基於氣壓罐和區域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統的製作方法
2023-05-24 11:13:11
基於氣壓罐和區域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基於氣壓罐和區域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統，用於給小區供水，包括進水總管、出水總管及供水控制站；所述進水總管通過第一進水管、疊壓水泵及第一出水管連接所述出水總管，該進水總管還通過第二進水管、第二閥門、水池、水池水泵及第二出水管連接所述出水總管，所述出水總管連接所述小區，所述供水控制站通過安裝在所述進水總管、出水總管、水池、第一出水管及第二出水管的各類傳感器對所述疊壓水泵、第二閥門、水池水泵進行融合控制。本實用新型優點如下：耗電少、供水連續性好、水質有保障等。
【專利說明】基於氣壓罐和區域増壓的多傳感器融合控制二次供水系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及二次供水領域，特別涉及一種基於氣壓罐和區域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統
【背景技術】
[0002]現有的二次供水方案主要有以下三種:無負壓疊壓供水、水箱/水池增壓供水、疊壓/水池切換式供水。
[0003]無負壓疊壓供水:市政管網壓力可滿足1?3層用戶用水需求，3層以上的用戶需要用電動水泵進行疊壓加壓才能滿足正常的水壓需求。優點是保持水質乾淨，缺點是停電時停水，在用水尖峰時段滿足不了用水需求，可能對其他區域用戶造成負壓影響。
[0004]水箱/水池增壓供水:通過增壓水泵將水打到樓頂的水箱，然後靠重力將水分配到各個用戶家中，或從樓底的地下水池直接對各用戶進行增壓供水。優點是節能省電，缺點是需要定期清洗維護水箱/水池(因為水箱/水池的開放性)，無法保障用水清潔。
[0005]疊壓/水池切換式供水:疊壓水泵滿足用水低谷的需求，在用水高峰時，切換到水池供水，從水池存水中抽取水進行增壓，滿足各家各戶用水需求。優點是滿足各時段用戶用水需求，缺點是夜間小流量時段無法節省電耗，由於水池的開放性，內部的存水質量無法得到監控與保障。
[0006]針對水泵的選擇與運行問題，樊建軍，梁志君，董毅等在中國農村水利水電.2007年第7期發表了一篇文章編號:1007-2284 (2007) 07-0025-03，名稱為「水泵選型與運行模式對變頻調速供水系統能耗的影響」的文章，該文章系統的討論了水泵特性曲線、水泵工況、水泵效率等問題，這可以為供水工程的設計提供很好的借鑑作用，以達到節能效果。
【發明內容】
[0007]本實用新型要解決的技術問題，在於提供一種基於氣壓罐和區域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統，通過在住宅樓最高處安裝氣壓罐，在管網中安裝各類傳感器，在供水壓力最不利點安裝壓力傳感器，並由供水控制站對傳感器採集的數據進行數據融合控制，使系統的耗電得到了降低、供水連續性更好、水質更有保障。
[0008]本實用新型是這樣實現的:基於氣壓罐和區域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統，用於給小區進行供水，所述系統包括進水總管、出水總管、連接管、疊壓水泵、水池、水池水泵以及供水控制站，所述進水總管上設有一第一閥門；所述進水總管通過一第一進水管連接所述疊壓水泵，該疊壓水泵通過一第一出水管連接所述出水總管形成第一路供水；所述進水總管還通過一第二進水管連接所述水池，該水池通過一連接管連接所述水池水泵，所述水池水泵還通過一第二出水管連接所述出水總管形成第二路供水；所述出水總管連接至所述小區為小區進行供水；
[0009]所述小區在最高住宅樓的頂部或者同等高度的多層建築泵站的屋頂安裝有一氣壓罐，所述氣壓罐與所述出水總管連接，用於夜間小流量供水；
[0010]所述第二進水管上設有一第二閥門；
[0011]所述小區在供水壓力最不利的點上均安裝有一第一壓力傳感器；所述進水總管上安裝有一第二壓力傳感器；所述第一出水管上安裝有一第三壓力傳感器以及一第一流量傳感器；所述第二出水管上安裝有一第四壓力傳感器以及一第二流量傳感器；所述出水總管上安裝有一第五壓力傳感器；所述水池中安裝有一餘氯傳感器及一液位傳感器；
