CN209603233U - 一种二次供水系统能耗监测平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种二次供水系统能耗监测平台，属于二次供水技术领域，解决了现有二次供水设备配置不合理，浪费电能的问题。包括：数据采集系统，与二次供水系统相连，用于实时采集数据，并传递给数据传输系统；数据传输系统，将接收到的数据发送到云端；云端存储系统用于存储数据；监测终端，用于下载云端的实时及历史数据，进行能耗监测。该平台实时获取二次供水设备的数据，并存储在云端，监测终端可以随时下载云端存储的实时数据和历史数据，监测二次供水系统各供水分区的总供水量、水泵总电耗、水泵进出口及系统末端用水点的压力变化趋势，对超高层供水系统节能研究、二次供水系统设计及二次供水节能保障管理具有重要意义。

Description

一种二次供水系统能耗监测平台

技术领域

本实用新型涉及二次供水技术领域，尤其涉及一种二次供水系统能耗监测平台。

背景技术

二次供水是指“当民用与工业建筑生活饮用水对水压、水量的要求超过城镇公共供水或自建设施供水管网能力时，通过储存、加压等设施经管道供给用户或自用的供水方式”。

建筑能源消耗约占全社会能源消耗总量的30％，而在建筑能耗中，二次供水系统的能耗占据了总能耗的重要部分，尤其高层建筑由于层数高、用水量大，所以在二次供水中给水的提升和配水过程中会消耗大量的能源。现有的二次加压供水系统一般采用水泵加压，水泵根据最不利点的流量和扬程选取。但是，用水出现最不利情况的概率非常少，通常用户端用水量远小于水泵机组额定流量，工况点长期偏离高效运行区间，水泵效率较低，造成大量电能的浪费。例如，在广泛使用的变频恒压供水系统中，由于对建筑用水量没有一个很好的预测和监测，造成变频泵的配置不合理，长时间运行反而不节能。

因此，虽然研究者及相关产品生产企业对二次供水系统做了比较全面深入的研究，但是针对二次供水系统仍然缺乏高效的能耗监测平台，随着中国高层建筑日益增多，二次供水系统能耗在建筑能耗中的比例逐渐增加，对二次供水系统能耗进行监测显得尤为重要。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种二次供水系统能耗监测平台，用以解决现有二次供水设备配置不合理，浪费电能的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

提供了一种二次供水系统能耗监测平台，包括：数据采集系统、数据传输系统、云端储存系统、监测终端；

所述数据采集系统与二次供水设备相连，用于实时采集数据，并传递给数据传输系统；

所述数据传输系统，将接收到的数据发送到云端储存系统；

所述云端储存系统，用于存储数据传输系统发送的数据；

所述监测终端，用于下载云端储存系统的实时及历史数据，进行能耗监测。

本实用新型有益效果如下：本监测平台实时获取二次供水设备的数据，并存储在云端，监测终端可以随时下载云端存储的实时数据和历史数据，监测二次供水系统各供水分区的总供水量、水泵总电耗、水泵进出口及系统末端用水点的压力变化趋势，对超高层供水系统节能研究、二次供水系统设计及二次供水节能保障管理具有重要意义。

在上述方案的基础上，本实用新型还做了如下改进：

进一步，所述数据采集系统，包括：数据采集仪、超声波流量计、压力传感器、电表；

所述超声波流量计，用于采集二次供水系统中管道的流量；

所述压力传感器，用于实时采集二次供水系统中水泵进水口、出水口、用户端压力数值；

所述电表，用于获取水泵机组瞬时功率；

所述数据采集仪，将超声波流量计、压力传感器、电表采集的数据转化为数字信号，并实时传输到所述数据传输系统。

进一步，所述数据采集仪以10s的时间间隔记录数据并传输到所述数据传输模块。

进一步，所述数据传输系统通过无线传输方式将接收到的数据发送到云端储存系统。

进一步，所述云端存储系统为第三方云存储服务平台。

进一步，所述监测终端，用于显示二次供水系统各供水分区的总供水量、水泵总电耗、水泵进出口及系统末端用水点的压力变化趋势。

进一步，所述监测平台还包括中试系统，

所述中试系统包括加压单元、管路单元、用户端、减压部、储水装置和运行状态监测系统；所述减压部设置于管路单元上，用来降低管线的实际安装高度；运行状态监测单元，用于对加压单元的运行工况进行实时监测；储水装置中的水经所述加压单元后进入所述管路单元，经减压部减压后进入用户端。

