CN106663235A - 用于监测、传送和控制水耗及可用性的方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于监测、传送和控制水耗及水可用性的方法及其系统。更具体而言，本发明涉及一种方法，该方法用于监测、传送和控制家庭或商业场所的水耗及水可用性，以及预测并向本地站点或远程站点的用户建议未来用水。
Description
技术领域
本发明涉及用于监测、传送和控制水耗及可用性的方法及其系统。更具体而言，本发明涉及家庭或商业场所中、室内或室外的液体(尤其是水)的水位、消耗及可用性的控制和监测。本发明的系统能够传送信息或被远程控制。系统是针对动作类型而可用户编程的，系统可以自动地执行所述动作以获得期望的结果。系统能够保持历史数据，学习站点的行为，运行分析，执行预测并向用户提出建议。
背景技术
根据对水的维基页面解释，一些观察家估计，到2025年，超过一半的世界人口将面临用水荒。2009年11月发布的一份报告表明，到2030年，在世界一些发展中地区，用水需求将超过供应50％。
同样重要的是要注意，不仅可用水的稀缺是威胁，而且大量不可用的水也成问题，因为它可能产生多个问题。
考虑到这些事实，我们意识到，我们需要一个系统，可以高效地监测储水罐、污水渠、排水渠或其他地方的水，使其可以高效地管理，不仅增加可用水的可用性，而且保护基础设施和提高相关服务的效率。
发明内容
本发明的主要目的是克服至少一个上述问题。
本发明的另一目的是最大限度地减少家庭或商业场所的水的浪费/消耗。
本发明的又一目的是监测、管理和预测家庭或商业场所的可用/不可用水的可用性和消耗。
本发明的又一目的是提供一种用户友好的监测系统，其能够与位于远程站点或本地站点的用户进行通讯，以传输关于水可用性/消耗的信息。
本发明涉及用于监测、传送和控制水的方法及其系统。相应地，本发明涉及一种方法，用于监测、传送和控制家庭或商业场所的液体(例如水等)的消耗和可用性，并预测且向位于站点或远程位置的用户建议未来用水，所述方法包括如下步骤：a)通过第一组电子泵从一个或多个地下储罐UGT中的第一组主供应管线接收和存储水；b)通过第二组电子泵和供应管线将步骤a)中存储的水转移到一个或多个高架储罐OHT，并将其收集在OHT中；c)通过第三组电子泵和供应管线将步骤b)中收集的水供应给个人用户的一个或多个家用桶缸；d)布置至少一个电子控制单元ECU，并将所述ECU与所有的UGT、OHT、第一、第二和第三组电子泵、传感器、致动器、仪表和供应管线、以及各种预定位置的个人用户的家用桶缸以可操作的方式进行配置；e)由设置于供应管线(第一、第二和第三组)且位于电子泵(所述第一、第二和第三组)的入口和出口处的传感器和仪表连续监测关键参数，并将来自所述传感器的输出发送给所述ECU；f)由位于OHT、UGT和家用桶缸的传感器连续监测关键参数，并将来自所述传感器的输出发送给所述ECU；g)通过ECU的处理单元中的各组规则或逻辑来计算和运算步骤e)和步骤f中在ECU接收到的信息，并将与水耗及水可用性有关的信息通过与所述ECU连接的显示单元传送给用户，其中，所述水可用性和水耗通过音频模式、视频模式或GUI反映，和/或通过云系统和/或个人计算机或移动设备或平板电脑访问；h)根据存储和记录在ECU中的各种信息，控制、预测和向用户建议水耗；i)通过可视机构以在线或离线或准模式保持向所述用户通知详细情况，所述可视机构能被配置为根据终端用户的需要和/或期望同时工作或以任意组合方式工作。
本发明还涉及用户友好的家用水监测系统，包括：至少一个地下储罐UGT，用于接收和存储从源通过第一组主供应管线泵送的液体；至少一个高架储罐OHT，用于接收和存储从所述地下储罐UGT推进的液体；至少一个家用桶缸，用于接收和存储从所述高架储罐OHT推进的液体；第一组泵，被配置为推进所述液体经过第一组主供应管线而到达所述地下储罐UGT；第二组泵，被配置为推进所述液体从地下储罐UGT经过所述主供应管线而到达所述高架储罐OHT；第三组泵，被配置为推进所述液体从所述高架储罐经过次供应管线而到达多个家用桶缸；多个传感器，其设置于所述地下储罐UGT、高架储罐OHT、家用桶缸，且位于所述第一组泵、所述第二组泵和所述第三组泵各自的入口区域/出口区域；用于将所述传感器连接到电子控制单元ECU的装置，所述ECU用于在所述传感器与所述电子控制单元之间传输数据，所述ECU包含微处理器，该微处理器从所述传感器接收数据，并根据规则和逻辑的集合来运算传送数据；以及配置于用户端的至少一个显示单元，其用于监测由所述电子控制单元收集到的数据，所述显示单元通过本地网络或云服务器而连接至所述电子控制单元。
附图说明
根据以下参照附图的详细描述将易于理解本发明的其它方面和优点。这些图以及下面的详细描述被并入并形成说明书的一部分，并且按照本发明进一步说明本发明的各个方面和解释各种原理和优点。
图1和图2示出根据本发明的一个方面的用户友好的家用水监测系统的示例。
图3示出根据本发明的一个方面的用户友好的家用水监测系统的运行方法的示例。
图4a-4c示出根据本发明的一个方面的每小时/每日的水耗/可用性的图形表示和泵状态。
