專利名稱：供水管網(wǎng)負荷測試裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程技術領域，具體涉及一種供水管網(wǎng)負荷測試裝置。
背景技術：
在多種因素影響下，城市用水戶的用水量變化非常復雜，給研究用水量變化規(guī)律帶來很大困難。用水戶的使用性質決定了各時段用水量的比例，這是一項宏觀指標；用水戶情況的改變也影響用水量變化，如生產(chǎn)規(guī)模擴大、生產(chǎn)工藝更新、衛(wèi)生設施水平及生活習慣變化等；另外，供水設施的完善程度、供水行業(yè)的服務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)點流量反映了用水戶的性質和用水量的分布狀態(tài)，其計算的準確程度直接影響給水管網(wǎng)計算精度，它是正確分析給水管網(wǎng)運行工況的前提。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，也能有效的指導生產(chǎn)和調(diào)度。目前，國內(nèi)外學者研究的重點大多針對給水管網(wǎng)節(jié)點流量分配及節(jié)點流量的優(yōu)化調(diào)整等，而對于供水管網(wǎng)運行負荷及用水量變化規(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行定期人工抄表記錄而實現(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)進行記錄。通過分析計算，能夠粗略統(tǒng)計出城市供水管網(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，卻無法實現(xiàn)。與此同時，人工抄表抄收數(shù)據(jù)出錯幾率大、數(shù)據(jù)采集間隔時間長，數(shù)據(jù)的準確性與抄表人員本身的素質有很大的關系。并且，對于所抄收的數(shù)據(jù)，需經(jīng)過大量復雜的人工整理計算，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)運行負荷及用水量變化規(guī)律測試的要求。(2)在線遠傳水表記錄系統(tǒng)采用在線遠傳水表對用戶用水量進行記錄，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)由智能遠傳水表發(fā)出方波脈沖信號給信號采集器，由采集器實時采集、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算機抄表器抄收，經(jīng)管理中心PC機對水表數(shù)據(jù)進行管理及處理。該系統(tǒng)可實現(xiàn)在設定周期內(nèi)(一般為1天或半月)對用戶的累計用水量進行記錄，然而卻無法實現(xiàn)對管道瞬時流量的準確記錄。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)負荷測試的要求。此外，目前在線遠傳水表在國內(nèi)大多數(shù)城市還未實現(xiàn)廣泛全面的應用，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)有技術方案隨著社會的進步與發(fā)展，人們的用水需求逐漸提高，城市自來水公司只有實現(xiàn)城市供水管網(wǎng)的科學化、合理化運行管理，才能在滿足居民及社會用水需求的基礎上，實現(xiàn)供水系統(tǒng)安全合理運行及節(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用性提出了更高更為嚴格的要求。在供水管網(wǎng)微觀水力模型建立的過程中，進行管網(wǎng)負荷測試，掌握用戶用水模式及用水量變化規(guī)律，是關系到模型精度及實用性的關鍵因素之一。近幾年，在線遠傳水表記錄系統(tǒng)的應用范圍逐漸擴大，但由于其高額的投資，用戶需進行停水更換改造等特點，影響了該系統(tǒng)的廣泛普及。