CN108571033A - 一种无外接电源用水监控给水栓及监控方法 - Google Patents

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丁建伟
张鑫
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Harbin Da Da Water Supply And Drainage Technology Co Ltd
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Harbin Da Da Water Supply And Drainage Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种无外接电源用水监控给水栓及监控方法，属于用水监控技术领域。本发明包括给水栓本体和设置在给水栓本体内部的电磁阀、水轮发电机、GPRS芯片、控制板卡、水流传感器、充电电池以及摄像头；打开给水栓开关，水流通过水轮发电机时，推动水轮发电机发电，为上述设备提供电量，并将多余的电量存储在充电电池中；GPRS芯片无线将用水信号传输至SCADA系统，若判定为非计划用水，则下达关闭电磁阀的指令，GPRS芯片接收指令并传送至控制板卡，所述电磁阀在控制板卡的控制下关闭。本发明解决了现有技术无法有效的防止非法用水的问题。本发明可用于室外给水栓的用水监控。

Description

一种无外接电源用水监控给水栓及监控方法
技术领域
本发明涉及一种用水监控给水栓及监控方法，属于用水监控技术领域。
背景技术
室外给水栓是指从市政管网接出，在地面提供大量用水、充足水压的水源取水装置。主要包括发生火灾时提供消防灭火使用的消火栓、市政绿化时提供绿化水源的绿化给水栓及小区用水的区域给水栓。
由于室外给水栓的安装分散且数量过多，且室外给水栓用水大多是不计费的公益性设施，不对其进行监管会造成三个不良后果：
第一，给水栓用水的无序使用：自来水公司无法实时掌握给水栓用水情况，可能无法为消防车提供足够的水量、水压，延误灭火时间，危害人身财产安全；
第二，不花钱的水，用起来毫不珍惜，或存在非法用水(偷接给水栓用水)情况；
第三，给水栓造成损坏，导致发生火灾时消防用水困难，延误救火的时机，酿成大祸。
受到人力和物力的限制，供水公司无法进行有效地巡查和管理，为消除给水栓的取水隐患，有些供水企业为室外给水栓装上特制的端盖，需要特殊的扳手才能打开，这在火灾发生时候容易延误救火的时机，某种程度上是一种因噎废食的方法。
随着智慧水务的迅猛发展，现可根据物联网技术实现无线远传用水监测，但需要对现有给水栓进行改造，影响供水，并且需要定期更换电池，耗费大量人力物力对设施进行日常维护，增加自来水公司维护人员工作负担；最重要的是无法在非法用水发生时及时阻止，造成净水大量流失，提高产销差，损害自来水公司经济利益。
发明内容
本发明为解决现有技术无法有效的防止非法用水的问题，提供了一种无外接电源用水监控给水栓及监控方法。
本发明所述一种无外接电源用水监控给水栓，包括给水栓本体和设置在给水栓本体内部的电磁阀、水轮发电机、GPRS芯片、控制板卡、水流传感器、充电电池以及摄像头；
所述电磁阀位于给水栓底部，所述电磁阀在未接到指令前常处于开启状态；其上方设置有所述水轮发电机；所述水轮发电机与所述充电电池连接并为其充电，所述充电电池通过电源线分别为电磁阀、GPRS芯片、控制板卡、水流传感器以及摄像头供电；所述控制板卡和GPRS芯片分别设置在给水栓内壁上，所述GPRS芯片用于与SCADA系统进行实时无线信号传输，SCADA，即数据采集与监视控制系统；所述GPRS芯片通过信号线与控制板卡连接；所述控制板卡通过信号线分别与水流传感器、电磁阀、摄像头连接，控制板卡用于控制电磁阀、摄像头的开关；摄像头设置在给水栓内部上方，用于记录用水人员图像。
进一步的，所述给水栓本体侧面设有电池盒，所述充电电池设置在所述电池盒中。
进一步的，所述电池盒靠近给水栓侧壁的面与外部连通，并设有电池盒盖，其他面密封。
本发明所述一种无外接电源用水监控方法，通过以下技术方案实现：
步骤一、打开给水栓开关，水流经过电磁阀、水轮发电机流向给水栓栓口；
步骤二、水流通过水轮发电机时，推动水轮发电机发电，水轮发电机产生的电量通过电源线存储到充电电池中；所述充电电池为电磁阀、GPRS芯片、控制板卡、水流传感器、摄像头供电；
