本發(fā)明涉及用于監(jiān)測、傳送和控制水耗及可用性的方法及其系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明涉及家庭或商業(yè)場所中、室內(nèi)或室外的液體(尤其是水)的水位、消耗及可用性的控制和監(jiān)測。本發(fā)明的系統(tǒng)能夠傳送信息或被遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)是針對動作類型而可用戶編程的，系統(tǒng)可以自動地執(zhí)行所述動作以獲得期望的結(jié)果。系統(tǒng)能夠保持歷史數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)站點的行為，運行分析，執(zhí)行預(yù)測并向用戶提出建議。

背景技術(shù)：

根據(jù)對水的維基頁面解釋，一些觀察家估計，到2025年，超過一半的世界人口將面臨用水荒。2009年11月發(fā)布的一份報告表明，到2030年，在世界一些發(fā)展中地區(qū)，用水需求將超過供應(yīng)50％。

同樣重要的是要注意，不僅可用水的稀缺是威脅，而且大量不可用的水也成問題，因為它可能產(chǎn)生多個問題。

考慮到這些事實，我們意識到，我們需要一個系統(tǒng)，可以高效地監(jiān)測儲水罐、污水渠、排水渠或其他地方的水，使其可以高效地管理，不僅增加可用水的可用性，而且保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施和提高相關(guān)服務(wù)的效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是克服至少一個上述問題。

本發(fā)明的另一目的是最大限度地減少家庭或商業(yè)場所的水的浪費/消耗。

本發(fā)明的又一目的是監(jiān)測、管理和預(yù)測家庭或商業(yè)場所的可用/不可用水的可用性和消耗。

本發(fā)明的又一目的是提供一種用戶友好的監(jiān)測系統(tǒng)，其能夠與位于遠(yuǎn)程站點或本地站點的用戶進(jìn)行通訊，以傳輸關(guān)于水可用性/消耗的信息。

本發(fā)明涉及用于監(jiān)測、傳送和控制水的方法及其系統(tǒng)。相應(yīng)地，本發(fā)明涉及一種方法，用于監(jiān)測、傳送和控制家庭或商業(yè)場所的液體(例如水等)的消耗和可用性，并預(yù)測且向位于站點或遠(yuǎn)程位置的用戶建議未來用水，所述方法包括如下步驟：a)通過第一組電子泵從一個或多個地下儲罐UGT中的第一組主供應(yīng)管線接收和存儲水；b)通過第二組電子泵和供應(yīng)管線將步驟a)中存儲的水轉(zhuǎn)移到一個或多個高架儲罐OHT，并將其收集在OHT中；c)通過第三組電子泵和供應(yīng)管線將步驟b)中收集的水供應(yīng)給個人用戶的一個或多個家用桶缸；d)布置至少一個電子控制單元ECU，并將所述ECU與所有的UGT、OHT、第一、第二和第三組電子泵、傳感器、致動器、儀表和供應(yīng)管線、以及各種預(yù)定位置的個人用戶的家用桶缸以可操作的方式進(jìn)行配置；e)由設(shè)置于供應(yīng)管線(第一、第二和第三組)且位于電子泵(所述第一、第二和第三組)的入口和出口處的傳感器和儀表連續(xù)監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)，并將來自所述傳感器的輸出發(fā)送給所述ECU；f)由位于OHT、UGT和家用桶缸的傳感器連續(xù)監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)，并將來自所述傳感器的輸出發(fā)送給所述ECU；g)通過ECU的處理單元中的各組規(guī)則或邏輯來計算和運算步驟e)和步驟f中在ECU接收到的信息，并將與水耗及水可用性有關(guān)的信息通過與所述ECU連接的顯示單元傳送給用戶，其中，所述水可用性和水耗通過音頻模式、視頻模式或GUI反映，和/或通過云系統(tǒng)和/或個人計算機(jī)或移動設(shè)備或平板電腦訪問；h)根據(jù)存儲和記錄在ECU中的各種信息，控制、預(yù)測和向用戶建議水耗；i)通過可視機(jī)構(gòu)以在線或離線或準(zhǔn)模式保持向所述用戶通知詳細(xì)情況，所述可視機(jī)構(gòu)能被配置為根據(jù)終端用戶的需要和/或期望同時工作或以任意組合方式工作。

本發(fā)明還涉及用戶友好的家用水監(jiān)測系統(tǒng)，包括：至少一個地下儲罐UGT，用于接收和存儲從源通過第一組主供應(yīng)管線泵送的液體；至少一個高架儲罐OHT，用于接收和存儲從所述地下儲罐UGT推進(jìn)的液體；至少一個家用桶缸，用于接收和存儲從所述高架儲罐OHT推進(jìn)的液體；第一組泵，被配置為推進(jìn)所述液體經(jīng)過第一組主供應(yīng)管線而到達(dá)所述地下儲罐UGT；第二組泵，被配置為推進(jìn)所述液體從地下儲罐UGT經(jīng)過所述主供應(yīng)管線而到達(dá)所述高架儲罐OHT；第三組泵，被配置為推進(jìn)所述液體從所述高架儲罐經(jīng)過次供應(yīng)管線而到達(dá)多個家用桶缸；多個傳感器，其設(shè)置于所述地下儲罐UGT、高架儲罐OHT、家用桶缸，且位于所述第一組泵、所述第二組泵和所述第三組泵各自的入口區(qū)域/出口區(qū)域；用于將所述傳感器連接到電子控制單元ECU的裝置，所述ECU用于在所述傳感器與所述電子控制單元之間傳輸數(shù)據(jù)，所述ECU包含微處理器，該微處理器從所述傳感器接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)規(guī)則和邏輯的集合來運算傳送數(shù)據(jù)；以及配置于用戶端的至少一個顯示單元，其用于監(jiān)測由所述電子控制單元收集到的數(shù)據(jù)，所述顯示單元通過本地網(wǎng)絡(luò)或云服務(wù)器而連接至所述電子控制單元。

