CN208618489U - 一种用于山区饮水工程的智能管道系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于山区饮水工程的智能管道系统，其包括水泵，以及用于连接水泵和用户的输水管道；输水管道上设置有至少一个在线监测装置，在线监测装置包括检查井，检查井内设置有浊度仪和压力计，检查井外壁上设置有蓄电池和控制箱，控制箱内设置有GPRS模块，以及与GPRS模块相连接的单片机；输水管道内设置有位于检查井一侧的流量计；输水管道外设置有太阳能发电板。本实用新型可以通过压力计、浊度仪和流量计实时监控该出输水管道的压力、泥沙含量和流量，并通过单片机和GPRS模块将该数据无线发送至上位机，实现远程实时监控输水管道的工作状态，本实用新型可以快速定位故障位置，便于检修。

Description

一种用于山区饮水工程的智能管道系统

技术领域

本实用新型涉及饮水管道领域，具体涉及一种用于山区饮水工程的智能管道系统。

背景技术

由于山区人口较为稀疏，且山区的水源相对于城市污染更少，因此位于山区的居民通常直接饮用山泉，且直接通过传统的输水管道将山泉引流下来，传统的输水管道仅仅只是管道，其上并未设置任何探测仪器，因山区管道跨度大，传统的人力巡逻难以展开，所以不能有效地保证管道线路的安全，若管道存在爆管、泄露等事故后不能被及时发现与维修，影响相关居民的生活。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种用于山区饮水工程的智能管道系统解决了现有山区输水管道监测难的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种用于山区饮水工程的智能管道系统，其包括水泵，以及用于连接水泵和用户的输水管道；输水管道上设置有至少一个在线监测装置，在线监测装置包括检查井，检查井内设置有浊度仪和压力计，检查井外壁上设置有蓄电池和控制箱，控制箱内设置有GPRS模块，以及与GPRS模块相连接的单片机；输水管道内设置有位于检查井一侧的流量计；输水管道外设置有太阳能发电板，太阳能发电板连接蓄电池，蓄电池分别连接单片机和GPRS模块；单片机的信号输入端分别与压力计、浊度仪和流量计相连接；GPRS模块无线连接上位机，上位机与水泵相连接。

进一步地，单片机的型号为MSC1210。

进一步地，GPRS模块包括MC35i芯片，MC35i芯片的VBATT引脚分别通过电阻R1与电容C2的一端和AS2815芯片的引脚2相连接；电容C2的另一端分别连接电容C1的一端和AS2815芯片的引脚1并接地；电容C1的另一端连接AS2815芯片的引脚3并作为一个电源接口；

MC35i芯片的GND引脚分别连接接地电阻R2；MC35i芯片的引脚14通过电阻R3连接接地电容C3；

MC35i芯片的引脚15连接NPN型三极管Q1的集电极，NPN型三极管Q1的发射极接地，NPN型三极管Q1的基极通过电阻R4连接电容C4的一端，电容C4的另一端分别连接接地电阻R5、电阻R6的一端和开关S1的一端，电阻R6的另一端连接开关S1的另一端并作为一个输出端；

MC35i芯片的引脚30通过电阻R12分别连接接地电容C5和二极管D2的正极，二极管D2的负极作为一个输出端；

MC35i芯片的引脚31连接NPN型三极管Q2的集电极，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2的基极通过电阻R9分别连接接地电阻R11和电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接开关S2的一端，开关S2的另一端作为一个输出端；

MC35i芯片的引脚32通过电阻R7连接NPN型三极管Q3的基极，NPN型三极管Q3的发射极接地，NPN型三极管Q3的集电极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接发光二极管D1的负极，发光二极管D1的正极作为电源接口。

进一步地，还包括与水源相连接的沉淀池，水泵设置在沉淀池内。

进一步地，还包括与上位机无线连接的移动终端，移动终端设置在各个用户所在地；移动终端为智能手机，上位机为电脑。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型可以通过压力计、浊度仪和流量计实时监控该出输水管道的压力、泥沙含量和流量，并通过单片机和GPRS模块将该数据无线发送至上位机，实现远程实时监控输水管道的工作状态，防止水压过高或泥沙含量过高带来的隐患，并可以通过相邻的在线监测装置判断是否出现管道泄漏，并将管道泄漏的位置进行大概定位，便于快速维修。

2、本实用新型的太阳能发电板可以为蓄电池进行电量补充，不需要额外添加电线，减少了线路施工。

3、上位机可以预设正常参数阈值，当上位机发现水压、水流量或泥沙含量不在正常范围内时，可以向工作人员反馈信息，并控制水泵增加或降低工作强度，有效保证正常供水与维修时效。

4、检查井可以设置为透明状，便于相关工作人员进行查看巡检在线监测装置，也便于实时观察水质是否浑浊，保证饮水安全。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路框图；

