CN110083106A - 一种城市管道直饮水设备智能控制管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市管道直饮水设备智能控制管理系统及方法，具有故障率低、可扩展性好、管理高效等特点。该系统包括中央智能控制平台和可视化管理系统；中央智能控制平台包括控制器、网络通讯模块以及信号输入输出模块；信号输入输出模块，用于采集直饮水设备的压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据，并将采集的数据输入至可编程逻辑控制器；控制器对接收到的数据进行处理，输出逻辑动作指令经过信号输入输出模块下发至执行机构，实现自动补水、净水生产自动控制、变频恒压供水控制、定时回水再处理控制和自动反冲洗控制；同时通过网络通讯模块和以太网将采集的数据及其处理结果传输至可视化管理系统。

Description

一种城市管道直饮水设备智能控制管理系统及方法

技术领域

本公开涉及城市管道直饮水设备智能控制及可视化管理技术领域，具体涉及一种城市管道直饮水设备智能控制管理系统及方法。

背景技术

我国管道直饮水设备配套的控制系统大多采用电路板集成标准控制系统，该系统具有功能单一、可扩展性差、无法满足客户多元化需求等缺点。

发明人在研发过程中发现，目前城市管道直饮水设备的管理模式采用传统日常巡检模式，对维护人员要求较高，造成了日常维护对厂家依赖性很强、故障排除效率低等现状。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种城市管道直饮水设备智能控制管理系统及方法，具有故障率低、可扩展性好、管理高效等特点。

本公开的一方面提供的一种城市管道直饮水设备智能控制管理系统的技术方案是：

一种城市管道直饮水设备智能控制管理系统，该系统包括中央智能控制平台和可视化管理系统；

所述中央智能控制平台包括控制器、网络通讯模块以及信号输入输出模块；所述信号输入输出模块，用于采集直饮水设备的压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据，并将采集的数据输入至可编程逻辑控制器；所述控制器对接收到的数据进行处理，输出逻辑动作指令经过信号输入输出模块下发至执行机构，实现自动补水、净水生产自动控制、变频恒压供水控制、定时回水再处理控制和自动反冲洗控制；同时控制器通过网络通讯模块和以太网将采集的数据及其处理结果传输至可视化管理系统。

进一步的，所述信号输入输出模块包括多个检测单元和信号输出单元，每个检测单元包括用于采集水压数据的压力传感器和压力继电器，用于采集进口和出口流量的流量计，用于采集原水箱和净水箱水位的液位计，用于采集水质数据的水质监测仪；所述信号输出单元与执行机构连接，用于将控制器输出的逻辑动作指令下发至执行机构。

进一步的，所述控制器包括数据采集模块、自动补水控制模块、净水生产自动控制模块和变频恒压供水控制模块；

所述数据采集模块，用于采集信号输入输出装置输入的直饮水设备压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据；

所述自动补水控制模块，用于判断原水箱液位是否低于设定的液位阈值，当原水箱液位低于设定的液位阈值时，则输出原水泵启动指令，当原水箱液位达到设定值，则输出原水泵停止指令；

所述净水生产自动控制模块，用于判断净水箱液位是否低于设定的液位阈值，当净水箱液位低于设定的液位阈值时，则输出NF制水设备启动指令；

所述变频恒压供水控制模块，用于将压力信号与设定压力值相比，当压力信号变化时，输出水泵调节指令。

进一步的，所述控制器还包括定时回水再处理控制模块和自动反冲洗控制模块；

所述定时回水再处理控制模块，用于设定反冲洗时间，判断系统工作时间是否达到反冲洗时间，若达到，则输出反冲洗设备启动指令；

所述自动反冲洗控制模块，用于根据用水量高低峰时段，设定工作模式和节能模式的时段，若位于工作模式时段，则输出回水再处理设备启动指令；若位于节能模式时段，则输出回水再处理设备停止指令。

进一步的，所述控制器还包括报警模块，所述报警模块，用于对比进水和出水流量，得到回收率，若回收率小于设定值，则发出更换滤芯报警信息；判断水质数值是否超过设定值，当检测的水质数值超出设定值，则发出水质不合格报警信息。