附圖說明

根據(jù)以下參照附圖的詳細(xì)描述將易于理解本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點。這些圖以及下面的詳細(xì)描述被并入并形成說明書的一部分，并且按照本發(fā)明進(jìn)一步說明本發(fā)明的各個方面和解釋各種原理和優(yōu)點。

圖1和圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個方面的用戶友好的家用水監(jiān)測系統(tǒng)的示例。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個方面的用戶友好的家用水監(jiān)測系統(tǒng)的運行方法的示例。

圖4a-4c示出根據(jù)本發(fā)明的一個方面的每小時/每日的水耗/可用性的圖形表示和泵狀態(tài)。

具體實施方式

雖然本發(fā)明容許各種修改和替代形式，但是其具體實施例已經(jīng)通過示例在附圖中示出，并且將在下面詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，并不旨在將本發(fā)明限制為所公開的特定形式，而是相反，本發(fā)明覆蓋落入由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替代物。

在詳細(xì)描述實施例之前，可以觀察到根據(jù)本發(fā)明的新穎性和創(chuàng)造性在于監(jiān)視和管理液體(特別是水)的可用性、消耗或液位以供家庭、公共或工業(yè)使用的系統(tǒng)和方法。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以受本發(fā)明的啟發(fā)而修改系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)，安裝組件，這些結(jié)構(gòu)根據(jù)項目的不同而不同。然而，這種修改應(yīng)理解為在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。因此，附圖僅示出了與理解本發(fā)明的實施例相關(guān)的那些具體細(xì)節(jié)，以便不會因本文描述的對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯而易見的細(xì)節(jié)而造成本公開不易理解。

術(shù)語“包括”、“包含”或其任何其它變型旨在覆蓋非排他性的包含，使得包括組件列表的系統(tǒng)、設(shè)置、設(shè)備不僅包括那些組件，還可以包括其他未明確列出的組件或此類系統(tǒng)、設(shè)置或設(shè)備固有的組件。換言之，在“包括……”的系統(tǒng)或裝置中的一個或多個要素在沒有更多限制的情況下不排除在系統(tǒng)或裝置中存在其它要素或附加要素。以下段落解釋了本發(fā)明，其中用于監(jiān)測、傳送和控制水的方法及其系統(tǒng)。可以相應(yīng)地推導(dǎo)出關(guān)于其的發(fā)明。

相應(yīng)地，本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測、傳送和控制家庭或商業(yè)場所的水耗及可用性并預(yù)測且向位于站點或遠(yuǎn)程位置的用戶建議未來用水的方法，所述方法包括如下步驟。

a)通過第一組電子泵從一個或多個地下儲罐UGT中的第一組主供應(yīng)管線接收和存儲水；

b)通過第二組電子泵和供應(yīng)管線將步驟a)中存儲的水轉(zhuǎn)移到一個或多個高架儲罐OHT，并將其收集在OHT中；

c)通過第三組電子泵和供應(yīng)管線將步驟b)中收集的水供應(yīng)給個人用戶的一個或多個家用桶缸；

d)布置至少一個電子控制單元ECU，并將其與所有的UGT、OHT、第一、第二和第三組電子泵、傳感器、致動器、儀表和供應(yīng)管線、以及各種預(yù)定位置的個人用戶的家用桶缸以可操作的方式進(jìn)行配置；

e)由設(shè)置于供應(yīng)管線(第一、第二和第三組)且位于電子泵(所述第一、第二和第三組)的入口和出口處的傳感器和儀表連續(xù)監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)，并將來自所述傳感器的輸出發(fā)送給所述ECU；

f)由位于OHT、UGT和家用桶缸的傳感器連續(xù)監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)，并將來自所述傳感器的輸出發(fā)送給所述ECU；

g)通過ECU的處理單元中的各組規(guī)則或邏輯來計算和運算步驟e)和步驟f中在ECU接收到的信息，并將與水耗及水可用性有關(guān)的信息通過與所述ECU連接的顯示單元傳送給用戶，其中，所述水可用性和水耗通過音頻模式、視頻模式或GUI反映，和/或通過云系統(tǒng)和/或個人計算機(jī)或移動設(shè)備或平板電腦訪問；

