一种供水管网分区计量一体化管理系统

摘要

本发明公开了一种供水管网分区计量一体化管理系统，属于市政工程和城市供水管网领域，一种供水管网分区计量一体化管理系统，包括设置在管道上的监测单元、采集单元以及警报单元和远程设置的测量单元、智能控制终端，监测单元用于检测管道内流量，智能控制终端用于分析测量单元的测量结果并控制相应的供水管段关闭，警报单元在智能控制终端执行后运行发出警报对故障位置定位。本发明通过设置监测单元对管道内流量进行监测，设置采集单元对管道内的水流量采集，设置测量单元分析采集单元所收集的数据，设置智能控制终端分析测量单元的测量结果并控制相应的供水管段关闭，设置警报单元在智能控制终端执行后运行发出警报对故障位置定位。

说明书

技术领域

本发明涉及市政工程和城市供水管网技术领域，具体为一种供水管网分区计量一体化管理系统。

背景技术

供水管理系统(WMSs)用于城市供水资源的分配、调度以及异常情况的报警与定位，然而，由于城市供水管网庞大且复杂，供水分配系统难以实现运行，供水管网独立计量(DMA)技术是指将供水管网划分为若干独立计量区域进行计量，从而实现漏损监测、水压优化以及供水平衡，该技术为供水管理系统提供了极大的管理便捷，减少了管网漏损率并增加了管道寿命。

现有的供水管网分区计量系统一般仅在终端提示管道漏损的范围性位置，进而使得在现场检修时不便于快速找寻故障位置，且现有技术中在对供水管网分区计量时，分区内的流量计始终处于工作状态，进而使得长久以来流量计可能出现污损，进而会导致计量结果出现偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种供水管网分区计量一体化管理系统，以解决现有技术不便于快速现场定位以及流量计持续工作可能导致计量结果偏差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种供水管网分区计量一体化管理系统，包括设置在管道上的监测单元、采集单元以及警报单元和远程设置的测量单元、智能控制终端，所述监测单元用于检测管道内流量，所述采集单元受监测单元控制对管道内的水流量采集，所述测量单元用于分析采集单元所收集的数据，所述智能控制终端用于分析测量单元的测量结果并控制相应的供水管段关闭，所述警报单元在智能控制终端执行后运行发出警报对故障位置定位。

优选的，所述采集单元包括安装在管道外壁上的第一箱体和第二箱体，所述管道之间通过法兰盘固定连接，所述第一箱体内滑动连接有安装架，所述安装架的中部转动连接有转轴，所述转轴的中部固定连接有蜗轮，所述安装架的两侧对称开设有两组导流孔，所述蜗轮与管道间歇处于同一轴线，所述管道的侧壁上固定连接有用于检测蜗轮旋转圈数的电磁传感器。

优选的，所述采集单元还包括受监测单元控制电动伸缩杆，所述电动伸缩杆固定连接在第一箱体的外壁，所述电动伸缩杆的输出端与安装架的侧壁固定连接。

优选的，所述安装架上远离电动伸缩杆的一侧固定连接有第一半圆管，所述第二箱体内弹性滑动连接有第二半圆管，所述第一半圆管和第二半圆管的内径与管道的内径相等，且所述第一半圆管与第二半圆管的内壁与管道的内壁间歇处于同一平面，所述管道的侧壁上开设有与第一半圆管和第二半圆管适配的滑动通槽。

优选的，所述第一箱体和第二箱体对称分布在管道的两侧，且所述第一箱体和第二箱体的两侧均螺纹连接有两组螺母，所述第一箱体和第二箱体均通过螺母与管道固定连接。

优选的，所述第二箱体的内壁固定连接有第一活塞筒，所述第一活塞筒内滑动连接有第一活塞杆，所述第一活塞杆的端部与第二半圆管固定连接，所述第一活塞杆和第一活塞筒上共同套结有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与第二半圆管和第二箱体固定连接。

