專利名稱：供水管網(wǎng)負(fù)荷測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種供水管網(wǎng)負(fù)荷測試裝置。
背景技術(shù)：
在多種因素影響下，城市用水戶的用水量變化非常復(fù)雜，給研究用水量變化規(guī)律帶來很大困難。用水戶的使用性質(zhì)決定了各時(shí)段用水量的比例，這是一項(xiàng)宏觀指標(biāo)；用水戶情況的改變也影響用水量變化，如生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大、生產(chǎn)工藝更新、衛(wèi)生設(shè)施水平及生活習(xí)慣變化等；另外，供水設(shè)施的完善程度、供水行業(yè)的服務(wù)水平與管理手段等對用水量的變化也起到重要作用。由此可見，用水戶用水量雖隨機(jī)變化，但經(jīng)過收集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)資料分析， 表明城市用水也具有其客觀規(guī)律性。給水管網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)流量反映了用水戶的性質(zhì)和用水量的分布狀態(tài)，其計(jì)算的準(zhǔn)確程度直接影響給水管網(wǎng)計(jì)算精度，它是正確分析給水管網(wǎng)運(yùn)行工況的前提。研究用水量變化規(guī)律，對掌握城市給水管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律具有重要的意義，它有助于提高城市給水管網(wǎng)系統(tǒng)供水的安全可靠性，也能有效的指導(dǎo)生產(chǎn)和調(diào)度。目前，國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)大多針對給水管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)流量分配及節(jié)點(diǎn)流量的優(yōu)化調(diào)整等，而對于供水管網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷及用水量變化規(guī)律測試方法的研究相對較少，且尚未成熟，在很大程度上影響了供水管網(wǎng)仿真建模的精度及建模與校核技術(shù)的發(fā)展。目前，對于供水管網(wǎng)用水量變化規(guī)律測試的方法有以下幾種。(1)人工抄表記錄此方法主要依靠城市自來水公司對各用戶用水量進(jìn)行定期人工抄表記錄而實(shí)現(xiàn)對城市供水管網(wǎng)用水量變化規(guī)律的研究。通常，以一月或半月為周期，對用戶用水量水表數(shù)進(jìn)行記錄。通過分析計(jì)算，能夠粗略統(tǒng)計(jì)出城市供水管網(wǎng)中各種大用戶所占比例及月或年用水量變化規(guī)律。但是為實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)仿真建模所要求的精確掌握各類用戶的時(shí)用水量變化規(guī)律及日用水量變化規(guī)律，通過該研究方法，卻無法實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，人工抄表抄收數(shù)據(jù)出錯幾率大、數(shù)據(jù)采集間隔時(shí)間長，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與抄表人員本身的素質(zhì)有很大的關(guān)系。并且，對于所抄收的數(shù)據(jù)，需經(jīng)過大量復(fù)雜的人工整理計(jì)算，才能為城市供水管網(wǎng)用水量變化規(guī)律研究所用。因此，該方法不能滿足供水管網(wǎng)仿真建模對于管網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷及用水量變化規(guī)律測試的要求。(2)在線遠(yuǎn)傳水表記錄系統(tǒng)采用在線遠(yuǎn)傳水表對用戶用水量進(jìn)行記錄，利用數(shù)據(jù)量化處理方法，避免了人為操作，有效地降低了人為工作量及處理誤差，從而大大提高了用水量記錄的精度，便于用戶用水量的統(tǒng)一存儲與管理。該系統(tǒng)由智能遠(yuǎn)傳水表發(fā)出方波脈沖信號給信號采集器，由采集器實(shí)時(shí)采集、處理及存儲，通過總線傳輸給集中器，由物業(yè)管理中心或便攜式計(jì)算機(jī)抄表器抄收，經(jīng)管理中心PC機(jī)對水表數(shù)據(jù)進(jìn)行管理及處理。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在設(shè)定周期內(nèi)(一般為1天或半月)對用戶的累計(jì)用水量進(jìn)行記錄，然而卻無法實(shí)現(xiàn)對管道瞬時(shí)流量的準(zhǔn)確記錄。因此，此系統(tǒng)主要為滿足城市自來水公司對用戶用水量記錄與監(jiān)測的需求，無法很好的滿足供水管網(wǎng)仿真建模過程中對管網(wǎng)負(fù)荷測試的要求。