[0012]所述疊壓水泵、水池水泵、第二閥門、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器、第一流量傳感器、第二流量傳感器、餘氯傳感器以及液位傳感器均連接至所述供水控制站。
[0013]進一步地，所述疊壓水泵為一疊壓水泵機組；所述水池水泵為一水池水泵機組。
[0014]進一步地，所述氣壓罐設定有一使水泵的工況點穩定在高效區的出水壓力。
[0015]進一步地，所述供水壓力最不利的點為管網末端，即距離泵站最遠點，或者供水區域的最尚點。
[0016]本實用新型具有如下優點:1、利用供水控制站對小區供水進行控制，不僅使供水連續性好，能夠滿足用戶用水需求，且水質得到了保障，耗電量也降低了 ；2、在住宅樓高處安裝有氣壓罐，可以用於夜間小流量供水或者停電時的供水。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]下面參照附圖結合實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0018]圖1為本實用新型系統結構框圖。
【具體實施方式】
[0019]請參照圖1所示，本實用新型基於氣壓罐和區域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統，用於給小區1進行供水，所述系統包括疊壓水泵2、水池水泵3、水池4、供水控制站5、進水總管71、出水總管77以及連接管74，所述進水總管71上設有一第一閥門61，用於控制市政供水的進入；所述進水總管71通過一第一進水管72連接所述疊壓水泵2，該疊壓水泵2通過一第一出水管75連接所述出水總管77形成第一路供水；所述進水總管71還通過一第二進水管73連接所述水池4，該水池4通過一連接管74連接所述水池水泵3，所述水池水泵3還通過第二出水管76連接所述出水總管77形成第二路供水；所述出水總管77連接至所述小區1為小區進行供水。其中，所述疊壓水泵2為一疊壓水泵機組，所述水池水泵3為一水池水泵機組，採用水泵機組不僅可以降低設備固投，且可以降低供水不均勻係數，水泵機組的選擇可以根據實際要求來確定，一般對於3000人左右的小區，我們需要選擇3臺疊壓水泵和3臺水池水泵來共同完成，且水泵的流量為275m3/h，揚程為75m，功率為30kw。
[0020]所述小區1在最高住宅樓的頂部或者同等高度的泵站的屋頂安裝有一氣壓罐11，所述氣壓罐11與所述出水總管77連接，負責對所述小區1進行小流量供水或者停電時短暫的供水，所述小區1可以由多個住宅區組合而成，人數一般在3000人左右較為合適；所述氣壓罐11設定有一使水泵的工況點穩定在高效區的出水壓力。
[0021]所述第二進水管73上設有第二閥門62 ;所述小區1在供水壓力最不利的點上安裝有一第一壓力傳感器81，所述供水壓力最不利的點為管網末端，即距離泵站最遠點，或者供水區域的最高點；所述進水總管71上安裝有一第二壓力傳感器82 ;所述第一出水管75上安裝有一第三壓力傳感器83以及一第一流量傳感器84 ;所述第二出水管76上安裝有一第四壓力傳感器85以及一第二流量傳感器86 ;所述出水總管77上安裝有一第五壓力傳感器87 ;所述水池4中安裝有一餘氯傳感器(未圖示)及一液位傳感器(未圖示)。
[0022]所述疊壓水泵2、水池水泵3、第二閥門62、第一壓力傳感器81、第二壓力傳感器82、第三壓力傳感器83、第四壓力傳感器85、第五壓力傳感器87、第一流量傳感器84、第二流量傳感器86、餘氯傳感器(未圖示)以及液位傳感器(未圖示)均連接至所述供水控制站5ο
[0023]所述供水控制站的控制原理如下:
[0024]在進行控制時，要監測的物理量有:
[0025]①進水總管壓力Pi，通過第二壓力傳感器監測採集，用於防止管道產生負壓；
[0026]②出水總管壓力Po，通過第五壓力傳感器監測採集，用於控制出水壓力既可以滿足最不利點的壓力，又可以進行超壓保護；
[0027]③疊壓水泵出水管(即第一出水管)壓力Pd，通過第三壓力傳感器監測採集，用於防止疊壓水泵出水壓力過大；水池水泵出水管(即第二出水管)壓力Ps，通過第四壓力傳感器監測採集，用於防止水池水泵壓力過大；