优选的，所述第二箱体的内壁上固定连接有安装杆，所述安装杆的端部固定连接有用于控制电磁传感器的第一压敏开关，所述第二半圆管的外壁上固定连接有凸块，所述凸块与第一压敏开关间歇相抵。

优选的，所述第二箱体的底部固定连接有安装座，所述安装座的中部固定连接有第二活塞筒，所述第二活塞筒与第一活塞筒之间固定连接有气管，所述第二活塞筒内滑动连接有第二活塞杆，所述第二活塞杆的侧壁上开设有斜滑槽，所述第二活塞筒的内壁上固定连接有滑块，所述滑块滑动连接在斜滑槽内，所述管道上缠绕连接有接地线，所述接地线卡接在第二活塞杆的端部。

优选的，所述第二活塞杆的端部固定连接有圆筒，所述圆筒与第二活塞杆的外壁垂直，所述第二活塞杆上开设有与圆筒相连的通孔，所述接地线穿插连接在圆筒内，且所述接地线的端部超出圆筒的端部，所述圆筒的端部同轴固定连接有锁紧筒，所述锁紧筒上螺纹连接有锁紧环。

优选的，所述警报单元包括声光报警器和电磁阀，所述电磁阀设置在管道上，且所述电磁阀位于采集单元入水侧的管道上，所述管道的侧壁上固定连接有安装筒，所述安装筒位于电磁阀的入水侧，所述安装筒的上部固定连接有支架，所述声光报警器固定连接在支架的顶部，所述安装筒内滑动连接有圆板，所述圆板的侧壁与安装筒的内壁贴和，所述圆板的上表面固定连接有滑杆，所述滑杆上套结有第二弹簧，所述第二弹簧的两端分别与安装筒和圆板固定连接，所述安装筒内位于圆板的上部填充有压缩空气，所述支架的下表面设有用于控制声光报警器的第二压敏开关，所述滑杆的顶部与第二压敏开关间歇相抵。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置监测单元对管道内流量进行监测，设置采集单元对管道内的水流量采集，设置测量单元分析采集单元所收集的数据，设置智能控制终端分析测量单元的测量结果并控制相应的供水管段关闭，设置警报单元在智能控制终端执行后运行发出警报对故障位置定位。

2、本发明通过设置蜗轮只有在采集单元工作时处于管道内，使得蜗轮在不工作时不会持续受到水流的冲击侵蚀，进而保证了对流量检测的准确度。

3、本发明通过设置滑动通槽，使得第一半圆管和第二半圆管能够在管道和第二箱体之间移动，采集机构不运行时第一半圆管和第二半圆管的内壁与管道的内壁平齐，进而使得采集机构与管道的连接处平滑，避免管道内的水流对此连接处造成较强冲击导致管道损坏。

4、本发明通过设置接地线，使得管道上可能存在的杂散电流被导出，从而保证电磁传感器运行的稳定性，进而使得采集的数据准确。

5、本发明通过设置声光报警器，能够对检修人员进行提示，使得检修人员快速找到故障部位进行维修。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明采集单元的结构示意图一；

