CN206020991U

CN206020991U - 水资源井电双控管理系统

Info

Publication number: CN206020991U
Application number: CN201620992430.0U
Authority: CN
Inventors: 耿哲; 张淑贞; 亓恒忠; 王红军
Original assignee: Shandong And Polytron Technologies Inc
Current assignee: Shandong And Polytron Technologies Inc
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2026-08-30

Abstract

水资源井电双控管理系统，包括管理中心平台、机电井控制箱和超声波水表；机电井控制箱内设置有机电井控制器、DTU装置、显示屏、高频RFID读卡模块、图像采集装置、智能电表水位计和继电器输出装置，DTU装置、显示屏、高频RFID读卡模块、图像采集装置、智能电表水位计和继电器输出装置分别与控制器相连；超声波水表包括水表控制器、GSM/GPRS模块、电源管理模块和流量计量模块；GSM/GPRS模块、电源管理模块和流量计量模块分别与水表控制器相连。本实用新型解决设备人为破坏严重、由于设备技术缺陷导致无法准确计量、原有技术手段无法控制用水户用电用水和依靠用电量用时量来换算用水量不符合计量法的问题。

Description

水资源井电双控管理系统

技术领域

本实用新型涉及水资源管理技术领域，具体地说是一种水资源井电双控管理系统。

背景技术

水资源是人类社会生存和发展不可缺少的自然资源，在国家要求加强地下水资源的管理和保护、严格控制地下水开采、建设节水型社会的大背景下，如何节约用水，有效管理水资源，是目前面临的一重大课题。

在该背景下出现了一些公司研发的水资源控制器，主要用于江河、湖泊和地下水取水的各类取水户取水计量监控，包括城市水资源取用水监控、农村机井取用水计量监控等。这一类水资源控制器主要技术方案是将智能水表、电磁流量计、超声波流量计等各种智能计量仪表，结合计算机、网络通信和传感开发的集成技术，对取水用户实施水量自动监控。该技术实现了实时在线监测、数据统计与查询、取水计划管理与控制。

还有一些方案在以上介绍的基础上增加电表，采用以电(时)控水。

以电控水：终端机对水泵用电量进行采集计算，根据水泵用电量计算用水量。

以时控水：终端机监控水泵运行时间，根据水泵运行时间计算用水量。

整个系统由微处理器、射频模块、存储器、显示模块、水流量传感器和控制电路几大部分组成。流量传感器采集的脉冲信号送到微处理器，微处理器记录脉冲数量并进行运算、计算出用水量和费用，并更新数据到EEPROM以防止中途非正常断电。微处理器将根据读出的卡内信息来判断和控制机器的工作状态。

经过实地考察和调研，上述方案已在使用现在安装使用，尤其是我国西北地区农村，但是由于多方面的原因导致安装的设备出现了很多问题，致使安装的设备无法发挥准确计量和监督用水的作用。

主要问题如下：

1、取水计量控制器人为破坏严重：由于计量控制器安装在用户的泵房，用户以各种理由撤除设备情况严重，水政执法人力有限无法应付大量的破坏事件。

2、设备技术缺陷导致无法准确计量：由于造价的原因，普片安装的机械水表容易被泥沙冲击损坏，与控制器的联线容易被有意无意的弄断，监控平台不能及时报警，用水量数据无法记录。

3、原有技术手段无法控制用水户用电用水：由于设备安装在用户井房，用户随意就可以绕开计量设备另行拉电，系统无法断开用户供电系统，设备绕开后无法采集用水用电量。

4、依靠用电量用时量来换算用水量不符合计量法：机械水表损坏后采用用电用时来换算用水量，容易引起用水量纠纷，核算用水量和收费难度和工作量很大。国家计量法规定用水计量设备必须通过计量监督局认证的流量仪表才具有法定的计量效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水资源井电双控管理系统，用于解决设备人为破坏严重、由于设备技术缺陷导致无法准确计量、原有技术手段无法控制用水户用电用水和依靠用电量用时量来换算用水量不符合计量法的问题。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：水资源井电双控管理系统，包括管理中心平台、机电井控制箱和超声波水表；所述的超声波水表和机电井控制箱分别与管理中心平台相连，其特征是，

在所述的机电井控制箱内设置有机电井控制器、DTU装置、显示屏、高频RFID读卡模块、图像采集装置、智能电表水位计和继电器输出装置，所述的DTU装置、显示屏、高频RFID读卡模块、图像采集装置、智能电表水位计和继电器输出装置分别与控制器相连；

