一種節能環保智能供水管控系統的製作方法

2023-11-09 18:17:22 1

本發明涉及智能供水技術領域，具體涉及一種節能環保智能供水管控系統。

背景技術：

目前，社會上大部分使用的供水系統由國家電網提供的電力運行，如果電網突然停電或不能正常工作時供水設備會無法正常運行。近年來，隨著全球"糧食問題"、"能源問題"的嚴重性不斷提升，逐步被譽為解決有效耕地提高產量和用清潔能源替代化石能源的最為有效的產業整合產品，成為把光伏產業與農業水利、荒漠治理、生活用水、城市水景等傳統產業綜合發展的新興經濟模式。

現有的供水系統監測目標不夠全面，靈敏度不夠、設計施工過於麻煩，不能很好的根據需要實時自動對水泵進行控制和優化。

另一方面太陽能作為一種新能源，取之不盡，用之不竭，是一種潔淨的能源，在開發利用時，不會產生廢渣、廢水、廢氣、也沒有噪音，更不會影響生態平衡，絕對不會造成汙染和公害，因此在提倡環保的今天，廣為被人們所青睞。光伏發電，其基本原理就是「光伏效應」，受光照強度的影響較大，目前的光伏發電通常直接驅動用電電機，經常造成用電電機的頻繁啟動，並且，在夜間光伏發電的能力有限，導致用電設備停止工作，嚴重影響工作效率，而採用手工的方式切換交流電源，則浪費人力且無法準確的把握時間。太陽能發電是一種常見的太陽能利用方式，現行的太陽能發電都採用大規模的發電站進行太陽能發電，大規模的太陽能發電站由於其規模大、成本高、佔地面積大，只適用於公共用電發電，而不適用於普通家庭使用。而對於普通家庭來說，電費開支也成為其中不可省略的部分，對於部分家庭而言，更是成為了沉重的負擔。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種節能環保智能供水管控系統，該智能供水管控系統的電力來源為光伏發電技術與市電相結合，將光能轉化的電能為水泵提供所需電能，緩解了能源壓力，降低了汙染達到了節能環保的效果，同時在電力發生異常的時候後能提供備用電源，增加了系統的抗風險性；系統可以實時監測各參數具體信息，根據條件判斷水泵驅動器是否工作和通過交流電能還是光伏電能驅動工作；同時系統還可根據水位情況及電能功率情況，決定啟用何種供電方式，有效地節約用電成本，具有較高的使用價值和較廣泛的應用前景。

本發明解決技術問題採用如下技術方案：

本發明提供了一種節能環保智能供水管控系統，包括：

主控模塊、光伏發電與市電輸出模塊、數據採集模塊、水泵模塊、電參數採集模塊、存儲模塊、顯示報警模塊、無線通信模塊、移動接收控制終端；

所述主控模塊用於處理數據採集模塊採集到的數據以及無線通信模塊接收的移動接收控制終端發出的控制信號，並根據分析處理後的結果或者移動接收控制終端發出信號對水泵模塊、存儲模塊、顯示報警模塊發出相應的指令信號；

所述光伏發電與市電輸出模塊包括光伏發電輸出模塊、市電輸出模塊、輸出切換管控模塊、安全保護模塊；所述光伏發電輸出模塊、市電輸出模塊用於給其他模塊提供必要的穩定直流電源或交流電源；所述輸出切換管控模塊用於根據負載功率的變化或主控模塊的指令信號，在光伏發電輸出、市電輸出間進行合理切換，用以保證在滿足負載需求的情況下，儘可能提高光伏發電利用效率；所述安全保護模塊用於根據主控模塊發出的指令或者負載數據發生異常超過閾值時，及時斷開系統的電流輸出，達到了保護水泵模塊不受損害以及防止人身安全事故的作用；

所述數據採集模塊包括水位傳感器、環境溫度傳感器、光亮度傳感器、水泵工作溫度傳感器；用於採集水箱內的水位數據、環境溫度、光亮度、水泵工作溫度等數據實時送入主控模塊或者存儲模塊等待數據處理；

