含有上下开孔的条形水位腔室；所述电极腔室内设有与拉簧导电连接的铁块；所述铁块上以及电极腔室侧壁上设有相对的电极触点；所述电极触点通过密封在绝缘外壳中的导线与外部电极导电连接；所述条形水位腔室内设有通过连杆连接的浮球与钕铁硼磁块，所述电极腔室与条形水位腔室相隔一层薄壁且位于条形水位腔室的外侧顶部。
7. 根据权利要求1所述的适用于水井的智能化供水系统，其特征在于：所述堵塞感应器（1.4）包括两端由橡胶膜密封的柱状绝缘外壳以及引出电极；所述柱状绝缘外壳内侧壁上固定有一对未相互接触的弹性接触电极片；两端的橡胶膜的内侧分别与一推杆的两端固定，所述推杆上位于弹性接触电极片的一侧固定有一可推压两弹性接触电极片接触的推块；所述弹性接触电极片与所述引出电极导电连接；所述柱状绝缘外壳的一端设有外螺纹。
8. 根据权利要求1所述的适用于水井的智能化供水系统，其特征在于：所述中央控制器上设有状态指示灯及蜂鸣器。
9. 根据权利要求1所述的适用于水井的智能化供水系统，其特征在于：所述水泵（2）为自吸泵。
10. 一种采用权利要求1所述的适用于水井的智能化供水系统供水的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将第一蓄水箱（3）、过滤器（9）和缓冲容器（10）安装在屋顶上，第二蓄水箱（4）安装在地面上；将内管（1.1）垂直水面固定在水井中央；外管（1.2）垂直伸入水面至浮块（1.5）与水面接触；然后启动并初始化中央控制器，水泵（2）状态初始化为关闭；第一电磁阀（6）、第二电磁阀（7）的状态初始化为关闭；
2）中央控制器检测第三水位感应器（3.2）状态，如果第三水位感应器（3.2）的电极处于断开状态，即第一蓄水箱（3）水位过低，则开启第一电磁阀（6）和水泵（2），并不断检测堵塞感应器（1.4）、第一水位感应器（1.3）、第二水位感应器（3.1）的状态；当堵塞感应器（1.4）电极闭合，即外管（1.2）出现堵塞；或者第一水位感应器（1.3）电极断开，即水源水面过低；或者第二水位感应器（3.1）电极闭合，即第一蓄水箱已满；则关闭水泵（2）和第一电磁阀（6）；
3）中央控制器检测第五水位感应器（4.2）状态，如果第五水位感应器（4.2）的电极处于断开状态，即第二蓄水箱（4）水位过低，则开启第二电磁阀（7）和水泵（2），并不断检测堵塞感应器（1.4）、第一水位感应器（1.3）、第四水位感应器（4.1）的状态；当堵塞感应器（1.4）电极闭合，即外管（1.2）出现堵塞；或者第一水位感应器（1.3）电极断开，即水源水面过低；或者第四水位感应器（4.1）电极闭合，即第二蓄水箱（4）已满；则关闭水泵（2）和第二电磁阀（7）；
4）重复步骤2）和步骤3）。
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