进一步的，所述可视化管理系统包括中央监控终端和手机可视化管理终端；

所述中央监控终端通过以太网与控制器通信连接，用于接收控制器采集的直饮水设备压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据以及数据处理结果，实现对直饮水设备运行状态可视化监控；

所述手机可视化管理终端通过网络通讯模块与控制器通信连接，用于接收控制器采集的直饮水设备压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据，实时显示直饮水设备运行状态参数，接收控制器输出的报警信息，进行设备故障报警。

本公开的另一方面提供的一种城市管道直饮水设备智能控制管理系统的技术方案是：

一种城市管道直饮水设备智能控制管理方法，该方法包括以下步骤：

设定反冲洗时间、工作模式的时段和节能模式的时段；

采集直饮水设备的压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据，并实时记录直饮水设备工作时间；

对比进水流量和出水流量，得到回收率，判断回收率是否超过设定的回收阈值，若超过，则进行更换滤芯报警；

判断原水箱液位是否低于设定的液位阈值，当原水箱液位低于设定值时，则启动原水泵进行自动补水；

判断净水箱液位是否低于设定的液位阈值，当净水箱液位低于设定值时，则启动NF制水设备，生产净水；

判断直饮水设备工作时间是否达到反冲洗时间，若达到，则自动启动反冲洗设备进行反冲洗；

判断是否位于工作模式时段，若位于工作模式时段，则自动启动回水再处理设备，进行回水再处理，若位于节能模式时段，则停止回水再处理。

进一步的，还包括：

将压力信号与设定压力值相比，判断压力信号是否发生变化，当压力信号变化时，调节水泵转速，使水压恒定。

进一步的，还包括：

判断水质数值是否超过设定值，若水质数值超过设定值，则进行报警。

通过上述技术方案，本公开的有益效果是：

(1)本公开实现自动补水、净水生产自动控制、变频恒压供水控制、定时回水再处理控制、自动反冲洗控制、自适应节能模式以及故障警示操作，实现了全自动无人值守管理模式；

(2)本公开充分考虑了直饮水智能控制系统的维护工作难度，实现了远程协同高效管理模式；

(3)本公开的手机可视化管理终端提供设备故障警示、水质不合格警示等功能。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本公开的不当限定。

图1是实施例一的城市管道直饮水设备智能控制管理系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在直饮水系统具有功能单一、可扩展性差、管理难度大等不足，为了解决如上的技术问题，本实施例提供一种城市管道直饮水设备智能控制管理系统，该系统包括中央智能控制平台和可视化管理系统，所述中央智能控制平台是城市管道直饮水设备的核心部分，用于检测直饮水设备的运行状态参数；所述可视化管理系统，用于实时显示直饮水设备的运行状态参数。

请参阅附图1，所述中央智能控制平台包括可编程逻辑控制器、网络通讯模块以及信号输入输出装置。

具体地，所述信号输入输出装置，连接可编程逻辑控制器，用于检测直饮水设备的压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据等运行状态数据，输入至可编程逻辑控制器；接收可编程逻辑控制器输出的补水、净水生产、变频恒压供水、定时回水再处理以及反冲洗逻辑动作指令，下发至执行机构，该执行机构包括直饮水供水泵、直饮水供水点阀门、NF制水设备、反冲洗设备、回水再处理设备、PID调节变频器等，通过执行机构实现自动补水、净水生产、变频恒压供水、定时回水再处理和反冲洗。

所述可编程逻辑控制器，用于接收信号输入输出装置检测的直饮水设备压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据等运行状态数据，通过对比进水和出水流量，得到回收率，若回收率小于设定值，则发出更换滤芯报警信息；当原水箱液位低于设定值时，则启动原水泵进行自动补水，当原水箱液位达到设定值，则自动停止补水；当净水箱液位低于设定值时，则启动NF制水设备，实现净水生产自动控制；判断系统工作时间达到反冲洗时间时，自动启动反冲洗设备；根据用水量高低峰时段，系统分为工作模式和节能模式，设定工作模式和节能模式的时段，分时段定时自动启动回水再处理；通过将压力信号与设定压力值作比较，当压力信号变化时，通过PID调节变频器无级调节水泵转速，使系统水压无论流量如何变化始终稳定在一定的范围内，实现恒压供水；当检测的水质数值超出设定值，系统自动报警，从而实现自动补水、净水生产自动控制、变频恒压供水控制、定时回水再处理控制、自动反冲洗控制以及自动报警。