所述水泵模塊包括水泵驅動器和水泵模塊，用於根據主控模塊發出的控制信號向水塔供水；

所述電參數採集模塊包括蓄電池數據採集模塊、負荷數據採集模塊和光伏發電數據採集模塊；所述蓄電池數據採集模塊用於採集蓄電池組的電壓、溫度、電量以及充電狀態數據；所述負荷數據採集模塊用於採集系統各模塊的消耗電能數據；所述光伏發電數據採集模塊用於採集光伏組件的輸出功率、輸出電壓、輸出電流以及太陽光輻照度數據；

所述存儲模塊用來存儲數據採集模塊、電參數採集模塊採集的數據以及預先設置的控制程序，以供主控模塊調用；

所述顯示報警模塊用來實時顯示水位數據、環境溫度、光亮度、水泵工作溫度等參數信息以及蓄電池數據、負荷數據、光伏發電數據信息，並可以根據情況分為不同的危險等級，並發出相應報警信號；

所述無線通信模塊用於向移動接收控制終端發送採集處理的室內環境數據、電參數數據或者接收移動接收控制終端的指令信息送入主控模塊以供調用；

所述移動接收控制終端用於實時接收室內環境參數和電參數數據，並根據需要人為遠程設定控制參數以供主控模塊調用。

優選地，所述主控模塊為fpga、arm、dsp微處理器中的一種。

優選地，所述光伏發電輸出模塊包括光伏組件模塊、光伏控制模塊、逆變器模塊、蓄電池模塊、充放電控制模塊；

所述光伏組件模塊包括安裝於屋頂的多個光伏發電子單元，用於接收太陽光中的光輻射能量並轉化為電能，通過光伏控制模塊一路經過充放電控制模塊送入蓄電池模塊存儲，另一路通過逆變器模塊轉換成交流電輸出供其他模塊使用；

所述光伏控制模塊根據主控模塊發出的指令信號一方面調節光伏組件模塊中每個光伏發電子單元的電流通斷，從而調節光伏組件的發電輸出功率；另一方面對輸出功率在送入蓄電池存儲和直接轉化為交流電使用兩路間進行合理分配；

所述逆變器模塊為正弦波逆變器用於將光伏組件或者蓄電池模塊輸入的直流電轉化為交流電輸出，以供其他模塊使用；

所述蓄電池模塊包括蓄電池組和充電保護電路，所述充電保護電路與蓄電池組連接，用於保護電池且對電池實行智能充電，避免了過電流和過電壓現象，有效提高了電池的使用壽命；

所述充放電控制模塊根據主控模塊發出的指令信號，一方面控制蓄電池模塊合理的在充電和放電間進行切換，另一方面控制輸出的電流在直接供給負載使用和通過逆變器轉換為交流電使用兩路間進行和例分配。

優選地，所述水位傳感器、環境溫度傳感器、光亮度傳感器、水泵工作溫度傳感器均設有無線通信發射器模塊，用於與無線通信模塊進行數據傳遞。

優選地，所述存儲模塊包括隨機存儲器模塊、sd卡模塊、usb接口模塊，所述隨機存儲器模塊用於與主控模塊的配合使用以增加內存和數據處理的速度，所述sd卡模塊用於長時間存儲採集的各種數據，所述usb接口模塊方便導出複製數據。

優選地，所述顯示報警模塊包括led電子顯示屏、語音播報模塊、報警燈以及報警呼叫器。

優選地，所述移動接收控制終端包括移動接收設備和安裝在設備上的app；

所述移動接收設備為智能手環、智慧型手機、平板電腦中的一種。

優選地，所述無線通信模塊為wifi通信模塊。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

（1）本發明的一種節能環保智能供水管控系統通過將太陽能板發的電存儲進蓄電池，並通過逆變器的轉換，給水泵供電，配合電網，解決了電網突然停電時用戶不能正常用水的問題；蓄電池可以穩定逆變器輸入電壓，並給水泵持續恆功率的輸入，即便是在陽光較弱時或者夜間，通過蓄電池儲存的電能也可以維持給水泵供電；本發明可以根據水位情況及電能功率情況，決定啟用何種供電方式，有效地節約用電成本，合理利用能源。

（2）本發明的一種節能環保智能供水管控系統的電力來源為光伏發電技術與市電相結合，將光能轉化的電能為系統各模塊提供所需電能，緩解了能源壓力，降低了汙染達到了節能環保的效果，同時停電後能提供備用電源，增加了系統的抗風險性，另一方面採用的安全保護模塊能夠在負載發生異常或者人為需要時及時自動斷開電流輸出，最大程度的保護了人身財產安全。