具体实施方式
虽然本发明容许各种修改和替代形式，但是其具体实施例已经通过示例在附图中示出，并且将在下面详细描述。然而，应当理解，并不旨在将本发明限制为所公开的特定形式，而是相反，本发明覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。
在详细描述实施例之前，可以观察到根据本发明的新颖性和创造性在于监视和管理液体(特别是水)的可用性、消耗或液位以供家庭、公共或工业使用的系统和方法。需要说明的是，本领域技术人员可以受本发明的启发而修改系统的各种结构，安装组件，这些结构根据项目的不同而不同。然而，这种修改应理解为在本发明的范围和精神内。因此，附图仅示出了与理解本发明的实施例相关的那些具体细节，以便不会因本文描述的对本领域普通技术人员而言显而易见的细节而造成本公开不易理解。
术语“包括”、“包含”或其任何其它变型旨在覆盖非排他性的包含，使得包括组件列表的系统、设置、设备不仅包括那些组件，还可以包括其他未明确列出的组件或此类系统、设置或设备固有的组件。换言之，在“包括……”的系统或装置中的一个或多个要素在没有更多限制的情况下不排除在系统或装置中存在其它要素或附加要素。以下段落解释了本发明，其中用于监测、传送和控制水的方法及其系统。可以相应地推导出关于其的发明。
相应地，本发明涉及一种用于监测、传送和控制家庭或商业场所的水耗及可用性并预测且向位于站点或远程位置的用户建议未来用水的方法，所述方法包括如下步骤。
a)通过第一组电子泵从一个或多个地下储罐UGT中的第一组主供应管线接收和存储水；
b)通过第二组电子泵和供应管线将步骤a)中存储的水转移到一个或多个高架储罐OHT，并将其收集在OHT中；
c)通过第三组电子泵和供应管线将步骤b)中收集的水供应给个人用户的一个或多个家用桶缸；
d)布置至少一个电子控制单元ECU，并将其与所有的UGT、OHT、第一、第二和第三组电子泵、传感器、致动器、仪表和供应管线、以及各种预定位置的个人用户的家用桶缸以可操作的方式进行配置；
e)由设置于供应管线(第一、第二和第三组)且位于电子泵(所述第一、第二和第三组)的入口和出口处的传感器和仪表连续监测关键参数，并将来自所述传感器的输出发送给所述ECU；
f)由位于OHT、UGT和家用桶缸的传感器连续监测关键参数，并将来自所述传感器的输出发送给所述ECU；
g)通过ECU的处理单元中的各组规则或逻辑来计算和运算步骤e)和步骤f中在ECU接收到的信息，并将与水耗及水可用性有关的信息通过与所述ECU连接的显示单元传送给用户，其中，所述水可用性和水耗通过音频模式、视频模式或GUI反映，和/或通过云系统和/或个人计算机或移动设备或平板电脑访问；
h)根据存储和记录在ECU中的各种信息，控制、预测和向用户建议水耗；
i)通过可视机构以在线或离线或准模式保持向所述用户通知详细情况，该可视机构能被配置为根据终端用户的需要和/或期望同时工作或以任意组合方式工作。
根据本发明的第一方面，在步骤d)中，所述ECU通过有线/无线离散传感器或连续传感器或其组合可操作地与电子泵、供应管线和储罐进行配置。
根据本发明的另一方面，在步骤e)中，设置于储罐和电子泵的入口/出口处的所述传感器是从模拟传感器组、数字传感器组、基于逻辑的虚拟传感器组、仪表组或其组合中选出的。
根据本发明的又一方面，在步骤e)和步骤f)中，所述关键参数是水位、漏水量、泵状态、水流量和电机RPM。
根据本发明的又一方面，在步骤e)和步骤f)中，所述ECU通过多条感测线、离散传感器、连续传感器或其组合来接收来自所述传感器的所述输出。
根据本发明的又一方面，在步骤g)中，所述ECU将运算出的信息传送给所述用户，该信息涉及故障、日志、警报、水可用性/水耗、电子泵的状态和水可用性/水耗的历史情况。
根据本发明的又一方面，在步骤h)中，所述ECU具有内置存储器，按小时、按周、按月或按年存储从所述传感器、仪表、致动器、泵接收到的数据。
根据本发明的又一方面，在步骤h)中，所述ECU根据运算出的信息和存储在ECU的内置存储器中的数据，预测未来的水可用性/水耗，并向用户提供高效用水的建议。
根据本发明的又一方面，在步骤g)和步骤h)中，所述ECU根据在电子泵(第一、第二和第三组)的入口和出口处的水可用性，控制该电子泵(第一、第二和第三组)的开关操作。
根据本发明的又一方面，在步骤g)和步骤h)中，所述ECU根据在所述地下储罐、所述高架储罐和所述家用桶缸中的水位，控制电子泵(第一、第二和第三组)的开关操作。
根据本发明的又一方面，在步骤g)和h)中，所述ECU根据所述用户创建的多泵控制调度，控制电子泵(第一、第二和第三组)的开关操作。
根据本发明的又一方面，在步骤g)至步骤i)中，所述用户在包括有线设备的所述显示单元上或在位于远程的个人计算机、平板电脑和/或移动电话上接收运算出的数据。
