CN112097850A - 一种具有防冻结构的物联网水表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有防冻结构的物联网水表，包括水表主体，水表主体内设置有智能检测机构，智能检测单元内设有可充电电池和控制单元，机构包括侧壳体，侧壳体内设有向上拱起的分割板，分隔板将侧壳体内部分割成上腔体和便于水流直接通过的下腔体，上腔体内部设有隔热板把上腔体分割成位于下方的发电腔和位于上方的电气腔，电气腔内设有发电机和发电轴，发电轴内部中空，发电轴底部装有导热底筒，导热底筒内装有电性连接可充电电池的温差发电芯片，导热底筒外接有多组横向布置的导热叶片，智能检测机构的内侧设有发热元件，发热元件电性连接可充电电池和控制单元。本发明通过将温差发电和水轮发电巧妙地结合在一起，改善物联网水表的防冻性能。

Description

一种具有防冻结构的物联网水表

技术领域

本发明涉及物联网水表领域，具体涉及一种具有防冻结构的物联网水表。

背景技术

随着互联网和物联网行业的发展，计量行业面临升级，智慧水务、智慧供水系统需求增加，智能水表2.0时代也在互联网＋大环境下深度融合，开始从提供产品向提供服务转型。“智能水表2.0”是随着智慧供水和智慧水务技术发展以及管网测控自动化、信息化、智能化等需求提出的。它的出现，标志着智能水表技术和应用将会发生量和质的重大变革和突破。“智能水表2.0”技术已告别“智能水表1.0”时代以智能终端产品为中心的应用模式，而是向以终端、系统和应用并举，向用户提供解决方案的模式转变，通过将智能终端融入供水管网测控系统和互联网应用的整体架构中，来进一步挖掘和呈现智能水表在供排水等系统中的地位和作用。这样的物联网水表具有强大的功能；但是物联网水表使用锂电池（电池储电量大），其电池常为一次性的，整个使用寿命周期极少更换电池。

目前，现有的物联网水表在高寒地区使用条件，其容易出现水表内水结冰，破坏水表的情况，防冻性能差，而且在低温情况锂电池在零摄氏度时，其容量会减少20％，当达到零下10摄氏度时，容量可能只有一半左右，如何提高物联网水表的防冻性能对其在高寒地区的使用至关重要。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种具有防冻结构的物联网水表，解决了现有物联网水表在高寒地区使用条件，其容易出现水表内水结冰，破坏水表的情况，防冻性能差的缺陷。

本发明采取的技术方案如下：

一种具有防冻结构的物联网水表，包括：水表主体，所述水表主体一侧装有进水端，所述进水端末端连接发电机构，所述水表主体内设置有智能检测机构，所述智能检测单元内设有可充电电池和控制单元，所述发电机构包括侧壳体，所述侧壳体内设有向上拱起的分割板，所述分隔板将侧壳体内部分割成上腔体和便于水流直接通过的下腔体，所述上腔体内部设有隔热板把上腔体分割成位于下方的发电腔和位于上方的电气腔，所述电气腔内设有发电机和发电轴，所述发电机的传动轴上装有从动轮，所述发电轴底端向下伸入发电腔内，所述发电轴上装有主动轮，所述主动轮通过传动带连接从动轮，所述发电轴内部中空，所述发电轴底部装有导热底筒，所述导热底筒内装有电性连接可充电电池的温差发电芯片，所述导热底筒外接有多组横向布置的导热叶片，温差发电芯片上连接制冷件和制热件，所述制热件接触导热底筒，所述制冷件穿过发电轴向上穿出侧壳体，所述制冷件末端连接有导热排管；所述发电机电性连接可充电电池；所述智能检测机构的内侧设有发热元件，所述发热元件电性连接可充电电池和控制单元，所述控制单元用于控制发热元件的发热或停止发热。本发明采用在水表前端设有侧壳体，在侧壳体内设置发电机构，其通过将温差发电和水轮发电巧妙地结合在一起，其利用水流经过上腔体的发电腔带动发电轴转动，使得主动轮转动，并通过传动带带动从动轮转动，使得发电机发电，其发电机产生电量输送至可充电电池中。当室外温度低于10℃时，控制单元控制发热元件发热，使得智能检测机构的温度高于0℃，避免锂电池在低温下，容量急剧下降；同时加热水表内水的温度使其高于0℃，避免水结冰膨胀，损坏水表主体；同时当室外温度低于10℃时，而水表内水的温度在未结冰时其水体温度为0℃以上，内外温差较大使得温差发电芯片开始工作，产生电流，用于给可充电电池充电，同时水轮的快速转动使得导热叶片与水体快速接触，提高传热速率。