h)根據(jù)存儲和記錄在ECU中的各種信息，控制、預(yù)測和向用戶建議水耗；

i)通過可視機(jī)構(gòu)以在線或離線或準(zhǔn)模式保持向所述用戶通知詳細(xì)情況，該可視機(jī)構(gòu)能被配置為根據(jù)終端用戶的需要和/或期望同時工作或以任意組合方式工作。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在步驟d)中，所述ECU通過有線/無線離散傳感器或連續(xù)傳感器或其組合可操作地與電子泵、供應(yīng)管線和儲罐進(jìn)行配置。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在步驟e)中，設(shè)置于儲罐和電子泵的入口/出口處的所述傳感器是從模擬傳感器組、數(shù)字傳感器組、基于邏輯的虛擬傳感器組、儀表組或其組合中選出的。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在步驟e)和步驟f)中，所述關(guān)鍵參數(shù)是水位、漏水量、泵狀態(tài)、水流量和電機(jī)RPM。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在步驟e)和步驟f)中，所述ECU通過多條感測線、離散傳感器、連續(xù)傳感器或其組合來接收來自所述傳感器的所述輸出。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在步驟g)中，所述ECU將運算出的信息傳送給所述用戶，該信息涉及故障、日志、警報、水可用性/水耗、電子泵的狀態(tài)和水可用性/水耗的歷史情況。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在步驟h)中，所述ECU具有內(nèi)置存儲器，按小時、按周、按月或按年存儲從所述傳感器、儀表、致動器、泵接收到的數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在步驟h)中，所述ECU根據(jù)運算出的信息和存儲在ECU的內(nèi)置存儲器中的數(shù)據(jù)，預(yù)測未來的水可用性/水耗，并向用戶提供高效用水的建議。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在步驟g)和步驟h)中，所述ECU根據(jù)在電子泵(第一、第二和第三組)的入口和出口處的水可用性，控制該電子泵(第一、第二和第三組)的開關(guān)操作。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在步驟g)和步驟h)中，所述ECU根據(jù)在所述地下儲罐、所述高架儲罐和所述家用桶缸中的水位，控制電子泵(第一、第二和第三組)的開關(guān)操作。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在步驟g)和h)中，所述ECU根據(jù)所述用戶創(chuàng)建的多泵控制調(diào)度，控制電子泵(第一、第二和第三組)的開關(guān)操作。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，在步驟g)至步驟i)中，所述用戶在包括有線設(shè)備的所述顯示單元上或在位于遠(yuǎn)程的個人計算機(jī)、平板電腦和/或移動電話上接收運算出的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明還涉及一種用戶友好的家用水監(jiān)測系統(tǒng)，包括：至少一個地下儲罐UGT，用于接收和存儲從源通過第一組主供應(yīng)管線泵送的液體；至少一個高架儲罐OHT，用于接收和存儲從所述地下儲罐UGT推進(jìn)的液體；至少一個家用桶缸，用于接收和存儲從所述高架儲罐OHT推進(jìn)的液體；第一組泵，被配置為推進(jìn)所述液體經(jīng)過第一組主供應(yīng)管線而到達(dá)所述地下儲罐UGT；第二組泵，被配置為推進(jìn)所述液體從地下儲罐UGT經(jīng)過所述主供應(yīng)管線而到達(dá)所述高架儲罐OHT；第三組泵，被配置為推進(jìn)所述液體從所述高架儲罐經(jīng)過次供應(yīng)管線而到達(dá)多個家用桶缸；多個傳感器，其設(shè)置于所述地下儲罐UGT、高架儲罐OHT、家用桶缸，且位于所述第一組泵、所述第二組泵和所述第三組泵各自的入口區(qū)域/出口區(qū)域；用于將所述傳感器連接到電子控制單元ECU的裝置，所述ECU用于在所述傳感器與所述電子控制單元之間傳輸數(shù)據(jù)，所述ECU包含微處理器，該微處理器從所述傳感器接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)規(guī)則和邏輯的集合來運算傳送數(shù)據(jù)；以及配置于用戶端的至少一個顯示單元，其用于監(jiān)測由所述電子控制單元收集到的數(shù)據(jù)，所述顯示單元通過本地網(wǎng)絡(luò)或云服務(wù)器而連接至所述電子控制單元。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，每個地下儲罐UGT通過所述主供應(yīng)管線而分別連接至一個或多個高架儲罐OHT。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，每個家用桶缸通過管道而分別連接至每個高架儲罐的出口。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述電子泵配置有流量傳感器和壓力傳感器，且所述傳感器設(shè)置于所述第一泵的入口和出口。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述用于將所述傳感器連接到所述電子控制單元的裝置是無線或離散/連續(xù)傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述電子控制單元具有內(nèi)置存儲器，該內(nèi)置存儲器用于以預(yù)定的時間間隔存儲由所述傳感器收集到的數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述ECU根據(jù)運算出的信息和存儲在ECU的內(nèi)置存儲器中的數(shù)據(jù)，預(yù)測未來的水可用性/水耗，并向用戶提供高效用水的建議。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述ECU根據(jù)在電子泵(第一、第二和第三組)的入口和出口處的水可用性，控制該電子泵(第一、第二和第三組)的開關(guān)操作。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述ECU根據(jù)在所述地下儲罐、所述高架儲罐和所述家用桶缸中的水位，控制電子泵(第一、第二和第三組)的開關(guān)操作。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述ECU根據(jù)所述用戶創(chuàng)建的多泵控制調(diào)度，控制電子泵(第一、第二和第三組)的開關(guān)操作。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述用戶在包括有線設(shè)備的所述顯示單元上或在位于遠(yuǎn)程的個人計算機(jī)、平板電腦和/或移動電話上接收運算出的數(shù)據(jù)。

相應(yīng)地，本發(fā)明涉及一種方法，用于監(jiān)測、傳送和控制家庭或商業(yè)場所的水耗及可用性并預(yù)測且向位于站點或遠(yuǎn)程位置的用戶建議未來用水，所述方法包括以下步驟；

步驟1：

步驟1(如圖3所示)，包括通過傳感器監(jiān)測各種位置(如高架儲罐、地下儲罐、家用儲罐、主供應(yīng)管線和管道處)的水位、流量、水可用性和漏水。術(shù)語“流量”在本文中定義為每單位時間從儲罐進(jìn)入(流入)或離開(流出)的流體體積。

所述傳感器有利于確定各種位置處的水可用性以及系統(tǒng)中總的水可用性。設(shè)置在本監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器監(jiān)測/感測水流量、水位、泵RPM、漏水和脈沖水表，但不僅限于這些特征。設(shè)置于各個位置的傳感器選自儀表組、模擬傳感器組、數(shù)字傳感器組、基于邏輯的虛擬傳感器組或其組合，用于測量/計算/監(jiān)測。

步驟2

步驟2(如圖3所示)包括通過感測線或無線裝置向電子控制(ECU)/系統(tǒng)/設(shè)備單元傳輸如步驟1中所述的從傳感器接收的收集數(shù)據(jù)。電子控制單元ECU使用各組規(guī)則或邏輯計算和運算從傳感器接收到的數(shù)據(jù)，以按小時、按日、按周、按月和按年獲取有關(guān)水耗/水可用性的數(shù)據(jù)，但不僅限于此。術(shù)語“水耗”在本文中定義為在給定期間內(nèi)經(jīng)過站點(儲罐)的出口的水/流體的總量。術(shù)語“可用性”在本文中定義為在任何給定時間在站點可用的水/流體的凈量額。電子控制單元基于從傳感器接收的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建自動任務(wù)。自動任務(wù)包括檢測和防止水的溢出、管理站點之間的水流、程式電機(jī)控制等。