图3为本发明采集单元的结构示意图二；

图4为本发明滑动通槽处的结构示意图；

图5为本发明安装架处的结构示意图；

图6为本发明蜗轮处的结构示意图；

图7为本发明半圆管处的结构示意图；

图8为本发明活塞筒处的结构示意图；

图9为本发明滑块处的结构示意图；

图10为本发明警报单元的结构示意图；

图11为本发明系统运行的流程图。

图中：1、管道；11、法兰盘；12、第一箱体；13、第二箱体；14、电磁阀；15、螺母；16、滑动通槽；2、安装架；21、电动伸缩杆；22、转轴；23、导流孔；24、蜗轮；25、第一半圆管；3、第一活塞筒；31、第一活塞杆；32、第一弹簧；33、气管；34、第二半圆管；35、安装杆；36、第一压敏开关；37、凸块；38、电磁传感器；4、第二活塞筒；41、第二活塞杆；42、圆筒；43、锁紧环；44、锁紧筒；45、斜滑槽；46、滑块；47、接地线；48、安装座；5、安装筒；51、圆板；52、滑杆；53、第二弹簧；54、支架；55、声光报警器；56、第二压敏开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参照图1和图11，本发明提供一种技术方案：一种供水管网分区计量一体化管理系统，包括设置在管道1上的监测单元、采集单元以及警报单元和远程设置的测量单元、智能控制终端，监测单元用于检测管道1内流量，采集单元受监测单元控制对管道1内的水流量采集，测量单元用于分析采集单元所收集的数据，智能控制终端用于分析测量单元的测量结果并控制相应的供水管段关闭，警报单元在智能控制终端执行后运行发出警报对故障位置定位。

监测单元为两个水表，其中一个设置在入水端，另一个设置在出水端，对两个水表的数显进行比较，当二者误差大时控制采集单元运行对管道1内的流量采集，采集单元设置在管道1上具有多个，每两个采集单元将管道1分为一个独立区域，在管道1入水端的一侧设置一个采集单元，每间隔一端距离再依次设置多个采集单元，直至管道1的出水端，在对数据采集时，从出水端的采集单元依次启动，测量单元对采集单元的数据进行实时分析，当两个采集单元的数据误差较大时依次启动逐渐靠近入水端采集单元，直至靠近入水端的采集单元与靠近出水端的采集单元数据误差在允许范围内，此时智能控制终端对此采集单元处的管道1进行截断，随后警报单元启动，对故障位置进行定位。

实施例二

参照图1-图9，在实施例一的基础上，进一步的是，采集单元包括安装在管道1外壁上的第一箱体12和第二箱体13，管道1之间通过法兰盘11固定连接，第一箱体12内滑动连接有安装架2，安装架2的中部转动连接有转轴22，转轴22的中部固定连接有蜗轮24，安装架2的两侧对称开设有两组导流孔23，蜗轮24与管道1间歇处于同一轴线，管道1的侧壁上固定连接有用于检测蜗轮24旋转圈数的电磁传感器38。

管道1之间通过法兰盘11依次连接，在对泄露损坏的管道1更换时，直接将法兰连接拆除对管道1更换，监测单元控制采集单元运行后第一箱体12内的安装架2向管道1的方向移动，此时安装架2带动蜗轮24移动至与管道1同轴的位置，管道1内的水通过安装架2上的导流孔23分流冲击至蜗轮24，使得蜗轮24旋转，蜗轮24的转速与平均流速成正比，蜗轮24的旋转被电磁传感器38的感应探头转换成周期性脉冲信号，随后通过仪表解析得到流量数据。

采集单元还包括受监测单元控制电动伸缩杆21，电动伸缩杆21固定连接在第一箱体12的外壁，电动伸缩杆21的输出端与安装架2的侧壁固定连接。

采集单元不运行时安装架2处于第一箱体12内，此时蜗轮24不受到水流的冲击，即蜗轮24只有在需要采集流量数据时才受水流冲击，进而使得蜗轮24在不工作时不会持续受到水流的冲击侵蚀，进而保证了对流量检测的准确度，采集单元运行时电动伸缩杆21将安装架2推出，使得安装架2带动蜗轮24移动至管道1内。

安装架2上远离电动伸缩杆21的一侧固定连接有第一半圆管25，第二箱体13内弹性滑动连接有第二半圆管34，第一半圆管25和第二半圆管34的内径与管道1的内径相等，且第一半圆管25与第二半圆管34的内壁与管道1的内壁间歇处于同一平面，管道1的侧壁上开设有与第一半圆管25和第二半圆管34适配的滑动通槽16。