图3为本实用新型GPRS模块的外围电路图。

其中：1、输水管道；2、检查井；3、太阳能发电板；4、流量计；5、蓄电池；6、控制箱；7、浊度仪；8、压力计；9、在线监测装置；10、上位机；11、水泵；12、沉淀池；13、移动终端。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1和图2所示，该用于山区饮水工程的智能管道系统包括水泵11，用于连接水泵11和用户的输水管道1，输水管道1上设置有至少一个在线监测装置9，在线监测装置9包括检查井2，检查井2内设置有浊度仪7和压力计8，检查井2外壁上设置有蓄电池5和控制箱6，控制箱6内设置有GPRS模块，以及与GPRS模块相连接的单片机；输水管道1内设置有位于检查井2一侧的流量计4；输水管道1外设置有太阳能发电板3，太阳能发电板3连接蓄电池5，太阳能发电板3外可以设置透明的保护箱或网状的金属箱进行保护；蓄电池5分别连接单片机和GPRS模块；单片机的信号输入端分别与压力计8、浊度仪7和流量计4相连接；GPRS模块无线连接上位机10，上位机10与水泵11相连接。上位机10可以采用电脑，电脑可以统计来自在线监测装置9的数据，并能选择任一在线监测装置9进行数据查看。

单片机的型号为MSC1210(MSC1210Y5)。GPRS模块包括MC35i芯片。如图3所示，MC35i芯片的外围电路为：MC35i芯片的VBATT引脚(即MC35i芯片的引脚1-5)分别通过电阻R1与电容C2的一端和AS2815芯片的引脚2相连接；电容C2的另一端分别连接电容C1的一端和AS2815芯片的引脚1并接地；电容C1的另一端连接AS2815芯片的引脚3并作为一个电源接口与蓄电池5连接。MC35i芯片的GND引脚(即MC35i芯片的引脚6-10)分别连接接地电阻R2；MC35i芯片的引脚14(即ACCU引脚)通过电阻R3连接接地电容C3。

MC35i芯片的引脚15(即IGT引脚)连接NPN型三极管Q1的集电极，NPN型三极管Q1的发射极接地，NPN型三极管Q1的基极通过电阻R4连接电容C4的一端，电容C4的另一端分别连接接地电阻R5、电阻R6的一端和开关S1的一端，电阻R6的另一端连接开关S1的另一端并作为一个输出端。

MC35i芯片的引脚30(即VDDLP引脚)通过电阻R12分别连接接地电容C5和二极管D2的正极，二极管D2的负极作为一个输出端。

MC35i芯片的引脚31(即PD引脚)连接NPN型三极管Q2的集电极，NPN型三极管Q2的发射极接地，NPN型三极管Q2的基极通过电阻R9分别连接接地电阻R11和电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接开关S2的一端，开关S2的另一端作为一个输出端。MC35i芯片的引脚32(即SYNC引脚)通过电阻R7连接NPN型三极管Q3的基极，NPN型三极管Q3的发射极接地，NPN型三极管Q3的集电极连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接发光二极管D1的负极，发光二极管D1的正极作为电源接口。

本系统还包括与水源相连接的沉淀池12，水泵11设置在沉淀池12内。本系统还包括与上位机10无线连接的移动终端13，移动终端13设置在各个用户所在地；移动终端13为智能手机(智能手机可以通过短信或网络与上位机10进行通信)，上位机10为电脑。

在本实用新型的一个实施例中，AS2815芯片将蓄电池5的电压转换成3.3V并输送给MC35i芯片，MC35i芯片的引脚15(即IGT引脚)至少加100ms的低电平信号才能启动，启动后引脚15应保持高电平。MC35i芯片在ZIF连接器上为SIM卡接口预留的引脚数为6个，其CCIN引脚用来检测SIM卡座是否插有SIM卡，当插入SIM卡时，该引脚为高电平，GPRS模块才可进入正常工作。

MC35i芯片的引脚32(即SYNC引脚)有两种工作模式：一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示MC35i芯片的工组状态，本实用新型可以使用后一种模式，当发光二极管D1熄灭时，表明MC35i芯片处于关闭或睡眠状态；当发光二极管D1为600ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或MC35i芯片正在进行网络登陆；当发光二极管D1为75ms为亮/3s熄时，表明MC35i芯片已登陆进入网络，处于待机状态。

在本方案中，MC35i芯片与型号为MSC1210的单片机之间的(通信)连接为现有技术，便不再赘述。MSC1210单片机用于接收压力计8、浊度仪7和流量计4的数据，并控制GPRS模块(MC35i芯片)的信息发送与接收，MSC1210单片机还可以通过标准RS232串口和外部控制器(如其他数据采集端)进行数据通信，便于相关人员实地查看检测数据。

在具体实施过程中，由于输水管道1存在干路和多个支路，因此在线监测装置9可以设置在每个支路和干路中，在设置时可以对不同的在线监测装置9进行编号，便于上位机10统计管理数据，也便于故障定位。上位机10可以根据设置在不同位置处的在线监测装置9所需要的水压、水流量设置对应的阈值，实现对不同位置的针对性监测管理。

本实用新型利用太阳能发电板3为蓄电池5充电，由于MC35i芯片和MSC1210单片机在工作时功耗均较低，因此该发电效率可以满足耗电，若蓄电池5电量耗尽，则上位机10会出现对应的GPRS信号掉线，便于相关人员检修，相关人员可以通过检查井2对压力计8、浊度仪7和流量计4进行检修，也可以打开控制箱6对GPRS模块或单片机进行检修。