例如，1)若供應(yīng)管線中的傳感器沒有檢測到水流，則電子控制單元ECU將切斷電子泵以避免無水運行并最終避免電子泵的燒毀。術(shù)語“無水運行”在本文中定義為電機(jī)/泵啟動但在其入口和出口之間沒有水/流體流動的狀態(tài)。

2)若高架儲罐完全充滿，則電子控制單元ECU將關(guān)閉用于將水從地下儲罐泵送到高架儲罐的電子泵，以避免水溢出。

3)在被監(jiān)測的站點是污水系統(tǒng)的接收渠道的情況下，若其溢出，則立即通知有關(guān)當(dāng)局。

類似的其他用戶可編程特征用于與水/流體相關(guān)的任務(wù)的控制和自動化。系統(tǒng)被許可根據(jù)應(yīng)用的不同期望和要求，通過分析方法使用基于時鐘和日歷的計算方式的其他方案。ECU還基于各種因素計算/預(yù)測未來的用水量，例如水可用性、水耗的歷史情況等。ECU提供內(nèi)置存儲器來存儲關(guān)于水可用性/水耗、水壓、脈沖水表等的數(shù)據(jù)，以備將來使用。監(jiān)測系統(tǒng)靈活，足以根據(jù)要求采用任意數(shù)量的離散傳感器或連續(xù)傳感器或致動器，用于計算各種參數(shù)。

步驟3

步驟3(如圖3所示)包括將步驟2中提及的從ECU接收的計算/運算出的數(shù)據(jù)傳送給用戶。用戶在顯示單元(如筆記本電腦、平板電腦、移動設(shè)備、智能手機(jī)、臺式電腦等)上接收來自ECU的計算數(shù)據(jù)。電子控制單元經(jīng)由本地網(wǎng)絡(luò)或射頻鏈路將數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示單元。關(guān)于水耗/可用性的信息、故障、日志、警報、監(jiān)測信息等信息通過音頻模式、視頻模式反映和/或由云系統(tǒng)和/或個人計算機(jī)或移動設(shè)備或平板電腦訪問。本系統(tǒng)通過移動設(shè)備/平板電腦/筆記本電腦GUI、可聽方式和/或顯示面板來滿足監(jiān)測、可視性，以與用戶交互。ECU向用戶定期發(fā)送與故障、日志、警報、水可用性/水耗、電子泵運行狀態(tài)、水的使用歷史情況、未來水可用性預(yù)測等(如圖-4a、4b和4c所示)有關(guān)的信息。這多種監(jiān)測和可視機(jī)構(gòu)根據(jù)用戶要求和/或期望而被許可同時工作或以任意組合方式工作。而且，該監(jiān)測和可視機(jī)構(gòu)能夠在在線或離線或準(zhǔn)系統(tǒng)到系統(tǒng)的連接模式中執(zhí)行。

步驟4

步驟4包括基于步驟2-3提及的用戶接收的計算/運算出的數(shù)據(jù)，從用戶向ECU發(fā)送反饋。用戶通過使用相應(yīng)的顯示單元產(chǎn)生程序化調(diào)度來控制電子泵的操作。該程序化調(diào)度被傳輸至電子控制單元以進(jìn)一步控制電子泵的致動，從而控制儲罐間的水流。如步驟2和3中所述，由系統(tǒng)按小時、按天、按周、按月和按年關(guān)于水可用性和水耗所制定的細(xì)節(jié)進(jìn)一步用于根據(jù)個性化使用創(chuàng)建詳細(xì)的分析和模式，并且加以使用以改進(jìn)并向系統(tǒng)和用戶提供反饋和校正參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，步驟3還可以包含通過云服務(wù)器/云系統(tǒng)/云連接來從電子控制單元向用戶傳輸數(shù)據(jù)。云連接和云系統(tǒng)也用于根據(jù)個性化和群組/社區(qū)用水/利用來創(chuàng)建詳細(xì)的分析和模式，以提升效率并向針對云端分析引擎用戶的系統(tǒng)提供反饋/修正參數(shù)。這將針對那些特定用戶而帶來可用性和消耗的更準(zhǔn)確和改進(jìn)的準(zhǔn)確率。此外，這些分析和模式一起使用，以改善控制水耗的系統(tǒng)性方法。基于云的監(jiān)控系統(tǒng)表現(xiàn)得像控制反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與有限的人工智能(也采用有限的說法)的結(jié)合。由于系統(tǒng)能夠通過級聯(lián)期望多的輸入/輸出卡來進(jìn)行擴(kuò)展，該監(jiān)測系統(tǒng)可以根據(jù)要安裝的方案的要求，安裝任意數(shù)量的離散或連續(xù)傳感器和致動器。不同的傳感器可以是有線或無線的。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供用戶友好的家用水監(jiān)測系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明還涉及用戶友好的家用水監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測、傳送、控制家庭或商業(yè)場所的水耗/水可用性，并預(yù)測/向位于站點或遠(yuǎn)程位置用戶建議未來用水。

參考圖1和2，用戶友好的家用水監(jiān)測系統(tǒng)包含：地下儲罐UGT、高架儲罐OHT、家用桶缸、主供應(yīng)管線、次供應(yīng)管線、第一組泵、第二組泵、第三組泵、多個傳感器、電子控制單元ECU、用于連接傳感器與電子控制單元(ECU)的裝置、顯示單元、本地網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)器。需要注意的是，在這些例子中所描述的不同的系統(tǒng)實體的數(shù)量僅僅是例示性的，在實際場景中能更多或更少，這是由于系統(tǒng)不限制一種類型多少個實體連接在一起或沒有該類型的實體。

配置于各位置的傳感器選自模擬、數(shù)字、虛擬邏輯傳感器或其組合。上述各位置是UGT、OHT、家用桶缸、主供應(yīng)管線、管道和水表，但不僅限于這些位置。

