CN202976321U - 小口径超声波智能水表 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水表技术领域，公开了一种小口径超声波智能水表，包括基表本体，基表本体上设有进水口和出水口，基表本体上设有第一球形膨胀腔和第二球形膨胀腔，第一球形膨胀腔和第二球形膨胀腔顶部分别设有第一超声波换能器，底部分别设有第一超声波反射立柱和第二超声波反射立柱，所述第一超声波换能器上设有第一积分仪，所述第一超声波反射立柱和所述第二超声波反射立柱顶端分别设有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面和所述第二反射面相向。它成功地将超声波技术应用于小口径水表，并且能够对水表自身是否发生故障进行检测。

Description

小口径超声波智能水表

技术领域

本实用新型属于水表技术领域，涉及一种智能水表，具体涉及一种小口径超声波智能水表。 

背景技术

目前绝大多数水表均为机械式水表，只有少数大口径水表采用超声波方式。其中机械式水表技术比较成熟，成本低，性能也很可靠，小口径的水表基本上都是采用的该方案。机械式水表的工作原理是通过水流推动叶轮转动来计量流过的水的体积，该方案结构简单，组装方便。但是在实际应用中，用户的水表一般是安装在并联的管道上，在使用过程中会因为其他用户或者增压设备的原因在管道中产生水锤现象，机械式水表受水锤现象的影响在水龙头关闭的情况下依然会驱动叶轮的转动，使流量计数器跳变，会造成一定的计量误差。而基于超声波技术的水表可以解决水锤问题带来的影响，目前在大口径水表中已经得到了较好的应用。但是，在小口径水表领域，由于基表本体管径较小，而超声波换能器尺寸较大，在应用上受到一定的限制；另外超声波式小口径水表在测量极小流量流速下的数据误差一般较大，这些原因都限制了超声波技术在小口径水表领域中的应用。并且，现有的水表都无法对水表自身的故障进行有效检测，是否漏水以及水表的流量计算是否准确进行有效检测，从而无法在水表最初发生漏水或计量不准确等故障时采取有效措施，导致较大漏水事故的发生或较大计量偏差导致水暖用户或供应单位蒙受不应有的损失。

实用新型内容

现有技术中超声波技术应用于小口径水表会受到一定限制，且超声波式小口径水表在测量极小流量流速下的数据误差一般存在较大的缺陷，本实用新型提供了一种小口径超声波智能水表，该智能水表不但克服了上述技术缺陷，还能够对水表自身是否发生故障进行检测。 

本实用新型是通过以下技术方案实现的： 

一种小口径超声波智能水表，包括基表本体，基表本体上设有进水口和出水口，其中：基表本体上设有第一球形膨胀腔和第二球形膨胀腔，第一球形膨胀腔和第二球形膨胀腔顶部分别设有第一超声波换能器，底部分别设有第一超声波反射立柱和第二超声波反射立柱，所述第一超声波换能器上设有第一积分仪，所述第一超声波反射立柱和所述第二超声波反射立柱顶端分别设有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面和所述第二反射面相向；并且，基表本体上还设有第三球形膨胀腔和第四球形膨胀腔，所述第三球形膨胀腔和所述第四球形膨胀腔顶部分别设有第二超声波换能器，底部分别设有第三超声波反射立柱和第四超声波反射立柱，所述第二超声波换能器上设有第二积分仪，所述第三超声波反射立柱和所述第四超声波反射立柱顶端分别设有第三反射面和第四反射面，所述第三反射面和所述第四反射面相向；所述第一积分仪和所述第二积分仪，分别通过第一通信端口和第二通信端口向比较器输出第一流量值和第二流量值，所述比较器对分别来自所述第一积分仪和所述第二积分仪的所述第一流量值和所述第二流量值进行比较，以判断所述水表自身是否发生故障。

所述比较器在所述第一流量信息和所述第二流量信息不相等时输出故障警报信号。 

所述故障警报信号用于驱动声音警报器和/或一组发光二极管。 

第一球形膨胀腔、第二球形膨胀腔、第三球形膨胀腔和第四球形膨胀腔的直径是基表本体直径的1.6倍。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是： 

在超声波反射立柱的位置设有球形膨胀腔，以降低了超声波反射立柱附近的紊流影响，减少涡流的产生，提高测量的稳定性和准确度,且球形膨胀腔的直径是基表本体直径的1.6倍时，测量的稳定性和准确度最高； 

通过设置比较器对来自水表不同部位的流量值进行比较，从而判断水表是否有漏水或计量不准确的故障发生； 

通过控制阀门实现在计量收费条件下水的通断控制动作；通过积分仪上的流量传感器接口、通信接口、IC卡接口和电机控制接口实现流量检测、通信、计费控制功能； 

本实用新型采用球形膨胀腔内设置超声波反射立柱的方式，成本降低，稳定性更好，性能可靠并取消了支架，使流体可以顺利的通过基表本体，从而降低了基表本体的压力损失；对于供暖管道，可以有效的减小系统负载；并且设置比较器可以迅速判断水表是否发生漏水或计量不准确的故障，避免了不能及时发现水表故障所带来的损失。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图； 