此外，目前在線遠(yuǎn)傳水表在國內(nèi)大多數(shù)城市還未實(shí)現(xiàn)廣泛全面的應(yīng)用，仍有很大一部分用戶采用人工抄表記錄方式，對所建立的供水管網(wǎng)仿真模型的校核管理造成了一定的困難。2、現(xiàn)有技術(shù)方案隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，人們的用水需求逐漸提高，城市自來水公司只有實(shí)現(xiàn)城市供水管網(wǎng)的科學(xué)化、合理化運(yùn)行管理，才能在滿足居民及社會用水需求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)安全合理運(yùn)行及節(jié)能降耗的目的。這就對城市供水管網(wǎng)仿真建模的精度和實(shí)用性提出了更高更為嚴(yán)格的要求。在供水管網(wǎng)微觀水力模型建立的過程中，進(jìn)行管網(wǎng)負(fù)荷測試，掌握用戶用水模式及用水量變化規(guī)律，是關(guān)系到模型精度及實(shí)用性的關(guān)鍵因素之一。近幾年，在線遠(yuǎn)傳水表記錄系統(tǒng)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，但由于其高額的投資，用戶需進(jìn)行停水更換改造等特點(diǎn)，影響了該系統(tǒng)的廣泛普及。與此同時(shí)，該系統(tǒng)主要為自來水公司對用戶用水量記錄與監(jiān)測的所用，并不能靈活的測定所需管段的流量負(fù)荷，并較為精準(zhǔn)的研究相應(yīng)管段的用水量變化規(guī)律，無法很好的滿足管網(wǎng)仿真建模的需求。因此，采用一種精度較高的能夠記錄所需管段瞬時(shí)流量的測試裝置對管網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行測試，具有非常重要的意義。然而，目前，國內(nèi)尚未有較為成熟的管網(wǎng)負(fù)荷測試裝置，在一定程度上制約了供水管網(wǎng)仿真建模技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展。綜上所述，目前，國內(nèi)尚未有較為成熟的能夠應(yīng)用于城市供水管網(wǎng)仿真模型建立過程中測定管網(wǎng)用水量負(fù)荷的裝置。以往城市供水管網(wǎng)仿真建模過程中大多采用對城市自來水公司人工抄表記錄或在線遠(yuǎn)傳水表記錄系統(tǒng)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，但采用這兩種方法往往難以達(dá)到預(yù)期的測試目的和精度，主要存在以下幾個(gè)方面的問題1、人工抄表抄收數(shù)據(jù)出錯幾率大、數(shù)據(jù)采集間隔時(shí)間長，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與抄表人員本身的素質(zhì)有很大的關(guān)系；2、在線遠(yuǎn)傳水表記錄系統(tǒng)雖避免了人為操作，有效地降低了人為工作量及處理誤差，但尚未廣泛全面的應(yīng)用。3、以上兩種方式均為一周或一月對用戶水表進(jìn)行一次記錄，采集周期長，且僅能獲得采集周期內(nèi)的累計(jì)流量，無法實(shí)現(xiàn)對管段流量負(fù)荷時(shí)變化規(guī)律及日變化規(guī)律進(jìn)行研究測定。4、通過以上兩種方式所獲取的數(shù)據(jù)，需經(jīng)過大量的人工整理分析，才能用于供水管網(wǎng)長期用水量變化規(guī)律研究，不僅耗費(fèi)了大量的人力，而且無法避免人工操作導(dǎo)致的誤差。5、以上兩種方式并非針對供水管網(wǎng)仿真建模過程中進(jìn)行管網(wǎng)負(fù)荷測試所研發(fā)的裝置，僅能滿足自來水公司對用戶用水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)收費(fèi)功能的需求，因此，無法很好的應(yīng)用于管網(wǎng)建模過程中對管網(wǎng)用水量負(fù)荷短周期高精度的測試要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種供水管網(wǎng)負(fù)荷測試裝置，所述裝置實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)重要用戶節(jié)點(diǎn)、管段的瞬時(shí)流量及設(shè)定周期流量較為準(zhǔn)確的測定。該裝置的發(fā)明與使用，能夠較為全面、準(zhǔn)確的掌握城市供水管網(wǎng)的運(yùn)行負(fù)荷及用水量變化規(guī)律，全面推動城市供水系統(tǒng)用水量預(yù)測、仿真建模及模型校核等技術(shù)的發(fā)展，為保障供水系統(tǒng)安全、合理運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為供水管網(wǎng)負(fù)荷測試裝置，包括水表、轉(zhuǎn)換器、智能控制器和報(bào)警系統(tǒng)，在所述水表上設(shè)有一個(gè)磁鋼轉(zhuǎn)子模塊，所述磁鋼轉(zhuǎn)子模塊能夠輸出所述水表的轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖信號，在所述磁鋼轉(zhuǎn)子模塊上安裝一個(gè)傳感器，所述轉(zhuǎn)換器與傳感器之間通過模擬數(shù)據(jù)線相連接，所述轉(zhuǎn)換器與智能控制器之間通過數(shù)字信號線相連接，所述報(bào)警系統(tǒng)通過報(bào)警信號線與磁鋼轉(zhuǎn)子模塊相連接。