在安装架2受到电动伸缩杆21的推动之后，安装架2带动与之固定连接的第一半圆管25向第二箱体13的方向移动，此时第一半圆管25对第二半圆管34挤压，进而第二半圆管34以及第一半圆管25都被推入第二箱体13内，此时水流通过导流孔23流动并对蜗轮24进行冲击，第一箱体12和第二箱体13的设置也使得管道1内的水不会在此连接处泄露，滑动通槽16的开设使得第一半圆管25和第二半圆管34能够在管道1和第二箱体13之间移动，采集机构不运行时第一半圆管25和第二半圆管34的内壁与管道1的内壁平齐，进而使得采集机构与管道1的连接处平滑，避免管道1内的水流对此连接处造成较强冲击导致管道1损坏。

第一箱体12和第二箱体13对称分布在管道1的两侧，且第一箱体12和第二箱体13的两侧均螺纹连接有两组螺母15，第一箱体12和第二箱体13均通过螺母15与管道1固定连接。

由于第一箱体12和第二箱体13呈对称设置，进而使得安装架2和两个半圆管能够直线滑动，当采集单元的零件损坏或需要清洁时，将螺母15进行拆卸即可使得第一箱体12和第二箱体13从管道1上分离，而两个半圆管的分离式设置，使得第一箱体12和第二箱体13的拆装更为方便。

第二箱体13的内壁固定连接有第一活塞筒3，第一活塞筒3内滑动连接有第一活塞杆31，第一活塞杆31的端部与第二半圆管34固定连接，第一活塞杆31和第一活塞筒3上共同套结有第一弹簧32，第一弹簧32的两端分别与第二半圆管34和第二箱体13固定连接。

第一活塞筒3和第一活塞杆31的设置使得第二半圆管34得到支撑，当第二半圆管34受到挤压时第一活塞杆31向第一活塞筒3内滑动，此时第一弹簧32被压缩，而当第一半圆管25对第二半圆管34的推力卸去之后第一弹簧32的弹力使得第二半圆管34回复原位置。

第二箱体13的内壁上固定连接有安装杆35，安装杆35的端部固定连接有用于控制电磁传感器38的第一压敏开关36，第二半圆管34的外壁上固定连接有凸块37，凸块37与第一压敏开关36间歇相抵。

在第二半圆管34向第二箱体13的内壁滑动时，第二半圆管34外壁上的凸块37逐渐靠近第一压敏开关36并对其造成挤压，当蜗轮24正好处于管道1的同轴位置时，凸块37挤压第一压敏开关36使得电磁传感器38运行，进而保证电磁传感器38对蜗轮24转动的测量结果准确。

第二箱体13的底部固定连接有安装座48，安装座48的中部固定连接有第二活塞筒4，第二活塞筒4与第一活塞筒3之间固定连接有气管33，第二活塞筒4内滑动连接有第二活塞杆41，第二活塞杆41的侧壁上开设有斜滑槽45，第二活塞筒4的内壁上固定连接有滑块46，滑块46滑动连接在斜滑槽45内，管道1上缠绕连接有接地线47，接地线47卡接在第二活塞杆41的端部。

在电磁传感器38运行时，第一活塞杆31向第一活塞筒3内滑动，此时第一活塞筒3内的空气通过气管33转移至第二活塞筒4内，此时第二活塞筒4内的第二活塞杆41受到推动，进而第二活塞杆41向第二活塞筒4外部滑动，此时第二活塞筒4内的滑块46与斜滑槽45发生相对滑动，进而使得第二活塞杆41伸出的同时发生自转，使得卡接在第二活塞杆41端部的接地线47连接到固定管道1的墙壁上，且接地线47又与管道1连接，进而使得管道1上可能存在的杂散电流被导出，从而保证电磁传感器38运行的稳定性，进而使得采集的数据准确。

第二活塞杆41的端部固定连接有圆筒42，圆筒42与第二活塞杆41的外壁垂直，第二活塞杆41上开设有与圆筒42相连的通孔，接地线47穿插连接在圆筒42内，且接地线47的端部超出圆筒42的端部，圆筒42的端部同轴固定连接有锁紧筒44，锁紧筒44上螺纹连接有锁紧环43。