（3）本發明的一種節能環保智能供水管控系統中的光伏組件模塊使用多個光伏發電子單元，將光伏組件的電流進行匯流，通過光伏控制模塊控制匯流電流的流向，匯流電流一方面通過逆變器轉換為交流電為水泵提供工作電流，另一方面光伏發電產生的多餘電能通過充放電控制模塊裝置存儲在蓄電池中，在無光照的條件下，充放電控制模塊控制蓄電池放電，提供給系統各模塊使用；另一方面系統採用的光伏控制模塊，能夠根據主控模塊發出的指令信號調節光伏組件模塊中每個光伏發電子單元的電流通斷，從而調節光伏組件的發電輸出功率，能夠最大程度的提高光伏發電的效率，同時保護了系統電流的穩定持續性。

（4）本發明的一種節能環保智能供水管控系統中採用的數據採集模塊包括了水位傳感器、環境溫度傳感器、光亮度傳感器、水泵工作溫度傳感器，全面有效的採集了供水的各種參數，這些參數基本包含了影響供水工作的相關信息，其次各傳感器均運用wifi網絡進行數據通信，既減少了布線又降低了施工的難度。

（5）本發明的一種節能環保智能供水管控系統中主控模塊採用了fpga、arm、dsp中的一種微處理器，其功耗較小、可靠性性較高、編程簡單、效率較高、價格較低、數據處理速度較快，能夠有效提高管控系統的靈敏度和可靠性，降低的能耗，節約了資源。

（6）本發明的一種節能環保智能供水管控系統採用了wifi通信模塊和移動接收控制終端，一方面減少了施工難度，另一方面能夠實時的與移動接收控制終端進行通信，將供水系統的相關信息傳送給人們的同時還能夠接收控制終端的人為的控制信號，大大提高了發明的管控系統的管控效果和功能。

（7）本發明的一種節能環保智能供水管控系統採用了充電保護電路與蓄電池組連接，當蓄電池模塊電壓較低時，在設定的最大電流下充電，隨著蓄電池模塊電壓的不斷增加，充電電流隨之減小，最終將蓄電池模塊恆定在一個設定的電壓值上，進行浮充，避免超出蓄電池模塊的容量或出現虛滿，避免了過電流和過電壓現象，能夠最大程度的保護電池，節約了資源，減少了能耗、延長了電池的使用壽命。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明的一種節能環保智能供水管控系統示意圖；

圖2為本發明的一種節能環保智能供水管控系統的光伏發電與市電輸出模塊示意圖；

圖3為本發明的一種節能環保智能供水管控系統的數據採集模塊示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1-3所示，本實施例的一種節能環保智能供水管控系統，包括：

主控模塊1、光伏發電與市電輸出模塊2、數據採集模塊3、水泵模塊4、電參數採集模塊5、存儲模塊6、顯示報警模塊7、無線通信模塊8、移動接收控制終端9；

所述主控模塊1用於處理數據採集模塊3採集到的數據以及無線通信模塊8接收的移動接收控制終端9發出的控制信號，並根據分析處理後的結果或者移動接收控制終端9發出信號對水泵模塊4、存儲模塊6、顯示報警模塊7發出相應的指令信號；

所述光伏發電與市電輸出模塊2包括光伏發電輸出模塊21、市電輸出模塊22、輸出切換管控模塊23、安全保護模塊24；所述光伏發電輸出模塊21、市電輸出模塊22用於給其他模塊提供必要的穩定直流電源或交流電源；所述輸出切換管控模塊23用於根據負載功率的變化或主控模塊1的指令信號，在光伏發電輸出、市電輸出間進行合理切換，用以保證在滿足負載需求的情況下，儘可能提高光伏發電利用效率；所述安全保護模塊24用於根據主控模塊1發出的指令或者負載數據發生異常超過閾值時，及時斷開系統的電流輸出，達到了保護各模塊不受損害以及防止人身安全事故的作用

所述數據採集模塊3包括水位傳感器31、環境溫度傳感器32、光亮度傳感器33、水泵工作溫度傳感器34；用於採集水箱內的水位數據、環境溫度、光亮度、水泵工作溫度等數據實時送入主控模塊1或者存儲模塊6等待數據處理；