智能控制器通過轉(zhuǎn)換器能夠與磁鋼轉(zhuǎn)子模塊進(jìn)行雙向通訊。所述磁鋼轉(zhuǎn)子模塊包括主動磁鋼轉(zhuǎn)子和從動磁鋼轉(zhuǎn)子，所述主動磁鋼轉(zhuǎn)子安裝在所述水表計(jì)數(shù)齒輪上，所述從動磁鋼轉(zhuǎn)子安裝在水表玻璃上方。所述智能控制器包括PLC智能控制模塊、蓄電池和防水保護(hù)箱。本實(shí)用新型具有如下有益效果本實(shí)用新型以準(zhǔn)確測量管網(wǎng)用水負(fù)荷，進(jìn)而為供水管網(wǎng)仿真建模提供所必需的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)為目的，可對所需管段的瞬時(shí)流量進(jìn)行較為精準(zhǔn)的測量并記錄存儲。供水管網(wǎng)負(fù)荷測試裝置由感應(yīng)器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和PLC智能控制系統(tǒng)組成。體積小、攜帶方便，可快速的安裝于測試管段的水表井內(nèi)。通過自主研發(fā)的PLC智能控制程序，根據(jù)初始參數(shù)設(shè)定，可自行對所測量管段的瞬時(shí)流量負(fù)荷進(jìn)行記錄存儲。該裝置操作簡單、靈活，用戶可根據(jù)實(shí)際需求對流量負(fù)荷的記錄頻率和測試時(shí)長進(jìn)行設(shè)定，在安裝好后，測試數(shù)據(jù)自動記錄，無需人工操作，完成一個(gè)測試周期后，將裝置取出，將測試數(shù)據(jù)傳輸至電腦即可。該發(fā)明為供水管網(wǎng)用水模式研究與負(fù)荷測試提供了一種精度高、使用方便的測試裝置。該測試裝置的推廣與應(yīng)用，將極大的推動我國城市供水管網(wǎng)仿真建模技術(shù)與供水系統(tǒng)科學(xué)化運(yùn)行管理技術(shù)的發(fā)展。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的智能控制器運(yùn)行原理示意圖。圖中，1、智能控制器；2、數(shù)字信號線；3、轉(zhuǎn)換器；4、模擬數(shù)據(jù)線；5、傳感器；6、磁鋼轉(zhuǎn)子模塊；7、水表；8、報(bào)警系統(tǒng)；9、分頻光柵；10、報(bào)警信號線。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明，并非限制本實(shí)用新型所涉及的范圍。參見圖1和圖2所示，本實(shí)用新型包括水表7、轉(zhuǎn)換器3、智能控制器1和報(bào)警系統(tǒng) 8，在所述水表7上設(shè)有一個(gè)磁鋼轉(zhuǎn)子模塊6，所述磁鋼轉(zhuǎn)子模塊6能夠輸出所述水表7的轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖信號，在所述磁鋼轉(zhuǎn)子模塊6上安裝一個(gè)傳感器5，所述轉(zhuǎn)換器3與傳感器5之間通過模擬數(shù)據(jù)線相連接，所述轉(zhuǎn)換器3與智能控制器1之間通過數(shù)字信號線2相連接，智能控制器1通過轉(zhuǎn)換器3能夠與磁鋼轉(zhuǎn)子模塊6進(jìn)行雙向通訊。所述報(bào)警系統(tǒng)8通過報(bào)警信號線10與磁鋼轉(zhuǎn)子模塊6相連接，進(jìn)而，報(bào)警信號通過轉(zhuǎn)換器3能夠傳送到智能控制模塊 1。所述磁鋼轉(zhuǎn)子模塊6包括主動磁鋼轉(zhuǎn)子和從動磁鋼轉(zhuǎn)子，所述主動磁鋼轉(zhuǎn)子安裝在所述水表計(jì)數(shù)齒輪上，所述從動磁鋼轉(zhuǎn)子安裝在水表玻璃上方。[0032]磁鋼轉(zhuǎn)子模塊6安裝過程為這里的水表7為普通機(jī)械式，在水表7計(jì)數(shù)齒輪上安裝主動磁鋼轉(zhuǎn)子，在水表7的玻璃上方安裝從動磁鋼轉(zhuǎn)子及傳感器5，以磁同步轉(zhuǎn)子方式準(zhǔn)確輸出水表7的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖信號。根據(jù)主動磁鋼轉(zhuǎn)子所裝設(shè)的水表計(jì)數(shù)齒輪不同，可根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)定所測量流量的精度。此部分安裝方便，可在國內(nèi)普遍使用的機(jī)械濕式水表上安裝使用，無需更換已有水表7，也無需破壞已有水表7的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，只需在已有水表7 上加裝主動與從動轉(zhuǎn)子，即可實(shí)現(xiàn)水量的精確測量。磁鋼轉(zhuǎn)子模塊6連接的信號還有分頻光柵9，用以穩(wěn)定系統(tǒng)和擴(kuò)充系統(tǒng)。