CN110670664A - 智能调峰供水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能调峰供水系统，有效解决了现有的供水系统无法区域性智能控制调配、各个小区蓄水设施出现用水不均以及错峰供水的问题；其解决的技术方案是包括水厂、主管网、市政水压供水模块以及二次加压供水模块，其特征在于，二次加压供水模块包括水箱、用户供水网，水箱固定连接有两个电磁阀，一个电磁阀另一端与主管网连通，另一个电磁阀另一端与用户供水网相连，二次加压供水模块还包括液位检测模块、电磁阀控制模块、时间管理模块以及用户交互模块，液位检测模块、电磁阀控制模块、时间管理模块均和用户交互模块相互通过电连接；本发明实现了错峰供水，又能远程监控数据及远程控制开闭功能，结构简洁，效果显著，实用性强。

Description

智能调峰供水系统

技术领域

本发明涉及供水设备技术领域，具体是智能调峰供水系统。

背景技术

近年来，随着城市发展节奏加快，城区面积不断增大，城市供水量的快速增加，对城市供水系统是一个严峻挑战。各个水厂也会由于原水限制等原因，无法达到设计规模运行或者各水厂接近满负荷运行，增加水厂供水量的空间有限。

二次加压供水是城市供水的一个重要组成部分，其中的水泵-水箱联合供水占比很大，水箱不仅提高供水安全性，同时具备一定的调蓄能力。目前，对于大多数二次供水设施来说，主要利用的是其二次加压功能，而对水箱调蓄功能重视程度不够。

因此可以考虑充分利用水箱的调蓄功能，控制其在用水低峰时间段进水，用水高峰时间段停止进水，采用这种“错峰用水”的供水模式，降低了水厂高峰供水时段的供水负荷，缓解了高峰供水压力。

本次发明对多地区近三年测压日供水瞬时流量分析可知，供水瞬时流量在一天中变化幅度较大，时变化系数为1.39，瞬时供水曲线呈“马鞍状”，出现三个高峰供水时段。

而现有的供水系统多存在以下缺点：

1、供水过程中由于供水压力不足导致高层用水受限；

2、在二次加压供水的过程中多采取随进随出的供水模式，没有有效的利用水箱的蓄水能力，不能实现对用户的错峰供水。

因此，本发明提供一种智能调峰供水系统来解决此问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种智能调峰供水系统，有效的解决了现有的供水系统无法区域性智能控制调配以及无法控制各个小区蓄水设施出现用水不均以及错峰供水的问题。

本发明包括水厂、主管网、市政水压供水模块以及二次加压供水模块，其特征在于，所述的二次加压供水模块包括水箱、用户供水网，所述的水箱固定连接有两个电磁阀，一个所述的电磁阀另一端与所述的主管网连通，另一个所述的电磁阀另一端与用户供水网相连；

所述的二次加压供水模块还包括液位检测模块、电磁阀控制模块、时间管理模块以及用户交互模块，所述的液位检测模块、电磁阀控制模块、时间管理模块均和用户交互模块相互通过电连接；

所述的液位检测模块包括固定连接在所述的水箱底部的液位传感器，所述的液位传感器电连接有固定连接在所述的水箱上的智能控制器；

所述的电磁阀控制模块集成有NPN型达林顿驱动继电器电路，所述的NPN型达林顿驱动继电器与所述的电磁阀电连接；

所述的时间管理模块集成有实时时钟模块；

所述的用户交互模块内固定连接有控制器。

优选的，所述的NPN型达林顿驱动继电器的高压侧固定连接有两个端子，所述的两个端子分别可连接DC24V、 AC220V。

优选的，所述的控制器与所述的智能控制器通过电连接，两个所述的电磁阀通过所述的控制器、智能控制器同时连接。

优选的，所述用户交互模块电连接有全网通4G模块，所述的全网通4G模块内集成有无线信号接受单元和无线信号发出单元。

本发明针对现有的城市供水系统做出改进，增设水箱和一个集液位检测模块、电磁阀控制模块、全网通4G模块、时间管理模块以及用户交互模块于一体的高度集成化控制系统，既能缓解了用水高峰期供需矛盾提高水箱的利用率，实现了错峰供水，又能远程监控数据及远程控制开闭功能，本发明结构简洁，效果显著，实用性强。

