CN218374200U - 农村集中供水智能管控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种农村集中供水智能管控系统，包括水泵、高位水箱和多个住户用水区域，所述水泵竖向调节位置的设置在浮箱内，该浮箱通过锚系设置在水体内，水泵通过柔性管连接泵站的进水管。本发明中，利用浮箱使水泵方便移动指岸边，便于维修、养护；利用双路设置为泵站提供冗余备份；利用定时循环消毒方式使高位水箱内的水得到良好的消毒；其是一种自动化程度高、供水安全的农村集中供水智能管控系统。

Description

农村集中供水智能管控系统

技术领域

本实用新型属于智能供水技术领域，尤其是一种适合农村集中供水的智能管控系统。

背景技术

农村住户一般比较集中，可以通过自来水管网实现稳定的供水。由于我国自然经济条件和水资源禀赋区域差异性较大，有些地区属于多山或丘陵的地形，住户较为分散，采用自来水管网供水方式会存工程建设难度大、经济性差等问题，所以根据这些住户居住及环境特点，采用集中供水的方式更加适合。

农村集中供水建设包括泵站、高位水箱和管路等，泵站将湖泊、水库等稳定水源的水抽出并输送到高位水箱里，高位水箱的设置位置要高于住户出水管的高度，利用高位水箱中水的势能使水能在重力的作用下自流到住户。现有的集中供水方式存在以下问题：1.取水端的泵站为现场搭建的建筑物，其占地较大，而且集成度和智能化均有待提高；2.水泵通过管路设置在水体内，维修、养护均需借助小船才行，使用上不方便；3.高位水箱的出水端设置有消毒设备，有些为人工加药设备，消毒效果难以保证，即便有些为自动处理设备，但由于设备的体积有限，水在流动时的消毒效果有待提高；4.现有的消毒手段单一，而综合水质净化消毒方法是行之有效的手段。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种农村集中供水智能管控系统。该系统使水泵设置在浮箱内，可保证水泵随水源水位的涨落确保连续供水且方便移动至岸边进行维修、养护；该系统鉴于供水管路细长、压差大，设置了水锤消除器确保水泵、管路安全；该系统设置了水位、水压、水质等计量仪器仪表以及阀控；系统利用双路设置为泵站提供冗余备份；系统利用定时循环消毒方式使高位水箱内的水得到良好的消毒。

本实用新型采取的技术方案是：

一种农村集中供水智能管控系统，包括水泵、高位水箱和多个住户用水区域，其特征在于：所述水泵竖向调节位置的设置在浮箱内，该浮箱通过锚系设置在水体内，水泵通过柔性管连接泵站的进水管。

进一步的：所述泵站的进水管通过一个选通阀连通相互并联设置的主过滤管路和副过滤管路的一端，主过滤管路和副过滤管路的另一端通过另一个选通阀连通出水管，出水管连通高位水箱的进水管。

进一步的：所述主过滤管路包括过滤器、净化器和水锤消除器，所述一个选通阀的一个出水端通过阀连通过滤器的一端，过滤器的另一端通过阀连通净化器的一端，净化器的另一端通过阀连通所述另一个选通阀的一个进水端；在所述一个出水端和阀之间的管路上设置所述水锤消除器。

进一步的：所述一个出水端和主过滤管路的水锤消除器之间的管路上设置压力表；所述主过滤管路的过滤器和净化器之间的管路上设置压力表；所述主过滤管路的净化器和所述另一个选通阀的一个进水端之间的管路上设置压力表。

进一步的：所述副过滤管路包括过滤器、净化器和水锤消除器，所述一个选通阀的另一个出水端通过阀连通过滤器的一端，过滤器的另一端通过阀连通净化器的一端，净化器的另一端通过阀连通所述另一个选通阀的另一个进水端；在所述另一个出水端和阀之间的管路上设置所述水锤消除器。