本发明还涉及一种用户友好的家用水监测系统，包括：至少一个地下储罐UGT，用于接收和存储从源通过第一组主供应管线泵送的液体；至少一个高架储罐OHT，用于接收和存储从所述地下储罐UGT推进的液体；至少一个家用桶缸，用于接收和存储从所述高架储罐OHT推进的液体；第一组泵，被配置为推进所述液体经过第一组主供应管线而到达所述地下储罐UGT；第二组泵，被配置为推进所述液体从地下储罐UGT经过所述主供应管线而到达所述高架储罐OHT；第三组泵，被配置为推进所述液体从所述高架储罐经过次供应管线而到达多个家用桶缸；多个传感器，其设置于所述地下储罐UGT、高架储罐OHT、家用桶缸，且位于所述第一组泵、所述第二组泵和所述第三组泵各自的入口区域/出口区域；用于将所述传感器连接到电子控制单元ECU的装置，所述ECU用于在所述传感器与所述电子控制单元之间传输数据，所述ECU包含微处理器，该微处理器从所述传感器接收数据，并根据规则和逻辑的集合来运算传送数据；以及配置于用户端的至少一个显示单元，其用于监测由所述电子控制单元收集到的数据，所述显示单元通过本地网络或云服务器而连接至所述电子控制单元。
根据本发明的第一方面，每个地下储罐UGT通过所述主供应管线而分别连接至一个或多个高架储罐OHT。
根据本发明的另一方面，每个家用桶缸通过管道而分别连接至每个高架储罐的出口。
根据本发明的又一方面，所述电子泵配置有流量传感器和压力传感器，且所述传感器设置于所述第一泵的入口和出口。
根据本发明的又一方面，所述用于将所述传感器连接到所述电子控制单元的装置是无线或离散/连续传感器。
根据本发明的又一方面，所述电子控制单元具有内置存储器，该内置存储器用于以预定的时间间隔存储由所述传感器收集到的数据。
根据本发明的又一方面，所述ECU根据运算出的信息和存储在ECU的内置存储器中的数据，预测未来的水可用性/水耗，并向用户提供高效用水的建议。
根据本发明的又一方面，所述ECU根据在电子泵(第一、第二和第三组)的入口和出口处的水可用性，控制该电子泵(第一、第二和第三组)的开关操作。
根据本发明的又一方面，所述ECU根据在所述地下储罐、所述高架储罐和所述家用桶缸中的水位，控制电子泵(第一、第二和第三组)的开关操作。
根据本发明的又一方面，所述ECU根据所述用户创建的多泵控制调度，控制电子泵(第一、第二和第三组)的开关操作。
根据本发明的又一方面，所述用户在包括有线设备的所述显示单元上或在位于远程的个人计算机、平板电脑和/或移动电话上接收运算出的数据。
相应地，本发明涉及一种方法，用于监测、传送和控制家庭或商业场所的水耗及可用性并预测且向位于站点或远程位置的用户建议未来用水，所述方法包括以下步骤；
步骤1：
步骤1(如图3所示)，包括通过传感器监测各种位置(如高架储罐、地下储罐、家用储罐、主供应管线和管道处)的水位、流量、水可用性和漏水。术语“流量”在本文中定义为每单位时间从储罐进入(流入)或离开(流出)的流体体积。
所述传感器有利于确定各种位置处的水可用性以及系统中总的水可用性。设置在本监测系统的传感器监测/感测水流量、水位、泵RPM、漏水和脉冲水表，但不仅限于这些特征。设置于各个位置的传感器选自仪表组、模拟传感器组、数字传感器组、基于逻辑的虚拟传感器组或其组合，用于测量/计算/监测。
步骤2
步骤2(如图3所示)包括通过感测线或无线装置向电子控制(ECU)/系统/设备单元传输如步骤1中所述的从传感器接收的收集数据。电子控制单元ECU使用各组规则或逻辑计算和运算从传感器接收到的数据，以按小时、按日、按周、按月和按年获取有关水耗/水可用性的数据，但不仅限于此。术语“水耗”在本文中定义为在给定期间内经过站点(储罐)的出口的水/流体的总量。术语“可用性”在本文中定义为在任何给定时间在站点可用的水/流体的净量额。电子控制单元基于从传感器接收的数据来创建自动任务。自动任务包括检测和防止水的溢出、管理站点之间的水流、程式电机控制等。
例如，1)若供应管线中的传感器没有检测到水流，则电子控制单元ECU将切断电子泵以避免无水运行并最终避免电子泵的烧毁。术语“无水运行”在本文中定义为电机/泵启动但在其入口和出口之间没有水/流体流动的状态。
2)若高架储罐完全充满，则电子控制单元ECU将关闭用于将水从地下储罐泵送到高架储罐的电子泵，以避免水溢出。
3)在被监测的站点是污水系统的接收渠道的情况下，若其溢出，则立即通知有关当局。
类似的其他用户可编程特征用于与水/流体相关的任务的控制和自动化。系统被许可根据应用的不同期望和要求，通过分析方法使用基于时钟和日历的计算方式的其他方案。ECU还基于各种因素计算/预测未来的用水量，例如水可用性、水耗的历史情况等。ECU提供内置存储器来存储关于水可用性/水耗、水压、脉冲水表等的数据，以备将来使用。监测系统灵活，足以根据要求采用任意数量的离散传感器或连续传感器或致动器，用于计算各种参数。
步骤3
步骤3(如图3所示)包括将步骤2中提及的从ECU接收的计算/运算出的数据传送给用户。用户在显示单元(如笔记本电脑、平板电脑、移动设备、智能手机、台式电脑等)上接收来自ECU的计算数据。电子控制单元经由本地网络或射频链路将数据发送到显示单元。关于水耗/可用性的信息、故障、日志、警报、监测信息等信息通过音频模式、视频模式反映和/或由云系统和/或个人计算机或移动设备或平板电脑访问。本系统通过移动设备/平板电脑/笔记本电脑GUI、可听方式和/或显示面板来满足监测、可视性，以与用户交互。ECU向用户定期发送与故障、日志、警报、水可用性/水耗、电子泵运行状态、水的使用历史情况、未来水可用性预测等(如图-4a、4b和4c所示)有关的信息。这多种监测和可视机构根据用户要求和/或期望而被许可同时工作或以任意组合方式工作。而且，该监测和可视机构能够在在线或离线或准系统到系统的连接模式中执行。