所述网络通讯模块，与可视化管理系统的手机可视化管理终端通信连接，用于实现可编程逻辑控制器与可视化管理系统的手机可视化管理终端信息共享等功能。

所述可编程逻辑控制器还通过以太网与可视化管理系统的中央监控终端通信连接，用于实现可编程逻辑控制器与可视化管理系统的中央监控终端信息共享等功能。

在本实施例中，所述信号输入输出装置包括多个检测单元和信号输出单元，所述检测单元包括压力传感器、压力继电器、流量计、液位计、水质监测仪等；所述压力传感器和压力继电器，用于检测直饮水设备的水压数据，并传输至可编程逻辑控制器；所述流量计，用于检测直饮水设备的进出口流量，并传输至可编程逻辑控制器；所述液位计，用于检测直饮水设备的原水箱和净水箱液位信号，并传输至可编程逻辑控制器；所述水质监测仪，用于检测直饮水设备三维水质信号，并传输至可编程逻辑控制器；所述信号输出单元分别连接直饮水供水泵和直饮水供水点阀门等执行机构，用于将可编程逻辑控制器输出的补水、净水生产、变频恒压供水、定时回水再处理以及反冲洗控制指令发送至直饮水供水泵和直饮水供水点阀门等执行机构，实现自动补水、净水生产自动控制、变频恒压供水控制、定时回水再处理控制以及自动反冲洗控制。

在本实施例中，所述可编程逻辑控制器包括数据采集模块、自动补水控制模块、净水生产自动控制模块、变频恒压供水控制模块、定时回水再处理控制模块、自动反冲洗控制模块以及报警模块。

具体地，所述数据采集模块，用于采集信号输入输出装置检测的直饮水设备压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据等运行状态数据。

所述自动补水控制模块，用于判断原水箱液位是否低于设定的液位阈值，当原水箱液位低于设定的液位阈值时，则控制原水泵启动进行自动补水，当原水箱液位达到设定值，则自动停止补水。

所述净水生产自动控制模块，用于判断净水箱液位是否低于设定的液位阈值，当净水箱液位低于设定的液位阈值时，则控制NF制水设备启动，实现净水生产自动控制。

所述定时回水再处理控制模块，用于设定反冲洗时间，判断系统工作时间是否达到反冲洗时间，若达到，则自动启动反冲洗设备。

所述自动反冲洗控制模块，用于根据用水量高低峰时段，系统分为工作模式和节能模式，设定工作模式和节能模式的时段，若位于工作模式时段，则自动启动回水再处理设备，进行回水再处理，若位于节能模式时段，则停止回水再处理，分时段定时自动启动回水再处理。

所述变频恒压供水控制模块，用于将压力信号与设定压力值作比较，当压力信号变化时，通过PID调节变频器无级调节水泵转速，使系统水压无论流量如何变化始终稳定在一定的范围内，实现恒压供水。

所述报警模块，用于对比进水和出水流量，得到回收率，若回收率小于设定值，则发出更换滤芯报警信息；判断水质数值是否超过设定值，当检测的水质数值超出设定值，进行自动报警。

请参阅附图1，所述可视化管理系统包括中央监控终端和手机可视化管理终端。

具体地，所述中央监控终端，通过工业以太网与可编程逻辑控制器通信连接，用于与可编程逻辑控制器进行数据交互，接收可编程逻辑控制器发送的直饮水设备运行数据，完成对直饮水设备运行数据可视化监控。

所述手机可视化管理终端，通过网络通讯模块与可编程逻辑控制器通信连接，用于与可编程逻辑控制器进行数据交互，完成对直饮水设备运行参数监控显示，设备及水质参数实时显示、设备故障提醒等功能；