所述的超声波水表包括水表控制器、GSM/GPRS模块、电源管理模块和流量计量模块；所述的GSM/GPRS模块、电源管理模块和流量计量模块分别与水表控制器相连。

进一步地，所述的DTU装置包括DTU电源转换电路、DTU欠压检测电路、GPRS主模块电路、MCU主控电路、开机电路、存储器电路和指示灯电路；

所述的MCU主控电路采用STM8L15XRX芯片；

所述的GPRS主模块电路采用SIM900A芯片；

所述的DTU电源转换电路的输入端与直流电源相连，DTU电源转换电路的输入端分别与MCU主控电路的电源端和GPRS主模块电路的电源端相连；所述DTU欠压检测电路的输入端与直流电源相连，DTU欠压检测电路的输出端与STM8L15XRX芯片的62号引脚相连；所述开机电路的输入端与STM8L15XRX芯片的59号引脚相连，开机电路的输出端与SIM900A芯片的1号引脚相连；所述的存储器电路采用M24C02MN6芯片，存储器电路与MCU主控电路相连；所述的指示灯电路包括电源指示灯电路和数据收发指示灯电路，所述的电源指示灯电路与直流电源相连，所述的数据收发指示灯电路与MCU主控电路相连；

所述的机电井控制器包括单片机电路、485通信电路、电压转换电路和矩阵按键电路；所述的485通信电路、电压转换电路和矩阵按键电路分别与单片机电路相连；

所述的单片机电路包括STM32F103VET6芯片电路，所述的电压转换电路包括19V/14.2V-3.3V电路，19V/14.2V-3.3V电路的输出端与STM32F103VET6芯片电路的电源输入端相连；

所述的485通信电路采用SP3485CN芯片，485通信电路的一端与单片机电路相连，485通信电路的另一端分别与DTU装置、智能电表水位计和图像采集装置相连；

所述的高频RFID读卡模块包括RFID读卡电路，RFID读卡电路采用FM1702SL芯片，RFID读卡电路与单片机电路相连；

所述的图像采集装置包括摄像头；

所述的继电器输出装置包括继电器输出电路，所述继电器输出电路的输入端与单片机电路相连，继电器输出电路的输出端与用电设备相连；

所述的水表控制器包括水表控制电路，水表控制电路采用STM8L052R8T6芯片；

所述的GSM/GPRS模块采用SIM800C芯片，GSM/GPRS模块的一端与水表控制器相连，GSM/GPRS模块的另一端与管理中心平台相连；

所述的电源管理模块包括滤波稳压电路和超声波水表欠压检测电路，所述的滤波稳压电路采用MAX856芯片，滤波稳压电路的输入端与直流电源相连，滤波稳压电路的输出端与水表控制器的电源端相连；所述的超声波水表欠压检测电路的输入端与与直流电源相连，超声波水表欠压检测电路的输出端与水表控制器的电源检测端相连；

所述的流量计量模块包括计量水表。

进一步地，在所述超声波水表和机电井控制箱外分别设置有防护罩，防护罩为箱体结构，在箱体的顶部设置有盖板，在所述盖板的左侧边、右侧边和前侧边设置有45°斜面；在箱体的前面设置有工字形翻边，在工字形翻边的后部设置有L形翻边；在箱体的正面设置有外门和内门，所述的外门通过合页固定在箱体的工字形翻边上，内门通过弹簧轴固定在箱体的L形翻边上，在所述的内门上设置有显示屏和刷卡区，在显示屏和刷卡区之间设置有按钮矩阵；在防护罩内侧的左侧壁上和底部分别设置有绑线夹；在防护罩内的背板上设置有挂板，在挂板的四个角上分别设置有长条孔，挂板与背板通过螺栓和长条孔固定，在所述的挂板上分区域地设置有螺栓通孔。

进一步地，所述的绑线夹为矩形波状结构，绑线夹通过螺栓固定在箱体上。

本实用新型的有益效果是：

1、机电井控制器可以同时采集累计用水量、用电量、累计水泵运行时间，三种数据相互验证，若果出现水量、电量、运行时间不符，控制器可以通过无线模块远程报警。

2、采用管段式无线超声波水表直接计量机井出水量，流量计到控制器没有任何连线，有效防止人为破坏的可能，实现农业灌溉用水准确计量，符合国家用水计量标准；对于不满管取水可以将流量计安装早井泵管竖直管道上，这样不影响计量准确性。流量计采用直流电池供电，可以使用3年以上，超声波水表加装保护罩防盗防破坏。