可选的，所述智能检测机构的内侧设有超声波振动元件，所述超声波振动元件电性连接可充电电池和控制单元，所述控制单元用于控制超声波振动元件的振动或停止振动。本发明采用超声波振动元件用于发出超声波使得水体振动，防止水体结冰。

可选的，所述进水端位于水表主体的前端位置。

可选的，所述控制单元电性连接可充电电池。

可选的，所述发电腔的端面设有电磁流量阀，所述电磁流量阀电性连接控制单元，所述控制单元用于控制电磁流量阀的流量大小。

可选的，所述下腔体内设有温度传感器，所述温度传感器用于电性连接控制单元，用于传输数据给控制单元。

可选的，所述导热叶片包括连接导热底筒的铜制的扇形连接片和多个尺寸不一的依次串联在一起的可伸展单元，多个所述可伸展单元的尺寸由靠近扇形连接片一端向远离扇形连接片一端依次增大，所述可伸展单元包括一对并列设置三角形的金属导热片，一对金属导热片的侧边通过可拉伸的硅胶膜相连，一对金属导热片的底边为折叠的铝箔纸，相邻两个可伸展单元的连接部的边缘的外面安装有固定座，所述固定座上可转动地装有固定条，所述固定条上装有可转动的与铝箔纸相连的簧片，所述固定条上装有扭簧，用于提供使得簧片和向内侧折叠的弹力，所述金属导热片、铝箔纸和硅胶膜构成一个封闭的导热腔，多个可伸展单元的导热腔相互连通，所述导热腔内设有导热液体和导热气体，所述导热腔内导热液体随着离心力的摆动以提供热对流和热传导交换。本发明的导热叶片采用多个尺寸不一的可伸展单元串联在一起，当导热叶片在水流的冲击下转动，导热腔内导热液体在离心力的作用积聚在最外端的可伸展单元中，并在离心力的作用下的铝箔纸展开，整个可伸展单元被拉伸，这样可伸展单元具有更大接触面积，使得可伸展单元与水流快速地换热；同时本发明的控制单元可以调节电磁流量阀的流量大小，使得可伸展单元反复拉伸或收叠，导热腔内导热液体随着离心力的往复摆动以提供热对流和热传导交换，使得导热腔内部的导热液体在多个导热腔内流动，使得热量快递地传递至导热底筒，提高了换热效率。

可选的，所述导热液体采用水。

可选的，所述导热气体采用氮气。

可选的，所述簧片为可伸缩的伸缩板。

（三）有益效果

1、本发明在水表前端设有侧壳体，在侧壳体内设置发电机构，其通过将温差发电和水轮发电巧妙地结合在一起，其利用水流经过上腔体的发电腔带动发电轴转动，使得主动轮转动，并通过传动带带动从动轮转动，使得发电机发电，其发电机产生电量输送至可充电电池中。当室外温度低于10℃时，控制单元控制发热元件发热，使得智能检测机构的温度高于0℃，避免锂电池在低温下，容量急剧下降；同时加热水表内水的温度使其高于0℃，避免水结冰膨胀，损坏水表主体；同时当室外温度低于10℃时，而水表内水的温度在未结冰时其水体温度为0℃以上，内外温差较大使得温差发电芯片开始工作，产生电流，用于给可充电电池充电，同时水轮的快速转动使得导热叶片与水体快速接触，提高传热速率。

2、本发明采用超声波振动元件用于发出超声波使得水体振动，防止水体结冰。

3、本发明的导热叶片采用多个尺寸不一的可伸展单元串联在一起，当导热叶片在水流的冲击下转动，导热腔内导热液体在离心力的作用积聚在最外端的可伸展单元中，并在离心力的作用下的铝箔纸展开，整个可伸展单元被拉伸，这样可伸展单元具有更大接触面积，使得可伸展单元与水流快速地换热；同时本发明的控制单元可以调节电磁流量阀的流量大小，使得可伸展单元反复拉伸或收叠，导热腔内导热液体随着离心力的往复摆动以提供热对流和热传导交换，使得导热腔内部的导热液体在多个导热腔内流动，使得热量快递地传递至导热底筒，提高了换热效率。

