用水設施水資源意外浪費的控制系統(tǒng)及控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于節(jié)水技術領域，涉及一種用水設施水資源意外浪費的控制系統(tǒng)，還涉 及用水設施水資源意外浪費的控制方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著人口的增長，我國的水資源十分缺乏，但是存在的水資源浪費現(xiàn)象卻 十分嚴重，尤其是城市用水中的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象較為嚴重。智能節(jié)水裝置以其能有效節(jié)約 水資源的特點受到人們的青睞，已成為一項具有發(fā)展前景和影響力的技術產品。然而現(xiàn)有 的節(jié)水裝置都是對單個用水設施進行節(jié)水，缺乏對整個用水系統(tǒng)的整體控制，且需要外接 電源供電，在意外停電時無法起到節(jié)水效果，此外，現(xiàn)有的節(jié)水裝置采用的元器件較多，導 致結構較為復雜、生產成本較高。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種用水設施水資源意外浪費的控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有節(jié)水 裝置在外部停電狀態(tài)下無法節(jié)水、結構較為復雜、生產成本較高的問題。
[0004] 本發(fā)明的另一目的是提供用水設施水資源意外浪費的控制方法，基于自來水總管 道內的壓力、流量，解決了用水設施環(huán)境中人不在現(xiàn)場時，水資源意外浪費的問題，并能判 斷出用水設施具體的損壞情況。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術方案是，用水設施水資源意外浪費的控制系統(tǒng)，包括單片機， 單片機分別連接有電磁截水閥、測量與發(fā)電裝置、鍵盤、儲能電池及信號反饋模塊，信號反 饋模塊連接有區(qū)域監(jiān)控平臺，測量與發(fā)電裝置依次連接有電源轉換控制器、儲能電池，儲能 電池還與信號反饋模塊連接，測量與發(fā)電裝置、電磁截水閥均位于水管中，電磁截水閥上設 有復位開關，復位開關位于水管的外部，單片機還外接有信號燈，信號燈包括故障指示燈和 正常指示燈。
[0006] 本發(fā)明的特點還在于，
[0007] 其中測量與發(fā)電裝置包括水輪發(fā)電機，水輪發(fā)電機上設有水流傳感器和壓力表， 水輪發(fā)電機與電源轉換控制器連接，水流傳感器、壓力表同時與單片機連接。
[0008] 其中儲能電池上設有電量指示燈和輔助充電接口。
[0009] 其中單片機選用的型號為MSP430F6638。
[0010] 其中電源轉換控制器的信號為TL494。
[0011] 本發(fā)明所采用的另一技術方案是，用水設施水資源意外浪費的控制方法，采用上 述用水設施水資源意外浪費的控制系統(tǒng)，具體按照以下步驟進行實施：
[0012] 步驟1，通過鍵盤向單片機中輸入用水設施所在環(huán)境一年內正常用水總流量Qy，正 常用水水壓匕、固定用水高峰時間段t。、用水設施在一年各天內的變化系數(shù)Kf，統(tǒng)計用水設 施環(huán)境中水龍頭數(shù)量a和馬桶的數(shù)量b ;
[0013] 步驟2,根據(jù)步驟1輸入的參數(shù)計算用水設施所在水管的最大平均秒流量Qs;
[0014] 步驟3,利用單片機對水流傳感器測得水管中的秒流量Q1及壓力表中的P i進行采 集；
[0015] 步驟4,利用步驟1輸入的正常用水水壓P。、步驟2、步驟3得到的結果計算水資源 浪費系數(shù)η ;
[0016] 步驟5,在固定用水高峰時間段t。內，計算用水波動比率系數(shù)r ;
[0017] 步驟6,以步驟4得到的水資源浪費系數(shù)n、步驟5得到的用水波動比率系數(shù)r為 依據(jù)，利用單片機判斷用水設施是否意外浪費水，若判斷出用水設施存在浪費水的情況，單 片機采取相應措施控制水資源浪費。
[0018] 本發(fā)明另一技術方案的特點還在于，
[0019] 其中步驟2的具體過程為，
[0020] 針對高校內的用水設施，計算水管中的最大平均秒流量Qs的公式如下：
[0021] Qs= Kf · Qy/(86400X365) (L/s) (1);
[0022] 其中，Qy為用水設施所在環(huán)境一年內用水總流量，Kf為用水設施在一年各天內的 變化系數(shù)，365為一年天數(shù)，86400為一天秒數(shù)。
[0023] 其中，步驟4的具體過程為，
[0024] 計算水資源浪費系數(shù)η的公式如下：
[0026] 其中步驟5的具體過程為，
[0027] 在固定用水高峰時間段t。，若在時間段t內水資源浪費系數(shù)η不在規(guī)定范圍n< 1 內，則說明用水設施的用水量存在波動，用水波動比率系數(shù)r的計算公式如下：
[0028] r = t/t〇 (3)。
[0029] 本發(fā)明的有益效果是，通過測量自來水管內水流量判斷用水裝置的壞損情況，簡 化節(jié)水裝置構造的復雜度，易于安裝，降低了生產成本；利用水流進行自發(fā)電，在外部停電 條件下裝置依然正常工作；本發(fā)明中的檢測系統(tǒng)能夠對廁所中的意外浪費的水進行檢測并 通過信號反饋模塊傳遞給監(jiān)控平臺，通過監(jiān)控平臺顯示的信息對水資源意外浪費的情況及 時處理，起到了很好的節(jié)水效果。
