一种自供电智能水表系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自供电智能水表系统，包括机械模块和电路控制模块。所述机械模块包括连接系统、叶轮系统、发电系统、显示系统；所述电路控制模块包括采集系统和通信系统，所述采集系统包括水量采集单元和水质采集单元，所述通信系统包括数据传输单元和监测计算机。本发明专利技术组成了全功能设备，利用自身的叶轮系统和发电系统实现循环充电能力，为水表供电；同时，本水表可处于低功耗休眠状态，最大限度的增加了水表的工作时间；集成了PH值及浑浊度等水质监测功能，在一定程度上保证居民饮用水的是清洁、安全的水，从而保证农村居民饮水安全和减少由于饮水引起的健康问题，减少由于饮水安全引起的群体性事件，保证农村生产的正常和生活稳定。

A self powered intelligent water meter system

【技术实现步骤摘要】
一种自供电智能水表系统
本专利技术涉及无线通讯网络的智能水表
，具体涉及一种自供电智能水表系统。
技术介绍
随着现代经济的快速发展，人们也开始迈进小康行列，国内城市建设得到了快速发展。但是，重城市轻农村的城乡二元化供水结构，使得饮水问题主要在广大的农村地区比较突出，以水质不达标、水量供应不足、用水方便程度低及供水保证率低为原因的饮水问题正在波及广大农村地区,饮水不安全问题成为农村进入风险社会的主要原因之一。目前，市场上缺乏一种有效的针对农村清洁用水远程抄表系统。现在的水表依然以机械式水表为主，该方式效率低，准确率低下的问题尤为突出，且采用人工抄表周期长，发现问题周期长，历史用水状况无法复原，需耗费大量人力物力解决纠纷。而已有的一些智能水表装置虽然在一定程度上提高了抄表的效率，但该类水表普遍存在维护成本高、功耗高、施工过程复杂等问题，难以适应广大农村地区。如授权公告号为CN209625433U的中国技术专利公开了《自发电水表实现无线抄表功能系统》，包括系统自供电模块、用水量数值收集模块、自动控水阀门模块、数值无线传送模块、外部显示与集中处理模块；用水量数值收集模块的控制芯片通过检测光电管获取水表数据并同时完成对数据的处理，完成用水量数值收集部分；通过连接电动阀门，利用用户用水数据分析设定用水量最大值，超过最大值，控制阀门，完成自动控水部分；433MHz串口模块完成数据的无线传输；采集器接收数据，电脑终端进行数据处理，完善水网信息。本专利技术水表上数值的远距离无线传输显示，替代了传统的人工抄表，降低了错误率，提高工作效率，减少人力成本；但存在以下不足：1、系统自供电模块采用永磁式发电机，结构复杂、成本高，不利于推广且维护成本高；2、无法实现对水管泄露、水质等问题的警报，无法解决安全隐患；3、该方案直接读取原水表上的数值，并且没有对抄表进行校准，可靠性不高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种自供电智能水表系统，实现了对主管网的爆裂、泄露进行监测；对供水水质的监测、水池清洗进行提示，保证用水清洁；对各户用水量进行检测并实现远程抄表，减轻工作人员的劳动强度，方便用水统计和及时缴费等目的。