在图1中，1、进水口；2、基表本体；3、出水口；4、第一球形膨胀腔；5、第一反射面；6、第一超声波反射立柱；7、第二球形膨胀腔；8、第二反射面；9、第二超声波反射立柱；10、比较器；11、第一超声波换能器；12、第一积分仪；13、第一通信端口；4’、第三球形膨胀腔；5’、第四反射面；6’、第三超声波反射立柱；7’、第四球形膨胀腔；8’、第四反射面；9’、第四超声波反射立柱；11’、第二超声波换能器；12’、第二积分仪；13’、第二通信端口；。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明： 

一种小口径超声波智能水表，包括基表本体（2），基表本体（2）上设有进水口（1）和出水口（3），基表本体（2）上设有第一球形膨胀腔（4）和第二球形膨胀腔（7），第一球形膨胀腔（4）和第二球形膨胀腔（7）顶部分别设有第一超声波换能器（11），底部分别设有第一超声波反射立柱（6）和第二超声波反射立柱（9），所述第一超声波换能器（11）上设有第一积分仪（12），所述第一超声波反射立柱（6）和所述第二超声波反射立柱（9）顶端分别设有第一反射面（5）和第二反射面（8），所述第一反射面（5）和所述第二反射面（8）相向；

基表本体（2）上还设有第三球形膨胀腔（4’）和第四球形膨胀腔（7’），所述第三球形膨胀腔（4’）和所述第四球形膨胀腔（7’）顶部分别设有第二超声波换能器（11’），底部分别设有第三超声波反射立柱（6’）和第四超声波反射立柱（9’），所述第二超声波换能器（11’）上设有第二积分仪（12’），所述第三超声波反射立柱（6’）和所述第四超声波反射立柱（9’）顶端分别设有第三反射面（5’）和第四反射面（8’），所述第三反射面（5’）和所述第四反射面（8’）相向；

所述第一积分仪（12）和所述第二积分仪（12’），分别通过第一通信端口（13）和第二通信端口（13’）向比较器（10）输出第一流量值和第二流量值，所述比较器（10）对分别来自所述第一积分仪和所述第二积分仪的所述第一流量值和所述第二流量值进行比较，以判断所述智能水表是否发生故障；

       比较器（10）在所述第一流量信息和所述第二流量信息不相等时输出故障警报信号，故障警报信号用于驱动声音警报器和/或一组发光二极管；

基表本体（2）采用黄铜制作；第一超声波反射立柱-第四超声波反射立柱的底部均设有竖状滚刀纹，且第一超声波反射立柱-第四超声波反射立柱采用不锈钢制作而成。 

本实用新型在安装时，第一超声波反射立柱-第四超声波反射立柱组装时的环境温度在5℃以下，反射面与超声波反射立柱的轴线的夹角呈45°；第一超声波反射立柱-第四超声波反射立柱通过挤压分别安装到第一球形膨胀腔-第四球形膨胀腔内；超声波反射立柱的高度根据基表本体（2）的规格确定，使超声波反射立柱安装到球形膨胀腔内后，其反射面的中心在基表本体2的中轴线上。 

本实用新型在使用时，基表本体（2）上第一球形膨胀腔（4）和第二球形膨胀腔（7）上的第一超声波换能器（11）的信号线通过流量传感器接口连接到第一积分仪（12），从而将第一流量感测数据传给第一积分仪（12），第一积分仪（12）根据第一流量感测数据计算出第一流量值，第一积分仪（12）上的外部通信接口连接外部的M-BUS通信线路，第一积分仪（12）上的IC卡接口读取用户购买的水量，电机控制接口根据电机输出的3V或者5V电压操纵控制位于水表入水口端的入水阀门的通断；基表本体（2）上第三球形膨胀腔（4’）和第四球形膨胀腔（7’）上的第二超声波换能器（11’）的信号线通过流量传感器接口连接到第二积分仪（12’），从而将第二流量感测数据传给第二积分仪（12’），第二积分仪（12’）根据第二流量感测数据计算出第二流量值，第二积分仪（12’）上的外部通信接口连接外部的M-BUS通信线路，第二积分仪（12’）上的IC卡接口读取用户购买的水量，电机控制接口根据电机输出的3V或者5V电压操纵控制位于水表出水口端的出水阀门的通断。