[0028]④疊壓水泵輸出流量Qd，通過第一流量傳感器監測採集，用於防止疊壓水泵流量過大或者過小；水池水泵輸出流量Qs，通過第二流量傳感器監測採集，用於防止水池水泵流量過小或者過大；
[0029]⑤出水總管流量Qz = Qd+Qs (該出水口總流量是間接得到的，由④中疊壓水泵輸出流量與水池水泵輸出流量累加得出)；
[0030]⑥最不利點壓力Pt，通過第一傳感器監測採集，用於對水泵的壓力進行合理調T ；
[0031]⑦水池餘氯Z，通過餘氯傳感器監測採集，用於保證水質安全；
[0032]⑧水池液位Y，通過液位傳感器監測採集，用於控制補水及循環；
[0033]在進行控制時，需要設定的物理量有:
[0034]a.應用疊壓設備的最低壓力Pimin ;
[0035]b.小區的最大供水流量Qmax ;
[0036]c.小區的正常供水流量Qc ;
[0037]d.出水總管最大壓力Pomax ；
[0038]e.出水總管最小壓力Pomin ；
[0039]f.末端最大壓力Ptmax ；
[0040]g.末端最小壓力Ptmin ；
[0041]h.水池最低液位Ymin ;
[0042]1.水池最高液位Ymax ；
[0043]j.水池最低餘氯Zmin ；
[0044]k.水池可用液位Yc;
[0045]具體控制原理如下:
[0046](1)監測進水總管壓力Pi ;
[0047]系統啟動後，在設定時間內，若供水控制站監測到的進水總管壓力Pi <應用疊壓設備的最低壓力Pimin，則控制疊壓水泵停止運行；若Pi ^ Pimin，則控制疊壓水泵從停止狀態恢復至正常工作狀態，並進入(2)。
[0048](2)監測出水總管流量Qz ；
[0049]Qz為疊壓水泵流量Qd與水池水泵流量Qs之和，即Qz = Qd+Qs。若供水控制站監測到的出水總管流量Qz >小區的最大流量Qmax，則進行報警並自動減小供水流量(通過變頻、停止水泵來減少供水量)；若Qc < Qz < Qmax (Qc為小區的正常供水流量)，則控制第二閥門(即水池閥門)開啟，由疊壓水泵和水池水泵共同進行供水，此時疊壓水泵輸出Qc的流量，水池水泵輸出Qs的流量，且Qs = Qz-Qc，並進入￠);若Qz ( Qc，則控制第二閥門關閉，單獨以疊壓水泵進行供水，同時監測水池液位Y，若Y <水池最高液位Ymax，則控制第二閥門開啟，向水池內部補水；若Y多Ymax，則控制第二閥門關閉，並進入⑶。
[0050](3)監測水池水泵出水管壓力Ps與輸出流量Qs ；
[0051]正常情況下此時只開啟了疊壓水泵，所以水池出水管在理論上是監測不到壓力與流量的(但實際上可能會有偏差，所以我們要設定一閾值)，若供水控制站監測到的水池出水管壓力Ps與輸出流量Qs大於設定閾值，則說明水池管網有漏失，此時進行報警以通知相關人員去維修；若監測到的水池出水管壓力Ps與輸出流量Qs為0值或小於等於設定閾值時，則說明水池管網沒有漏失，此時進入(4)。
[0052](4)監測出水總管壓力Po ；
[0053]若供水控制站監測到的出水總管壓力Po >出水總管最大壓力Pomax，則進行報警並控制疊壓水泵、水池水泵停止工作，防止超壓；若卩0 <出水總管最小壓力Pomin，則控制水泵(包括疊壓水泵和水池水泵)全部開啟，以保證最小供水壓力的需求，並進入(5);若Pomin ^ Po ^ Pomax,則控制開啟部分水泵，即只開啟部分疊壓水泵或者部分水池水泵，並進入(5)。
[0054](5)監測末端壓力Pt ;
[0055]若供水控制站監測到的末端壓力Pt >末端最大壓力Ptmax時，則疊壓水泵變頻減壓，減小供水壓力，並進入(8) ;gPt<末端最小壓力Ptmin，則疊壓水泵就變頻增壓，增大供水壓力，並進入(8);若Ptmin ^ Pt ^ Ptmax,則控制疊壓水泵按水泵特徵曲線運行，並進入(8) ο
[0056](6)監測水池液位Υ ；
[0057]由於疊壓水泵保持在Qc流量下運行，此時供水控制站監測水池液位Y是否高於水池可用液位Yc，若Y〈Yc，則說明水池液位不足，此時進行報警以通知相關人員前去查看維修，並控制關閉水池水泵；若Y多Yc，則說明水池液位充足，此時控制第二閥門關閉，控制水池水泵開啟，且保持水池水泵輸出流量Qs = Qz-Qc,之後進入(7)。
