CN111854177A - 一种物联网5g的直饮水智能管理装置、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网5G的直饮水智能管理装置、系统，其特征在于，包括：压力储水罐、DN30PPR管道、DN25PPR管道、中央净水器、DN10PPR管道、物联网智能水表、智能水质检测表、物联网智能热水器、中央机房服务器、基站、客户终端、管理中心终端、滤芯监测报警模块；直饮水入安装智能水质检测表，管道通过大数据平台对直饮水水质实时监控；用户通过终端系统实现用水充值及查看水质情况。

Description

一种物联网5G的直饮水智能管理装置、系统

技术领域

本发明属于物联网直饮水领域，具体涉及一种物联网5G的直饮水智能管理装置、系统。

背景技术

直饮水(direct drinking water)，又称为活化水、健康活水，指的是无污染、无退化，符合人体生理需要(含有人体相近的有益矿质元素)，pH值呈弱碱性这三个条件的可直接饮用的水。直饮水主要采用分离膜等装置进行过滤，杀死病毒和细菌，过滤水中异色，异味，余氯、臭氧、硫化氢、细菌、病毒，重金属，阻挡悬浮颗粒改善水质，同时保留对人体有益的微量元素，并用离子交换体软化水质，在最后通过高能量生化陶瓷的作用将水体能量化，矿化，达到完全符合世界卫生组织公布的直接饮用健康水的标准；直饮水对人体主要有保持人体体液呈弱碱性，净化血液、清除毒素，改善过敏体质等功效；

随着5G技术的发展成熟，突破性的传输速度，最大的连接性，毫秒级的低延迟性，广阔的覆盖，这些特点都决定了万物互联时代的到来，物联网可以提高效率，提供用户卓越的体验感；为人们生活带来新的突破；如果用户通过终端系统，可以随时随地远程解决生活饮水方面的问题，为人们的生活用水提供方便。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的设计是关于基于物联网5G的直饮水智能管理装置、系统，并通过以下技术方案实现：一种物联网5G的直饮水智能管理装置，其特征在于，包括：压力储水罐、DN30PPR管道、DN25PPR管道、中央净水器、DN10PPR管道、物联网智能水表、智能水质检测表、物联网智能热水器、中央机房服务器、基站、客户终端、管理中心终端、滤芯检测报警模块；

所述压力储水罐安装在屋面层的净水设备房，压力储水罐旁还安装着三台中央净水器；压力储水罐由DN30PPR管道引出后分支成三根DN25PPR管道分别连接至三台中央净水器的进水口；三台中央净水器出水口均连接有滤芯检测报警模块，三根DN25PPR管道从三个滤芯检测报警模块引出后分支成多根DN10PPR管道，每一根DN10PPR管道接入一户物联网智能水表，从物联网智能水表接出后接入每一户的智能水质检测表，从智能水质检测表接出后分接至物联网智能热水器和常温水管；所述物联网智能水表、智能水质检测表、物联网智能热水器均通过5G网络连接中央机房服务器，又由中央机房服务器通过5G网络连接基站，最后从基站由5G网络连接至每一个客户终端和管理中心终端；

进一步的，所述压力储水罐采用304食品级不锈钢材质；

进一步的，所述压力储水罐和物联网智能水表进水口连接管道上均连接水阀；

进一步的，所述中央净水器一台作备用，两台作主用；中央净水器进、出水口连接管上均连接水阀；

进一步的，所述物联网智能热水器内部有5G收发模块、温度传感器、微处理器芯片、存储器；5G收发模块可连接进网络；5G收发模块连接微处理器芯片，微处理器芯片连接存储器、物联网智能热水器控制器、温度传感器；温度传感器连接物联网智能热水器热水储水箱；

进一步的，所述基站内实现5G传输的重要部件为5GOTN传输模块；

进一步的，所述压力储水罐靠近底部内壁上连接水位探测传感器，与水位探测传感器连接的有微处理器芯片，微处理器芯片连接5G收发模块；

进一步的，所述滤芯监测报警模块由水质监测仪、微处理器芯片、5G收发模块组成，水质检测仪连接中央净水器出水管，水质检测仪数据传输线连接微处理器芯片，微处理器芯片连接5G收发模块。