虛擬液位傳感器是感知型連續(xù)水位測量機(jī)構(gòu)，而實際上沒有在儲罐安裝任何傳感器。虛擬傳感器主要基于儲罐中的水的流入和流出的速率、機(jī)器學(xué)習(xí)和如歷史數(shù)據(jù)、使用模式等的輸入而工作。虛擬傳感器使由于能被實際放置于儲罐中的真實的傳感器的有限數(shù)量而造成的離散化最小化。該方法決定真實的傳感器之間的水位。

例如，真實的傳感器可以指示0％，10％，20％，30％……100％，而虛擬傳感器可以指示0％，1％，2％，3％，100％。歷史數(shù)據(jù)和模式的推斷定期改善虛擬傳感器。

如圖1所示，主供應(yīng)管線(18)用于連接地下儲罐UGT(1)與水源(圖1中未圖示)。水源可以是江、湖、塘、海、市政儲罐等。該主供應(yīng)管線(18)配置有第一組泵(4)以將水從源頭推進(jìn)至地下儲罐UGT(1)。主供應(yīng)管線(26)用于連接地下儲罐UGT(1)與高架儲罐OHT(2)。該主供應(yīng)管線(26)配置有設(shè)置在UGT(1)與OHT(2)之間的第二組泵(5)，以將水從地下儲罐UGT(1)推進(jìn)至高架儲罐OHT(2)。高架儲罐通過次供應(yīng)管線(19)而與家用桶缸連接。次供應(yīng)管線(19)被劃分為多個管道(20，21，22，23，24，25)，以將每個家用桶缸與高架儲罐OHT(2)連接。次供應(yīng)管線(19)配置有第三組泵(6)，以將水通過管道(20，21，22，23，24，25)從高架儲罐OHT推進(jìn)到每個家用桶缸。傳感器設(shè)置于地下儲罐UGT(1)、高架儲罐OHT(2)、家用桶缸(Ul，U2，U3，U4，U5，U6)和每個電子泵的入口區(qū)域/出口區(qū)域。電子控制單元(3)用于通過感測線(8，7，9，10，11，12，13，14，15，16，17)從傳感器接收傳送數(shù)據(jù)，并根據(jù)規(guī)則/邏輯的集合來處理該傳送數(shù)據(jù)。由傳感器收集的數(shù)據(jù)通過感測線或有線/無線離散和連續(xù)傳感器傳輸至電子控制單元。電子控制單元ECU(3)通過本地網(wǎng)絡(luò)(圖-1中未示出)或云服務(wù)器(圖-1中未示出)將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給用戶。電子控制單元(3)具有內(nèi)置存儲器，用于以預(yù)定的時間間隔存儲從傳感器收集到的數(shù)據(jù)。電子控制單元(3)通過本地網(wǎng)絡(luò)而連接至用戶端的顯示單元(圖1中未圖示)。

在圖2所示的本發(fā)明的另一方面，電子控制單元包括通過主供應(yīng)管線(4)與地下儲罐連接的多個高架儲罐(OHT')。主供應(yīng)管線(34)被劃分為多個管道(4a，4b，4c)，以將每個高架儲罐(8，14，20)與地下儲罐(2)連接。

如圖2所示，主供應(yīng)管線(4)用于連接地下儲罐UGT(2)與水源。水源可以是江、湖、塘、海、市政儲罐等。主供應(yīng)管線(4)配置有第一組泵(3)，以將水從源頭推進(jìn)至地下儲罐UGT(2)。地下儲罐通過主供應(yīng)管線(34)與高架儲罐連接。主供應(yīng)管線(34)被劃分為多個管道(4a，4b，4c)，以將每個高架儲罐(8，14，20)與地下儲罐(2)連接。管道(4a，4b，4c)配置有第二組電子泵(7，13，19)，以分別將水從地下儲罐UGT(2)推進(jìn)至每個高架儲罐(8，14，20)。每個高架儲罐(8，14，20)分別通過管道(4d，4e，4f)而連接至每個家用桶缸(H1，H2，H3)，例如，管道(4d)用于連接高架儲罐(8)與家用桶缸(H1)。傳感器設(shè)置于地下儲罐UGT(2)、高架儲罐OHT(8，14，20)、家用桶缸(H1，H2，H3)和每個電子泵(3，7，13，19)的入口區(qū)域/出口區(qū)域。電子控制單元(3)用于通過感測線(5，6，9，10，11，12，15 16，17，18，21，22，23，24)從傳感器接收傳送數(shù)據(jù)，并根據(jù)規(guī)則/邏輯的集合來處理該傳送數(shù)據(jù)。電子控制單元通過本地網(wǎng)絡(luò)、射頻鏈路或云服務(wù)器將處理后的數(shù)據(jù)傳輸給用戶。這些傳感器能設(shè)置于主供應(yīng)管線(4)和管道(4a，4b，4c，4d，4e，4f)的各種位置，以監(jiān)測與水流量、水位、漏水等有關(guān)的各種因素/參數(shù)。傳感器通過有線/無線連續(xù)傳感器或有線/無線離散傳感器而與電子控制單元(1)連接。電子控制單元(1)具有內(nèi)置存儲器，用于以預(yù)定的時間間隔存儲從傳感器收集到的數(shù)據(jù)。ECU(1)通過本地網(wǎng)絡(luò)或云服務(wù)器與用戶端的顯示單元(25，26，27，28，29，33)連接。

在本發(fā)明的另一方面，電子控制單元包括通過主供應(yīng)管線而與多個地下儲罐連接的多個高架儲罐(OHT)。每個地下儲罐通過該主供應(yīng)管線而與水源連接。主供應(yīng)管線被劃分為多個管道，以將每個地下儲罐與水源連接。每個管道具有第一組電子泵，以將水從源頭向每個地下儲罐推進(jìn)。每個地下儲罐分別通過管道而連接至每個高架儲罐。地下儲罐與高架儲罐之間的每個管道配置有第二組電子泵，以將水從地下儲罐向高架儲罐推進(jìn)。每個高架儲罐分別通過管道連接至每個家用桶缸，其中，設(shè)置第三組電子泵，以將水從每個高架儲罐向家用桶缸推進(jìn)。

