CN204101957U - 基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统，包括一个监控中心和多个现场监控装置；监控中心包括：一台PC机和一个无线射频收发单元；现场监控装置包括：Zigbee模块、数据采集单元及外设电路、LCD显示单元；Zigbee模块以CC2530芯片为核心，通过传感器及其外设电路对现场信息进行采集，然后利用Zigbee模块中的无线射频收发单元将采集到的数据传送给监控中心进行数据传输和信息交换，从而构成了一个建筑群/住宅小区供水监控网络。本实用新型所述系统大大地减少了水泵启动的频率，有效地改善了水泵的工作条件，降低了水泵的损耗，延长了水泵的使用寿命。

Description

基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于城市供水系统的节能监控系统，具体是涉及一种对城市供水系统中的多个供水泵房的设备进行节能监测与控制的基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统。

背景技术

建筑能耗历来都是能源消耗的重要组成部分。用户供水系统作为建筑能耗系统中最重要的部分之一，其节能设计显得尤为重要，针对建筑物用户供水系统，人们对以网络化、信息化为代表的新型节能、节水技术重视不足。

国内大部分建筑物供水方面，大多是在供水管网的用户端采用恒压变频调速供水、节水设施。近年来，随着变频调速技术的发展和人们认识水平的提高，变频调速技术已成为交流电动机调速的主流，变频恒压供水成为建筑物供水的主要方式。与传统的供水系统相比，有供水质量高、灵活性强、耗电少、电机起制动平稳等优点，具有良好的经济效益。

当前的变频恒压供水系统一般实现了系统供水压力稳定而流量可在大范围内连续变化的功能，可以保证用户任何时候的用水压力。但是，这种精确的控制系统存在着一定的缺陷和不足，主要表现在水泵的频繁启动上。众所周知，设备的频繁启动会增加设备的损耗，大大降低设备的使用寿命。

实用新型内容

发明目的：本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种能够有效改善供水水泵工作条件、降低水泵启动频率，实现了对多个用户供水泵房进行自动控制与管理的基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统。

技术方案：为了实现以上目的，本实用新型所述的一种基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统，包括一个监控中心和至少一个现场监控装置；监控中心包括：一台PC机和一个无线射频收发单元；现场监控装置包括：Zigbee模块和数据采集单元；所述监控中心中PC机通过COM口与无线射频收发单元连接；所述现场监控装置中数据采集单元与Zigbee模块连接；所述现场监控装置通过Zigbee技术与监控中心连接；

所述数据采集单元包括：压力传感器、液位传感器、转速传感器及A/D转换电路；

所述Zigbee模块中预先设定供水管路压力范围、水箱液位最高与最低限位值和水泵转速的范围值；

所述压力传感器检测供水管路的实时压力值、液位传感器检测蓄水箱的实时水位值、转速传感器检测水泵的实时转速值通过A/D转换电路送往Zigbee模块；Zigbee模块将收到的实时值与设定值比对，实时供水管路的压力值在设定值范围区间内并且蓄水箱液位实时检测值在限位区间内，水泵实时转速不超出预设范围，所述基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统正常工作；

所述压力传感器检测的供水管路的实时压力值不落入临界值范围，Zigbee模块调整水泵转速；水箱的实时水位值低于最低限值或者高于最高限值，发出报警信号。

本实用新型中通过Zigbee模块和数据采集单元的监控，实现了供水管网的实时监控和供水压力的自动调节，降低了水泵的启动频率，使水泵在一定管网压力范围内保持静止，当管网压力超过设定范围再启动，避免了变频器频繁地启停及换档，从而达到延长设备使用寿命的目的，同时提高了系统的智能化程度。

    本实用新型所述的基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统，包含精度为12位的D/A转换器、放大驱动电路和变频器组，所述D/A转换器通过放大驱动电路控制变频器组。本实用新型通过设置放大驱动电路实现了与Zigbee模块连接的变频器组的频率的快速调节，反应速度快，直接作用于水泵，能够有效降低水泵的使用频率，延长水泵的使用寿命。

    本实用新型所说的基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统，包含与Zigbee模块连接的LCD显示单元；所述LCD显示单元通过对Zigbee模块中的数据进行读写，实现实时显示设备运行状态、设置设备工作模式。

根据权利要求1所述的基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统，其特征在于：所述Zigbee模块包括射频收发电路，所述Zigbee模块中的数据通过射频收发电路向监控中心发送信息，并接收从监控中心发送来的信息，实现监控中心对Zigbee模块的远程操控。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型中通过Zigbee模块和数据采集单元的监控，实现了供水管网的实时监控和供水压力的自动调节，降低了水泵的启动频率，使水泵在一定管网压力范围内保持静止，当管网压力超过设定范围再启动，避免了变频器频繁地启停及换档，从而达到延长设备使用寿命的目的，同时提高了系统的智能化程度。

2、本实用新型能够快速的调节水泵的转速，能够有效降低水泵的使用频率，延长水泵的使用寿命。

3、本实用新型可实现远程控制，可在同一监控中心对远程多个节点进行监控，降低了监控成本，提高了监控效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例：