【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明中用水設施水資源意外浪費的控制系統(tǒng)的結構示意圖。
[0031] 圖中，1.水輪發(fā)電機，2.電磁截水閥，3.復位開關，4.鍵盤，5.故障指示燈，6.正 常指示燈，7.信號反饋模塊，8.區(qū)域監(jiān)控平臺，9.輔助充電接口，10.儲能電池，11.電量指 示燈，12.電源轉換控制器，13.水管，14.單片機，15.水流傳感器，16.壓力表。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0033] 本發(fā)明用水設施水資源意外浪費的控制系統(tǒng)，結構如圖1所示，包括設置在水管 13中的測量與發(fā)電裝置、電磁截水閥2。
[0034] 測量與發(fā)電裝置包括水輪發(fā)電機1，水輪發(fā)電機1上安裝有壓力表16和水流傳感 器15,水輪發(fā)電機1的電力輸送端、水流傳感器15的信號傳輸端、壓力表16的信息傳輸端 及電磁截水閥2的控制端均位于水管13外部，水流傳感器15的信號傳輸端、壓力表16的 信息傳輸端均與單片機14的信號接收端連接，單片機14的信號接收端還連接有鍵盤4,水 輪發(fā)電機1的電力輸送端依次與電源轉換控制器12、儲能電池10及單片機14的電源接口 連接，儲能電池10還與信號反饋模塊7的信號接收端連接，信號反饋模塊7的信號接收端、 電磁截水閥2的控制端同時與單片機14的信號輸出端連接，單片機14的信號輸出端還外 接有信號燈，信號燈包括故障指示燈5和正常指示燈6,信號反饋模塊7的信號發(fā)射端與區(qū) 域監(jiān)控平臺8連接，電磁截水閥2的控制端設有復位開關3。
[0035] 其中電源轉換控制器12與儲能電池 10之間為雙向連接。
[0036] 其中儲能電池10上設有電量指示燈11和輔助充電接口 9。
[0037] 其中單片機14選用的型號為MSP430F6638。
[0038] 電源轉換控制器12的信號為TL494。
[0039] 其中單片機14的信號輸出端通過RS232與信號反饋模塊7的信號接收端進行串 行通訊，信號反饋模塊7的信號發(fā)射端通過Zegbee發(fā)射信號。
[0040] 其中單片機14的信號輸出端發(fā)出PMff控制信號對電磁截水閥2進行控制。
[0041] 本發(fā)明用水設施水資源意外浪費的控制系統(tǒng)的工作原理為，測量與發(fā)電裝置中的 水輪發(fā)電機1在水管13中存在水流的情況下會進行發(fā)電，水輪發(fā)電機1發(fā)電后會將電量供 給水流傳感器15,同時經電源轉換控制器12對電量進行轉換后存儲在儲能電池10中，儲能 電池10同時給電源轉換控制器12、信號反饋模塊及單片機14供電，通過鍵盤4對單片機14 中輸入用水設施所在環(huán)境一年內正常用水總流量Qy，在單片機14中計算用水設施所在總水 管的最大平均秒流量Qs，然后再通過單片機14采集水流傳感器測得的Q1，以QsA 1S依據(jù)在 單片機14中對用水設施的水資源浪費情況進行判斷，單片機14的將判斷結果發(fā)送給信號 反饋模塊7同時單片機14控制電磁節(jié)水閥2動作，使水管13中的水不向用水設施供應，切 斷用水設施的水源，，通過單片機14控制相應的指示燈（正常指示燈6、故障指示燈5)亮， 指示燈可以及時提醒水管旁邊的人及時發(fā)現(xiàn)供水設施出現(xiàn)故障，以便第一時間進行處理， 若水資源出現(xiàn)浪費，水管13旁邊沒有人及時發(fā)現(xiàn)，信號反饋模塊7將這一信號傳輸給區(qū)域 監(jiān)控平臺8,維修管理人員從區(qū)域監(jiān)控平臺8上發(fā)現(xiàn)后對用水設施及時修理，以免浪費過多 的水資源，當維修人員發(fā)現(xiàn)單片機14控制電磁截水閥2將水源切斷是由于某時刻或某天的 實際用水量超過規(guī)定的平均正常用水量而不是用水設施存在損壞導致的意外浪費水時，可 通過復位開關3將電磁截水閥打開，使水流正常在水管13中流通。
[0042] 本發(fā)明采用上述控制系統(tǒng)對用水設施水資源意外浪費進行控制的方法，具體按照 以下步驟進行實施：
[0043] 步驟1，通過鍵盤4向單片機14中輸入用水設施所在環(huán)境一年內正常用水總流量 Qy，正常用水水壓匕、固定用水高峰時間段t。、用水設施在一年各天內的變化系數(shù)Kf，統(tǒng)計用 水設施環(huán)境中水龍頭數(shù)量a和馬桶的數(shù)量b ;
[0044] 步驟2,根據(jù)步驟1輸入的參數(shù)計算用水設施所在水管13的最大平均秒流量Qs;
[0045] 步驟2的具體過程為，
[0046] 針對高校內的用水設施（具體的用水設施的水龍頭數(shù)量a、馬桶數(shù)量b可針對具體 的研究學校確定），計算水管中的最大平均秒流量Qs的公式如下：
[0047] Qs= Kf · Qy/(86400X365) (L/s) (1);
[0048] 其中，Qy為用水設施所在環(huán)境一年內用水總流量，Kf為用水設施在一年各天內的 變化系數(shù)