3、远程用水计量控制器安装在变压器与供电局计量表箱之间，通过无线采集水量、电量、运行时间，当水量及电量超过购买量后控制空开脱扣强行断电，实现超量限电的目的。同时利用移动公网实时传输用水、用电。

4、机电井远程控制器：无线采集超声波水表累计流量瞬时流量、可采集用电量及水泵运行时间；支持IC卡预付费充值、远程充值、远程控制；支持市电断电报警、水表破坏报警、开箱报警、用电用水异常报警等功能；支持GPRS/CDMA无线远程通讯。

5、远程监控平台：支持手机、电脑、移动终端等各种上网设备进项远程监控，能够实现远程充值、断电、水表故障、用电异常报警，能够检测到用户每个小时的用水量、用电量、累计用水总量、累计用电量、剩余用水量等数据。能够远程查看破坏计量设备的报警录像，能够分析用电用水异常行为。

附图说明

图1为本实用新型的模块结构连接图；

图2为本实用新型的DTU电源转换电路图；

图3为本实用新型的DTU欠压检测电路图；

图4为本实用新型的GPRS主模块电路图；

图5为本实用新型的MCU主控电路图；

图6为本实用新型的开机电路图；

图7为本实用新型的存储器电路图；

图8为本实用新型的电源指示灯电路图；

图9为本实用新型的数据收发指示灯电路图；

图10为本实用新型机电井控制器的单片机电路图；

图11为本实用新型的485通信电路图；

图12为本实用新型的电压转换电路图；

图13为本实用新型的矩阵按键电路图；

图14为本实用新型的RFID读卡电路图；

图15为本实用新型的继电器输出电路图；

图16为本实用新型的水表控制电路图；

图17为本实用新型的GSM/GPRS模块电路图；

图18为本实用新型的滤波稳压电路图；

图19为本实用新型的超声波水表欠压检测电路图；

图20为本实用新型防护罩的正视图；

图21为本实用新型防护罩的左视图；

图22为本实用新型防护罩的俯视图；

图23为本实用新型外门的结构示意图；

图24为本实用新型内门的结构示意图；

图25为本实用新型挂板的结构示意图；

图中：1、箱体，11、绑线夹，12、工字形翻边，13、L形翻边，2、盖板，3、外门，31、外门锁，4、内门，41、显示屏，42、刷卡区，43、矩阵按钮，44、内门锁，5、挂板，51、长条孔，52、螺栓通孔。

具体实施方式

水资源井电双控管理系统，包括管理中心平台、机电井控制箱和超声波水表；超声波水表和机电井控制箱分别与管理中心平台相连。

如图1所示，在所述的机电井控制箱内设置有机电井控制器、DTU装置、显示屏、高频RFID读卡模块、图像采集装置、智能电表水位计和继电器输出装置，所述的DTU装置、显示屏、高频RFID读卡模块、图像采集装置、智能电表水位计和继电器输出装置分别与控制器相连；

DTU装置包括DTU电源转换电路、欠压检测电路、GPRS主模块电路、MCU主控电路、开机电路、存储器电路和指示灯电路。

如图4所示，MCU主控电路采用STM8L15XRX芯片。

如图5所示，GPRS主模块电路采用SIM900A芯片。

如图2所示，DTU电源转换电路的输入端与直流电源相连，DTU电源转换电路的输入端分别与MCU主控电路的电源端和GPRS主模块电路的电源端相连。

如图3所示，DTU欠压检测电路的输入端与直流电源相连，DTU欠压检测电路的输出端与STM8L15XRX芯片的62号引脚相连。

如图6所示，开机电路的输入端与STM8L15XRX芯片的59号引脚相连。

如图7所示，存储器电路采用M24C02MN6芯片，存储器电路与MCU主控电路相连。

指示灯电路包括电源指示灯电路和数据收发指示灯电路；如图8所示，电源指示灯电路与直流电源相连，如图9所示，数据收发指示灯电路与MCU主控电路相连。

机电井控制器包括单片机电路、485通信电路、电压转换电路和矩阵按键电路；所述的485通信电路、电压转换电路和矩阵按键电路分别与单片机电路相连。

如图10所示，单片机电路包括STM32F103VET6芯片电路。

如图11所示，485通信电路采用SP3485CN芯片，485通信电路的一端与单片机电路相连，485通信电路的另一端分别与DTU装置、智能电表水位计和图像采集装置相连。