进一步的：所述另一个出水端和副过滤管路的水锤消除器之间的管路上设置压力表；所述副过滤管路的过滤器和净化器之间的管路上设置压力表；所述副过滤管路的净化器和所述另一个选通阀的另一个进水端之间的管路上设置压力表。

进一步的：高温水箱的出水管连通一个循环消毒站的进水管，该循环消毒站的出水管连通多个住户用水区域中的水表。

进一步的：所述循环消毒站包括箱体、加压水泵、旁路管路、紫外线消毒器、臭氧混合器和回水泵，加压水泵的一端通过阀和进水管连通高位水箱的出水管，加压水泵的另一端通过阀连通紫外线消毒器的一端，紫外线消毒器的另一端通过阀连通臭氧混合器的一端，臭氧混合器的另一端通过阀连通出水管；

所述加压水泵和两侧的两个阀并联连通所述旁路管路，在旁路管路上设置有阀；

所述回水泵的一端通过回水阀连通所述臭氧混合器的另一端，回水泵的另一端通过回水阀连通高位水箱的进水管。

进一步的：所述压力表的输出端、阀的控制端、水泵的控制端均连接一个控制单元；

所述压力表用于检测所在管路处的压力，所述阀用于管路的连通或截止，所述水泵使管路内的水流动，所述控制单元用于接收数据并输出控制指令。

优选的方案是：

所述控制单元连接多个住户用水区域内设置的阀的控制端、水表的输出端。

优选的方案是：

所述浮箱和高位水箱上设置有水质检测传感器和水位检测传感器，该水质检测传感器和水位检测传感器的输出端均连接所述控制单元。

优选的方案是：

所述泵站和循环消毒站的箱体均为可吊装的整体结构，在箱体上设置有散热口和活门。

优选的方案是：

所述泵站、高位水箱、泵站和高位水箱之间的上水段管路、循环消毒站和多个住户用水区域之间的下水段管路上均分别设置有用于监控的摄像头，所述摄像头的输出端连接所述控制单元。

优选的方案是：

所述控制单元通过有线或无线的方式与上位机进行通讯。

进一步的：所述泵站处设置有太阳能发电单元。

优选的方案是：

所述高位水箱处设置有太阳能发电单元。

本实用新型的优点和积极效果是：

1.本系统中，将水泵设置在一个浮箱平台上，浮箱上设置有调节机构，其能够使水泵竖向调节位置，在抽水时沉到合适的深度，在维修、养护时上升到一定高度，浮箱通过锚系与岸边固定，确保水泵处于适合抽水的位置。而且在维修、养护时，水泵上升到一定高度，然后拉动锚系将浮箱拉回至岸边；浮箱上还设置有水质检测传感器，由其对水体进行定期的检测，数据上传至上位机，监测到危害物质或某些指标超标时可以进行报警，监控人员能及时派出人员进行现场检测。

2.本系统中，过滤器、净化器和水锤消除器均为两套并且相互并联设置，由此构成了主过滤管路和副过滤管路，两个过滤管路上设置有多个压力表，通过管路内的压力的检测来判断是否出现堵塞的情况，并在某一过滤管路发生堵塞或疑似堵塞时通过控制单元切入冗余备份的另一个过滤管路，由此保证高位水箱的及时补水以及满足住户持续用水的需求。

3.本系统中，高位水箱的出水管连通一个循环消毒站，循环消毒站内设置有加压水泵和与其并联的旁路，通过多个住户用水区域内水量的检测来判断是通过加压水泵供水、还是使用旁路供水；另外，在循环消毒站内设置有紫外线消毒器和臭氧混合器，利用紫外线的照射以及臭氧的强氧化性进行水内病菌等污染物的杀灭或分解；在供水低谷期时或者高位水箱设置的水质检测传感器输出警示数据时，回水阀可以打开一定的开度，使部分经过紫外线消毒并混有臭氧的水回到高位水箱内，使高位水箱的水能够进一步得到净化，保证供水安全，而且水质检测传感器还能触发上位机的报警，保证高位水箱内水质的及时复检以及住户的用水安全。