與此同時，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荷，并較為精準的研究相應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流量的測試裝置對管網(wǎng)負荷進行測試，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)仿真建模技術的廣泛應用與發(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傳水表記錄系統(tǒng)所采集數(shù)據(jù)進行整理分析，但采用這兩種方法往往難以達到預期的測試目的和精度，主要存在以下幾個方面的問題1、人工抄表抄收數(shù)據(jù)出錯幾率大、數(shù)據(jù)采集間隔時間長，數(shù)據(jù)的準確性與抄表人員本身的素質有很大的關系；2、在線遠傳水表記錄系統(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用。3、以上兩種方式均為一周或一月對用戶水表進行一次記錄，采集周期長，且僅能獲得采集周期內(nèi)的累計流量，無法實現(xiàn)對管段流量負荷時變化規(guī)律及日變化規(guī)律進行研究測定。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，不僅耗費了大量的人力，而且無法避免人工操作導致的誤差。5、以上兩種方式并非針對供水管網(wǎng)仿真建模過程中進行管網(wǎng)負荷測試所研發(fā)的裝置，僅能滿足自來水公司對用戶用水量進行統(tǒng)計收費功能的需求，因此，無法很好的應用于管網(wǎng)建模過程中對管網(wǎng)用水量負荷短周期高精度的測試要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，提出了一種供水管網(wǎng)負荷測試裝置，所述裝置實現(xiàn)對管網(wǎng)重要用戶節(jié)點、管段的瞬時流量及設定周期流量較為準確的測定。該裝置的發(fā)明與使用，能夠較為全面、準確的掌握城市供水管網(wǎng)的運行負荷及用水量變化規(guī)律，全面推動城市供水系統(tǒng)用水量預測、仿真建模及模型校核等技術的發(fā)展，為保障供水系統(tǒng)安全、合理運行奠定良好的基礎。本發(fā)明的技術方案為供水管網(wǎng)負荷測試裝置，包括水表、轉換器、智能控制器和報警系統(tǒng)，在所述水表上設有一個磁鋼轉子模塊，所述磁鋼轉子模塊能夠輸出所述水表的轉數(shù)的脈沖信號，在所述磁鋼轉子模塊上安裝一個傳感器，所述轉換器與傳感器之間通過模擬數(shù)據(jù)線相連接，所述轉換器與智能控制器之間通過數(shù)字信號線相連接，所述報警系統(tǒng)通過報警信號線與磁鋼轉子模塊相連接。智能控制器通過轉換器能夠與磁鋼轉子模塊進行雙向通訊。所述磁鋼轉子模塊包括主動磁鋼轉子和從動磁鋼轉子，所述主動磁鋼轉子安裝在所述水表計數(shù)齒輪上，所述從動磁鋼轉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、蓄電池和防水保護箱。本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明以準確測量管網(wǎng)用水負荷，進而為供水管網(wǎng)仿真建模提供所必需的數(shù)據(jù)基礎為目的，可對所需管段的瞬時流量進行較為精準的測量并記錄存儲。供水管網(wǎng)負荷測試裝置由感應器、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)設定，可自行對所測量管段的瞬時流量負荷進行記錄存儲。該裝置操作簡單、靈活，用戶可根據(jù)實際需求對流量負荷的記錄頻率和測試時長進行設定，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用，將極大的推動我國城市供水管網(wǎng)仿真建模技術與供水系統(tǒng)科學化運行管理技術的發(fā)展。
以下結合附圖和具體實施方式
進一步說明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。圖2為本發(fā)明的智能控制器運行原理示意圖。圖中，1、智能控制器；2、數(shù)字信號線；3、轉換器；4、模擬數(shù)據(jù)線；5、傳感器；6、磁鋼轉子模塊；7、水表；8、報警系統(tǒng)；9、分頻光柵；10、報警信號線。