如图12所示，电压转换电路包括19V/14.2V-3.3V电路，19V/14.2V-3.3V电路的输出端与STM32F103VET6芯片电路的电源输入端相连。

如图13所示，矩阵按键电路与单片机电路相连。

高频RFID读卡模块包括RFID读卡电路，如图14所示，RFID读卡电路采用FM1702SL芯片，RFID读卡电路与单片机电路相连。

图像采集装置包括摄像头。

如图15所示，继电器输出装置包括继电器输出电路，所述继电器输出电路的输入端与单片机电路相连，继电器输出电路的输出端与用电设备相连。

水表控制器包括水表控制电路，如图16所示，水表控制电路采用STM8L052R8T6芯片。

如图17所示，GSM/GPRS模块采用SIM800C芯片，GSM/GPRS模块的一端与水表控制器相连，GSM/GPRS模块的另一端与管理中心平台相连。

电源管理模块包括滤波稳压电路和超声波水表欠压检测电路；如图18所示，滤波稳压电路采用MAX856芯片，滤波稳压电路的输入端与直流电源相连，滤波稳压电路的输出端与水表控制器的电源端相连。如图19所示，超声波水表欠压检测电路的输入端与与直流电源相连，超声波水表欠压检测电路的输出端与水表控制器的电源检测端相连。

流量计量模块包括计量水表。

如图20所示，在所述超声波水表外设置有防护罩，防护罩为箱体结构，在箱体1的顶部设置有盖板2，在所述盖板的左侧边、右侧边和前侧边设置有45°斜面，便于雨水顺利流下。

如图21所示，在箱体1的前面设置有工字形翻边12，用于安装外门，在工字形翻边的后部设置有L形翻边13，用于安装内门。

如图22所示，在防护罩内侧的左侧壁上和底部分别设置有绑线夹11，用于梳理防护罩内的走线；绑线夹为矩形波状结构，绑线夹通过螺栓固定在箱体上。

如图23和图24所示，在箱体的正面设置有外门3和内门4，所述的外门3通过合页固定在箱体的工字形翻边12上，内门4通过弹簧轴固定在箱体的L形翻边上13，在所述的内门4上设置有显示屏41和刷卡区42，在显示屏和刷卡区之间设置有按钮矩阵43。

如图25所示，在防护罩内的背板上设置有挂板5，在挂板的四个角上分别设置有长条孔51，挂板5与背板通过螺栓和长条孔51固定，在所述的挂板5上分区域地设置有螺栓通孔52，方便用于固定其他装置。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims

1.水资源井电双控管理系统，包括管理中心平台、机电井控制箱和超声波水表；所述的超声波水表和机电井控制箱分别与管理中心平台相连，其特征是，

2.根据权利要求1所述的水资源井电双控管理系统，其特征是，所述的DTU装置包括DTU电源转换电路、DTU欠压检测电路、GPRS主模块电路、MCU主控电路、开机电路、存储器电路和指示灯电路；

所述的MCU主控电路采用STM8L15XRX芯片；

所述的GPRS主模块电路采用SIM900A芯片；

所述的图像采集装置包括摄像头；

所述的流量计量模块包括计量水表。

3.根据权利要求1所述的水资源井电双控管理系统，其特征是，在所述超声波水表和机电井控制箱外分别设置有防护罩，防护罩为箱体结构，在箱体的顶部设置有盖板，在所述盖板的左侧边、右侧边和前侧边设置有45°斜面；在箱体的前面设置有工字形翻边，在工字形翻边的后部设置有L形翻边；在箱体的正面设置有外门和内门，所述的外门通过合页固定在箱体的工字形翻边上，内门通过弹簧轴固定在箱体的L形翻边上，在所述的内门上设置有显示屏和刷卡区，在显示屏和刷卡区之间设置有按钮矩阵；在防护罩内侧的左侧壁上和底部分别设置有绑线夹；在防护罩内的背板上设置有挂板，在挂板的四个角上分别设置有长条孔，挂板与背板通过螺栓和长条孔固定，在所述的挂板上分区域地设置有螺栓通孔。

4.根据权利要求3所述的水资源井电双控管理系统，其特征是，所述的绑线夹为矩形波状结构，绑线夹通过螺栓固定在箱体上。