在本發(fā)明的另一方面，每個地下儲罐分別通過主供應(yīng)管線而連接至水源。

下面的例子用于例示說明本發(fā)明在實際應(yīng)用中的工作過程，因此不構(gòu)成本發(fā)明的范圍的限制。

例1

圖1中示出的監(jiān)測系統(tǒng)用于示意目的，其中主供應(yīng)管線(17)通過第一組電子泵(4)將水從源頭供應(yīng)至地下儲罐UGT(1)。當(dāng)?shù)叵聝拗兴蛔銐驎r，電子泵(4)將水從地下儲罐供應(yīng)至高架儲罐。進(jìn)而，第二組電子泵(5)將水從地下儲罐(1)供應(yīng)至高架儲罐(2)。第三組電子泵(6)通過管道(19，20，21，22，23，24，25)等將水從高架儲罐(2)供應(yīng)至多個家用桶缸(Ul，U2，U3，U4，U5和U6)。

如圖1所示，電子控制單元(3)以可操作的方式與UGT(1)、OHT(2)、各個預(yù)定位置的主供應(yīng)管線(18，26)和多個家用桶缸(Ul，U2，U3，U4，U5，和U6)進(jìn)行配置。ECU(3)通過感測線(6，7，8，9)接收來自傳感器的數(shù)據(jù)，該傳感器設(shè)置在位于電子泵(4，5，6)的入口/出口處的主供應(yīng)管線(18，26)。ECU(3)通過感測線(10)保持與OHT(2)通信，以發(fā)送和接收與OHT(2)中的水位有關(guān)的數(shù)據(jù)。多個傳感器設(shè)置在各個位置，如主供應(yīng)管線(18，26)、電子泵(4，5，6)的入口/出口、高架儲罐(2)、地下儲罐(1)和家用桶缸(Ul，U2，U3，U4，U5，和U6)。該傳感器監(jiān)測/收集各個位置的關(guān)于水位和水流量的數(shù)據(jù)。傳感器將收集到的數(shù)據(jù)傳輸給電子控制單元(3)，從而允許ECU(3)利用各種自動化的任務(wù)，如正常溢出、程序化水控制/泵控制等。該自動化的任務(wù)包括檢測和避免水的溢出、管理水在站點之間的流動、程序化泵控制等。例如

1)若供應(yīng)管線(18)處的傳感器未檢測到水的流動，則電子控制單元ECU(3)關(guān)斷電子泵(4)，以避免無水運行從而最終避免電子泵(4)的燒毀。

2)若高架儲罐(2)被充滿，則用于將水從地下儲罐(1)泵送至高架儲罐(2)的電子泵(5)被ECU(3)關(guān)斷，以避免水的溢出，且類似的其他特征被用于控制以及自動化與水/流體有關(guān)的任務(wù)。

當(dāng)以下條件滿足時，電子控制單元觸發(fā)第二組電子泵(5)：

1)高架儲罐(2)中的水位低于預(yù)設(shè)水位，

2)地下儲罐(1)中的水位高于預(yù)設(shè)水位。

3)在主供應(yīng)管線中檢測到水的流動。

當(dāng)以下條件滿足時，電子控制單元(1)關(guān)斷第二組電子泵(5)：

1)高架儲罐(2)被充滿，

2)在供應(yīng)管線中未檢測到水的流動，

3)在所有供應(yīng)管線中均未檢測到漏水。本文中的術(shù)語“預(yù)設(shè)水位”是指用戶或ECU設(shè)置的水位，用于指示可推進(jìn)至另一儲罐的最小水量。

在系統(tǒng)中存在自動化的任務(wù)以自動處理某些情況。可以根據(jù)用戶需要創(chuàng)建多個任務(wù)。以下是由電子控制單元執(zhí)行的一些自動化的任務(wù)的實例。

ECU(3)也通過感測線(12，13，14，15，16，17)保持與家用桶缸(Ul，U2，U3，U4，U5，U6)通信，用于發(fā)送和接收與每個家用桶缸中的水位有關(guān)的數(shù)據(jù)。電子控制單元ECU通過感測線(12，13，14，15，16，17)從各種傳感器接收數(shù)據(jù)。ECU根據(jù)各組規(guī)則或邏輯計算/運算接收到的數(shù)據(jù)，以按小時、按日、按周、按月和按年獲取相關(guān)的水耗/水可用性，但不僅限于此。ECU被許可根據(jù)應(yīng)用的不同期望和要求，通過分析方法使用基于時鐘和日歷的計算方式的其他方案。

進(jìn)而，存在與所述ECU連接的顯示單元，其中，水可用性和水耗通過音頻模式、視頻模式反映，和/或由云系統(tǒng)和/或個人計算機(jī)或移動設(shè)備或平板電腦訪問。本系統(tǒng)通過GUI、可聽方法和/或顯示面板滿足監(jiān)測、可視性，以與終端用戶交互與故障、日志、警報、監(jiān)測、計算、水可用性和水耗有關(guān)的信息。因此，以所有的3-4種方式保持向用戶通知這樣的詳細(xì)情況。這多個監(jiān)測和可視機(jī)構(gòu)被許可根據(jù)終端用戶的要求和/或期望同時工作或以任意組合方式工作。而且，這些監(jiān)測和可視機(jī)構(gòu)也需要在在線或離線或準(zhǔn)模式下連通至系統(tǒng)。

例2

監(jiān)測系統(tǒng)如圖2所示，用于示意目的，其中，電子控制單元ECU(1)以可操作的方式與傳感器、電子泵和顯示單元進(jìn)行配置。第一組電子泵(3)推進(jìn)水經(jīng)過主供應(yīng)管線(4)至地下儲罐(2)。電子泵(3，7，13，和19)根據(jù)各種因素而被電子控制單元ECU(1)控制，所述因素包括各個儲罐(2，8，14，20)中的水位、各主供應(yīng)管線(4)中的水的流量等。