4.本系统中，控制单元接收各处压力表的监测数据、各传感器的输出数据、摄像头的输出数据以及用电设备的供电数据等各种检测数据，控制单元上传这些数据并接收上位机的控制指令，进一步使阀、水泵等设备的状态发生变化，由此形成了设备工作安全、供水安全等的监控和控制，系统的自动化程度高，可以实现无人值守，远程操控的工作模式。

5.本发明中，利用浮箱使水泵方便移动至岸边，便于维修、养护；利用双路设置为泵站提供冗余备份；利用定时循环消毒方式使高位水箱内的水得到良好的消毒；利用设置的监测仪器仪表以及阀控可实现系统自动报警、启停；其是一种自动化程度高、供水安全的农村集中供水智能管控系统。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的泵站内部设备的原理图；

图3是图1的循环消毒站内部设备的原理图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本实用新型的保护范围。

一种农村集中供水智能管控系统，如图1-3所示，包括水泵7、高位水箱15和多个住户用水区域20，本实用新型的创新在于：所述水泵竖向调节位置的设置在浮箱1内，该浮箱通过锚系4设置在水体5内，水泵的出口管2通过柔性管3连接泵站10的进水管8。

水泵采用高扬程的潜水电泵，其采用不锈钢外壳和抗沙型叶轮，进水口具有一定的过滤功能。水体为水库、湖泊或泉水汇集处等，选取的原则是离分散的住户较近以及水质良好的水体。高位水箱采用塔架式或者承台式安装方式，无论哪种安装结构，需要高位水箱出水管的竖向高度比最高住户的竖向高度高40米以上，由此保证重力输水的供水质量。

多个住户用水区域是指：住户分散在山区或丘陵的不同位置，但按照一定面积来划分，可以将相互靠近的若干住户定义为一个住户用水区域，比如图1中，包括三个住户用水区域20，其中第三个区域(图1的虚线内)内包括X个住户，每家住户设置有住户阀21、水表22、储水箱23以及位于户内的住户阀，每个区域内是采用串联供水还是并联供水的方式需要根据现场环境等因素来确定。住户可以根据实际需要，在户内设置过滤器或净化器。

浮箱内设置有调节机构，比如：卷扬式、齿轮齿条式等常用电动升降驱动机构，其驱动水泵出口管竖向调节位置，然后带动水泵在竖向方向升降，水泵可以调整位于水体处的深度，在维修、养护时可以竖向上升一定高度，以便于浮箱更接近岸边水浅处。

在岸边设置有锚钉，浮箱连接有锚系。锚钉将锚系的一端固定在岸边，锚系的另一端连接浮箱，通过更换不同长度的锚系，可以使浮箱位于水体的适合抽水的位置，拉动锚系可以将浮箱回收至岸边，调节机构使水泵位于水体适合抽水的深度，通过上述结构相互配合，水泵的位置和深度均可以调节。为了配合浮箱的结构，水泵的出口管通过橡胶等柔性材料制成的柔性管连接泵站的进水管，在柔性管外部可以包覆漂浮球或者轻质材料，使柔性管能漂浮在水面，便于回收以及养护。

浮箱上还设置有浮箱传感器单元6，该单元包括水位检测传感器和水质检测传感器，前者检测水位以使水泵位置得到调节，后者对水体进行定期的检测，数据上传至上位机，检测到危害物质或某些指标超标时可以进行报警，监控人员能及时派出人员进行现场检测。

如图2所示，泵站的箱体上的进水管通过一个选通阀24(图2中左侧标号24)连通相互并联设置的主过滤管路(图2中上方的管路)和副过滤管路(图2中下方的管路)的一端，主过滤管路和副过滤管路的另一端通过另一个选通阀(图2中右侧标号24)连通出水管14，出水管通过上水段19的管路连通高位水箱的进水管(图1的高位水箱标号15左侧)。