为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种自供电智能水表系统，包括机械模块和电路控制模块；所述机械模块包括连接系统、叶轮系统、发电系统和显示系统；所述连接系统包括在水平方向上开设有进水口、出水口的内部中空水表壳体，外部管道连接于进水口、出水口上；所述叶轮系统包括支撑环、叶轮支撑架、叶轮轴、叶轮、轴承和盘形连接器，所述支撑环安装于水表壳体内，所述叶轮支撑架的下端套于支撑环内、上端则顶着轴承的内圈，所述叶轮轴的下端与叶轮支撑架连接、上端则与盘形连接器的下端连接，所述叶轮安装于叶轮轴上、且正对进水口；所述轴承与盘形连接器进行同轴配合；所述盘形连接器的上端与发电系统连接；所述发电系统包括密封保护套、感应发电线圈、磁环套、S极磁铁、N极磁铁、干簧管和锂电池；所述密封保护套为上端开口的柱形空腔体，其安装于叶轮系统上方；所述感应发电线圈安装于密封保护套内壁中，其导线连接于干簧管的一个极点；所述磁环套为上端开口的柱形空腔体，其套于密封保护套的内腔中，所述盘形连接器的上端穿过所述密封保护套与磁环套的下端连接；所述S极磁铁和N极磁铁相对设置于磁环套的内壁中；所述干簧管设置于水表壳体内，通过导线与锂电池连接；所述显示系统与水表壳体连接，并与电路控制模块连接，用于显示水表的工作情况；所述电路控制模块包括采集系统和通信系统；所述采集系统包括水量采集单元和水质采集单元，所述水量采集单元与每个用户的水管、各个村屯的总管线连接以完成水表计流的数据采集；所述水质采集单元包括PH值传感器和浊度传感器，其安装于自来水公司的蓄水池中以完成自来水PH值和浊度值的数据采集；所述通信系统包括数据传输单元和监测计算机；所述数据传输单元用于接收采集系统发送的各用户水表计流、各个村屯(或小区)的总管线水表计流、自来水PH值和自来水浊度值的数据，并向监测计算机传输接收的所有数据；所述监测计算机用于接收数据传输单元发送的用户水表计流、各个村屯的总管线水表计流、自来水PH值和自来水浊度值的数据，然后进行存取、统计、计算和管理，得到各用户用水量和缴费金额并发送至各用户端；还根据接收到的数据将其分为用水平峰期和高峰期，对不同阶段的用水情况进行统计分析，得到一天中各个时段的平均用水情况，然后采集每一时段各个村屯的总管线的水表计流数据，如果数据异常，则有可能发生管线泄露或者爆裂，然后对其进行实时采集一定时间，一定时间内的数据持续异常，则发出预警提示，所述预警提示是把报警数据通过移动网络发送到维修终端，及时通知相关人员对各类故障做出处理；所述监测计算机还用于在每月底或者指定时间，由管理员发出抄收指令实现远程集抄数据；所述监测计算机还用于在接收到的自来水PH值低于或者高于设定值或者自来水浊度值高于设定值时，通过移动网络发送报警信息到生产终端，提醒生产人员检查水质和水处理流程上的相关环节，从而保证用户饮水安全。上述方案优选的，所述数据传输单元包括微控制器、数据收集电路、转换电路、无线射频发送电路和无线射频接收电路；所述微控制器由锂电池为其供电，用于接收采集系统发送的用户水表计流、各个村屯的总管线水表计流、自来水PH值和自来水浊度值的数据；所述数据收集电路发出脉冲信号，并把该信号传送到微控制器,微控制器将收到的数据处理后转换为用户实际的用水量数据传经数据收集电路发送至转换电路；所述转换电路在微控制器传来的数据前加上自身的网络标号，通过无线射频发送电路将数据的传输到监测计算机，实现监测计算机远程水表数据的抄录；所述无线射频接收电路用于接收监测计算机的指令，并将指令发送到微控制器。上述方案优选的，所述数据传输单元还包括时钟电路，所述时钟电路用于通过微控制器定时对水量采集单元进行时钟校准，确保抄表数据传输的准确性。上述方案优选的，所述远程集抄数据为在监测计算机上发出集抄指令，通过通信系统发送到指定的用户水表，用户水表的水量采集单元采集数据，而后通过数据传输单元将数据发送到监测计算机，监测计算机在接收到数据后进行存取、统计、计算和管理，以此计算得到各户用水量和缴费金额。上述方案优选的，所述水量采集单元包括电机和水量采集电路，所述电机与安装于水管上的阀门连接，电机的输出端还与水量采集电路连接，所述水量采集电路的输出端与数据传输单元连接。