附图说明

图1为本发明工作流程图。

图2为本发明液位检测模块电路图。

图3为本发明工作原理图。

图4为本发明液位与时刻共同控制进水情况表。

图5为本发明智能控制器控制电路图。

图6为本发明时间管理模块电路图。

图7为本发明继电器电路图。

图8为本发明继电器DO驱动电路。

图9本发明按键控制电路。

图10本发明单片机集成电路。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图10对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例一，本发明为智能调峰供水系统，包括水厂、主管网、市政水压供水模块以及二次加压供水模块，所述的水厂为市政供水，所述的主管网为市政供水主管道，所述的市政水压供水模块为利用市政供水向低层用户或者无储水区域进行供水，保证低层用户，所述的二次加压供水模块为通过二次加压为所述的二次加压向高层进行供水，避免高层由于水压不足出现用水困难的问题，所述的二次加压供水模块包括水箱1、用户供水网，所述的水箱1具有蓄水功能，通过长时间的调查高峰期用水的最大量来确定所述的水箱1的体积的大小，可以对所述的主管网内注入的水进行储存，所述的水箱1固定连通有两个电磁阀，一个所述的电磁阀另一端与所述的主管网连通，通过所述的电磁阀控制所述的主管网是否对所述的水箱1注水，另一个所述的电磁阀另一端与用户供水网相连，通过电磁阀控制所述的水箱1是否向用户进行供水；

所述的二次加压供水模块还包括液位检测模块、电磁阀控制模块、时间管理模块以及用户交互模块，所述的液位检测模块、电磁阀控制模块、时间管理模块均和用户交互模块电连接，实现了各个模块间信息的转化和传递，所述的液位检测模块、电磁阀控制模块、时间管理模块均和用户交互模块集成连接在一个单片机上，通过单片机进行控制传输，所述的液位检测模块对水箱1内液位信息进行检测并将信号传输给用户交互模块，所述的时间管理模块将时间信息传递给所述的用户交互模块，所述的用户交互模块根据液位信息以及时间信息向所述的电磁阀控制模块发出信号，控制所述的电磁阀的启闭；

所述的液位检测模块所述的液位检测模块包括固定连接在所述的水箱1底部的液位传感器2，所述的液位传感器2电连接有固定连接在水箱1侧壁的智能控制器3，所述的智能控制器3内智能控制器3上集成了电流-电压的转换电路，电流信号先经过50mA的自恢复保险丝，以防电流过大或者短路发生，然后电流经过150Ω的电阻，由电流转为电压信号，之后通过一个低通滤波电路，通过硬件滤波器减少可能存在的高频杂波干扰，电压信号进入单片机进行模数转换后，再进行一次中值滤波算法，再由电压解算到电流，由电流和液位传感器2量程解算到液位信息，所述的液位传感器2将液位信号转换为电信号传递给所述的智能控制器3，所述的智能控制器3根据液位信号向外发出相应的指令给所述的电磁阀控制模块；

所述的电磁阀控制模块集成了NPN型达林顿驱动继电器电路，所述的NPN型达林顿驱动继电器电路具有单向传输信号，输入端与输出端完全实现了电气隔离，抗干扰能力强，使用寿命长，传输效率高的优点，所述的NPN型达林顿驱动继电器与所述的电磁阀电连接，所述的电磁阀包括先导阀和主阀，将电磁阀和液位传感器2通过电线6连入所述的电磁阀控制模块，由液位传感器2感知所述的水箱1内液位的高低，由电磁阀的启闭来控制所述的主管网是否对所述的水箱1注水，当所述的水箱1达到程序设定最高水位时，电磁阀通电，关闭先导阀，从而主阀关闭，所述的水箱1停止进水；

当水箱1液位降至程序设定最低水位时，电磁阀断电，先导阀开启，随之主阀开启，水箱1开始进水；

所述的时间管理模块集成有实时时钟模块，所述的实时时钟模块内采用低误差的DS1302芯片进行实时时间的管理，所述的实时时钟模块定时读取时间信息从而进行逻辑的判断，由于对多地区近三年测压日供水瞬时流量分析得出，供水瞬时流量在一天中变化幅度较大，时变化系数为1.39，瞬时供水曲线呈“马鞍状”，出现三个高峰供水时段，故可以根据出现的三个高峰供水时段对所述的实时时钟模块进行设定，当时间处于用水高峰时段时，所述的实时时钟模块向智能控制器3传输信号，所述的智能控制器3控制电磁阀关闭，通过时间管理模块的信号传输可以实现对水箱1的分时段供水，保证了错峰供水；

所述的用户交互模块内固定连接有控制器4，所述的控制器4内集成有控制电路，所述的用户交互模块上固定连接有显示屏和按键，所述的显示屏和按键与所述的控制器4电连接，所述的显示屏为3.2英寸的彩色液晶显示屏，所述的彩色液晶显示屏对时间、液位以及供水信息进行显示，便于用户对水箱1的供水情况进行把控，所述的按键包括4路按键，可以通过按键对设定信息进行调整更改，在设定模式，显示屏和按键一块供用户修改可设定的参数如：时间、定时时段、液位传感器2的设定等；