工作时，第一球形膨胀腔（4）上的超声波换能器发射超声波,超声波经第一超声波反射立柱上的第一反射面（5）反射到第二反射面（8），最后由第二球形膨胀腔（7）上的超声波换能器接收超声波的速度、频率和时间信号，信号接收后，由第二球形膨胀腔（7）上的超声波换能器发射超声波，如此往复运动；在顺流方向时超声波会加快传播,而在逆流方向时超声波会延迟传播，利用顺逆流之间的时间差可换算出液体的流速,进一步可以计算出水的流量，从而在第一积分仪（12）中得到第一流量值。采用相同方式，可以在第二积分仪（12’）中得到第二流量值。

       第一积分仪（12）和第二积分仪（12’）分别通过第一通信端口（13）和第二通信端口（13’）向比较器（10）发送第一流量值和第二流量值，比较器（10）对第一流量值和第二流量值进行比较：当第一积分仪（12）和第二积分仪（12’）任意一个的流量计量发生故障时，会导致第一流量值和第二流量值发生较大偏差，此时，比较器输出故障警报信号以驱动声音警报器和/或一组发光二极管，从而提醒用户进行故障排查；当水表发生漏水时，水表内不同位置处的水压和流速不相同，从而导致第一流量值和第二流量值发生较大偏差，此时，比较器也输出故障警报信号以驱动声音警报器和/或一组发光二极管，从而及时提醒用户进行故障排查。

       以上参照附图描述了本实用新型的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本实用新型的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

在此公开了本实用新型的特定实施方式。本领域的普通技术人员将容易地认识到，本实用新型在其他环境下具有其他应用。实际上，还存在许多实施方式和实现。所附权利要求绝非为了将本实用新型的范围限制为上述具体实施方式。另外，任意对于“用于……的装置”的引用都是为了描绘要素和权利要求的装置加功能的阐释，而任意未具体使用“用于……的装置”的引用的要素都不希望被理解为装置加功能的元件，即使该权利要求包括了“装置”的用词。

尽管已经针对特定优选实施方式或多个实施方式示出并描述了本实用新型，但是显然，本领域技术人员在阅读和理解说明书和附图时可以想到等同的修改例和变型例。尤其是对于由上述要素（部件、组件、装置、组成等）执行的各种功能，除非另外指出，希望用于描述这些要素的术语（包括“装置”的引用）对应于执行所述要素的具体功能的任意要素（即，功能等效），即使该要素在结构上不同于在本实用新型的所例示的示例性实施方式或多个实施方式中执行该功能的公开结构。另外，尽管以上已经针对几个例示的实施方式中的仅一个或更多个描述了本实用新型的具体特征，但是可以根据需要以及从对任意给定或具体应用有利的方面考虑，将这种特征与其他实施方式的一个或更多个其他特征相结合。

Claims (4)

1.一种小口径超声波智能水表，包括基表本体（2），基表本体（2）上设有进水口（1）和出水口（3），其特征在于：

基表本体（2）上设有第一球形膨胀腔（4）和第二球形膨胀腔（7），第一球形膨胀腔（4）和第二球形膨胀腔（7）顶部分别设有第一超声波换能器（11），底部分别设有第一超声波反射立柱（6）和第二超声波反射立柱（9），所述第一超声波换能器（11）上设有第一积分仪（12），所述第一超声波反射立柱（6）和所述第二超声波反射立柱（9）顶端分别设有第一反射面（5）和第二反射面（8），所述第一反射面（5）和所述第二反射面（8）相向；

基表本体（2）上还设有第三球形膨胀腔（4’）和第四球形膨胀腔（7’），所述第三球形膨胀腔（4’）和所述第四球形膨胀腔（7’）顶部分别设有第二超声波换能器（11’），底部分别设有第三超声波反射立柱（6’）和第四超声波反射立柱（9’），所述第二超声波换能器（11’）上设有第二积分仪（12’），所述第三超声波反射立柱（6’）和所述第四超声波反射立柱（9’）顶端分别设有第三反射面（5’）和第四反射面（8’），所述第三反射面（5’）和所述第四反射面（8’）相向；

    所述第一积分仪（12）和所述第二积分仪（12’），分别通过第一通信端口（13）和第二通信端口（13’）向比较器（10）输出第一流量值和第二流量值，所述比较器（10）对分别来自所述第一积分仪和所述第二积分仪的所述第一流量值和所述第二流量值进行比较，以判断所述智能水表是否发生故障。

2.根据权利要求1所述的小口径超声波智能水表，其特征在于：所述比较器（10）在所述第一流量信息和所述第二流量信息不相等时输出故障警报信号。

3.根据权利要求2所述的小口径超声波智能水表，其特征在于：所述故障警报信号用于驱动声音警报器和/或一组发光二极管。

4.根据权利要求3所述的小口径超声波智能水表，其特征在于：球形膨胀腔甲（4）和球形膨胀腔乙（7）的直径是基表本体（2）直径的1.6倍。