在对接地线47安装时，将接地线47穿过圆筒42和第二活塞杆41之后并将接地线47的端部拉出超过圆筒42一段距离，随后将锁紧环43拧紧到圆筒42上的锁紧筒44，此时锁紧筒44将接地线47夹持牢固，从而接地线47与第二活塞杆41的连接完成。

实施例三

参照图1和图10，在实施例一的基础上，进一步的是，警报单元包括声光报警器55和电磁阀14，电磁阀14设置在管道1上，且电磁阀14位于采集单元入水侧的管道1上，管道1的侧壁上固定连接有安装筒5，安装筒5位于电磁阀14的入水侧，安装筒5的上部固定连接有支架54，声光报警器55固定连接在支架54的顶部，安装筒5内滑动连接有圆板51，圆板51的侧壁与安装筒5的内壁贴和，圆板51的上表面固定连接有滑杆52，滑杆52上套结有第二弹簧53，第二弹簧53的两端分别与安装筒5和圆板51固定连接，安装筒5内位于圆板51的上部填充有压缩空气，支架54的下表面设有用于控制声光报警器55的第二压敏开关56，滑杆52的顶部与第二压敏开关56间歇相抵。

当出水端的采集单元与入水端的采集单元数据误差在合适范围之后，智能控制中断控制靠近此采集单元的电磁阀14关闭，进而管道1漏水的部位不再通水，进而使得水源不会持续遭到浪费，在电磁阀14关闭的瞬间，管道1内水流在惯性作用下产生水锤效应，而安装筒5与管道1连通，此时水在惯性作用下流入到安装筒5内对圆板51进行冲击，此时圆板51在安装筒5内上滑，而处于安装筒5内圆板51上部的压缩空气以及第二弹簧53受到挤压而又弹性恢复使得圆板51在安装筒5内持续上下滑动，进而使得水锤效应得到消除，而在最初阶段圆板51上移的距离最远，此时圆板51带动滑杆52能够接触到第二压敏开关56并对第二压敏开关56按压，第二压敏开关56受到一次按压之后便会控制声光报警器55运行，后续滑杆52对第二压敏开关56的按压不再对声光报警器55发生作用，当声光报警器55运行后能够对检修人员进行提示，使得检修人员快速找到故障部位进行维修。

工作原理：该供水管网分区计量一体化管理系统，监测单元为两个水表，其中一个设置在入水端，另一个设置在出水端，对两个水表的数显进行比较，当二者误差大时控制采集单元运行对管道1内的流量采集，采集单元设置在管道1上具有多个，每两个采集单元将管道1分为一个独立区域，在管道1入水端的一侧设置一个采集单元，每间隔一端距离再依次设置多个采集单元，直至管道1的出水端，在对数据采集时，从出水端的采集单元依次启动，测量单元对采集单元的数据进行实时分析，当两个采集单元的数据误差较大时依次启动逐渐靠近入水端采集单元，直至靠近入水端的采集单元与靠近出水端的采集单元数据误差在允许范围内，此时智能控制终端对此采集单元处的管道1进行截断，随后警报单元启动，对故障位置进行定位。

管道1之间通过法兰盘11依次连接，在对泄露损坏的管道1更换时，直接将法兰连接拆除对管道1更换，监测单元控制采集单元运行后第一箱体12内的安装架2向管道1的方向移动，此时安装架2带动蜗轮24移动至与管道1同轴的位置，管道1内的水通过安装架2上的导流孔23分流冲击至蜗轮24，使得蜗轮24旋转，蜗轮24的转速与平均流速成正比，蜗轮24的旋转被电磁传感器38的感应探头转换成周期性脉冲信号，随后通过仪表解析得到流量数据。

采集单元不运行时安装架2处于第一箱体12内，此时蜗轮24不受到水流的冲击，即蜗轮24只有在需要采集流量数据时才受水流冲击，进而使得蜗轮24在不工作时不会持续受到水流的冲击侵蚀，进而保证了对流量检测的准确度，采集单元运行时电动伸缩杆21将安装架2推出，使得安装架2带动蜗轮24移动至管道1内。