本发明的另一目的在于提供一种物联网5G的直饮水智能管理装置的管理系统：

一个小区设为一个局域网，设立一个中央机房；根据小区入住率情况，在每一栋或者每一栋的每一个单元的屋面层设立净水设备房，设备房内安装两个合适规格容量的压力储水罐，用于储存未经过滤的净水；压力储水罐旁安装三台中央净水器，中央净水器可对储水罐内的净水进行五级过滤处理，分别是第一级致密PP棉、第二级颗粒活性炭、第三级精密PP棉、第四级反渗透膜、第五级后置活性炭；经过五级过滤后的净水可达到直饮级别；每一层设立一个水表管理间，该层所有住户物联网智能水表均安装在水表间内，每一用户家内安装一台智能水质检测表；从中央净水器经过滤后的直饮水通过管道连接至每一户的物联网智能水表后再对应接入每一户的智能水质检测表，实现直饮水入户；从智能水质检测表引出的直饮水可直接常温水管或接入物联网智能热水器；

小区中央机房内有服务器和通信机组，与基站通过5G网络进行数据传输，基站与客户终端和管理中心终端通过5G网络进行数据传输；

物联网智能水表内部自带无线通讯模组，可以和机房基站进行直接数据交互，无需集中器，功耗低，覆盖广，可以在闭塞恶劣的环境下进行通信；内置IC卡，可实现远程的计费，缴费；用户通过终端系统(APP或微信小程序)通过5G网络系统实时与物联网智能水表进行数据交互通信，用户通过终端可以查看用水量或水费余额，同时也可以通过终端进行线上缴费，缴费后数据保存在IC卡；同时物联网智能水表通过5G网络将水费信息和用户用水信息由内部无线通讯模组发送至管理中心终端；

智能水质检测表内置无线通信模块，溶解氧传感器、PH传感器、矿物质检测传感器、重金属检测传感器等；各功能传感器检测水质得出的信号可通过无线通信模块进行传输；智能水质检测表检测水质信息，并将数据通过5G网络传送至中央机房服务器大数据平台，用户通过终端系统(APP或微信小程序)由5G网络从数据库提取自家水质情况；智能水质检测表下沉至每一户，精细到可对每一户的水质进行检测；

物联网智能热水器内置5G收发模块、温度传感器、微处理器芯片、存储器；用户通过终端系统(APP或微信小程序)设置所需温度，并发送信息数据，数据经基站中转后发送至中央机房，中央机房根据对应IP地址将数据传送至对应户的物联网智能热水器内的5G收发模块，5G收发模块将数据送至微处理器芯片，微处理器芯片处理后将数据传送至存储器进行存储，同时控制物联网智能热水器开始工作；温度传感器实时感知物联网智能热水器储水箱内水温，并传送至微处理器芯片，微处理器芯片与设定温度进行运算对比，当热水器内水温达到设定温度后，微处理芯片控制物联网智能热水器停止加热工作，并进行保温；

压力储水罐内的水位探测传感器可实时探知水位，当压力储水罐内水位低于水位探测传感器的警戒水位后，水位探测传感器将低水位信息传送至微处理器芯片，微处理器芯片处理后通过5G收发模块将低水位信息传送至管理中心终端，提示工作人员及时补充压力储水罐内水量；

滤芯监测报警模块内的水质监测仪实时监测经中央净水器过滤出的净水水质，并将监测结果送至微处理器芯片，微处理器芯片再将信息数据通过5G收发模块送至管理中心终端；当经中央净水器过滤后的水质不达标，管理中心终端即会警示，中央净水器的滤芯功能丧失，需要更换新的滤芯。