附图说明：

图1是本发明的实施例1具有防冻结构的物联网水表侧面及局部剖面图；

图2是本发明的实施例1具有防冻结构的物联网水表的流程结构图；

图3是本发明的实施例2具有防冻结构的物联网水表的流程结构图；

图4是本发明的实施例3具有防冻结构的物联网水表的导热叶片立体图；

图5是本发明的实施例3具有防冻结构的物联网水表的导热叶片中相邻两个可伸展单元连接剖面图；

图6是本发明的实施例3具有防冻结构的物联网水表的图5的A部分局部放大图；

图7是本发明的实施例3具有防冻结构的物联网水表的簧片的剖面图。

图中各附图标记为：

1、水表主体，2、进水端，3、发电机构，4、智能检测机构，5、可充电电池，6、控制单元，7、侧壳体，8、分割板，9、上腔体，10、下腔体，11、发电腔，12、电气腔，13、发电机，14、发电轴，15、从动轮，16、主动轮，17、传动带，18、超声波振动元件，19、导热腔，20、导热底筒，21、温差发电芯片，22、导热叶片，23、制冷件，24、导热排管，25、发热元件，26、电磁流量阀，27、温度传感器，28、隔热板，29、扇形连接片，30、可伸展单元，31、金属导热片，32、硅胶膜，33、铝箔纸，34、固定座，35、固定条，36、簧片，37、扭簧。

具体实施方式：

下面结合各附图，对本发明做详细描述。

实施例1

如图1、图2所示，本发明采取的技术方案如下：

一种具有防冻结构的物联网水表，包括：水表主体1，所述水表主体一侧装有进水端2，所述进水端末端连接发电机构3，所述水表主体内设置有智能检测机构4，所述智能检测单元内设有可充电电池5和控制单元6，所述发电机构包括侧壳体7，所述侧壳体内设有向上拱起的分割板8，所述分隔板将侧壳体内部分割成上腔体9和便于水流直接通过的下腔体10，所述上腔体内部设有隔热板28把上腔体分割成位于下方的发电腔11和位于上方的电气腔12，所述电气腔内设有发电机13和发电轴14，所述发电机的传动轴上装有从动轮15，所述发电轴底端向下伸入发电腔内，所述发电轴上装有主动轮16，所述主动轮通过传动带17连接从动轮，所述发电轴内部中空，所述发电轴底部装有导热底筒20，所述导热底筒内装有电性连接可充电电池的温差发电芯片21，所述导热底筒外接有多组横向布置的导热叶片22，温差发电芯片上连接制冷件23和制热件，所述制热件接触导热底筒，所述制冷件穿过发电轴向上穿出侧壳体，所述制冷件末端连接有导热排管24；所述发电机电性连接可充电电池；所述智能检测机构的内侧设有发热元件25，所述发热元件电性连接可充电电池和控制单元，所述控制单元用于控制发热元件的发热或停止发热。本实施例的可充电电池采用市面上常见的充电电池。

需要说明的是，本实施例中的控制单元可采用PLC（可编程逻辑控制器或其他物联网芯片）。本实施例中的发热元件可采用电热丝、电热电阻等元件。

所述进水端位于水表主体的前端位置。所述控制单元电性连接可充电电池。所述发电腔的端面设有电磁流量阀26，所述电磁流量阀电性连接控制单元，所述控制单元用于控制电磁流量阀的流量大小。所述下腔体内设有温度传感器27，所述温度传感器用于电性连接控制单元，用于传输数据给控制单元。

本实施例实施时，当水流经过发电机构的发电腔，利用水流经过上腔体的发电腔带动发电轴转动，使得主动轮转动，并通过传动带带动从动轮转动，使得发电机发电，其发电机产生电量输送至可充电电池中。当室外温度低于10℃时，控制单元控制发热元件发热，使得智能检测机构的温度高于0℃，避免锂电池在低温下，容量急剧下降；同时加热水表内水的温度使其高于0℃，避免水结冰膨胀，损坏水表主体；同时当室外温度低于10℃时，而水表内水的温度在未结冰时其水体温度为0℃以上，内外温差较大使得温差发电芯片开始工作，产生电流，用于给可充电电池充电，同时水轮的快速转动使得导热叶片与水体快速接触，提高传热速率。

实施例2

如图3所示，本实施例2与实施1的区别在于，所述智能检测机构的内侧还设有超声波振动元件18，所述超声波振动元件电性连接可充电电池和控制单元，所述控制单元用于控制超声波振动元件的振动或停止振动。