例如，1)若供應(yīng)管線(4)中的傳感器未檢測到水流，則電子控制單元ECU(1)將切斷電子泵(3)以避免無水運行并最終避免電子泵(3)的燒毀。

2)若高架儲罐(8)完全充滿，則用于將水從地下儲罐(2)泵送至高架儲罐(8)的電子泵(7)被ECU(1)關(guān)斷，以避免水溢出，類似的其他特征用于與水/流體有關(guān)的任務(wù)的控制和自動化。

主供應(yīng)管線(4)通過電子泵(3)將水從源頭供應(yīng)至UGT(2)。設(shè)置于地下儲罐(2)的傳感器通過感測線(6)將關(guān)于UGT中的水位的信息發(fā)送至ECU。ECU(1)通過傳感器監(jiān)測地下儲罐UGT(2)中的水位和主供應(yīng)管線(4)中的流量，以保持檢查電子泵(3)的無水運行。設(shè)置于高架儲罐(OHT)(8，14，和20)的傳感器感測儲罐中的水位，并將與水位有關(guān)的信息分別通過感測線(9，15，21)發(fā)送至ECU。

當(dāng)以下條件滿足時，電子控制單元觸發(fā)各第二組電子泵(7，13，和19)：

1)各高架儲罐(8，14，和20)中的水位低于預(yù)設(shè)水位，

2)地下儲罐中的水位高于預(yù)設(shè)水位。

3)在主供應(yīng)管線中檢測到水的流動。

當(dāng)以下條件滿足時，電子控制單元(1)將關(guān)斷各電子泵(7，13，和19)：

1)各高架儲罐(8，14和20)被充滿，

2)供應(yīng)管線中未檢測到水的流動，

3)在所有供應(yīng)管線中均未檢測到漏水。

本文中的術(shù)語“預(yù)設(shè)水位”是指用戶或ECU設(shè)置的水位，用于指示可推進(jìn)至另一儲罐的最小水量。

ECU還通過各感測線(9，15，21)監(jiān)測OHT(8，14，20)中的水位，并在儲罐被充滿或檢測到無水運行的情況下關(guān)斷相連的泵。例如，若高架儲罐(14)被充滿，則ECU將關(guān)斷電子泵(13)，以避免水的溢出。來自感測線(10，11，12)、(16，17，18)和(22，23，24)的數(shù)據(jù)有助于ECU(1)保持跟蹤不同儲罐(2，8，14，20)和相關(guān)家用器具/儲罐/家用桶缸(H1，H2，H3)的使用模式。來自傳感器/感測線(10，11，12，16，17，18，22，23，24)的數(shù)據(jù)也有助于ECU(1)檢測管道中的任何漏水情況。ECU(1)確定漏水程度并通知用戶。分布感測線(30，31，和32)提供水分布數(shù)據(jù)給ECU(1)。分布數(shù)據(jù)包括：一個特定活動(洗衣、洗澡等)所消耗的水量或經(jīng)由特定出口(龍頭、水龍頭、沖頭等)的水量或在房子/家庭/家用桶缸(H1，H2，H3)的特定位置(廚房、衛(wèi)生間等)所消耗的水量。分布數(shù)據(jù)通過感測線(30，31，和32)或其他有線或無線裝置或離散和連續(xù)傳感器收集。離散傳感器產(chǎn)生一個值的范圍，該值以固定步長增加。連續(xù)傳感器生成一個信號，其能取給定范圍內(nèi)的任何可能的值。

本發(fā)明的監(jiān)測系統(tǒng)可以適應(yīng)任何類型的離散傳感器，如具有兩個離散輸出的傳感器或具有多于兩個離散輸出的傳感器。

分布感測有利于高級特征，如用水歷史情況、用水模式、用水分析、未來用水趨勢預(yù)測、漏水檢測等(不僅限于這些特征)。顯示單元(25，26，27，和28)和控制單元通過本地網(wǎng)絡(luò)或云服務(wù)器與ECU連接。顯示單元向用戶提供與水位、水可用性/水耗、泵運行狀態(tài)、漏水狀態(tài)、用水歷史情況、建議和未來用水預(yù)測有關(guān)的數(shù)據(jù)(如圖4a、4b和4c所示)(不僅限于這些數(shù)據(jù))。顯示單元和控制單元也有利于電子泵的遠(yuǎn)程控制。相連的顯示單元和控制單元可以是有線設(shè)備(25，26，27)或無線設(shè)備(28，29)，如移動電話、平板電腦等，通過任意標(biāo)準(zhǔn)的本地網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ锌偩€或基于Wi-Fi、ZigBee或其他任何RF接口而連接至系統(tǒng)。顯示單元(25，26，27，28)和控制單元在位于本地網(wǎng)絡(luò)外時也可以通過云端和云服務(wù)器與ECU連接。位于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心的基于云的web服務(wù)器(33)能從不同的ECU(1)接收和存儲數(shù)據(jù)。移動設(shè)備(28，29)也可以通過云/因特網(wǎng)從web服務(wù)器存取數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)首先關(guān)于當(dāng)前的水耗/水可用性，通過GUI、可聽方法和/或顯示面板滿足監(jiān)測、可視性。然后系統(tǒng)按小時、按日、按周、按月和按年準(zhǔn)備可用性和消耗的詳細(xì)情況。這被進(jìn)一步用于針對個性化使用來創(chuàng)建詳細(xì)的分析和模式，并利用其來改進(jìn)和提供反饋及矯正的參數(shù)給系統(tǒng)。這將針對那些特定用戶而帶來矯正和改進(jìn)的水可用性及水耗的準(zhǔn)確性。本發(fā)明的系統(tǒng)靈活，足以適應(yīng)任何類型的傳感器，如模擬傳感器、數(shù)字傳感器、離散傳感器、連續(xù)傳感器和基于虛擬邏輯的傳感器或其組合。監(jiān)測系統(tǒng)能基于來自電子控制單元和傳感器的反饋和輸出，創(chuàng)建多用戶或系統(tǒng)產(chǎn)生任務(wù)，以控制系統(tǒng)的各種參數(shù)。