本发明的有益效果是：

1、直饮水是将净水过滤后，达到直饮级别，可改善居民用水质量，提升居民生活品质，促进居民饮水健康；

2、利用5G网络将直饮水系统物联网智能水表与用户终端进行互联，用户可以在终端进行缴费，水量实时监测操作，方便快捷；

3、将智能水质检测表下沉至每一户，在引水的最后环节进行水质检测，保证每一户水质的精细管理，同时用户也可以通过终端和服务器水质数据库提取自家水质检测数据；

4、除了常温直饮水，将物联网智能热水器也加入直饮水系统，用户远程操控热水器进行设定温度的烧水工作；

5、可实时监测压力储水罐内水量，当水量对于警戒水位后可自动提醒工作人员进行水量补充。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种物联网5G的直饮水智能管理装置、系统的整体示意图；

图2是一种物联网5G的直饮水智能管理装置、系统的设备部分示意图；

图3是一种物联网5G的直饮水智能管理装置、系统的压力储水罐水位探测部件示意图；

图4是一种物联网5G的直饮水智能管理装置、系统的滤芯监测报警模块示意图；

图5是一种物联网5G的直饮水智能管理装置、系统的物联网智能水表系统原理框图；

图6是一种物联网5G的直饮水智能管理装置、系统的智能水质检测表系统原理框图；

图7是一种物联网5G的直饮水智能管理装置、系统的物联网智能热水器系统原理框图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-压力储水罐，101-水位探测传感器，102-微处理器芯片，103-5G收发模块，2-DN30PPR管道，201-水阀，3-DN25PPR管道，4-中央净水器，5-DN10PPR管道，6-物联网智能水表，7-智能水质检测表，8-物联网智能热水器，801-5G收发模块，802-温度传感器，803-微处理器芯片，804-存储器，9-中央机房服务器，10-基站，1001-5GOTN模块，11-客户终端，12-管理中心终端，13-滤芯监测报警模块，1301-水质监测仪，1302-微处理器芯片，1303-5G收发模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

方案中使用到的器件型号为：

水位探测传感器型号为HC-501

微处理器芯片型号为STM32F101RCT6

5G收发模块采用思科(Cisco)兼容SFP-25G-SR-S 25G SFP28光模块

物联网智能水表型号为NB-IoT物联网水表

智能水质检测表型号为山东精讯公司生产的水质COD在线快速测定仪

温度传感器型号为GX18B20

存储器型号为SST26VF016B-104I/SM

水质监测仪型号为XZ-0178

实施例1

参阅图1至图6所示，一种物联网5G的直饮水智能管理装置，其特征在于，包括：压力储水罐1、DN30PPR管道2、DN25PPR管道3、中央净水器4、DN10PPR管道5、物联网智能水表6、智能水质检测表7、物联网智能热水器8、中央机房服务器9、基站10、客户终端11、管理中心终端12、滤芯检测报警模块13；

所述压力储水罐1安装在屋面层的净水设备房，压力储水罐1采用304食品级不锈钢材质；压力储水罐1旁还安装着三台中央净水器4，中央净水器4一台作备用，两台作主用；压力储水罐1和物联网智能水表6进水口连接管道上均连接水阀201，中央净水器4进、出水口连接管上均连接水阀201，方便对每个设备进行单独的闭水不影响其他设备正常供水；

压力储水罐1由DN30PPR管道2引出后分支成三根DN25PPR管道3分别连接至三台中央净水器4的进水口；三台中央净水器4出水口均连接有滤芯检测报警模块13；三根DN25PPR管道3从滤芯检测报警模块13引出后分支成多根DN10PPR管道5，每一根DN10PPR管道5接入一户物联网智能水表6，从物联网智能水表6接出后接入每一户的智能水质检测表7，从智能水质检测表7接出后分接至物联网智能热水器8和常温水管；