本实施例在具体实施时，首先根据通过所述的用户交互模块的按键以及液晶显示屏对用水峰期进行的信息进行设定，通过智能控制器3对液位传感器2控制的最高液位以及最低液位值进行设定，通过所述的时间管理模块的逻辑判断控制所述的主管网对所述的水箱1进行分时段供水控制，通过所述的液位测控模块判定在所述的时间管理模块控制的条件下是否对水箱1进行供水，当处于用水低峰期且液位传感器2测控到液位低于设定的最高液位值时，所述的液位传感器2以及时间管理模块将该信号传输给所述的智能控制器3以及控制器4，所述的智能控制器3以及控制器4向所述电磁阀控制模块发出供水的指令，所述的电磁阀控制模块接收到供水指令使电磁阀打开使所述的主管网对所述的水箱1进行供水，当所述的水箱1内的液位到达设定的液位最高值时，所述的液位传感器2通过液位检测模块传递信号给所述的智能控制器3，所述的智能控制器3向电磁阀控制模块发出停止供水的指令，接收到停止供水指令的电磁阀控制模块使所述的电磁阀关闭，停止供水，保证了在用水低峰区所述的水箱1内的液位始终处于最高水位；

当处于用水高峰期且所述的液位高于下限值时，所述的时间管理模块以及所述的液位测控模块共同控制所述的智能控制器3以及控制器4，使所述的电磁阀控制模块控制所述的电磁阀处于关闭状态，保证低层用户的用水的同时通过所述的水箱1内储存的水向高层用户进行供水，又保证了高层用户的用水需求，当处于用水高峰期且所述的液位低于下限值时，所述的时间管理模块以及所述的液位测控模块共同控制所述的智能控制器3以及控制器4，使所述的电磁阀控制模块控制所述的电磁阀处于开启状态，对所述的水箱1进行供水。

实施例二，在实施例一的基础上，NPN型达林顿驱动继电器的高压侧固定连接有两个端子，所述的两个端子分别可连接DC24V、 AC220V，使所述的NPN型达林顿驱动继电器既可以使用DC24V电源又可以使用AC220V电源，同时所述的电磁阀也相对应的应用DC24V电磁阀或AC220V电磁阀，使所述的NPN型达林顿驱动继电器与所述的电磁阀的适用性更强，增强了市场应用价值。

实施例三，在实施例二的基础上，所述的主管网与所述的水箱1通过两个所述的电磁阀连通，所述的主管网通过所述的控制器4、智能控制器3和两个所述的电磁阀连通，通过接通两路电磁阀可以实现两路同时供水，增大了供水效率，在通过所述的控制器4和智能控制器3的共同控制作用，可以实现对两个所述的电磁阀的同启同闭。

实施例四，在实施例一的基础上，由于对供水系统的控制需要安排人员对信息进行监控，供水室内的环境比较潮湿并且消耗人力，故本实施例提供一种远程控制装置，具体的，所述用户交互模块电连接有全网通4G模块，所述的全网通4G模块内集成有无线信号接受单元和无线信号发出单元，通过无线信号接收单元和无线信号发出单元完成数据的传输发送，工作人员只需配上流量卡即可实现数据远传功能，既可本地自动运行，也可远程操控，实现了对该供水系统的远程控制。

具体使用时，首先对用户用水量以及用水高峰时间进行调查分析，得出具体的高峰时间段以及在该时间段内的用户用水最大总量，以使水箱1内的需水量能满足用户的用水量，通过智能控制器3以及控制器4对液位参数以及高峰期的时间段进行设置；

完成参数设置后，当不处于用水高峰期时，所述的时间管理模块以及所述的液位测控模块以及电磁阀控制模块共同控制是否供水，此时，当液位传感器2测控到液位低于设定的最高液位值时，所述的智能控制器3以及控制器4控制电磁阀控制模块，使电磁阀打开使所述的主管网对水箱1进行供水，当水箱1内的液位到达设定的液位最高值时，所述的液位传感器2通过液位检测模块传递信号给智能控制器3，所述的智能控制器3控制电磁阀控制模块使所述的电磁阀关闭，停止供水；

