CN203743860U - 基于物联网技术的自发电供水管网监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网技术的自发电供水管网监测系统，其特征在于，包括设于多个监测站点的多个监测终端、中继器和监测中心，所述中继器通过GPRS、3G、以太网中任意一种或多种通信方式与所述监测中心进行通信；每一所述监测终端包括：监测模块，用于监测多个关键供水管道节点的状态信息，并获取相应的监测数据；zigbee通信模块，采用zigbee通信方式将所述监控模块获取的监测数据发送给所述中继器；水流发电模块，与所述监测模块连接，用于将水流能量转化为电能，并为所述监测模块提供电能。采用本实用新型可不间断的提供电能，减少因断电导致不能实时监测而发生事故的情况，实现对供水管网状态的24小时不间断远程监测功能，维护与建设成本更低。

Description

基于物联网技术的自发电供水管网监测系统

技术领域

本实用新型涉及测控自动化领域，尤其涉及一种基于物联网技术的自发电供水管网监测系统。  

背景技术

城市化程度是一个国家经济发达程度，特别是工业化水平高低的一个重要标志，近年来，根据国家政策支持，全国各地加快了城市化进程，虽然各项市政基础设施开工建设，城市内遍布各类型错综复杂的管网，因各种不规范的施工、管网老化等原因导致城市供水安全的突发事件不断发生，在供水安全的监测方面有关主管部门投入大量人力、物力。为解决上述问题，实现城市供水管网自动监测和对管网事故进行预防的目的，大量的城市管网在线监测系统已经逐步建成，但现在各级供水管网监测系统仍然有很多问题，主要是以下几点：

一、管网压力监测设备对市电依赖性较大，主要安装在供水公司设定的固定监测点，需修建固定设施，添加配套设备并布设供电、通信线缆等内容，建设与维护成本费用高。

二、现有管网监测站点的建设主要设计在固定房间、地下室供水泵房等，为节省管网监测成本，供水公司大多将监测终端和泵房电机、变频器等大功率设备安装在同一个房间内，因此存在设备间通信串扰、用电安全等风险，降低了运行稳定性。        

三、固定站点需要较大的维护工作，人员流动性大，站点内诸多设备属于高度集成的智能化仪表，监测到的各种数据存在人为修改的可能。

四、现有监控系统大多采用有线以太网、无线GPRS、3G等实现远程通信传输，对监测站点周边通信环境要求高。

五、各个固定站点的建设大多保持较长的距离，降低了管网监测的灵活性。

六、郊区管网压力监测站点无市电情况下使用的太阳能配电方案成本较高，易损坏及丢失。

专利号为“200910103295.4”的发明公开了一种消防供水管网水压远程监测管理系统，包括安装在消防供水管网上的水压检测单元、GPRS无线中继器、消防水压数据管理中心，其中水压检测单元和GPRS无线中继器采用无线方式进行数据传输和组网，水压检测单元采用电池供电，系统设备简单、方便维护、成本较低，但是仍然存在不足：电池不能长效的供电，当电池电量用尽时，而且维护人员又没有及时发现和更换电池，此时水压检测单元就不能正常工作，不能得到实时监控，有可能造成管网事故的发生。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对现有技术的不足而提供一种基于物联网技术的自发电供水管网监测系统，通过对设备间的集成控制和自发电系统，有效解决监测站点设定问题，实现了对供水管管网运行状态的远程监测。

为解决以上技术问题，本实用新型提供了一种基于物联网技术的自发电供水管网监测系统，包括设于多个监测站点的多个监测终端、中继器和监测中心，所述多个监测终端通过zigbee方式与所述中继器进行通信，所述中继器通过GPRS、3G、以太网中任意一种或多种通信方式与所述监测中心进行通信；每一所述监测终端包括：

监测模块，用于监测多个关键供水管道节点的状态信息，并获取相应的监测数据；

zigbee通信模块，采用zigbee通信方式将所述监控模块获取的监测数据发送给所述中继器，从而通过所述中继器将监测数据发送所述监测中心；

水流发电模块，与所述监测模块连接，用于将水流能量转化为电能，并为所述监测模块提供电能。

其中，所述监测模块还包括：

传感器单元，安装在关键供水管道节点，用于实时监测所述关键供水管道节点的供水信息，并传输至主控制器单元；

主控制器单元，用于控制所述zigbee通信模块和整个监测模块的工作状态以及接收所述传感器单元监测的信息并进行处理以得到所述监控数据，并传输至所述zigbee通信模块；