上述實例僅僅是用于解釋本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到，增加UGT、OHT、ECU單元的數(shù)量，且實現(xiàn)他們與多個儲罐和顯示單元的互連。應(yīng)當(dāng)注意，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以受這些實例啟發(fā)，根據(jù)項目的不同以及從家庭到商業(yè)場景，來對系統(tǒng)做各種修改，并設(shè)置組件。然而，這樣的修改應(yīng)該落在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。相應(yīng)地，附圖僅示出了與理解本發(fā)明的實施例有關(guān)的那些具體細(xì)節(jié)，以便不會因?qū)Ρ绢I(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的細(xì)節(jié)而使本公開變得不易理解。

本發(fā)明的優(yōu)點和應(yīng)用

與市場上現(xiàn)有的產(chǎn)品相比，本方案具有以下改進(jìn)和額外的功能，而對產(chǎn)品的成本沒有大影響。

1、使水可用性最大化

本系統(tǒng)提供多個監(jiān)測點，用于由多個真實的以及虛擬液位傳感器感測水位和水可用性。且還具有多個可編程的觸發(fā)點用于控制水泵。這些密切監(jiān)測和觸發(fā)水從一個站點(如UGT)到另一站點(如OHT)的自動轉(zhuǎn)移，以保證UGT在其儲滿的情況下能容納可用供應(yīng)水。這個特征消除了OHT中幾乎沒水、UGT儲滿而不能接受更多水即使其可用的情況。

2、消除水的非可用性

當(dāng)系統(tǒng)感測到整體(如UGT+OHT)水位已降得低于預(yù)設(shè)水位；如達(dá)30％；則系統(tǒng)切換至臨界狀態(tài)。在臨界狀態(tài)下，系統(tǒng)確保用戶很了解當(dāng)前整體水可用性。

3、使水的浪費最小化

系統(tǒng)使因水的溢出而造成的浪費最小化或消除該浪費。而且，向用戶展示該用戶的用水模式和量化細(xì)節(jié)以及使水的浪費最小化的建議。

其促進(jìn)合理的水耗，從而降低水和電費，有助于節(jié)水。發(fā)明者開發(fā)本發(fā)明使得在經(jīng)濟(jì)、實用和便利性層面受益。雖然對優(yōu)選方式和實例配置進(jìn)行了展示和描述，但應(yīng)當(dāng)理解，各種進(jìn)一步的修改和附加配置對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。本文中公開的具體實施方案和配置旨在說明本發(fā)明的優(yōu)選性質(zhì)，而不應(yīng)解釋為對本發(fā)明的范圍的限制。

4、監(jiān)測無人站點

還可配置系統(tǒng)以監(jiān)測工作人員不能實際監(jiān)測的站點，如污水處理或排水系統(tǒng)的檢修孔、接收渠、暴雨溢流、泵站等。系統(tǒng)可以被配置為每當(dāng)特定站點需要立即注意時，通知有關(guān)當(dāng)局。這可以大大減少由于在這些站點的堵塞或溢出而帶來的維護(hù)成本。

此外，本發(fā)明具有如下優(yōu)點。

系統(tǒng)規(guī)定通過有線或無線級聯(lián)多個I/O卡，連接需要數(shù)量的真實的液位傳感器。

每當(dāng)真實的液位傳感器似乎不足時；系統(tǒng)規(guī)定能在系統(tǒng)中啟動用戶想要數(shù)量的虛擬液位傳感器。與真實傳感器相比，虛擬液位傳感器是基于軟件的液位傳感器，其基于高度專業(yè)化的算法來實時跟蹤液位傳感器水位。

系統(tǒng)中液位傳感器的大量導(dǎo)入使測量粒度最小化，且使讀數(shù)幾乎連續(xù)和更精確。

本系統(tǒng)不僅提供水位信息，而且提供給定期間內(nèi)的水可用性和水耗的數(shù)據(jù)。

水可用性和水耗信息可以分別就每個儲罐來查看或作為一個整體的合并值來查看。

系統(tǒng)不僅通過LED、LCD和可聽方法來展示信息，而且通過基于移動電話/平板電腦的應(yīng)用來展示信息。

除了站點處或儲罐中的水的狀態(tài)之外，用戶還可以編程，以在設(shè)置的時間段使相關(guān)的泵開啟/關(guān)閉；例如，用戶能創(chuàng)建多泵控制調(diào)度。

還規(guī)定限制泵在設(shè)置的時間段開啟/關(guān)閉。

系統(tǒng)具有內(nèi)置存儲器來存儲儲水罐的小時歷史數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)存儲器中的歷史數(shù)據(jù)也可以存儲于云端，從而沒有存儲的數(shù)據(jù)量的限制，且可隨時隨地訪問數(shù)據(jù)。

也可以對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來為用戶創(chuàng)建用水建議，以進(jìn)一步降低該用戶的水足跡。

基于云的應(yīng)用和監(jiān)測系統(tǒng)的連接性提供該系統(tǒng)的擴(kuò)展功能。

系統(tǒng)還賦予用戶通過GUI應(yīng)用控制各種設(shè)備參數(shù)和設(shè)置以達(dá)到用戶期望的功能。

系統(tǒng)為了按要求和用戶使用習(xí)慣進(jìn)行工作，還具有各種設(shè)置、連接和校準(zhǔn)相關(guān)的任務(wù)，用戶終將對其使用，利用顯示的所有信息和配置，以達(dá)到他/她的最終利益和期望。

系統(tǒng)靈活，足以監(jiān)測在多個監(jiān)測站點(例如污水監(jiān)測點、排水監(jiān)測點等)的多種流體/液體。