进一步，包括：所述加压单元包括多台水泵。

进一步，所述中试系统还包括水回收单元，所述水回收单元包括设置于用户端出水口下的集水槽，所述集水槽中的水通过排水槽汇入排水干管，再流入储水装置循环使用。

进一步，所述二次供水系统为：增压设备和高位水池(箱)联合二次供水系统、气压二次供水系统、变频恒压二次供水系统或叠压二次供水系统。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型实施例中二次供水系统能耗监测平台结构示意图；

图2为本实用新型实施例中数据采集系统结构图；

图3为本实用新型实施例中中试单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型的一个具体实施例，公开了一种二次供水系统能耗监测平台，如图1所示，包括：数据采集系统、数据传输系统、云端储存系统、监测终端；

数据采集系统与二次供水设备相连，用于实时采集数据，并传递给数据传输系统；

数据传输系统，将接收到的数据发送到云端储存系统；

云端储存系统，用于存储数据传输系统发送的数据；

监测终端，用于下载云端储存系统的实时及历史数据，进行能耗监测。

与现有技术相比，本实施例提供的二次供水系统能耗监测平台，实时采集二次供水设备的数据，并并通过数据传输系统实时存储在云端，监测终端可以随时下载云端存储的实时数据和历史数据，监测二次供水系统各供水分区的总供水量、水泵总电耗、水泵进出口及系统末端用水点的压力变化趋势，对超高层供水系统节能研究、二次供水系统设计及二次供水节能保障管理具有重要意义。

需要说明的是，本发明实施例中二次供水系统能耗监测平台，可用于监测现有的四种二次供水系统：增压设备和高位水池(箱)联合二次供水系统；气压二次供水系统；变频恒压二次供水系统；叠压二次供水系统。

具体来说，数据采集系统，负责实时采集(每隔10s一次)上述二次供水系统各供水分区的总供水量Q、水泵机组总耗电W、水泵进出口及系统末端用水点的压力P1、P2、P3，并将测定数据转化为数字信号输送至数据传输系统。具体地，如图2所示，包括：数据采集仪、超声波流量计、压力传感器、电表；

其中，压力传感器：用于实时采集水泵进水口与出水口、用户端的压力数值；

超声波流量计，用于二次供水系统中管道的流量；

多功能电表：用于采集水泵机组瞬时功率，记录用电设备的能耗情况(包括峰值、谷值电量、平均用电量、实时功率等参数)以便进一步测定某一时间段内总用电量。

数据采集仪，将超声波流量计、压力传感器、电表采集的数据转化为数字信号，并实时传输到数据传输系统。

各传感器(压力传感器、超声波流量传感器、电表)将数据传输至数据采集仪，数据采集仪将采集的数据转化为数字信号，实时定时记录(10秒记录一次)并传输到数据传输模块；另外，数据采集仪还可以将采集数据同时存储在自身的数据库中(一次可存储30天数据)，方便进行相应分析及数据提取。

需要强调的是，数据采集仪每10s读取一次数据，基本上实现了系统运行状态的实时监测，由于水泵运行是一个长期持续的状态，每天是86400秒，以10s为间隔，每个指标的数据量为8640条。通过大量的实际及实验数据分析，发现10s也与人们生活用水的最常用时间(洗手单次冲洗时间通常8-14s左右，马桶补水时间也在10s～15s)对应程度较高，可以比较准确的反应系统水量、水泵运行状态的变化情况。从数据量的角度讲，现场设备的存储量有限，若减少测量间隔，则可储存的数据总天数减少，不方便进行长期监测，以10s为例，可存30天左右的数据。因此，将采集时间间隔设置为10s，即可以实现实时发送，又可以满足下一步的数据分析需求。