如图所示的一种基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统，包括一个监控中心和多个现场监控装置；监控中心包括：一台PC机和一个无线射频收发单元；现场监控装置包括：Zigbee模块、数据采集单元及外设电路、LCD显示单元；所述数据采集单元、LCD显示单元分别与Zigbee模块连接。所述数据采集单元包括：压力传感器、液位传感器、转速传感器及A/D转换电路；所述Zigbee模块中预先设定供水管路压力范围、水箱液位最高与最低限位值和水泵转速的范围值；所述Zigbee模块中设有无线射频收发单元。

Zigbee模块的主控单元为TI公司的产品CC2530芯片，采用三个内部A/D转换输入端口（P0.0―P0.2）连接数据采集单元的传感器，读入压力、液位、转数三个被测量值，并且在Zigbee模块外接一个精度为12位的D/A转换器，通过放大驱动电路，对变频器的频率进行控制，还可以通过其他的通用I/O口进行开关量的检测和输出控制。

在管网末端用户供水泵房内，在供水管网上安装压力传感器、液位传感器、转速传感器和无线测控单元，对供水管网的工况进行监测。利用无线传感网终端节点所具有的集测、控于一身的优势，根据用户的用水情况，在水泵房对水泵进行实时控制，实现基于多变量模糊控制的变频恒压供水，从而实现用户供水节能。管网末端供水泵房监控装置与监控中心之间采用基于Zigbee的无线通信模式进行数据传输。

LCD显示模块通过对Zigbee模块中的数据进行读写，可实现实时显示设备运行状态、设置设备工作模式、参数设定等。

本实施例所述系统通过数据采集模块读取压力和液位传感器检测到的参数，按照水管压力和当前的水箱的蓄水量来自动调节变频器的频率，控制水泵电机的转速，既可达到恒压供水的目的，又能防止水泵空转。在管网压力值控制方面，对目前通用的恒压方法做了一定的改进。不是将管网压力限制在某一固定值上，而是允许在一定范围内小幅变动，避免了变频器频繁地启停及换档，从而达到延长设备使用寿命的目的，而且提高了系统的智能化程度。在工作方式设置上分为手动模式和自动模式，自动模式是指一旦系统参数设置后，水泵将根据设定值自动调节水泵频率，完全不需要人工干涉。手动工作模式是指可根据用户的需要，手动进行水泵的开/关操作，达到按需要投入水泵的目的。在故障处理方面，当某一台供水水泵出现故障时，只需将出现故障水泵的控制信号接到备用泵上，在LCD和上位机软件中显示出现故障的水泵序号，并发出故障报警。

本实施例中通过Zigbee模块中P0.0口采集压力传感器测得的供水管网当前的水压值，将其作为主变量，调节水泵变频器的工作频率，控制水泵的投/切来实现恒压供水的目的。通过P0.1口对液位传感器的数据采集，测得的当前的蓄水箱的液位值，将其作为辅助变量，进行恒压变频供水控制。通过P0.2口对转速传感器的数据采集，测得的当前的变频器的工作频率，通过恒压调频的方法，来降低供水系统的能耗。 

本实施例中CC2530芯片将采集到的管网水压和水箱液位两个变量与设定值进行比较、运算，输出控制量，该控制量通过P1.1口外接D/A转换通道，输出模拟信号，经放大后，控制变频器的输出频率，用以调节水泵电机的转速。CC2530芯片通过通用I/O口P0.3―P0.6来实现开关量的检测和输出，水箱水位过限报警采用P0.2来输出报警信号，P0.3、P0.4、P0.5三个端口负责三个水泵的投/切操作。

Claims (5)

1.一种基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统，其特征在于：包括一个监控中心和至少一个现场监控装置；监控中心包括：一台PC机和一个无线射频收发单元；现场监控装置包括：Zigbee模块和数据采集单元；所述监控中心中PC机通过COM口与无线射频收发单元连接；所述现场监控装置中数据采集单元与Zigbee模块连接；所述现场监控装置通过Zigbee技术与监控中心连接；

所述数据采集单元包括：压力传感器、液位传感器、转速传感器及A/D转换电路；

所述Zigbee模块中预先设定供水管路压力范围、水箱液位最高与最低限位值和水泵转速的范围值；

所述压力传感器检测供水管路的实时压力值、液位传感器检测蓄水箱的实时水位值、转速传感器检测水泵的实时转速值通过A/D转换电路送往Zigbee模块；Zigbee模块将收到的实时值与设定值比对，实时供水管路的压力值在设定值范围区间内并且蓄水箱液位实时检测值在限位区间内，水泵实时转速不超出预设范围，所述基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统正常工作；

所述压力传感器检测的供水管路的实时压力值不落入临界值范围，Zigbee模块调整水泵转速；水箱的实时水位值低于最低限值或者高于最高限值，发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统，其特征在于：包含精度为12位的D/A转换器、放大驱动电路和变频器组，所述D/A转换器通过放大驱动电路控制变频器组。

3.根据权利要求1所述的基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统，其特征在于：包含与Zigbee模块连接的LCD显示单元；所述LCD显示单元通过对Zigbee模块中的数据进行读写，实现实时显示设备运行状态、设置设备工作模式及运行参数。

4.根据权利要求1所述的基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统，其特征在于：所述Zigbee模块包括射频收发电路，所述Zigbee模块中的数据通过射频收发电路向外部发送信息，并接收从监控中心发送来的信息，可实现对Zigbee模块的远程操控。

5.根据权利要求1所述的基于无线模式的建筑群/住宅小区供水节能监控系统，其特征在于：所述Zigbee模块采用TI公司的产品CC2530芯片。