在本实施例中，所述中央监控终端上设置有小型触摸屏，用于完成设备监控画面显示，提供系统设备故障报警等功能。

在本实施例中，所述手机可视化管理终端提供了一种安全高效便捷的可视化互联网协同管理模式，可实时在线监控直饮水设备运行情况。

在本实施例中，所述网络通讯模块通过互联网接口与可编程逻辑控制器连接。

本实施例通过中央监控终端提供设备监控画面显示、提供系统设备故障报警等功能；通过手机可视化管理终端完成直饮水设备运行参数监控显示，设备及水质参数实时显示、设备故障提醒等功能，维护人员可通过手机可视化管理终端根据需要查询当前水质状态、设备运行状态等。

因直饮水整套处理设备工艺相对复杂，设备技术含量高，非专业人员维护难度较高，因此，本实施例提出的城市管道直饮水设备智能控制管理系统，充分考虑维护的监控及维护的工作难度，在设备本体和手机终端提供可视化管理模式，实现了无人值守、远程协同管理的高效可视化管理模式。

本实施例提出的城市管道直饮水设备智能控制管理系统具有稳定性高、扩展性好等优势，可针对不同场合量身定制，实现本地监控、手机终端监控等功能。

实施例二

本实施例提供一种城市管道直饮水设备智能控制管理方法，该方法基于如上所述的城市管道直饮水设备智能控制管理系统实现的，该方法包括以下步骤：

S101，设定反冲洗时间、工作模式的时段和节能模式的时段。

S102，采集直饮水设备的压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据等运行状态数据，并实时记录系统工作时间。

具体地，通过检测单元采集直饮水设备的压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据，并将检测到的数据传输至可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器通过网络通讯模块将采集的数据以及判断的结果上传至可视化管理系统。

S102，对比进水流量和出水流量，得到回收率，判断回收率是否超过设定的回收阈值，若超过，则进行更换滤芯报警；若未超过，则进入下一步。

S103，判断原水箱液位是否低于设定的液位阈值，当原水箱液位低于设定值时，则启动原水泵进行自动补水；当液位达到设定值，则自动停止补水，进入下一步。

S104，判断净水箱液位是否低于设定的液位阈值，当净水箱液位低于设定值时，则启动NF制水设备，生产净水；否则，进入下一步。

S105，判断系统工作时间是否达到反冲洗时间，若达到，则自动启动反冲洗设备进行反冲洗。

S106，判断是否位于工作模式时段，若位于工作模式时段，则自动启动回水再处理设备，进行回水再处理，若位于节能模式时段，则停止回水再处理。

S107,将压力信号与设定压力值作比较，当压力信号变化时，通过PID调节变频器无级调节水泵转速，使系统水压无论流量如何变化始终稳定在一定的范围内，实现恒压供水。

S108,判断水质数值是否超过设定值，当检测的水质数值超出设定值，系统自动报警。

从以上的描述中，可以看出，本公开上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本公开实现自动补水、净水生产自动控制、变频恒压供水控制、定时回水再处理控制、自动反冲洗控制、自适应节能模式以及故障警示操作，实现了全自动无人值守管理模式；

(2)本公开充分考虑了直饮水智能控制系统的维护工作难度，实现了远程协同高效管理模式；

(3)本公开的手机可视化管理终端提供设备故障警示、水质不合格警示等功能。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种城市管道直饮水设备智能控制管理系统，其特征是，该系统包括中央智能控制平台和可视化管理系统；

所述中央智能控制平台包括控制器、网络通讯模块以及信号输入输出模块；所述信号输入输出模块，用于采集直饮水设备的压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据，并将采集的数据输入至可编程逻辑控制器；所述控制器对接收到的数据进行处理，输出逻辑动作指令经过信号输入输出模块下发至执行机构，实现自动补水、净水生产自动控制、变频恒压供水控制、定时回水再处理控制和自动反冲洗控制；同时控制器通过网络通讯模块和以太网将采集的数据及其处理结果传输至可视化管理系统。