所述水泵模塊4包括水泵驅動器和水泵模塊，用於根據主控模塊1發出的控制信號向水塔供水；

所述電參數採集模塊5包括蓄電池數據採集模塊、負荷數據採集模塊和光伏發電數據採集模塊；所述蓄電池數據採集模塊用於採集蓄電池組的電壓、溫度、電量以及充電狀態數據；所述負荷數據採集模塊用於採集系統各模塊的消耗電能數據；所述光伏發電數據採集模塊用於採集光伏組件的輸出功率、輸出電壓、輸出電流以及太陽光輻照度數據；

所述存儲模塊6用來存儲數據採集模塊3、電參數採集模塊5採集的數據以及預先設置的控制程序，以供主控模塊1調用；

所述顯示報警模塊7用來實時顯示水位數據、環境溫度、光亮度、水泵工作溫度等參數信息以及蓄電池數據、負荷數據、光伏發電數據信息，並可以根據情況分為不同的危險等級，並發出相應報警信號；

所述無線通信模塊8用於向移動接收控制終端9發送採集處理的室內環境數據、電參數數據或者接收移動接收控制終端9的指令信息送入主控模塊1以供調用；

所述移動接收控制終端9用於實時接收室內環境參數和電參數數據，並根據需要人為遠程設定控制參數以供主控模塊1調用。

本實施例中的主控模塊1為arm微處理器。

本實施例中的光伏發電輸出模塊21包括光伏組件模塊211、光伏控制模塊212、逆變器模塊213、蓄電池模塊214、充放電控制模塊215；

所述光伏組件模塊211包括安裝於屋頂的多個光伏發電子單元，用於接收太陽光中的光輻射能量並轉化為電能，通過光伏控制模塊一路經過充放電控制模塊215送入蓄電池模塊214存儲，另一路通過逆變器模塊213轉換成交流電輸出供其他模塊使用；

所述光伏控制模塊212根據主控模塊1發出的指令信號一方面調節光伏組件模塊211中每個光伏發電子單元的電流通斷，從而調節光伏組件的發電輸出功率；另一方面對輸出功率在送入蓄電池存儲和直接轉化為交流電使用兩路間進行合理分配；

所述逆變器模塊213為正弦波逆變器用於將光伏組件或者蓄電池模塊214輸入的直流電轉化為交流電輸出，以供其他模塊使用；

所述蓄電池模塊214包括蓄電池組2142和充電保護電路2141，所述充電保護電路2141與蓄電池組2142連接，用於保護電池且對電池實行智能充電，避免了過電流和過電壓現象，有效提高了電池的使用壽命；

所述充放電控制模塊215根據主控模塊1發出的指令信號，一方面控制蓄電池模塊214合理的在充電和放電間進行切換，另一方面控制輸出的電流在直接供給負載使用和通過逆變器轉換為交流電使用兩路間進行和例分配。

本實施例中的水位傳感器31、環境溫度傳感器32、光亮度傳感器33、水泵工作溫度傳感器34均設有無線通信發射器模塊，用於與無線通信模塊進行數據傳遞。

本實施例中的存儲模塊6包括隨機存儲器模塊、sd卡模塊、usb接口模塊，所述隨機存儲器模塊用於與主控模塊的配合使用以增加內存和數據處理的速度，所述sd卡模塊用於長時間存儲採集的各種數據，所述usb接口模塊方便導出複製數據。

本實施例中的顯示報警模塊7包括led電子顯示屏、語音播報模塊、報警燈以及報警呼叫器。

本實施例中的移動接收控制終端9包括移動接收設備和安裝在設備上的app；

所述移動接收設備為智慧型手機。

本實施例中的無線通信模塊8為wifi通信模塊。

本發明的一種節能環保智能供水管控系統的電力來源為光伏發電技術與市電相結合，將光能轉化的電能為水泵提供所需電能，緩解了能源壓力，降低了汙染達到了節能環保的效果，同時在電力發生異常的時候後能提供備用電源，增加了系統的抗風險性；系統可以實時監測各參數具體信息，根據條件判斷水泵驅動器是否工作和通過交流電能還是光伏電能驅動工作；同時系統還可根據水位情況及電能功率情況，決定啟用何種供電方式，有效地節約用電成本，該系統具有開放式、模塊化的特點，實用性高，具有較高的實用價值和廣泛地應用前景。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。