两个过滤管路的具体结构是：

1.主过滤管路(图2中上方的管路)包括过滤器27、净化器28和水锤消除器26，所述一个选通阀24的一个出水端通过阀21连通过滤器的一端，过滤器的另一端通过阀连通净化器的一端，净化器的另一端通过阀连通所述另一个选通阀的一个进水端；在所述一个出水端和阀之间的管路上设置所述水锤消除器。

一个出水端和主过滤管路的水锤消除器之间的管路上设置压力表25(图2中上方左侧)；所述主过滤管路的过滤器和净化器之间的管路上设置压力表(图2中上方中部)；所述主过滤管路的净化器和所述另一个选通阀的一个进水端之间的管路上设置压力表(图2中上方右侧)。

2.副过滤管路包括过滤器、净化器和水锤消除器，所述一个选通阀的另一个出水端通过阀连通过滤器的一端，过滤器的另一端通过阀连通净化器的一端，净化器的另一端通过阀连通所述另一个选通阀的另一个进水端；在所述另一个出水端和阀之间的管路上设置所述水锤消除器。

另一个出水端和副过滤管路的水锤消除器之间的管路上设置压力表；所述副过滤管路的过滤器和净化器之间的管路上设置压力表；所述副过滤管路的净化器和所述另一个选通阀的另一个进水端之间的管路上设置压力表。

过滤器、净化器和水锤消除器均为两套并且相互并联设置，由此构成了主过滤管路和副过滤管路，两个过滤管路上设置有多个压力表，通过管路内的压力的检测来判断是否出现堵塞的情况，并在某一过滤管路发生堵塞或疑似堵塞时通过控制单元切入冗余备份的另一个过滤管路，由此保证高位水箱的及时补水以及满足住户持续用水的需求。

过滤器采用进出水口管径DN50，过滤精度为40微米，其具有排污阀，可定期打开以排出污物，过滤网也需要定期清洗。净化器采用PDVF超滤膜净水器，该净水器的超滤膜能去除水中的有害物质和杂质，但保留了水中的有益钙镁离子(俗称软垢)等微量元素。水锤消除器能在无需阻止流体流动的情况下，有效地消除各类流体在传输系统可能产生的水外锤和浪涌发生的不规则水击波震荡，从而达到消除具有破坏性的冲击波，起到保护的目的。

高位水箱的出水管连通一个循环消毒站17的进水管，该循环消毒站的出水管通过下水段18的管路连通多个住户用水区域中的住户阀21和水表22。

循环消毒站的结构如图3所示：包括箱体、加压水泵29、旁路管路34、紫外线消毒器30、臭氧混合器33和回水泵32，加压水泵的一端通过阀21和进水管8连通高位水箱的出水管，加压水泵的另一端通过阀连通紫外线消毒器的一端，紫外线消毒器的另一端通过阀连通臭氧混合器的一端，臭氧混合器的另一端通过阀连通出水管14。加压水泵和两侧的两个阀并联连通旁路管路，在旁路管路上设置有旁路阀35。

回水泵的一端通过回水阀31连通所述臭氧混合器的另一端，回水泵的另一端通过回水阀连通高位水箱的进水管。

浮箱上还设置有高位水箱传感器单元16，该单元包括水位检测传感器和水质检测传感器，前者检测水位，后者对水体进行定期的检测。

正常供水时，加压水泵处管路截止，旁路管路导通，当出现供水量增大或者需要加压时，多个阀动作，将旁路管路封闭，而加压水泵所在管路导通。

在循环消毒站内设置有紫外线消毒器和臭氧混合器，利用紫外线的照射以及臭氧的强氧化性进行水内病菌等污染物的杀灭或分解；在供水低谷期时(比如深夜时)或者高位水箱设置的水质检测传感器输出警示数据时，回水阀可以打开一定的开度，使部分经过紫外线消毒并混有臭氧的水回到高位水箱内，使高位水箱的水能够得到循环净化，保证供水安全，而且水质检测传感器还能触发上位机的报警，保证高位水箱内水质的及时复检以及住户的用水安全。