2.根据权利要求1所述的城市管道直饮水设备智能控制管理系统，其特征是，所述信号输入输出模块包括多个检测单元和信号输出单元，每个检测单元包括用于采集水压数据的压力传感器和压力继电器，用于采集进口和出口流量的流量计，用于采集原水箱和净水箱水位的液位计，用于采集水质数据的水质监测仪；所述信号输出单元与执行机构连接，用于将控制器输出的逻辑动作指令下发至执行机构。

3.根据权利要求1所述的城市管道直饮水设备智能控制管理系统，其特征是，所述控制器包括数据采集模块、自动补水控制模块、净水生产自动控制模块和变频恒压供水控制模块；

所述数据采集模块，用于采集信号输入输出装置输入的直饮水设备压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据；

所述自动补水控制模块，用于判断原水箱液位是否低于设定的液位阈值，当原水箱液位低于设定的液位阈值时，则输出原水泵启动指令，当原水箱液位达到设定值，则输出原水泵停止指令；

所述净水生产自动控制模块，用于判断净水箱液位是否低于设定的液位阈值，当净水箱液位低于设定的液位阈值时，则输出NF制水设备启动指令；

所述变频恒压供水控制模块，用于将压力信号与设定压力值相比，当压力信号变化时，输出水泵调节指令。

4.根据权利要求3所述的城市管道直饮水设备智能控制管理系统，其特征是，所述控制器还包括定时回水再处理控制模块和自动反冲洗控制模块；

所述定时回水再处理控制模块，用于设定反冲洗时间，判断系统工作时间是否达到反冲洗时间，若达到，则输出反冲洗设备启动指令；

所述自动反冲洗控制模块，用于根据用水量高低峰时段，设定工作模式和节能模式的时段，若位于工作模式时段，则输出回水再处理设备启动指令；若位于节能模式时段，则输出回水再处理设备停止指令。

5.根据权利要求3所述的城市管道直饮水设备智能控制管理系统，其特征是，所述控制器还包括报警模块，所述报警模块，用于对比进水和出水流量，得到回收率，若回收率小于设定值，则发出更换滤芯报警信息；判断水质数值是否超过设定值，当检测的水质数值超出设定值，则发出水质不合格报警信息。

6.根据权利要求1所述的城市管道直饮水设备智能控制管理系统，其特征是，所述可视化管理系统包括中央监控终端和手机可视化管理终端；

所述中央监控终端通过以太网与控制器通信连接，用于接收控制器采集的直饮水设备压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据以及数据处理结果，实现对直饮水设备运行状态可视化监控；

所述手机可视化管理终端通过网络通讯模块与控制器通信连接，用于接收控制器采集的直饮水设备压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据，实时显示直饮水设备运行状态参数，接收控制器输出的报警信息，进行设备故障报警。

7.一种城市管道直饮水设备智能控制管理方法，该方法基于权利要求1至6中任一项所述的城市管道直饮水设备智能控制管理系统实现的，其特征是，该方法包括以下步骤：

设定反冲洗时间、工作模式的时段和节能模式的时段；

采集直饮水设备的压力、进水流量、出水流量、原水箱液位、净水箱液位以及水质数据，并实时记录直饮水设备工作时间；

对比进水流量和出水流量，得到回收率，判断回收率是否超过设定的回收阈值，若超过，则进行更换滤芯报警；

判断原水箱液位是否低于设定的液位阈值，当原水箱液位低于设定值时，则启动原水泵进行自动补水；

判断净水箱液位是否低于设定的液位阈值，当净水箱液位低于设定值时，则启动NF制水设备，生产净水；

判断直饮水设备工作时间是否达到反冲洗时间，若达到，则自动启动反冲洗设备进行反冲洗；

判断是否位于工作模式时段，若位于工作模式时段，则自动启动回水再处理设备，进行回水再处理，若位于节能模式时段，则停止回水再处理。

8.根据权利要求7所述的城市管道直饮水设备智能控制管理方法，其特征是，还包括：

将压力信号与设定压力值相比，判断压力信号是否发生变化，当压力信号变化时，调节水泵转速，使水压恒定。

9.根据权利要求7所述的城市管道直饮水设备智能控制管理方法，其特征是，还包括：

判断水质数值是否超过设定值，若水质数值超过设定值，则进行报警。