步骤4
步骤4包括基于步骤2-3提及的用户接收的计算/运算出的数据，从用户向ECU发送反馈。用户通过使用相应的显示单元产生程序化调度来控制电子泵的操作。该程序化调度被传输至电子控制单元以进一步控制电子泵的致动，从而控制储罐间的水流。如步骤2和3中所述，由系统按小时、按天、按周、按月和按年关于水可用性和水耗所制定的细节进一步用于根据个性化使用创建详细的分析和模式，并且加以使用以改进并向系统和用户提供反馈和校正参数。
根据本发明的另一方面，步骤3还可以包含通过云服务器/云系统/云连接来从电子控制单元向用户传输数据。云连接和云系统也用于根据个性化和群组/社区用水/利用来创建详细的分析和模式，以提升效率并向针对云端分析引擎用户的系统提供反馈/修正参数。这将针对那些特定用户而带来可用性和消耗的更准确和改进的准确率。此外，这些分析和模式一起使用，以改善控制水耗的系统性方法。基于云的监控系统表现得像控制反馈神经网络与有限的人工智能(也采用有限的说法)的结合。由于系统能够通过级联期望多的输入/输出卡来进行扩展，该监测系统可以根据要安装的方案的要求，安装任意数量的离散或连续传感器和致动器。不同的传感器可以是有线或无线的。
相应地，本发明还提供用户友好的家用水监测系统。具体地，本发明还涉及用户友好的家用水监测系统，用于监测、传送、控制家庭或商业场所的水耗/水可用性，并预测/向位于站点或远程位置用户建议未来用水。
参考图1和2，用户友好的家用水监测系统包含：地下储罐UGT、高架储罐OHT、家用桶缸、主供应管线、次供应管线、第一组泵、第二组泵、第三组泵、多个传感器、电子控制单元ECU、用于连接传感器与电子控制单元(ECU)的装置、显示单元、本地网络和云服务器。需要注意的是，在这些例子中所描述的不同的系统实体的数量仅仅是例示性的，在实际场景中能更多或更少，这是由于系统不限制一种类型多少个实体连接在一起或没有该类型的实体。
配置于各位置的传感器选自模拟、数字、虚拟逻辑传感器或其组合。上述各位置是UGT、OHT、家用桶缸、主供应管线、管道和水表，但不仅限于这些位置。
虚拟液位传感器是感知型连续水位测量机构，而实际上没有在储罐安装任何传感器。虚拟传感器主要基于储罐中的水的流入和流出的速率、机器学习和如历史数据、使用模式等的输入而工作。虚拟传感器使由于能被实际放置于储罐中的真实的传感器的有限数量而造成的离散化最小化。该方法决定真实的传感器之间的水位。
例如，真实的传感器可以指示0％，10％，20％，30％……100％，而虚拟传感器可以指示0％，1％，2％，3％，100％。历史数据和模式的推断定期改善虚拟传感器。
如图1所示，主供应管线(18)用于连接地下储罐UGT(1)与水源(图1中未图示)。水源可以是江、湖、塘、海、市政储罐等。该主供应管线(18)配置有第一组泵(4)以将水从源头推进至地下储罐UGT(1)。主供应管线(26)用于连接地下储罐UGT(1)与高架储罐OHT(2)。该主供应管线(26)配置有设置在UGT(1)与OHT(2)之间的第二组泵(5)，以将水从地下储罐UGT(1)推进至高架储罐OHT(2)。高架储罐通过次供应管线(19)而与家用桶缸连接。次供应管线(19)被划分为多个管道(20，21，22，23，24，25)，以将每个家用桶缸与高架储罐OHT(2)连接。次供应管线(19)配置有第三组泵(6)，以将水通过管道(20，21，22，23，24，25)从高架储罐OHT推进到每个家用桶缸。传感器设置于地下储罐UGT(1)、高架储罐OHT(2)、家用桶缸(Ul，U2，U3，U4，U5，U6)和每个电子泵的入口区域/出口区域。电子控制单元(3)用于通过感测线(8，7，9，10，11，12，13，14，15，16，17)从传感器接收传送数据，并根据规则/逻辑的集合来处理该传送数据。由传感器收集的数据通过感测线或有线/无线离散和连续传感器传输至电子控制单元。电子控制单元ECU(3)通过本地网络(图-1中未示出)或云服务器(图-1中未示出)将处理后的数据传输给用户。电子控制单元(3)具有内置存储器，用于以预定的时间间隔存储从传感器收集到的数据。电子控制单元(3)通过本地网络而连接至用户端的显示单元(图1中未图示)。
在图2所示的本发明的另一方面，电子控制单元包括通过主供应管线(4)与地下储罐连接的多个高架储罐(OHT')。主供应管线(34)被划分为多个管道(4a，4b，4c)，以将每个高架储罐(8，14，20)与地下储罐(2)连接。