电源控制单元，分别连接所述传感器单元、主控制器单元、zigbee通信模块、蓄电池和水流发电模块，用于控制所述蓄电池的充电和放电；以及

蓄电池，连接所述电源控制单元，用于通过所述电源控制单元为所述传感器单元、主控制器单元、zigbee通信模块提供电能。

进一步的，所述水流发电模块采用微型管道水流发电机，以将供水管道水流能量转化为电能。

进一步的，所述主控制器单元采用低功耗处理器，以对控制整个监测模块的工作状态，具体控制为：所述主控制器单元有睡眠、休眠、运行三种工作状态，当所述主控制器单元工作在运行状态时开启所述电源控制单元以为监控模块供电，获取外围设备数据及状态信息，并对接收的所述传感器单元监测的信息进行分析处理输出；当所述主控制器单元工作在睡眠状态时，只允许所述zigbee通信模块处于待机状态以降低功耗，同时对其他设备进行断电处理；当所述主控制器单元工作在休眠状态时，则对所有设备进行断电处理，所述主控制器单元进入休眠状态等待定时唤醒。

进一步的，所述主控制器单元的接口包括RS232、RS485、USB工业通信标准接口的一种或几种。

进一步的，所述传感器单元采用压力传感器，用于监测关键供水管道节点的水压情况。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、以微型管道水流发电机作为电源提供设备，摆脱了对市电的依靠，在某些偏僻环境下也可以使用，而且可不间断的提供电能，减少因断电导致不能实时监测而发生事故的情况，实现对供水管网状态的24小时不间断监测功能；

2、不需要安装泵房电机、变频器等大功率设备因此不存在设备间通信串扰、用电安全等风险，运行稳定性更高；        

3、采用传感器监测管道节点水压情况，并直接将监测数据直接到中继器，人为修改的可能性低，数据安全性高；

4、关键监测管道节点采用zigbee方式进行无线区域组网，组网方式成本较低，节点间通信不需要向运营商缴纳通信服务费，监测站点周边通信环境要求低，适合于无公网信号的地下管道监测站点的通信组网；

5、传感器体积较小，可以安装在任意一个管网节点，大大增强了供水管网监测的便携性和灵活性，减少了监测盲点；

6、不需修建固定设施，仅需要在供水管道关键节点安装传感器即可，建设与维护成本费用低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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是本实用新型实施例提供的基于物联网技术的自发电供水管网监测系统的系统框图；

图2是图1中监测终端的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种基于物联网技术的自发电供水管网监测系统，如图1所示，包括设于多个监测站点的多个监测终端、中继器20和监测中心30，多个监测终端通过zigbee方式与所述中继器20进行通信，所述中继器20通过GPRS、3G、以太网中任意一种或多种通信方式与所述监测中心30进行通信；这种组网方式成本较低，节点间通信不需要向运营商缴纳通信服务费。适合于无公网信号的地下管道监测站点的通信组网。所述监测中心30用于接收多个所述中继器汇总集中的监测数据，并进行数据处理，以及根据处理结果进行决策，以实时监控各站点供水管道的安全状况，一个监测终端10包括：

监测模块101，用于监测多个关键供水管道节点的状态信息，并获取相应的监测数据；

zigbee通信模块102，采用zigbee通信方式将所述监控模块101获取的监测数据发送给所述中继器20，从而通过所述中继器20将监测数据发送所述监测中心30；

水流发电模块103，与所述监测模块101连接，用于将水流能量转化为电能，并为所述监测模块101提供电能，摆脱了对市电的依靠，在某些偏僻环境下也可以使用，而且可不间断的提供电能，减少因断电导致不能实时监测而发生事故的情况，实现对供水管网状态的24小时不间断监测功能。

其中，所述监测模块101还包括：

传感器单元1011，安装在关键供水管道节点，用于实时监测所述关键供水管道节点的状态信息，并传输至主控制器单元1012，传感器体积较小，可以安装在任意一个管网节点，大大增强了供水管网监测的便携性和灵活性，减少了监测盲点；

主控制器单元1012，用于控制所述zigbee通信模块102和整个监测模块101的工作状态以及接收所述传感器单元1011监测的信息并进行处理以得到所述监控数据，并传输至所述zigbee通信模块102；

电源控制单元1013，分别连接所述传感器单元1011、主控制器单元1012、zigbee通信模块102、蓄电池1014和水流发电模块103，用于控制蓄电池1014的充电和放电，即对所述蓄电池1014电压进行稳压处理以延长蓄电池的使用寿命，以及在蓄电池1014电量不足时打开所述水流发电模块103对所述蓄电池进行充电操作，和在蓄电池1014充满时关闭所述水流发电模块103；以及

蓄电池1014，连接所述电源控制单元1013，用于通过所述电源控制单元1013为所述传感器单元1011、主控制器单元1012、zigbee通信模块102提供电能。