由于水表轉(zhuǎn)子的傳感器5發(fā)出的是脈沖信號，所以需在水表轉(zhuǎn)子傳感器的后方裝設(shè)一個(gè)轉(zhuǎn)換器3，將脈沖信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，傳輸給智能控制器1。所述智能控制器1包括PLC智能控制模塊、蓄電池和防水保護(hù)箱。智能控制器1 是該裝置的核心，通過裝入自主研發(fā)的智能控制軟件，可在0 40°C的環(huán)境溫度下，實(shí)現(xiàn)每 15分鐘記錄一次水表轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)。借助于蓄電池的電量供應(yīng)，該裝置可連續(xù)30天對所測定水表的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行記錄。用戶可根據(jù)實(shí)際需求，自行設(shè)定測定時(shí)間及記錄頻率。測定周期完成后，可將智能控制器1中存儲的測試數(shù)據(jù)傳輸至電腦。通過對測定數(shù)據(jù)的分類整理，可分析該用戶的用水模式及該用戶時(shí)、日、月用水量變化規(guī)律，為供水管網(wǎng)仿真模型的建立奠定基礎(chǔ)。采用供水管網(wǎng)負(fù)荷測試裝置，對某城市各類性質(zhì)的用水量進(jìn)行測定分析，總結(jié)出該城市日用水量變化規(guī)律曲線。本實(shí)用新型有效的彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的不足，可根據(jù)用戶對測試頻率和精度的需求，方便、快捷的對所需管段的流量負(fù)荷進(jìn)行測試，為城市供水管網(wǎng)仿真建模提供所必需的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為較為精準(zhǔn)的掌握城市供水系統(tǒng)用水量變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的科學(xué)化、合理化運(yùn)行管理提供支持。
權(quán)利要求1.供水管網(wǎng)負(fù)荷測試裝置，包括水表、轉(zhuǎn)換器、智能控制器和報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于 在所述水表上設(shè)有一個(gè)磁鋼轉(zhuǎn)子模塊，在所述磁鋼轉(zhuǎn)子模塊上安裝一個(gè)傳感器，所述轉(zhuǎn)換器與傳感器之間通過模擬數(shù)據(jù)線相連接，所述轉(zhuǎn)換器與智能控制器之間通過數(shù)字信號線相連接，所述報(bào)警系統(tǒng)通過報(bào)警信號線與磁鋼轉(zhuǎn)子模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供水管網(wǎng)負(fù)荷測試裝置，其特征在于智能控制器通過轉(zhuǎn)換器能夠與磁鋼轉(zhuǎn)子模塊進(jìn)行雙向通訊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的供水管網(wǎng)負(fù)荷測試裝置，其特征在于所述磁鋼轉(zhuǎn)子模塊包括主動磁鋼轉(zhuǎn)子和從動磁鋼轉(zhuǎn)子，所述主動磁鋼轉(zhuǎn)子安裝在所述水表計(jì)數(shù)齒輪上，所述從動磁鋼轉(zhuǎn)子安裝在水表玻璃上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的供水管網(wǎng)負(fù)荷測試裝置，其特征在于所述智能控制器包括 PLC智能控制模塊、蓄電池和防水保護(hù)箱。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種供水管網(wǎng)負(fù)荷測試裝置，包括水表、轉(zhuǎn)換器、智能控制器和報(bào)警系統(tǒng)，在所述水表上設(shè)有一個(gè)磁鋼轉(zhuǎn)子模塊，所述磁鋼轉(zhuǎn)子模塊能夠輸出所述水表的轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖信號，在所述磁鋼轉(zhuǎn)子模塊上安裝一個(gè)傳感器，所述轉(zhuǎn)換器與傳感器之間通過模擬數(shù)據(jù)線相連接，所述轉(zhuǎn)換器與智能控制器之間通過數(shù)字信號線相連接，所述報(bào)警系統(tǒng)通過報(bào)警信號線與磁鋼轉(zhuǎn)子模塊相連接。本實(shí)用新型為供水管網(wǎng)用水模式研究與負(fù)荷測試提供了一種精度高、使用方便的測試裝置，本實(shí)用新型的推廣與應(yīng)用，將極大的推動我國城市供水管網(wǎng)仿真建模技術(shù)與供水系統(tǒng)科學(xué)化運(yùn)行管理技術(shù)的發(fā)展。
文檔編號F17D5/00GK202266832SQ20112033692
公開日2012年6月6日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者劉杰, 呂謀, 吳雙利, 楊東豫, 董深 申請人:青島理工大學(xué)