上述方案优选的，所述水量采集电路通过光电编码器与电机相连。上述方案优选的，所述水量采集单元还用于采集各蓄水池总水表的数据，并经数据传输单元发送给监测计算机。上述方案优选的，所述显示系统包括显示外壳、显示器、显示内盖和密封镜片；所述显示器设置于密封保护套上方，所述密封镜片盖于显示器上，所述显示内盖为两端贯通的环形结构体、其套在密封镜片外且与密封镜片边缘密封连接，所述显示外壳罩于显示内盖外，并与水表壳体连接。上述方案优选的，所述连接系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自供电智能水表系统，其特征在于：包括机械模块和电路控制模块；/n所述机械模块包括连接系统、叶轮系统、发电系统和显示系统；/n所述连接系统包括在水平方向上开设有进水口、出水口的内部中空水表壳体(1)，外部管道连接于进水口、出水口上；/n所述叶轮系统包括支撑环(3)、叶轮支撑架(4)、叶轮轴(5)、叶轮(21)、轴承(19)和盘形连接器(18)，所述支撑环(3)安装于水表壳体(1)内，所述叶轮支撑架(4)的下端套于支撑环(3)内、上端则顶着轴承(19)的内圈，所述叶轮轴(5)的下端与叶轮支撑架(4)连接、上端则与盘形连接器(18)的下端连接，所述叶轮(21)安装于叶轮轴(5)上、且正对进水口；所述轴承(19)与盘形连接器(18)进行同轴配合；所述盘形连接器(18)的上端与发电系统连接；/n所述发电系统包括密封保护套(20)、感应发电线圈(17)、磁环套(12)、S极磁铁(11)、N极磁铁(16)、干簧管(13)和锂电池(24)；所述密封保护套(20)为上端开口的柱形空腔体，其安装于叶轮系统上方；所述感应发电线圈(17)安装于密封保护套(20)内壁中，其导线连接于干簧管(13)的一个极点；所述磁环套(12)为上端开口的柱形空腔体，其套于密封保护套(20)的内腔中，所述盘形连接器(18)的上端穿过所述密封保护套(20)与磁环套(12)的下端连接；所述S极磁铁(11)和N极磁铁(16)相对设置于磁环套(12)的内壁中；所述干簧管(13)设置于水表壳体(1)内，通过导线与锂电池(24)连接；/n所述显示系统与水表壳体(1)连接，并与电路控制模块连接，用于显示水表的工作情况；/n所述电路控制模块包括采集系统和通信系统；/n所述采集系统包括水量采集单元和水质采集单元，所述水量采集单元与每个用户的水管、各个村屯的总管线连接以完成水表计流的数据采集；所述水质采集单元包括PH值传感器和浊度传感器，其安装于自来水公司的蓄水池中以完成自来水PH值和浊度值的数据采集；/n所述通信系统包括数据传输单元和监测计算机；/n所述数据传输单元用于接收采集系统发送的各用户水表计流、各个村屯的总管线水表计流、自来水PH值和自来水浊度值的数据，并向监测计算机传输接收的所有数据；/n所述监测计算机用于接收数据传输单元发送的用户水表计流、各个村屯的总管线水表计流、自来水PH值和自来水浊度值的数据，然后进行存取、统计、计算和管理，得到各用户用水量和缴费金额并发送至各用户端；还根据接收到的数据将其分为用水平峰期和高峰期，对不同阶段的用水情况进行统计分析，得到一天中各个时段的平均用水情况，然后采集每一时段各个村屯的总管线的水表计流数据，如果数据异常，则有可能发生管线泄露或者爆裂，然后对其进行实时采集一定时间，一定时间内的数据持续异常，则发出预警提示，所述预警提示是把报警数据通过移动网络发送到维修终端，及时通知相关人员对各类故障做出处理；/n所述监测计算机还用于在每月底或者指定时间，由管理员发出抄收指令实现远程集抄数据；/n所述监测计算机还用于在接收到的自来水PH值低于或者高于设定值或者自来水浊度值高于设定值时，通过移动网络发送报警信息到生产终端，提醒生产人员检查水质和水处理流程上的相关环节，从而保证用户饮水安全。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自供电智能水表系统，其特征在于：包括机械模块和电路控制模块；