所述物联网智能水表6、智能水质检测表7、物联网智能热水器8均通过5G网络连接中央机房服务器9，又由中央机房服务器9通过5G网络连接基站10，最后从基站10由5G网络连接至每一个客户终端11和管理中心终端12；物联网智能水表6接入5G网络后，用户可在终端系统上进行水费缴纳，水量查询，水费查询；智能水质检测表7接入5G网络后，用户可在终端系统上从中央机房服务器9数据库提取自家水质信息数据；

所述物联网智能热水器8内部有5G收发模块801、温度传感器802、微处理器芯片803、存储器804；5G收发模块801可连接进网络；5G收发模块801连接微处理器芯片803，微处理器芯片803连接存储器804、物联网智能热水器控制器、温度传感器802；温度传感器802连接物联网智能热水器热水储水箱；用户通过终端系统设置温度，远程操控物联网智能热水器8进行工作，并且将水温升至设定温度即停止加热，进行保温；

所述压力储水罐1靠近底部内壁上连接水位探测传感器101，与水位探测传感器101连接的有微处理器芯片102，微处理器芯片102连接5G收发模块103；水位探测传感器101实时探测压力储水罐1内水位，当水位低于水位探测传感器101时，传感器将低水位信息发送至微处理芯片102，微处理芯片102处理后通过5G收发模块将信息通过网络送至管理中心终端12，提示工作人员进行水量补充；

所述滤芯监测报警模块13由水质监测仪1301、微处理器芯片1302、5G收发模块1303组成，水质检测仪1301连接中央净水器4出水管，水质检测仪1301数据传输线连接微处理器芯片1302，微处理器芯片1302连接5G收发模块1303；滤芯监测报警模块13内的水质监测仪1301实时监测经中央净水器4过滤出的净水水质，并将监测结果送至微处理器芯片1302，微处理器芯片1302再将信息数据通过5G收发模块1303送至管理中心终端12；当经中央净水器4过滤后的水质不达标，管理中心终端12即会警示，中央净水器4的滤芯功能丧失，需要更换新的滤芯。

实施例2

参阅图1至图6所示，一种物联网5G的直饮水智能管理装置，其特征在于，包括：压力储水罐1、DN30PPR管道2、DN25PPR管道3、中央净水器4、DN10PPR管道5、物联网智能水表6、智能水质检测表7、物联网智能热水器8、中央机房服务器9、基站10、客户终端11、管理中心终端12、滤芯检测报警模块13；

所述压力储水罐1安装在屋面层的净水设备房，压力储水罐1采用304食品级不锈钢材质，储水罐外壁包覆一层隔热石棉板，外层在包覆一层不锈钢材质，可避免储水罐内净水因太阳暴晒而升温对净水水质造成影响，还可能造成内部菌群滋生，增加后期过滤难度；压力储水罐1旁还安装着三台中央净水器4，中央净水器4一台作备用，两台作主用；压力储水罐1和物联网智能水表6进水口连接管道上均连接水阀201，中央净水器4进、出水口连接管上均连接水阀201，方便对每个设备进行单独的闭水不影响其他设备正常供水；

压力储水罐1由DN30PPR管道2引出后分支成三根DN25PPR管道3分别连接至三台中央净水器4的进水口；三台中央净水器4出水口均连接有滤芯检测报警模块13；三根DN25PPR管道3从滤芯检测报警模块13引出后分支成多根DN10PPR管道5，每一根DN10PPR管道5接入一户物联网智能水表6，从物联网智能水表6接出后接入每一户的智能水质检测表7，从智能水质检测表7接出后分接至物联网智能热水器8和常温水管；

所述物联网智能水表6、智能水质检测表7、物联网智能热水器8均通过5G网络连接中央机房服务器9，又由中央机房服务器9通过5G网络连接基站10，最后从基站10由5G网络连接至每一个客户终端11和管理中心终端12；物联网智能水表6接入5G网络后，用户可在终端系统上进行水费缴纳，水量查询，水费查询；智能水质检测表7接入5G网络后，用户可在终端系统上从中央机房服务器9数据库提取自家水质信息数据；