在进行实际操作中，数据采集系统可包括多组采集设备，选用采集设备的组数与供水泵房的泵组数量相同。示例性的，实验人员可在待测试供水泵房的三套泵组分别设置一套监测设备，共设置设备3套(智能电表3块及其辅助设备、压力传感器9块、流量传感器3台，数据采集仪3套、软线若干)；

数据传输系统，可以支持多种连接方式(无线传输、有线传输)的数据传输，优选的，采用无线方式通过通讯协议定时将采集电量、压力等测量值发送到云端存储。示例性地，可以通过GPRS方式将所有测量值上传至互联网云存储，还可以通过4G、WIFI等无线发射方式发送到其他接收设备，再进一步传输到云端存储，供工控机自动下载或工作人员所操作的其他计算机下载。

需要说明的是，数据采集系统及数据传输系统均安装在二次供水泵站，通过进行无线数据连接，实时采集现场数据并传输至云端，方便监测终端提取数据，可实现实时在线监测二次供水处的压力、流量、水泵的能耗情况。

本实施例中监测平台，利用云端存储系统接收数据传输系统发送的数据，并进行存储，供不同的监测终端(上位机、处理器、客户端等)用于随时下载分析调用；同时，依靠云端强大的数据存储能力，针对不同二次供水系统大量的历史和实时数据，可以进一步进行大数据分析，为二次供水系统能耗长期监测及设备改造提供支持。

需要说明的是，可以根据需要搭建自身的云端存储服务器，以方便数据存储与管理；同时，也可以租用第三方云服务平台存储数据，减少成本。监测终端通过因特网可以远程访问和下载云端存储的历史和实时数据，进行能耗监测。

具体来说，监测终端用于监测及显示二次供水系统各供水分区的总供水量、水泵总电耗、水泵进出口及系统末端用水点的压力变化趋势，同时操作人员可以通过上述变化趋势，分析用户用水习惯、二次供水水泵机组运行工况，评估实际运行项目的能耗情况，并制定相应优化方案(根据用户用水习惯选择更加节能的二次供水方式，或者合理选择水泵机组的型号和数量，合理安排水泵机组的运行调配方案等)。

考虑到，操作人员在对实际工程二次供水系统的能耗监测后，提出的以提高能源利用效率为目的的相应优化改造方案，一方面，由于改造方案没有经过验证，很难保证改造后的运行效果达到预期；另一方面，直接对现有工程实施改造必定会影响正常供水。因此，本监测平台还设置有中试系统(如图3所示)，对实际的待改造二次供水系进行改造性模拟测试，为系统改进方案实现能耗最低化提供有力的参考依据，可以大幅度节省模拟系统的建设成本，并可灵活调整，适用多种二次供水系统的改造性测试。

该中试系统按照改进方案对二次供水系统进行模拟，该中试系统；包括加压单元、管路单元、用户端、减压部、储水装置和运行状态监测系统；其中，减压部设置于管路单元上，用来降低管线的实际安装高度；运行状态监测单元，用于对加压单元(包括多台水泵)的运行工况进行实时监测；储水装置中的水经加压单元后进入管路系统，经减压部减压后进入用户端。中试系统还包括水回收单元，水回收单元包括设置于用户端出水口下的集水槽，集水槽中的水通过排水槽汇入排水干管，再流入储水装置循环使用。

需要说明的是，通过在管路单元上设置减压阀来模拟压力损失，从而降低管线实际安装高度，保证模拟系统与原系统的相似度，进而保证改造试验的准确度。

该中试系统具有以下特点：1.比例化模拟，降低建设成本；2.各子系统组件可根据模拟需要随意拆装组合，适用性广；3.配备实验用水循环利用系统，节约资源，降低模拟实验成本。4.结合对水量、电量、供水压力等数据的监测，可检验改造后效果。