实施例3

如图4、图5、图6和图7所示，本实施例3与实施1的区别在于，所述导热叶片包括连接导热底筒的铜制的扇形连接片29和多个尺寸不一的依次串联在一起的可伸展单元30，多个所述可伸展单元的尺寸由靠近扇形连接片一端向远离扇形连接片一端依次增大，所述可伸展单元包括一对并列设置三角形的金属导热片31，一对金属导热片的侧边通过可拉伸的硅胶膜32相连，一对金属导热片的底边为折叠的铝箔纸33，相邻两个可伸展单元的连接部的边缘的外面安装有固定座34，所述固定座上可转动地装有固定条35，所述固定条上装有可转动的与铝箔纸相连的簧片36，所述固定条上装有扭簧37，用于提供使得簧片和向内侧折叠的弹力，所述金属导热片、铝箔纸和硅胶膜构成一个封闭的导热腔19，多个可伸展单元的导热腔相互连通，所述导热腔内设有导热液体和导热气体，所述导热腔内导热液体随着离心力的摆动以提供热对流和热传导交换。所述导热液体采用水或其他导热系数高无毒液体。所述导热气体采用氮气。所述簧片为可伸缩的伸缩板。

本实施例实施时，当导热叶片在水流的冲击下转动，导热腔内导热液体在离心力的作用积聚在最外端的可伸展单元中，并在离心力的作用下的铝箔纸展开，整个可伸展单元被拉伸，这样可伸展单元具有更大接触面积，使得可伸展单元与水流快速地换热；同时本发明的控制单元可以调节电磁流量阀的流量大小，使得可伸展单元反复拉伸或收叠，导热腔内导热液体随着离心力的往复摆动以提供热对流和热传导交换，使得导热腔内部的导热液体在多个导热腔内流动，使得热量快递地传递至导热底筒，提高了换热效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有防冻结构的物联网水表，其特征在于，包括：水表主体，所述水表主体一侧装有进水端，所述进水端末端连接发电机构，所述水表主体内设置有智能检测机构，所述智能检测单元内设有可充电电池和控制单元，所述发电机构包括侧壳体，所述侧壳体内设有向上拱起的分割板，所述分隔板将侧壳体内部分割成上腔体和便于水流直接通过的下腔体，所述上腔体内部设有隔热板把上腔体分割成位于下方的发电腔和位于上方的电气腔，所述电气腔内设有发电机和发电轴，所述发电机的传动轴上装有从动轮，所述发电轴底端向下伸入发电腔内，所述发电轴上装有主动轮，所述主动轮通过传动带连接从动轮，所述发电轴内部中空，所述发电轴底部装有导热底筒，所述导热底筒内装有电性连接可充电电池的温差发电芯片，所述导热底筒外接有多组横向布置的导热叶片，温差发电芯片上连接制冷件和制热件，所述制热件接触导热底筒，所述制冷件穿过发电轴向上穿出侧壳体，所述制冷件末端连接有导热排管；所述发电机电性连接可充电电池；所述智能检测机构的内侧设有发热元件，所述发热元件电性连接可充电电池和控制单元，所述控制单元用于控制发热元件的发热或停止发热，使得智能检测机构温度高于0℃。

2.如权利要求1所述的具有防冻结构的物联网水表，其特征在于，所述进水端位于水表主体的前端位置。

3.如权利要求1所述的具有防冻结构的物联网水表，其特征在于，所述控制单元电性连接可充电电池。

4.如权利要求1所述的具有防冻结构的物联网水表，其特征在于，所述发电腔的端面设有电磁流量阀，所述电磁流量阀电性连接控制单元，所述控制单元用于控制电磁流量阀的流量大小。

5.如权利要求1所述的具有防冻结构的物联网水表，其特征在于，所述下腔体内设有温度传感器，所述温度传感器用于电性连接控制单元，用于传输数据给控制单元。

6.如权利要求1或2或3或4或5所述的具有防冻结构的物联网水表，其特征在于，所述导热叶片包括连接导热底筒的铜制的扇形连接片和多个尺寸不一的依次串联在一起的可伸展单元，多个所述可伸展单元的尺寸由靠近扇形连接片一端向远离扇形连接片一端依次增大，所述可伸展单元包括一对并列设置三角形的金属导热片，一对金属导热片的侧边通过可拉伸的硅胶膜相连，一对金属导热片的底边为折叠的铝箔纸，相邻两个可伸展单元的连接部的边缘的外面安装有固定座，所述固定座上可转动地装有固定条，所述固定条上装有可转动的与铝箔纸相连的簧片，所述固定条上装有扭簧，用于提供使得簧片和向内侧折叠的弹力，所述金属导热片、铝箔纸和硅胶膜构成一个封闭的导热腔，多个可伸展单元的导热腔相互连通，所述导热腔内设有导热液体和导热气体。

7.如权利要求6所述的具有防冻结构的物联网水表，其特征在于，所述导热液体采用水。

8.如权利要求6所述的具有防冻结构的物联网水表，其特征在于，所述导热气体采用氮气。

9.如权利要求6所述的具有防冻结构的物联网水表，其特征在于，所述簧片为可伸缩的伸缩板。

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