进一步的，所述水流发电模块103采用微型管道水流发电机，以将供水管道水流能量转化为电能。

进一步的，所述主控制器单元1012采用低功耗处理器，以对控制整个监测模块101的工作状态，具体控制为：所述主控制器单元1012有睡眠、休眠、运行三种工作状态，当所述主控制器单元1012工作在运行状态时开启所述电源控制单元1013以为监控模块101供电，获取外围设备数据及状态信息，并对接收的所述传感器单元1011监测的信息进行分析处理输出；当所述主控制器单元1012工作在睡眠状态时，只允许所述zigbee通信模块102处于待机状态以降低功耗，同时对其他设备进行断电处理；当所述主控制器单元1012工作在休眠状态时，则对所有设备进行断电处理，所述主控制器单元1012进入休眠状态等待定时唤醒。

进一步的，所述主控制器单元1012的接口包括RS232、RS485、USB工业通信标准接口的一种或几种，用于连接仪表或传感器等器件。

进一步的，所述传感器单元1011采用压力传感器，用于监测关键供水管道节点的水压情况，可以理解的，传感器单元还可以同时采用其他传感器，例如温度传感器、湿度传感器等，用于更加全面的监测供水管网的状态，保障供水管道的安全性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、以微型管道水流发电机作为电源提供设备，摆脱了对市电的依靠，在某些偏僻环境下也可以使用，而且可不间断的提供电能，减少因断电导致不能实时监测而发生事故的情况，实现对供水管网状态的24小时不间断监测功能；

2、不需要安装泵房电机、变频器等大功率设备因此不存在设备间通信串扰、用电安全等风险，运行稳定性更高；        

3、采用传感器监测管道节点水压情况，并直接将监测数据直接到中继器，人为修改的可能性低，数据安全性高；

4、关键监测管道节点采用zigbee方式进行无线区域组网，组网方式成本较低，节点间通信不需要向运营商缴纳通信服务费，监测站点周边通信环境要求低，适合于无公网信号的地下管道监测站点的通信组网；

5、传感器体积较小，可以安装在任意一个管网节点，大大增强了供水管网监测的便携性和灵活性，减少了监测盲点；

6、不需修建固定设施，仅需要在供水管道关键节点安装传感器即可，建设与维护成本费用低。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种基于物联网技术的自发电供水管网监测系统，其特征在于，包括设于多个监测站点的多个监测终端、中继器和监测中心，所述多个监测终端通过zigbee方式与所述中继器进行通信，所述中继器通过GPRS、3G、以太网中任意一种或多种通信方式与所述监测中心进行通信；每一所述监测终端包括：

监测模块，用于监测多个关键供水管道节点的状态信息，并获取相应的监测数据；

zigbee通信模块，采用zigbee通信方式将所述监控模块获取的监测数据发送给所述中继器，从而通过所述中继器将监测数据发送所述监测中心；

水流发电模块，与所述监测模块连接，用于将水流能量转化为电能，并为所述监测模块提供电能。

2.如权利要求1所述的基于物联网技术的自发电供水管网监测系统，其特征在于，所述监测模块还包括：

传感器单元，安装在关键供水管道节点，用于实时监测所述关键供水管道节点的状态信息，并传输至主控制器单元；

主控制器单元，用于控制所述zigbee通信模块和整个监测模块的工作状态以及接收所述传感器单元监测的状态信息并进行处理以得到所述监控数据，并传输至所述zigbee通信模块；

电源控制单元，分别连接所述传感器单元、主控制器单元、zigbee通信模块、蓄电池和水流发电模块，用于控制蓄电池的充电和放电；以及

蓄电池，连接所述电源控制单元，用于通过所述电源控制单元为所述传感器单元、主控制器单元、zigbee通信模块提供电能。

3.如权利要求1或2所述的基于物联网技术的自发电供水管网监测系统，其特征在于，所述水流发电模块采用微型管道水流发电机，以将供水管道水流能量转化为电能。

4.如权利要求2所述的基于物联网技术的自发电供水管网监测系统，其特征在于，所述主控制器单元采用低功耗处理器，以对控制整个监测模块的工作状态，具体控制为：所述主控制器单元有睡眠、休眠、运行三种工作状态，当所述主控制器单元工作在运行状态时开启所述电源控制单元以为监控模块供电，获取外围设备数据及状态信息，并对接收的所述传感器单元监测的信息进行分析处理输出；当所述主控制器单元工作在睡眠状态时，只允许所述zigbee通信模块处于待机状态以降低功耗，同时对其他设备进行断电处理；当所述主控制器单元工作在休眠状态时，则对所有设备进行断电处理，所述主控制器单元进入休眠状态等待定时唤醒。

5.如权利要求2所述的基于物联网技术的自发电供水管网监测系统，其特征在于，所述主控制器单元的接口包括RS232、RS485、USB工业通信标准接口的一种或几种。

6.如权利要求2所述的基于物联网技术的自发电供水管网监测系统，其特征在于，所述传感器单元采用压力传感器，用于监测关键供水管道节点的水压情况。