紫外线消毒器采用管道式结构，进出水口径DN80，处理量大于10t/h。功率：340kw(85kw*4)，紫外线灯使用寿命：8000-12000小时以上，该消毒器不产生任何二次污染物，具有高效率、广谱性、低成本、长寿命、大水量、无污染等。臭氧混合器自带臭氧发生器并能调节输出的流量，可以按照高位水箱的储水量以及供水量进行预先设定，在住户户外或户内的储水箱的箱壁上设置有排气孔，水中多余的臭氧可以从排气孔中排出。

上述各压力表的输出端、各阀的控制端、各水泵的控制端均连接一个控制单元，压力表用于检测所在管路处的压力，所述阀用于管路的连通或截止，所述水泵使管路内的水流动，所述控制单元用于接收数据并输出控制指令。

为了检测住户用水的情况，控制单元连接多个住户用水区域内设置的住户阀的控制端、水表的输出端。浮箱和高位水箱上设置水质检测传感器和水位检测传感器的输出端均连接所述控制单元。

泵站和循环消毒站的箱体均为预制的房屋结构的箱体，整体可以进行吊装，在箱体上设置有散热口11和用于维修、养护内部设备的活门12。

泵站、高位水箱、泵站和高位水箱之间的上水段的管路、循环消毒站和多个住户用水区域之间的下水段的管路上或附近均分别设置有用于监控的摄像头9(仅画出泵站处，其他未画出)，摄像头的输出端连接所述控制单元。摄像头可以识别各设备、管路附近的活动物体，比如人、动物等，并在上位机的监控屏幕上进行报警，保证设备、管路的使用安全。

住户内的住户阀、水表和储水箱内的液位计也连接控制单元，住户阀和水表的数据配合可以截止欠费住户的供水，储水箱的液位计定期检测箱内水位，保证水箱的工作安全。

控制单元可采用常用的计算机、工控机等大型设备，或者也可以采用安卓集成控制器等小型化的工控设备。上位机采用运算能力较强、存储容量较大的服务器组，有线或无线方式应采用吞吐量大的网络，比如光纤专线、千兆无线等。

控制单元通过有线或无线的方式与上位机进行通讯，有线方式可以使用网线、无线方式可以使用WIFI、4G、5G等，无论哪种方式，控制单元均能上传数据并接收上位机传回的指令和数据。控制单元接收各处压力表的检测数据、各传感器的输出数据、摄像头的输出数据以及用电设备的供电数据等各种检测数据，控制单元上传这些数据并接收上位机的控制指令，进一步使阀、水泵等设备的状态发生变化，由此形成了设备工作安全、供水安全等的监控和控制，系统的自动化程度高，可以实现无人值守，远程操控的工作模式。

由于有些地区较为偏远，电网供电存在问题，可以在用电设备集中的泵站处、高位水箱处、摄像头等处设置太阳能发电单元13，由其进行供电或者作为电网供电的辅助供电。该单元中可以设置自动追日系统，以保证发电量大小，可以采用平板式的太阳能电池或者聚光光伏组件这样的箱式结构。太阳能发电单元的电池可以设置在泵站内、循环消毒站内或者靠近用电设备的安全位置设置的柜体内。

上述各种阀采用电控驱动的阀，通过阀芯或阀板的不同状态位置或不同开度使相应的管路导通或截止或调节流量。另外，在管路上还会设置一些手动阀、单向阀等设备，这些属于供水标准设备，再次不做详细描述。

本发明中，利用浮箱使水泵方便移动指岸边，便于维修、养护；利用双路设置为泵站提供冗余备份；利用定时循环消毒方式使高位水箱内的水得到良好的消毒；其是一种自动化程度高、供水安全的农村集中供水智能管控系统。

Claims (15)