步骤三、水流传感器感应到给水栓中水的流动后，发送信息至控制板卡，控制板卡产生用水信号传送给GPRS芯片，并控制摄像头开始工作，记录用水人员图像进行储存；
步骤四、GPRS芯片获取到控制板卡传送的用水信号后将其无线传输至SCADA系统；由SCADA系统监控人员判定是否为计划用水，若判定为非计划用水，则监控人员通过SCADA系统下达关闭电磁阀的指令，GPRS芯片接收指令并传送至控制板卡，所述电磁阀在控制板卡的控制下关闭；
步骤五、控制板卡控制摄像头关闭。
本发明最为突出的特点和显著的有益效果是：
本发明设计了一种无外接电源用水监控给水栓及监控方法，能够实现给水栓和监控装置的一体化，可将用水信号实时无线远传至自来水公司，且装置内自发电储电供设备运行，避免了定期更换电池维护设备，节约了人力物力等运营成本；异常用水情况下能够远程关闭电磁阀并且运用摄像头记录下非法用水人员图像，能够及时阻止水被盗用或误用等问题。本发明结构简单，实施成本较低，安装维护工作量小，可用于一切室外给水栓(包括消防栓、绿化给水栓、区域给水栓等)提供正常供水及监控，在不受到外力损毁的状况下能够防止99％的非法用水。
附图说明
图1为本发明一种无外接电源用水监控给水栓的结构示意图；
图2为本发明方法控制示意图；
其中，1.电磁阀，2.水轮发电机，3.GPRS芯片，4.控制板卡，5.信号线，6.电源线，7.摄像头，8.给水栓开关，9.给水栓本体，10.给水栓栓口，11.充电电池，12.电池盒盖。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种无外接电源用水监控给水栓，包括给水栓本体9和设置在给水栓本体9内部的电磁阀1、水轮发电机2、GPRS芯片3、控制板卡4、水流传感器、充电电池11以及摄像头7；
所述电磁阀1位于给水栓底部，所述电磁阀1在未接到指令前常处于开启状态；其上方设置有所述水轮发电机2，所述水轮发电机2与所述充电电池11连接并为其充电，所述充电电池11通过电源线6分别为电磁阀1、GPRS芯片3、控制板卡4、水流传感器以及摄像头7供电；所述控制板卡4和GPRS芯片3分别设置在给水栓内壁上，所述GPRS芯片3用于与SCADA系统进行实时无线信号传输，SCADA，即数据采集与监视控制系统，是综合的供水信息化管理平台；所述GPRS芯片3通过信号线5与控制板卡4连接；所述控制板卡4通过信号线5分别与水流传感器、电磁阀1、摄像头7连接，控制板卡4用于控制电磁阀1、摄像头7的开关；摄像头7设置在给水栓内部上方，用于记录用水人员图像。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述给水栓本体9侧面设有电池盒，所述充电电池11设置在所述电池盒中。
其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是，所述电池盒靠近给水栓侧壁的面与外部连通，并设有能够从给水栓外部打开的电池盒盖12，其他面密封，由于与充电电池11连接的电源线6穿过电池盒侧壁，因此这些电源线6穿口处也要密封不透水；这样能够保证给水栓中的水不会接触并损坏充电电池11；而使用至可以在通过打开电池盒盖12，对充电电池11进行维护和更换，作业方便。
其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图2对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种无外接电源用水监控方法，具体包括以下步骤：
步骤一、打开给水栓开关8，水流经过电磁阀1、水轮发电机2流向给水栓栓口10；
步骤二、水流通过水轮发电机2时，推动水轮发电机2发电，水轮发电机2产生的电量通过电源线6存储到充电电池11中；所述充电电池11为电磁阀1、GPRS芯片3、控制板卡4、水流传感器、摄像头7供电。水轮发电机2产生的电量一部分供给上述设备使用，一部分存储在充电电池11中，当水轮发电机2处于停止状态时，充电电池11中的电量可以提供给电磁阀1、GPRS芯片3、控制板卡4、水流传感器使用。GPRS芯片3采用低功耗无线数据传输模块(如深圳市金博通科技有限公司的KB3031-KR)，具有低功耗、性能稳定、体积小、成本低的特点，休眠时几乎不耗费电量；
步骤三、水流传感器感应到给水栓中水的流动后，发送信息至控制板卡4，控制板卡4产生用水信号传送给GPRS芯片3，并控制摄像头7开始工作，记录用水人员图像进行储存；存储的图像可以作为对非法用水(盗用或者误用)人员依法处罚的证据。