所述物联网智能热水器8内部有5G收发模块801、温度传感器802、微处理器芯片803、存储器804；5G收发模块801可连接进网络；5G收发模块801连接微处理器芯片803，微处理器芯片803连接存储器804、物联网智能热水器控制器、温度传感器802；温度传感器802连接物联网智能热水器热水储水箱；用户通过终端系统设置温度，远程操控物联网智能热水器8进行工作，并且将水温升至设定温度即停止加热，进行保温；

所述压力储水罐1靠近底部内壁上连接水位探测传感器101，与水位探测传感器101连接的有微处理器芯片102，微处理器芯片102连接5G收发模块103；水位探测传感器101实时探测压力储水罐1内水位，当水位低于水位探测传感器101时，传感器将低水位信息发送至微处理芯片102，微处理芯片102处理后通过5G收发模块103将信息通过网络送至管理中心终端12，提示工作人员进行水量补充；

所述滤芯监测报警模块13由水质监测仪1301、微处理器芯片1302、5G收发模块1303组成，水质检测仪1301连接中央净水器4出水管，水质检测仪1301数据传输线连接微处理器芯片1302，微处理器芯片1302连接5G收发模块1303；滤芯监测报警模块13内的水质监测仪1301实时监测经中央净水器4过滤出的净水水质，并将监测结果送至微处理器芯片1302，微处理器芯片1302再将信息数据通过5G收发模块1303送至管理中心终端12；当经中央净水器4过滤后的水质不达标，管理中心终端12即会警示，中央净水器4的滤芯功能丧失，需要更换新的滤芯。

综上所述，1、直饮水是将净水过滤后，达到直饮级别，可改善居民用水质量，提升居民生活品质，促进居民饮水健康；

2、利用5G网络将直饮水系统物联网智能水表与用户终端进行互联，用户可以在终端进行缴费，水量实时监测操作，方便快捷；

3、将智能水质检测表下沉至每一户，在引水的最后环节进行水质检测，保证每一户水质的精细管理，同时用户也可以通过终端和服务器水质数据库提取自家水质检测数据；

4、除了常温直饮水，将物联网智能热水器也加入直饮水系统，用户远程操控热水器进行设定温度的烧水工作；

5、可实时监测压力储水罐内水量，当水量对于警戒水位后可自动提醒工作人员进行水量补充。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种物联网5G的直饮水智能管理装置，其特征在于，包括：压力储水罐、DN30PPR管道、DN25PPR管道、中央净水器、DN10PPR管道、物联网智能水表、智能水质检测表、物联网智能热水器、中央机房服务器、基站、客户终端、管理中心终端、滤芯检测报警模块；

所述压力储水罐安装在屋面层的净水设备房，压力储水罐旁还安装着三台中央净水器；压力储水罐由DN30PPR管道引出后分支成三根DN25PPR管道分别连接至三台中央净水器的进水口；三台中央净水器出水口均连接有滤芯检测报警模块，三根DN25PPR管道从三个滤芯检测报警模块引出后分支成多根DN10PPR管道，每一根DN10PPR管道接入一户物联网智能水表，从物联网智能水表接出后接入每一户的智能水质检测表，从智能水质检测表接出后分接至物联网智能热水器和常温水管；所述物联网智能水表、智能水质检测表、物联网智能热水器均通过5G网络连接中央机房服务器，又由中央机房服务器通过5G网络连接基站，最后从基站由5G网络连接至每一个客户终端和管理中心终端。

2.根据权利要求1所述一种物联网5G的直饮水智能管理装置，其特征在于，所述压力储水罐采用304食品级不锈钢材质。

3.根据权利要求1所述一种物联网5G的直饮水智能管理装置，其特征在于，所述压力储水罐和物联网智能水表进水口连接管道上均连接水阀。

4.根据权利要求1所述一种物联网5G的直饮水智能管理装置，其特征在于，所述中央净水器一台作备用，两台作主用；中央净水器进、出水口连接管上均连接水阀。

5.根据权利要求1所述一种物联网5G的直饮水智能管理装置，其特征在于，所述物联网智能热水器内部有5G收发模块、温度传感器、微处理器芯片、存储器；5G收发模块可连接进网络；5G收发模块连接微处理器芯片，微处理器芯片连接存储器、物联网智能热水器控制器、温度传感器；温度传感器连接物联网智能热水器热水储水箱。