如图2所示，主供应管线(4)用于连接地下储罐UGT(2)与水源。水源可以是江、湖、塘、海、市政储罐等。主供应管线(4)配置有第一组泵(3)，以将水从源头推进至地下储罐UGT(2)。地下储罐通过主供应管线(34)与高架储罐连接。主供应管线(34)被划分为多个管道(4a，4b，4c)，以将每个高架储罐(8，14，20)与地下储罐(2)连接。管道(4a，4b，4c)配置有第二组电子泵(7，13，19)，以分别将水从地下储罐UGT(2)推进至每个高架储罐(8，14，20)。每个高架储罐(8，14，20)分别通过管道(4d，4e，4f)而连接至每个家用桶缸(H1，H2，H3)，例如，管道(4d)用于连接高架储罐(8)与家用桶缸(H1)。传感器设置于地下储罐UGT(2)、高架储罐OHT(8，14，20)、家用桶缸(H1，H2，H3)和每个电子泵(3，7，13，19)的入口区域/出口区域。电子控制单元(3)用于通过感测线(5，6，9，10，11，12，15 16，17，18，21，22，23，24)从传感器接收传送数据，并根据规则/逻辑的集合来处理该传送数据。电子控制单元通过本地网络、射频链路或云服务器将处理后的数据传输给用户。这些传感器能设置于主供应管线(4)和管道(4a，4b，4c，4d，4e，4f)的各种位置，以监测与水流量、水位、漏水等有关的各种因素/参数。传感器通过有线/无线连续传感器或有线/无线离散传感器而与电子控制单元(1)连接。电子控制单元(1)具有内置存储器，用于以预定的时间间隔存储从传感器收集到的数据。ECU(1)通过本地网络或云服务器与用户端的显示单元(25，26，27，28，29，33)连接。
在本发明的另一方面，电子控制单元包括通过主供应管线而与多个地下储罐连接的多个高架储罐(OHT)。每个地下储罐通过该主供应管线而与水源连接。主供应管线被划分为多个管道，以将每个地下储罐与水源连接。每个管道具有第一组电子泵，以将水从源头向每个地下储罐推进。每个地下储罐分别通过管道而连接至每个高架储罐。地下储罐与高架储罐之间的每个管道配置有第二组电子泵，以将水从地下储罐向高架储罐推进。每个高架储罐分别通过管道连接至每个家用桶缸，其中，设置第三组电子泵，以将水从每个高架储罐向家用桶缸推进。
在本发明的另一方面，每个地下储罐分别通过主供应管线而连接至水源。
下面的例子用于例示说明本发明在实际应用中的工作过程，因此不构成本发明的范围的限制。
例1
图1中示出的监测系统用于示意目的，其中主供应管线(17)通过第一组电子泵(4)将水从源头供应至地下储罐UGT(1)。当地下储罐中水位足够时，电子泵(4)将水从地下储罐供应至高架储罐。进而，第二组电子泵(5)将水从地下储罐(1)供应至高架储罐(2)。第三组电子泵(6)通过管道(19，20，21，22，23，24，25)等将水从高架储罐(2)供应至多个家用桶缸(Ul，U2，U3，U4，U5和U6)。
如图1所示，电子控制单元(3)以可操作的方式与UGT(1)、OHT(2)、各个预定位置的主供应管线(18，26)和多个家用桶缸(Ul，U2，U3，U4，U5，和U6)进行配置。ECU(3)通过感测线(6，7，8，9)接收来自传感器的数据，该传感器设置在位于电子泵(4，5，6)的入口/出口处的主供应管线(18，26)。ECU(3)通过感测线(10)保持与OHT(2)通信，以发送和接收与OHT(2)中的水位有关的数据。多个传感器设置在各个位置，如主供应管线(18，26)、电子泵(4，5，6)的入口/出口、高架储罐(2)、地下储罐(1)和家用桶缸(Ul，U2，U3，U4，U5，和U6)。该传感器监测/收集各个位置的关于水位和水流量的数据。传感器将收集到的数据传输给电子控制单元(3)，从而允许ECU(3)利用各种自动化的任务，如正常溢出、程序化水控制/泵控制等。该自动化的任务包括检测和避免水的溢出、管理水在站点之间的流动、程序化泵控制等。例如
1)若供应管线(18)处的传感器未检测到水的流动，则电子控制单元ECU(3)关断电子泵(4)，以避免无水运行从而最终避免电子泵(4)的烧毁。
2)若高架储罐(2)被充满，则用于将水从地下储罐(1)泵送至高架储罐(2)的电子泵(5)被ECU(3)关断，以避免水的溢出，且类似的其他特征被用于控制以及自动化与水/流体有关的任务。
当以下条件满足时，电子控制单元触发第二组电子泵(5)：
1)高架储罐(2)中的水位低于预设水位，
2)地下储罐(1)中的水位高于预设水位。
3)在主供应管线中检测到水的流动。
当以下条件满足时，电子控制单元(1)关断第二组电子泵(5)：
1)高架储罐(2)被充满，
2)在供应管线中未检测到水的流动，
3)在所有供应管线中均未检测到漏水。本文中的术语“预设水位”是指用户或ECU设置的水位，用于指示可推进至另一储罐的最小水量。
在系统中存在自动化的任务以自动处理某些情况。可以根据用户需要创建多个任务。以下是由电子控制单元执行的一些自动化的任务的实例。
ECU(3)也通过感测线(12，13，14，15，16，17)保持与家用桶缸(Ul，U2，U3，U4，U5，U6)通信，用于发送和接收与每个家用桶缸中的水位有关的数据。电子控制单元ECU通过感测线(12，13，14，15，16，17)从各种传感器接收数据。ECU根据各组规则或逻辑计算/运算接收到的数据，以按小时、按日、按周、按月和按年获取相关的水耗/水可用性，但不仅限于此。ECU被许可根据应用的不同期望和要求，通过分析方法使用基于时钟和日历的计算方式的其他方案。