步骤四、GPRS芯片3通过获取到控制板卡4传送的用水信号后，将其无线传输至自来水公司的SCADA系统，SCADA，即数据采集与监视控制系统；由自来水公司的SCADA系统监控人员判定是否为计划用水；若判定为非计划用水，则很可能是盗用或者误用，SCADA系统监控人员通过SCADA系统下达关闭电磁阀的指令，GPRS芯片3接收指令并传送至控制板卡4，所述电磁阀1在控制板卡4的控制下关闭；电磁阀1关闭后，给水栓中水停止流动，水轮发电机2停止工作，同时停止向充电电池11充电。
步骤五、控制板卡4控制摄像头7关闭。由于此时水轮发电机2没有发电，因此关闭耗电量较多的摄像头7，充电电池11中的电量只需要供给电磁阀1、GPRS芯片3、控制板卡4、水流传感器使用，并且由于这些设备皆处于非工作状态(休眠状态)，低功较耗，充电电池11中的电量足以维持至下一次充电。
当发生一次非法用水，电磁阀1在控制板卡4的控制下关闭后，自来水公司操作人员可以通过SCADA系统下达指令，GPRS芯片3被唤醒，接收指令并传送至控制板卡4，所述电磁阀1在控制板卡4的控制下再次打开。从而达到重复循环的使用的目的。
本实施方式方法解决了现有技术耗费大量人力物力且无法及时阻止非法用水的不足，实现了装置内自发电供设备运行、无线实时传输用水信号至SCADA系统、异常情况下随时关闭电磁阀1及运用图像记录用水人员，避免水资源被大量盗用、误用及传统监控装置需定期更换电池等问题，该发明可用于一切室外给水栓(包括消防栓、绿化给水栓、区域给水栓等)正常供水及用水监控。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种无外接电源用水监控给水栓，其特征在于，包括给水栓本体(9)和设置在给水栓本体(9)内部的电磁阀(1)、水轮发电机(2)、GPRS芯片(3)、控制板卡(4)、水流传感器、充电电池(11)以及摄像头(7)；
所述电磁阀(1)位于给水栓底部，所述电磁阀(1)在未接到指令前常处于开启状态；其上方设置有所述水轮发电机(2)；所述水轮发电机(2)与所述充电电池(11)连接并为其充电，所述充电电池(11)通过电源线(6)分别为电磁阀(1)、GPRS芯片(3)、控制板卡(4)、水流传感器以及摄像头(7)供电；所述控制板卡(4)和GPRS芯片(3)分别设置在给水栓内壁上，所述GPRS芯片(3)用于与SCADA系统进行实时无线信号传输，SCADA，即数据采集与监视控制系统；所述GPRS芯片(3)通过信号线(5)与控制板卡(4)连接；所述控制板卡(4)通过信号线(5)分别与水流传感器、电磁阀(1)、摄像头(7)连接，控制板卡(4)用于控制电磁阀(1)、摄像头(7)的开关；摄像头(7)设置在给水栓内部上方，用于记录用水人员图像。
2.根据权利要求1所述一种无外接电源用水监控给水栓，其特征在于，所述给水栓本体(9)侧面设有电池盒，所述充电电池(11)设置在所述电池盒中。
3.根据权利要求2所述一种无外接电源用水监控给水栓，其特征在于，所述电池盒靠近给水栓侧壁的面与外部连通，并设有电池盒盖(12)，其他面密封。
4.一种采用权利要求1至3任意一项所述无外接电源用水监控给水栓的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、打开给水栓开关(8)，水流经过电磁阀(1)、水轮发电机(2)流向给水栓栓口(10)；
步骤二、水流通过水轮发电机(2)时，推动水轮发电机(2)发电，水轮发电机(2)产生的电量通过电源线(6)存储到充电电池(11)中；所述充电电池(11)为电磁阀(1)、GPRS芯片(3)、控制板卡(4)、水流传感器、摄像头(7)供电；
步骤三、水流传感器感应到给水栓中水的流动后，发送信息至控制板卡(4)，控制板卡(4)产生用水信号传送给GPRS芯片(3)，并控制摄像头(7)开始工作，记录用水人员图像进行储存；
步骤四、GPRS芯片(3)获取到控制板卡(4)传送的用水信号后将其无线传输至SCADA系统；由SCADA系统监控人员判定是否为计划用水，若判定为非计划用水，则监控人员通过SCADA系统下达关闭电磁阀的指令，GPRS芯片(3)接收指令并传送至控制板卡(4)，所述电磁阀(1)在控制板卡(4)的控制下关闭；
步骤五、控制板卡(4)控制摄像头(7)关闭。
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