在安装架2受到电动伸缩杆21的推动之后，安装架2带动与之固定连接的第一半圆管25向第二箱体13的方向移动，此时第一半圆管25对第二半圆管34挤压，进而第二半圆管34以及第一半圆管25都被推入第二箱体13内，此时水流通过导流孔23流动并对蜗轮24进行冲击，第一箱体12和第二箱体13的设置也使得管道1内的水不会在此连接处泄露，滑动通槽16的开设使得第一半圆管25和第二半圆管34能够在管道1和第二箱体13之间移动，采集机构不运行时第一半圆管25和第二半圆管34的内壁与管道1的内壁平齐，进而使得采集机构与管道1的连接处平滑，避免管道1内的水流对此连接处造成较强冲击导致管道1损坏。

由于第一箱体12和第二箱体13呈对称设置，进而使得安装架2和两个半圆管能够直线滑动，当采集单元的零件损坏或需要清洁时，将螺母15进行拆卸即可使得第一箱体12和第二箱体13从管道1上分离，而两个半圆管的分离式设置，使得第一箱体12和第二箱体13的拆装更为方便。

第一活塞筒3和第一活塞杆31的设置使得第二半圆管34得到支撑，当第二半圆管34受到挤压时第一活塞杆31向第一活塞筒3内滑动，此时第一弹簧32被压缩，而当第一半圆管25对第二半圆管34的推力卸去之后第一弹簧32的弹力使得第二半圆管34回复原位置。

在第二半圆管34向第二箱体13的内壁滑动时，第二半圆管34外壁上的凸块37逐渐靠近第一压敏开关36并对其造成挤压，当蜗轮24正好处于管道1的同轴位置时，凸块37挤压第一压敏开关36使得电磁传感器38运行，进而保证电磁传感器38对蜗轮24转动的测量结果准确。

在电磁传感器38运行时，第一活塞杆31向第一活塞筒3内滑动，此时第一活塞筒3内的空气通过气管33转移至第二活塞筒4内，此时第二活塞筒4内的第二活塞杆41受到推动，进而第二活塞杆41向第二活塞筒4外部滑动，此时第二活塞筒4内的滑块46与斜滑槽45发生相对滑动，进而使得第二活塞杆41伸出的同时发生自转，使得卡接在第二活塞杆41端部的接地线47连接到固定管道1的墙壁上，且接地线47又与管道1连接，进而使得管道1上可能存在的杂散电流被导出，从而保证电磁传感器38运行的稳定性，进而使得采集的数据准确。

在对接地线47安装时，将接地线47穿过圆筒42和第二活塞杆41之后并将接地线47的端部拉出超过圆筒42一段距离，随后将锁紧环43拧紧到圆筒42上的锁紧筒44，此时锁紧筒44将接地线47夹持牢固，从而接地线47与第二活塞杆41的连接完成。

当出水端的采集单元与入水端的采集单元数据误差在合适范围之后，智能控制中断控制靠近此采集单元的电磁阀14关闭，进而管道1漏水的部位不再通水，进而使得水源不会持续遭到浪费，在电磁阀14关闭的瞬间，管道1内水流在惯性作用下产生水锤效应，而安装筒5与管道1连通，此时水在惯性作用下流入到安装筒5内对圆板51进行冲击，此时圆板51在安装筒5内上滑，而处于安装筒5内圆板51上部的压缩空气以及第二弹簧53受到挤压而又弹性恢复使得圆板51在安装筒5内持续上下滑动，进而使得水锤效应得到消除，而在最初阶段圆板51上移的距离最远，此时圆板51带动滑杆52能够接触到第二压敏开关56并对第二压敏开关56按压，第二压敏开关56受到一次按压之后便会控制声光报警器55运行，后续滑杆52对第二压敏开关56的按压不再对声光报警器55发生作用，当声光报警器55运行后能够对检修人员进行提示，使得检修人员快速找到故障部位进行维修。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。