进而，存在与所述ECU连接的显示单元，其中，水可用性和水耗通过音频模式、视频模式反映，和/或由云系统和/或个人计算机或移动设备或平板电脑访问。本系统通过GUI、可听方法和/或显示面板满足监测、可视性，以与终端用户交互与故障、日志、警报、监测、计算、水可用性和水耗有关的信息。因此，以所有的3-4种方式保持向用户通知这样的详细情况。这多个监测和可视机构被许可根据终端用户的要求和/或期望同时工作或以任意组合方式工作。而且，这些监测和可视机构也需要在在线或离线或准模式下连通至系统。
例2
监测系统如图2所示，用于示意目的，其中，电子控制单元ECU(1)以可操作的方式与传感器、电子泵和显示单元进行配置。第一组电子泵(3)推进水经过主供应管线(4)至地下储罐(2)。电子泵(3，7，13，和19)根据各种因素而被电子控制单元ECU(1)控制，所述因素包括各个储罐(2，8，14，20)中的水位、各主供应管线(4)中的水的流量等。
例如，1)若供应管线(4)中的传感器未检测到水流，则电子控制单元ECU(1)将切断电子泵(3)以避免无水运行并最终避免电子泵(3)的烧毁。
2)若高架储罐(8)完全充满，则用于将水从地下储罐(2)泵送至高架储罐(8)的电子泵(7)被ECU(1)关断，以避免水溢出，类似的其他特征用于与水/流体有关的任务的控制和自动化。
主供应管线(4)通过电子泵(3)将水从源头供应至UGT(2)。设置于地下储罐(2)的传感器通过感测线(6)将关于UGT中的水位的信息发送至ECU。ECU(1)通过传感器监测地下储罐UGT(2)中的水位和主供应管线(4)中的流量，以保持检查电子泵(3)的无水运行。设置于高架储罐(OHT)(8，14，和20)的传感器感测储罐中的水位，并将与水位有关的信息分别通过感测线(9，15，21)发送至ECU。
当以下条件满足时，电子控制单元触发各第二组电子泵(7，13，和19)：
1)各高架储罐(8，14，和20)中的水位低于预设水位，
2)地下储罐中的水位高于预设水位。
3)在主供应管线中检测到水的流动。
当以下条件满足时，电子控制单元(1)将关断各电子泵(7，13，和19)：
1)各高架储罐(8，14和20)被充满，
2)供应管线中未检测到水的流动，
3)在所有供应管线中均未检测到漏水。
本文中的术语“预设水位”是指用户或ECU设置的水位，用于指示可推进至另一储罐的最小水量。
ECU还通过各感测线(9，15，21)监测OHT(8，14，20)中的水位，并在储罐被充满或检测到无水运行的情况下关断相连的泵。例如，若高架储罐(14)被充满，则ECU将关断电子泵(13)，以避免水的溢出。来自感测线(10，11，12)、(16，17，18)和(22，23，24)的数据有助于ECU(1)保持跟踪不同储罐(2，8，14，20)和相关家用器具/储罐/家用桶缸(H1，H2，H3)的使用模式。来自传感器/感测线(10，11，12，16，17，18，22，23，24)的数据也有助于ECU(1)检测管道中的任何漏水情况。ECU(1)确定漏水程度并通知用户。分布感测线(30，31，和32)提供水分布数据给ECU(1)。分布数据包括：一个特定活动(洗衣、洗澡等)所消耗的水量或经由特定出口(龙头、水龙头、冲头等)的水量或在房子/家庭/家用桶缸(H1，H2，H3)的特定位置(厨房、卫生间等)所消耗的水量。分布数据通过感测线(30，31，和32)或其他有线或无线装置或离散和连续传感器收集。离散传感器产生一个值的范围，该值以固定步长增加。连续传感器生成一个信号，其能取给定范围内的任何可能的值。
本发明的监测系统可以适应任何类型的离散传感器，如具有两个离散输出的传感器或具有多于两个离散输出的传感器。
分布感测有利于高级特征，如用水历史情况、用水模式、用水分析、未来用水趋势预测、漏水检测等(不仅限于这些特征)。显示单元(25，26，27，和28)和控制单元通过本地网络或云服务器与ECU连接。显示单元向用户提供与水位、水可用性/水耗、泵运行状态、漏水状态、用水历史情况、建议和未来用水预测有关的数据(如图4a、4b和4c所示)(不仅限于这些数据)。显示单元和控制单元也有利于电子泵的远程控制。相连的显示单元和控制单元可以是有线设备(25，26，27)或无线设备(28，29)，如移动电话、平板电脑等，通过任意标准的本地网络或专有总线或基于Wi-Fi、ZigBee或其他任何RF接口而连接至系统。显示单元(25，26，27，28)和控制单元在位于本地网络外时也可以通过云端和云服务器与ECU连接。位于远程数据中心的基于云的web服务器(33)能从不同的ECU(1)接收和存储数据。移动设备(28，29)也可以通过云/因特网从web服务器存取数据。
本系统首先关于当前的水耗/水可用性，通过GUI、可听方法和/或显示面板满足监测、可视性。然后系统按小时、按日、按周、按月和按年准备可用性和消耗的详细情况。这被进一步用于针对个性化使用来创建详细的分析和模式，并利用其来改进和提供反馈及矫正的参数给系统。这将针对那些特定用户而带来矫正和改进的水可用性及水耗的准确性。本发明的系统灵活，足以适应任何类型的传感器，如模拟传感器、数字传感器、离散传感器、连续传感器和基于虚拟逻辑的传感器或其组合。监测系统能基于来自电子控制单元和传感器的反馈和输出，创建多用户或系统产生任务，以控制系统的各种参数。