上位机10可以根据不同位置处的用水预计量预设该处在线监测装置9的正常参数阈值，当上位机10发现水压或水流量不在正常范围内时，可以向相关人员反馈信息，并控制水泵11对应的增加或降低工作强度，有效保证正常供水。检查井2可以设置为透明状，便于相关工作人员进行查看巡检在线监测装置9，也便于实时观察水质是否浑浊，保证饮水安全。控制箱6可以保护GPRS模块和单片机不被损坏。

当所有浊度仪7的数据超出阈值范围时，表示水源混有过量的泥沙，相关人员可以检查设置在源头处的沉淀池12，并通过上位机10控制水泵11减小工作功率、向移动终端13发送数据提醒用户注意用水。当个别用户处出现水质问题或无水时，也可以通过移动终端13与上位机10进行联系，便于检修。当某一支路中的浊度仪7的数据超出阈值范围时，表示水源无问题，但是该支路的输水管道1存在进水问题，需要检修。

当相邻两个在线监测装置9的数据出现较大差别时，相关人员可以怀疑位于该在线监测装置9之间的输水管道1出现故障，进而实现故障定位。

综上，本实用新型可以通过压力计8、浊度仪7和流量计4实时监控该出输水管道1的压力、泥沙含量和流量，并通过单片机和GPRS模块将该数据无线发送至上位机10，实现远程实时监控输水管道1的工作状态，防止水压过高或泥沙含量过高带来的隐患，并可以通过相邻的在线监测装置9判断是否出现管道泄漏，并将管道泄漏的位置进行大概定位，便于快速维修。

Claims (5)

1.一种用于山区饮水工程的智能管道系统，其特征在于：包括水泵(11)，以及用于连接水泵(11)和用户的输水管道(1)；所述输水管道(1)上设置有至少一个在线监测装置(9)，所述在线监测装置(9)包括检查井(2)，所述检查井(2)内设置有浊度仪(7)和压力计(8)，所述检查井(2)外壁上设置有蓄电池(5)和控制箱(6)，所述控制箱(6)内设置有GPRS模块，以及与所述GPRS模块相连接的单片机；所述输水管道(1)内设置有位于所述检查井(2)一侧的流量计(4)；所述输水管道(1)外设置有太阳能发电板(3)，所述太阳能发电板(3)连接蓄电池(5)，所述蓄电池(5)分别连接单片机和GPRS模块；所述单片机的信号输入端分别与压力计(8)、浊度仪(7)和流量计(4)相连接；所述GPRS模块无线连接上位机(10)，所述上位机(10)与水泵(11)相连接。

2.根据权利要求1所述的用于山区饮水工程的智能管道系统，其特征在于：所述单片机的型号为MSC1210。

3.根据权利要求1所述的用于山区饮水工程的智能管道系统，其特征在于：所述GPRS模块包括MC35i芯片，所述MC35i芯片的VBATT引脚分别通过电阻R1与电容C2的一端和AS2815芯片的引脚2相连接；所述电容C2的另一端分别连接电容C1的一端和AS2815芯片的引脚1并接地；所述电容C1的另一端连接AS2815芯片的引脚3并作为一个电源接口；

所述MC35i芯片的GND引脚分别连接接地电阻R2；所述MC35i芯片的引脚14通过电阻R3连接接地电容C3；

所述MC35i芯片的引脚15连接NPN型三极管Q1的集电极，所述NPN型三极管Q1的发射极接地，所述NPN型三极管Q1的基极通过电阻R4连接电容C4的一端，所述电容C4的另一端分别连接接地电阻R5、电阻R6的一端和开关S1的一端，所述电阻R6的另一端连接开关S1的另一端并作为一个输出端；

所述MC35i芯片的引脚30通过电阻R12分别连接接地电容C5和二极管D2的正极，所述二极管D2的负极作为一个输出端；

所述MC35i芯片的引脚31连接NPN型三极管Q2的集电极，所述NPN型三极管Q2的发射极接地，所述NPN型三极管Q2的基极通过电阻R9分别连接接地电阻R11和电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端连接开关S2的一端，所述开关S2的另一端作为一个输出端；

所述MC35i芯片的引脚32通过电阻R7连接NPN型三极管Q3的基极，所述NPN型三极管Q3的发射极接地，所述NPN型三极管Q3的集电极连接电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端连接发光二极管D1的负极，所述发光二极管D1的正极作为电源接口。

4.根据权利要求1-3任一所述的用于山区饮水工程的智能管道系统，其特征在于：还包括与水源相连接的沉淀池(12)，所述水泵(11)设置在所述沉淀池(12)内。

5.根据权利要求1-3任一所述的用于山区饮水工程的智能管道系统，其特征在于：还包括与所述上位机(10)无线连接的移动终端(13)，所述移动终端(13)设置在各个用户所在地；所述移动终端(13)为智能手机，所述上位机(10)为电脑。