所述机械模块包括连接系统、叶轮系统、发电系统和显示系统；
所述连接系统包括在水平方向上开设有进水口、出水口的内部中空水表壳体(1)，外部管道连接于进水口、出水口上；
所述叶轮系统包括支撑环(3)、叶轮支撑架(4)、叶轮轴(5)、叶轮(21)、轴承(19)和盘形连接器(18)，所述支撑环(3)安装于水表壳体(1)内，所述叶轮支撑架(4)的下端套于支撑环(3)内、上端则顶着轴承(19)的内圈，所述叶轮轴(5)的下端与叶轮支撑架(4)连接、上端则与盘形连接器(18)的下端连接，所述叶轮(21)安装于叶轮轴(5)上、且正对进水口；所述轴承(19)与盘形连接器(18)进行同轴配合；所述盘形连接器(18)的上端与发电系统连接；
所述发电系统包括密封保护套(20)、感应发电线圈(17)、磁环套(12)、S极磁铁(11)、N极磁铁(16)、干簧管(13)和锂电池(24)；所述密封保护套(20)为上端开口的柱形空腔体，其安装于叶轮系统上方；所述感应发电线圈(17)安装于密封保护套(20)内壁中，其导线连接于干簧管(13)的一个极点；所述磁环套(12)为上端开口的柱形空腔体，其套于密封保护套(20)的内腔中，所述盘形连接器(18)的上端穿过所述密封保护套(20)与磁环套(12)的下端连接；所述S极磁铁(11)和N极磁铁(16)相对设置于磁环套(12)的内壁中；所述干簧管(13)设置于水表壳体(1)内，通过导线与锂电池(24)连接；
所述显示系统与水表壳体(1)连接，并与电路控制模块连接，用于显示水表的工作情况；
所述电路控制模块包括采集系统和通信系统；
所述采集系统包括水量采集单元和水质采集单元，所述水量采集单元与每个用户的水管、各个村屯的总管线连接以完成水表计流的数据采集；所述水质采集单元包括PH值传感器和浊度传感器，其安装于自来水公司的蓄水池中以完成自来水PH值和浊度值的数据采集；
所述通信系统包括数据传输单元和监测计算机；
所述数据传输单元用于接收采集系统发送的各用户水表计流、各个村屯的总管线水表计流、自来水PH值和自来水浊度值的数据，并向监测计算机传输接收的所有数据；
所述监测计算机用于接收数据传输单元发送的用户水表计流、各个村屯的总管线水表计流、自来水PH值和自来水浊度值的数据，然后进行存取、统计、计算和管理，得到各用户用水量和缴费金额并发送至各用户端；还根据接收到的数据将其分为用水平峰期和高峰期，对不同阶段的用水情况进行统计分析，得到一天中各个时段的平均用水情况，然后采集每一时段各个村屯的总管线的水表计流数据，如果数据异常，则有可能发生管线泄露或者爆裂，然后对其进行实时采集一定时间，一定时间内的数据持续异常，则发出预警提示，所述预警提示是把报警数据通过移动网络发送到维修终端，及时通知相关人员对各类故障做出处理；
所述监测计算机还用于在每月底或者指定时间，由管理员发出抄收指令实现远程集抄数据；
所述监测计算机还用于在接收到的自来水PH值低于或者高于设定值或者自来水浊度值高于设定值时，通过移动网络发送报警信息到生产终端，提醒生产人员检查水质和水处理流程上的相关环节，从而保证用户饮水安...

【专利技术属性】
技术研发人员：张应红，陈远深，盆振中，韩海媚，刘文龙，聂亚龙，欧广生，覃培烊，徐晋勇，高鹏，唐焱，方子祥，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45