上述实例仅仅是用于解释本发明。然而，本领域技术人员可以想到，增加UGT、OHT、ECU单元的数量，且实现他们与多个储罐和显示单元的互连。应当注意，本领域技术人员可以受这些实例启发，根据项目的不同以及从家庭到商业场景，来对系统做各种修改，并设置组件。然而，这样的修改应该落在本发明的范围和精神内。相应地，附图仅示出了与理解本发明的实施例有关的那些具体细节，以便不会因对本领域技术人员而言显而易见的细节而使本公开变得不易理解。
本发明的优点和应用
与市场上现有的产品相比，本方案具有以下改进和额外的功能，而对产品的成本没有大影响。
1、使水可用性最大化
本系统提供多个监测点，用于由多个真实的以及虚拟液位传感器感测水位和水可用性。且还具有多个可编程的触发点用于控制水泵。这些密切监测和触发水从一个站点(如UGT)到另一站点(如OHT)的自动转移，以保证UGT在其储满的情况下能容纳可用供应水。这个特征消除了OHT中几乎没水、UGT储满而不能接受更多水即使其可用的情况。
2、消除水的非可用性
当系统感测到整体(如UGT+OHT)水位已降得低于预设水位；如达30％；则系统切换至临界状态。在临界状态下，系统确保用户很了解当前整体水可用性。
3、使水的浪费最小化
系统使因水的溢出而造成的浪费最小化或消除该浪费。而且，向用户展示该用户的用水模式和量化细节以及使水的浪费最小化的建议。
其促进合理的水耗，从而降低水和电费，有助于节水。发明者开发本发明使得在经济、实用和便利性层面受益。虽然对优选方式和实例配置进行了展示和描述，但应当理解，各种进一步的修改和附加配置对本领域技术人员而言是显而易见的。本文中公开的具体实施方案和配置旨在说明本发明的优选性质，而不应解释为对本发明的范围的限制。
4、监测无人站点
还可配置系统以监测工作人员不能实际监测的站点，如污水处理或排水系统的检修孔、接收渠、暴雨溢流、泵站等。系统可以被配置为每当特定站点需要立即注意时，通知有关当局。这可以大大减少由于在这些站点的堵塞或溢出而带来的维护成本。
此外，本发明具有如下优点。
系统规定通过有线或无线级联多个I/O卡，连接需要数量的真实的液位传感器。
每当真实的液位传感器似乎不足时；系统规定能在系统中启动用户想要数量的虚拟液位传感器。与真实传感器相比，虚拟液位传感器是基于软件的液位传感器，其基于高度专业化的算法来实时跟踪液位传感器水位。
系统中液位传感器的大量导入使测量粒度最小化，且使读数几乎连续和更精确。
本系统不仅提供水位信息，而且提供给定期间内的水可用性和水耗的数据。
水可用性和水耗信息可以分别就每个储罐来查看或作为一个整体的合并值来查看。
系统不仅通过LED、LCD和可听方法来展示信息，而且通过基于移动电话/平板电脑的应用来展示信息。
除了站点处或储罐中的水的状态之外，用户还可以编程，以在设置的时间段使相关的泵开启/关闭；例如，用户能创建多泵控制调度。
还规定限制泵在设置的时间段开启/关闭。
系统具有内置存储器来存储储水罐的小时历史数据。
系统存储器中的历史数据也可以存储于云端，从而没有存储的数据量的限制，且可随时随地访问数据。
也可以对历史数据进行分析来为用户创建用水建议，以进一步降低该用户的水足迹。
基于云的应用和监测系统的连接性提供该系统的扩展功能。
系统还赋予用户通过GUI应用控制各种设备参数和设置以达到用户期望的功能。
系统为了按要求和用户使用习惯进行工作，还具有各种设置、连接和校准相关的任务，用户终将对其使用，利用显示的所有信息和配置，以达到他/她的最终利益和期望。
系统灵活，足以监测在多个监测站点(例如污水监测点、排水监测点等)的多种流体/液体。
Claims (23)
1.一种用于监测、传送和控制家庭或商业场所的水耗和水可用性以及预测并向位于站点或远程位置的用户建议未来用水的方法，包括如下步骤：
a)通过第一组电子泵从一个或多个地下储罐UGT中的第一组主供应管线接收和存储水；
b)通过第二组电子泵和供应管线将步骤a)中存储的水转移到一个或多个高架储罐OHT，并将其收集在OHT中；
c)通过第三组电子泵和供应管线将步骤b)中收集的水供应给个人用户的一个或多个家用桶缸；
d)布置至少一个电子控制单元ECU，并将所述ECU与所有的UGT、OHT、第一、第二和第三组电子泵、传感器、致动器、仪表和供应管线、以及各种预定位置的个人用户的家用桶缸以可操作的方式进行配置；
e)由设置于供应管线且位于所述电子泵的入口和出口处的传感器和仪表连续监测关键参数，并将来自所述传感器的输出发送给所述ECU；
f)由位于OHT、UGT和家用桶缸的传感器连续监测关键参数，并将来自所述传感器的输出发送给所述ECU；
g)通过ECU的处理单元中的各组规则或逻辑来计算和运算步骤e)和步骤f)中在ECU接收到的信息，并将与水耗及水可用性有关的信息通过与所述ECU连接的显示单元传送给用户，其中，所述水可用性和水耗通过音频模式、视频模式或GUI反映，和/或通过云系统和/或个人计算机或移动设备或平板电脑访问；