1.一种农村集中供水智能管控系统，包括水泵、高位水箱和多个住户用水区域，其特征在于：所述水泵能竖向调节位置的设置在浮箱内，该浮箱通过锚系设置在水体内，水泵通过柔性管连接泵站的进水管。

2.根据权利要求1所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：所述泵站的进水管通过一个选通阀连通相互并联设置的主过滤管路和副过滤管路的一端，主过滤管路和副过滤管路的另一端通过另一个选通阀连通出水管，出水管连通高位水箱的进水管。

3.根据权利要求2所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：所述主过滤管路包括过滤器、净化器和水锤消除器，所述一个选通阀的一个出水端通过阀连通过滤器的一端，过滤器的另一端通过阀连通净化器的一端，净化器的另一端通过阀连通所述另一个选通阀的一个进水端；在所述一个出水端和阀之间的管路上设置所述水锤消除器。

4.根据权利要求3所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：所述一个出水端和主过滤管路的水锤消除器之间的管路上设置压力表；所述主过滤管路的过滤器和净化器之间的管路上设置压力表；所述主过滤管路的净化器和所述另一个选通阀的一个进水端之间的管路上设置压力表。

5.根据权利要求2所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：所述副过滤管路包括过滤器、净化器和水锤消除器，所述一个选通阀的另一个出水端通过阀连通过滤器的一端，过滤器的另一端通过阀连通净化器的一端，净化器的另一端通过阀连通所述另一个选通阀的另一个进水端；在所述另一个出水端和阀之间的管路上设置所述水锤消除器。

6.根据权利要求5所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：所述另一个出水端和副过滤管路的水锤消除器之间的管路上设置压力表；所述副过滤管路的过滤器和净化器之间的管路上设置压力表；所述副过滤管路的净化器和所述另一个选通阀的另一个进水端之间的管路上设置压力表。

7.根据权利要求2-6任意一项所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：高温水箱的出水管连通一个循环消毒站的进水管，该循环消毒站的出水管连通多个住户用水区域中的水表。

8.根据权利要求7所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：所述循环消毒站包括箱体、加压水泵、旁路管路、紫外线消毒器、臭氧混合器和回水泵，加压水泵的一端通过阀和进水管连通高位水箱的出水管，加压水泵的另一端通过阀连通紫外线消毒器的一端，紫外线消毒器的另一端通过阀连通臭氧混合器的一端，臭氧混合器的另一端通过阀连通出水管；

所述加压水泵和两侧的两个阀并联连通所述旁路管路，在旁路管路上设置有阀；

所述回水泵的一端通过回水阀连通所述臭氧混合器的另一端，回水泵的另一端通过回水阀连通高位水箱的进水管。

9.根据权利要求4或6所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：所述压力表的输出端、阀的控制端、水泵的控制端均连接一个控制单元；

所述压力表用于检测所在管路处的压力，所述阀用于管路的连通或截止，所述水泵使管路内的水流动，所述控制单元用于接收数据并输出控制指令。

10.根据权利要求9所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：

所述控制单元连接多个住户用水区域内设置的阀的控制端、水表的输出端。

11.根据权利要求9所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：

所述浮箱和高位水箱上设置有水质检测传感器和水位检测传感器，该水质检测传感器和水位检测传感器的输出端均连接所述控制单元。

12.根据权利要求9所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：

所述泵站和循环消毒站的箱体均为可吊装的整体结构，在箱体上设置有散热口和活门。

13.根据权利要求9所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：

所述泵站、高位水箱、泵站和高位水箱之间的上水段管路、循环消毒站和多个住户用水区域之间的下水段管路上均分别设置有用于监控的摄像头，所述摄像头的输出端连接所述控制单元。

14.根据权利要求9所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：

所述控制单元通过有线或无线的方式与上位机进行通讯。

15.根据权利要求1或2或3或4或5或6或8或9或10或11或12或13或14所述的一种农村集中供水智能管控系统，其特征在于：所述泵站处设置有太阳能发电单元。

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