当处于用水高峰期且所述的水箱1内液位高于下限值时，所述的时间管理模块以及所述的液位测控模块共同控制所述的智能控制器3以及控制器4使所述的电磁阀控制模块控制所述的电磁阀处于关闭状态，保证低层用户的用水的同时又通过所述的水箱1向高层用户进行供水，当处于用水高峰期且所述的水箱1内液位低于下限值时，所述的时间管理模块以及所述的液位测控模块共同控制所述的智能控制器3以及控制器4使所述的电磁阀控制模块控制所述的电磁阀处于开启状态，对所述的水箱1进行供水，由于所述的水箱1内的储水量完全足够高层或者有储水系统的用户的用量，故可以放心的对低层或者无储水区域进行供水。

本发明提供一组具体使用的实施例，选取位于桐柏路东、宏河路北的河南省电力公司郑州供电公司桐柏路3号院作为本套设备的试验地点，该小区为“三供一业”改造项目，总共有2栋7层家属院共168户，其中1-3层市政供水，4-7层加压供水，共有加压用户112户，设有一个生活水箱1，尺寸为3m*2.5m*2.5m,水箱1总有效容积13.5m³，进水支管为DN50。在两个进水支管上各加装一个电磁阀，增加控制器4，用电线6将电磁阀，液位传感器2连入控制器4中，在控制器4内设定具体时间段，使两个电磁阀能够同开通闭；

产生的效果为：

2019年4月21日 13:29(电磁阀处于关闭状态)水箱1液位1.57米；

2019年4月21日 13:30(电磁阀开启,水箱1开始进水)；

2019年4月21日 12:10-13:30 水箱1液位从1.84米下降到1.57米；

2019年4月22日 8:30(电磁阀开启,水箱1开始进水)水箱1液位1.45米；

2019年4月22日 13:30(电磁阀开启,水箱1开始进水)水箱1液位1.57米；

2019年4月23日 8:30(电磁阀开启,水箱1开始进水)水箱1液位1.42米；

2019年4月23日 21:00(电磁阀开启,水箱1开始进水)水箱1液位1.48米；

经过连续三天的数据,高峰用水时段水箱1停止进水,等到水箱1允许进水的时间,水箱1中液位在1.42米-1.57米之间，因此在高峰用水时段，水箱1停止进水，水箱1中储备的水完全够用户使用，充分发挥了水箱1调蓄供水功能。

本发明对现有的供水系统做出改进，增设水箱和一个集液位检测模块、电磁阀控制模块、全网通4G模块、时间管理模块以及用户交互模块于一体的高度集成化控制系统，利用水箱调蓄功能在高峰供水时期进行供水调蓄，改变现有水箱“随用随进”的进水模式，控制其在用水低谷时蓄水，用水高峰时供水，充分发挥二次供水设施的调蓄功能，对水箱的水位实现实时监测和控制，进而按照公司的要求在合理时间段补水，在高峰供水阶段限制补水，进而实现整体供水系统的均衡运行，不仅缓解了用水高峰期供需矛盾，还能提高水箱利用率，实现了错峰供水，同时还可以对水厂降低电费，减少对管网的冲击具有积极作用，本发明结构简洁，效果显著，实用性强。

Claims (4)

1.智能调峰供水系统，包括水厂、主管网、市政水压供水模块以及二次加压供水模块，其特征在于，所述的二次加压供水模块包括水箱（1）、用户供水网，所述的水箱（1）内固定连接有两个电磁阀，一个所述的电磁阀与所述的主管网连通，另一个所述的电磁阀与所述的用户供水网相连；

所述的二次加压供水模块还包括液位检测模块、电磁阀控制模块、时间管理模块以及用户交互模块，所述的液位检测模块、电磁阀控制模块、时间管理模块均和用户交互模块相互通过电连接；

所述的液位检测模块包括固定连接在所述的水箱（1）底部的液位传感器（2），所述的液位传感器（2）电连接有固定连接在所述的水箱（1）上的智能控制器（3）；

所述的电磁阀控制模块集成有NPN型达林顿驱动继电器电路，所述的NPN型达林顿驱动继电器与两个所述的电磁阀电连接；

所述的时间管理模块集成有实时时钟模块；

所述的用户交互模块内固定连接有控制器（4），所述的控制器（4）与所述的智能控制器（3）电连接。

2.根据权利要求1所述的智能调峰供水系统，其特征在于，所述的NPN型达林顿驱动继电器的高压侧固定连接有两个端子，所述的两个端子分别连接DC24V、 AC220V。

3.根据权利要求1所述的智能调峰供水系统，其特征在于，所述的主管网与所述的水箱（1）通过两个所述的电磁阀连通，两个所述的电磁阀均通过所述的控制器（4） 、智能控制器（3）连接。

4.根据权利要求3所述的智能调峰供水系统，其特征在于，所述用户交互模块电连接有全网通4G模块，所述的全网通4G模块内集成有无线信号接受单元和无线信号发出单元。

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