具体工作过程为：

1、建立需改造二次供水系统的模型，确定模型中各用水点模拟参数，包括各管段的流量、压力、减压阀所需调节的压力值等；

2、根据实测数据操作模型，使模块模拟真实项目中典型的运行工况(每个项目的典型工况不一样，所以模型具有普适性，方便调节对其模拟显得格外重要)所谓典型工况可理解为流量频次出现较多，大概率发生的工况点。

3对模型在各工况点的运行状态监测，包括水压、水量、耗电量等，进而计算改造后的运行效果。

4.与原系统进行对比，在功能完备的基础上，选取能耗最低的改造方案。需要说明的是，对原系统的改造方案可为多个，可通过中试系统以较低的成本进行验证后，择优选择最终方案。

本领域技术人员可以理解，上述实施例中监测终端所涉及的程序/软件为现有技术常见的方法，中试系统所涉及的程序/软件为现有技术常见的方法，本实用新型不涉及任何软件方面的改进。本实用新型仅需要将各个具有相应功能的装置通过本实用新型实施例所给出的连接关系进行连接即可，其中并不涉及任何程序软件方面的改进。而至于各个相应功能的硬件装置之间的连接方式，均是本领域技术人员可以采用现有技术实现的，在此不做详细说明。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二次供水系统能耗监测平台，其特征在于，包括：数据采集系统、数据传输系统、云端存储系统、监测终端；

所述数据采集系统与二次供水设备相连，用于实时采集数据，并传递给数据传输系统；

所述数据传输系统，将接收到的数据发送到云端储存系统；

所述云端存储系统，用于存储数据传输系统发送的数据；

所述监测终端，用于下载云端存储系统的实时及历史数据，进行能耗监测。

2.根据权利要求1所述的二次供水系统能耗监测平台，其特征在于，所述数据采集系统，包括：数据采集仪、超声波流量计、压力传感器、电表；

所述超声波流量计，用于采集二次供水系统中管道的流量；

所述压力传感器，用于实时采集二次供水系统中水泵进水口、出水口、用户端压力数值；

所述电表，用于获取水泵机组瞬时功率；

所述数据采集仪，将超声波流量计、压力传感器、电表采集的数据转化为数字信号，并实时传输到所述数据传输系统。

3.根据权利要求2所述的二次供水系统能耗监测平台，其特征在于，所述数据采集仪以10s的时间间隔记录数据并传输到所述数据传输系统。

4.根据权利要求3所述的二次供水系统能耗监测平台，其特征在于，所述数据传输系统通过无线传输方式将接收到的数据发送到云端储存系统。

5.根据权利要求4所述的二次供水系统能耗监测平台，其特征在于，所述云端存储系统为第三方云存储服务平台。

6.根据权利要求5所述的二次供水系统能耗监测平台，其特征在于，所述监测终端，用于显示二次供水系统各供水分区的总供水量、水泵总电耗、水泵进出口及系统末端用水点的压力变化趋势。

7.根据权利要求6所述的二次供水系统能耗监测平台，其特征在于，所述监测平台还包括中试系统，

所述中试系统包括加压单元、管路单元、用户端、减压部、储水装置和运行状态监测系统；所述减压部设置于管路单元上，用来降低管线的实际安装高度；运行状态监测单元，用于对加压单元的运行工况进行实时监测；储水装置中的水经所述加压单元后进入所述管路单元，经减压部减压后进入用户端。

8.根据权利要求7所述的二次供水系统能耗监测平台，其特征在于，包括：所述加压单元包括多台水泵。

9.根据权利要求8所述的二次供水系统能耗监测平台，其特征在于，所述中试系统还包括水回收单元，所述水回收单元包括设置于用户端出水口下的集水槽，所述集水槽中的水通过排水槽汇入排水干管，再流入储水装置循环使用。

10.根据权利要求1-9之一所述的二次供水系统能耗监测平台，其特征在于，所述二次供水系统为：增压设备和高位水池联合二次供水系统、气压二次供水系统、变频恒压二次供水系统或叠压二次供水系统。