h)根据存储和记录在ECU中的各种信息，控制、预测和向用户建议水耗；以及
i)通过可视机构以在线或离线或准模式保持向所述用户通知详细情况，所述可视机构能被配置为根据终端用户的需要和/或期望同时工作或者以任意组合方式工作。
2.根据权利要求1所述的方法，
在步骤d)中，所述ECU通过有线/无线离散传感器或连续传感器或其组合可操作地与电子泵、供应管线和储罐进行配置。
3.根据权利要求1所述的方法，
在步骤e)中，设置于储罐和电子泵的入口/出口处的所述传感器是从模拟传感器组、数字传感器组、基于逻辑的虚拟传感器组、仪表组或其组合中选出的。
4.根据权利要求1所述的方法，
在步骤e)和步骤f)中，所述关键参数是水位、漏水量、泵状态、水流量和电机RPM。
5.根据权利要求1所述的方法，
在步骤e)和步骤f)中，所述ECU通过多条感测线、离散传感器、连续传感器或其组合来接收来自所述传感器的所述输出。
6.根据权利要求1所述的方法，
在步骤g)中，所述ECU将运算出的信息传送给所述用户，该信息涉及故障、日志、警报、水可用性/水耗、电子泵的状态和水可用性/水耗的历史情况。
7.根据权利要求1所述的方法，
在步骤h)中，所述ECU具有内置存储器，按小时、按周、按月或按年存储从所述传感器、仪表、致动器、泵接收到的数据。
8.根据权利要求1所述的方法，
在步骤h)中，所述ECU根据运算出的信息和存储在ECU的内置存储器中的数据，预测未来的水可用性/水耗，并向用户提供高效用水的建议。
9.根据权利要求1所述的方法，
在步骤g)和步骤h)中，所述ECU根据在所述电子泵的入口和出口处的水可用性，控制所述电子泵的开关操作。
10.根据权利要求1所述的方法，
在步骤g)和步骤h)中，所述ECU根据在所述地下储罐、所述高架储罐和所述家用桶缸中的水位，控制所述电子泵的开关操作。
11.根据权利要求1所述的方法，
在步骤g)和步骤h)中，所述ECU根据所述用户创建的多泵控制调度，控制所述电子泵的开关操作。
12.根据权利要求1所述的方法，
在步骤g)至步骤i)中，所述用户在包括有线设备的所述显示单元上或在位于远程的个人计算机、平板电脑和/或移动电话上接收运算出的数据。
13.一种用户友好的家用水监测系统，包括：
至少一个地下储罐UGT，用于接收和存储从源通过第一组主供应管线泵送的液体；
至少一个高架储罐OHT，用于接收和存储从所述地下储罐UGT推进的液体；
至少一个家用桶缸，用于接收和存储从所述高架储罐OHT推进的液体；
第一组泵，被配置为推进所述液体经过第一组主供应管线而到达所述地下储罐UGT；第二组泵，被配置为推进所述液体从地下储罐UGT经过所述主供应管线而到达所述高架储罐OHT；第三组泵，被配置为推进所述液体从所述高架储罐经过次供应管线而到达多个家用桶缸；
多个传感器，其设置于所述地下储罐UGT、高架储罐OHT、家用桶缸，且位于所述第一组泵、所述第二组泵和所述第三组泵各自的入口区域/出口区域；
用于将所述传感器连接到电子控制单元ECU的装置，所述ECU用于在所述传感器与所述电子控制单元之间传输数据，所述ECU包含微处理器，该微处理器从所述传感器接收数据，并根据规则和逻辑的集合来运算传送数据；以及
配置于用户端的至少一个显示单元，其用于监测由所述电子控制单元收集到的数据，所述显示单元通过本地网络或云服务器而连接至所述电子控制单元。
14.根据权利要求13所述的监测系统，其中，
每个地下储罐UGT通过所述主供应管线而分别连接至一个或多个高架储罐OHT。
15.根据权利要求13所述的监测系统，其中，
每个家用桶缸通过管道而分别连接至每个高架储罐的出口。
16.根据权利要求13所述的监测系统，其中，
所述电子泵配置有流量传感器和压力传感器，且所述传感器设置于所述第一泵的入口和出口。
17.根据权利要求13所述的监测系统，其中，
所述用于将所述传感器连接到所述电子控制单元的装置是无线或离散/连续传感器。
18.根据权利要求13所述的监测系统，其中，
所述电子控制单元具有内置存储器，该内置存储器用于以预定的时间间隔存储由所述传感器收集到的数据。
19.根据权利要求13所述的监测系统，其中，
所述ECU根据运算出的信息和存储在ECU的内置存储器中的数据，预测未来的水可用性/水耗，并向用户提供高效用水的建议。
20.根据权利要求13所述的监测系统，其中，
所述ECU根据在所述电子泵的入口和出口处的水可用性，控制所述电子泵的开关操作。
21.根据权利要求13所述的监测系统，其中，
所述ECU根据在所述地下储罐、所述高架储罐和所述家用桶缸中的水位，控制所述电子泵的开关操作。
22.根据权利要求13所述的监测系统，其中，
所述ECU根据所述用户创建的多泵控制调度，控制所述电子泵的开关操作。
23.根据权利要求13所述的监测系统，其中，
所述用户在包括有线设备的所述显示单元上或在位于远程的个人计算机、平板电脑和/或移动电话上接收运算出的数据。
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