6.根据权利要求1所述一种物联网5G的直饮水智能管理装置，其特征在于，所述基站内实现5G传输的重要部件为5GOTN传输模块。

7.根据权利要求1所述一种物联网5G的直饮水智能管理装置，其特征在于，所述压力储水罐靠近底部内壁上连接水位探测传感器，与水位探测传感器连接的有微处理器芯片，微处理器芯片连接5G收发模块。

8.根据权利要求1所述一种物联网5G的直饮水智能管理装置，其特征在于，所述滤芯监测报警模块由水质监测仪、微处理器芯片、5G收发模块组成，水质检测仪连接中央净水器出水管，水质检测仪数据传输线连接微处理器芯片，微处理器芯片连接5G收发模块。

9.根据权利要求1—8任一项所述的一种物联网5G的直饮水智能管理装置的管理系统，其特征在于：

一个小区设为一个局域网，设立一个中央机房；小区中央机房内有服务器和通信机组，与基站通过5G网络进行数据传输，基站与客户终端和管理中心终端通过5G网络进行数据传输；

物联网智能水表内部自带无线通讯模组，可以和机房基站进行直接数据交互，无需集中器，功耗低，覆盖广，可以在闭塞恶劣的环境下进行通信；内置IC卡，可实现远程的计费，缴费；用户通过终端系统(APP或微信小程序)通过5G网络系统实时与物联网智能水表进行数据交互通信，用户通过终端可以查看用水量或水费余额，同时也可以通过终端进行线上缴费，缴费后数据保存在IC卡；同时物联网智能水表通过5G网络将水费信息和用户用水信息由内部无线通讯模组发送至管理中心终端；

智能水质检测表内置无线通信模块，溶解氧传感器、PH传感器、矿物质检测传感器、重金属检测传感器等；各功能传感器检测水质得出的信号可通过无线通信模块进行传输；智能水质检测表检测水质信息，并将数据通过5G网络传送至中央机房服务器大数据平台，用户通过终端系统(APP或微信小程序)由5G网络从数据库提取自家水质情况；智能水质检测表下沉至每一户，精细到可对每一户的水质进行检测；

物联网智能热水器内置5G收发模块、温度传感器、微处理器芯片、存储器；用户通过终端系统(APP或微信小程序)设置所需温度，并发送信息数据，数据经基站中转后发送至中央机房，中央机房根据对应IP地址将数据传送至对应户的物联网智能热水器内的5G收发模块，5G收发模块将数据送至微处理器芯片，微处理器芯片处理后将数据传送至存储器进行存储，同时控制物联网智能热水器开始工作；温度传感器实时感知物联网智能热水器储水箱内水温，并传送至微处理器芯片，微处理器芯片与设定温度进行运算对比，当热水器内水温达到设定温度后，微处理芯片控制物联网智能热水器停止加热工作，并进行保温；

压力储水罐内的水位探测传感器可实时探知水位，当压力储水罐内水位低于水位探测传感器的警戒水位后，水位探测传感器将低水位信息传送至微处理器芯片，微处理器芯片处理后通过5G收发模块将低水位信息传送至管理中心终端，提示工作人员及时补充压力储水罐内水量；

滤芯监测报警模块内的水质监测仪实时监测经中央净水器过滤出的净水水质，并将监测结果送至微处理器芯片，微处理器芯片再将信息数据通过5G收发模块送至管理中心终端；当经中央净水器过滤后的水质不达标，管理中心终端即会警示，中央净水器的滤芯功能丧失，需要更换新的滤芯。

10.根据权利要求1—8任一项所述的一种物联网5G的直饮水智能管理装置、系统，其公开了在物联网直饮水领域的应用。

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