[0058](7)監測疊壓水泵出水管壓力Pd與流量Qd ；
[0059]正常情況下此時疊壓水泵工作在穩定狀態，其壓力與流量不應有大的變化，若供水控制站監測到的疊壓水泵壓力Pd與流量Qd保持在一穩定範圍值內，則進入(4);若監測到的疊壓水泵壓力Pd與流量Qd不在穩定範圍值內，則說明疊壓管網有漏失，此時進行報警以通知相關人員去維修。
[0060](8)監測晚上用水高峰期後的水池餘氯Z ;
[0061]若供水控制站監測到的水池餘氯Z〈水池最低餘氯Zmin，則進行水池換水，此時第二閥門關閉，疊壓水泵關閉，水池水泵開啟，主要以水池進行供水；同時監測水池液位Y，當監測到Υ下降至水池最低液位Ymin時，就控制第二閥門開啟，並將水池水泵全開進行恆壓供水，目的是儘快將水池內的存水耗盡。由於水池換水在整個運行過程中所佔的比例極低，即使換水時電耗可能不合理，但總的來說只佔極小的部分，對整體耗電不會造成明顯影響；Z ^ Zmin，則不需要進行換水操作，直接進入正常供水狀態。
[0062]本實用新型具有如下優點:1、利用供水控制站對小區供水進行控制，不僅使供水連續性好，能夠滿足用戶用水需求，且水質得到了保障，耗電量也降低了 ；2、在住宅樓高處安裝有氣壓罐，可以用於夜間小流量供水或者停電時的供水。
[0063]雖然以上描述了本實用新型的【具體實施方式】，但是熟悉本【技術領域】的技術人員應當理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用於對本實用新型的範圍的限定，熟悉本領域的技術人員在依照本實用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應當涵蓋在本實用新型的權利要求所保護的範圍內。
【權利要求】
1.一種基於氣壓罐和區域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統，用於給小區進行供水，所述系統包括進水總管、出水總管、連接管、疊壓水泵、水池以及水池水泵，所述進水總管上設有一第一閥門；所述進水總管通過一第一進水管連接所述疊壓水泵，該疊壓水泵通過一第一出水管連接所述出水總管形成第一路供水；所述進水總管還通過一第二進水管連接所述水池，該水池通過一連接管連接所述水池水泵，所述水池水泵還通過一第二出水管連接所述出水總管形成第二路供水；所述出水總管連接至所述小區為小區進行供水；其特徵在於:還包括一供水控制站； 所述小區在最高住宅樓的頂部或者同等高度的泵站的屋頂安裝有一氣壓罐，所述氣壓罐與所述出水總管連接，用於夜間小流量供水； 所述第二進水管上設有一第二閥門； 所述小區在供水壓力最不利的點上均安裝有一第一壓力傳感器；所述進水總管上安裝有一第二壓力傳感器；所述第一出水管上安裝有一第三壓力傳感器以及一第一流量傳感器；所述第二出水管上安裝有一第四壓力傳感器以及一第二流量傳感器；所述出水總管上安裝有一第五壓力傳感器；所述水池中安裝有一餘氯傳感器及一液位傳感器； 所述疊壓水泵、水池水泵、第二閥門、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器、第一流量傳感器、第二流量傳感器、餘氯傳感器以及液位傳感器均連接至所述供水控制站。
2.根據權利要求1所述的基於氣壓罐和區域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統，其特徵在於:所述疊壓水泵為一疊壓水泵機組；所述水池水泵為一水池水泵機組。
3.根據權利要求1所述的基於氣壓罐和區域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統，其特徵在於:所述氣壓罐設定有一使水泵的工況點穩定在高效區的出水壓力。
4.根據權利要求1所述的基於氣壓罐和區域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統，其特徵在於:所述供水壓力最不利的點為管網末端，即距離泵站最遠點，或者供水區域的最尚點O
【文檔編號】E03B11/16GK204225208SQ201420701512
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】鄒一平, 黃之晗, 劉心超 申請人:福州恆嘉科技有限公司