具體實施例方式以下結合附圖進一步說明，并非限制本發(fā)明所涉及的范圍。參見圖1和圖2所示，本發(fā)明包括水表7、轉換器3、智能控制器1和報警系統(tǒng)8，在所述水表7上設有一個磁鋼轉子模塊6，所述磁鋼轉子模塊6能夠輸出所述水表7的轉數(shù)的脈沖信號，在所述磁鋼轉子模塊6上安裝一個傳感器5，所述轉換器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通過轉換器3能夠與磁鋼轉子模塊6進行雙向通訊。所述報警系統(tǒng)8通過報警信號線 10與磁鋼轉子模塊6相連接，進而，報警信號通過轉換器3能夠傳送到智能控制模塊1。所述磁鋼轉子模塊6包括主動磁鋼轉子和從動磁鋼轉子，所述主動磁鋼轉子安裝在所述水表計數(shù)齒輪上，所述從動磁鋼轉子安裝在水表玻璃上方。
磁鋼轉子模塊6安裝過程為這里的水表7為普通機械式，在水表7計數(shù)齒輪上安裝主動磁鋼轉子，在水表7的玻璃上方安裝從動磁鋼轉子及傳感器5，以磁同步轉子方式準確輸出水表7的轉子轉數(shù)的脈沖信號。根據(jù)主動磁鋼轉子所裝設的水表計數(shù)齒輪不同，可根據(jù)實際需求，設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的正常運轉，只需在已有水表7 上加裝主動與從動轉子，即可實現(xiàn)水量的精確測量。磁鋼轉子模塊6連接的信號還有分頻光柵9，用以穩(wěn)定系統(tǒng)和擴充系統(tǒng)。由于水表轉子的傳感器5發(fā)出的是脈沖信號，所以需在水表轉子傳感器的后方裝設一個轉換器3，將脈沖信號轉化為數(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，實現(xiàn)每 15分鐘記錄一次水表轉子轉數(shù)。借助于蓄電池的電量供應，該裝置可連續(xù)30天對所測定水表的轉數(shù)進行記錄。用戶可根據(jù)實際需求，自行設定測定時間及記錄頻率。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、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。采用供水管網(wǎng)負荷測試裝置，對某城市各類性質的用水量進行測定分析，總結出該城市日用水量變化規(guī)律曲線。本發(fā)明有效的彌補了現(xiàn)有技術的不足，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荷進行測試，為城市供水管網(wǎng)仿真建模提供所必需的數(shù)據(jù)基礎，為較為精準的掌握城市供水系統(tǒng)用水量變化規(guī)律，實現(xiàn)供水系統(tǒng)的科學化、合理化運行管理提供支持。
權利要求
1.供水管網(wǎng)負荷測試裝置，包括水表、轉換器、智能控制器和報警系統(tǒng)，其特征在于 在所述水表上設有一個磁鋼轉子模塊，所述磁鋼轉子模塊能夠輸出所述水表的轉數(shù)的脈沖信號，在所述磁鋼轉子模塊上安裝一個傳感器，所述轉換器與傳感器之間通過模擬數(shù)據(jù)線相連接，所述轉換器與智能控制器之間通過數(shù)字信號線相連接，所述報警系統(tǒng)通過報警信號線與磁鋼轉子模塊相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的供水管網(wǎng)負荷測試裝置，其特征在于智能控制器通過轉換器能夠與磁鋼轉子模塊進行雙向通訊。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的供水管網(wǎng)負荷測試裝置，其特征在于所述磁鋼轉子模塊包括主動磁鋼轉子和從動磁鋼轉子，所述主動磁鋼轉子安裝在所述水表計數(shù)齒輪上，所述從動磁鋼轉子安裝在水表玻璃上方。
4.根據(jù)權利要求3所述的供水管網(wǎng)負荷測試裝置，其特征在于所述智能控制器包括 PLC智能控制模塊、蓄電池和防水保護箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種供水管網(wǎng)負荷測試裝置，包括水表、轉換器、智能控制器和報警系統(tǒng)，在所述水表上設有一個磁鋼轉子模塊，所述磁鋼轉子模塊能夠輸出所述水表的轉數(shù)的脈沖信號，在所述磁鋼轉子模塊上安裝一個傳感器，所述轉換器與傳感器之間通過模擬數(shù)據(jù)線相連接，所述轉換器與智能控制器之間通過數(shù)字信號線相連接，所述報警系統(tǒng)通過報警信號線與磁鋼轉子模塊相連接。本發(fā)明為供水管網(wǎng)用水模式研究與負荷測試提供了一種精度高、使用方便的測試裝置，本發(fā)明的推廣與應用，將極大的推動我國城市供水管網(wǎng)仿真建模技術與供水系統(tǒng)科學化運行管理技術的發(fā)展。
文檔編號G01F15/06GK102368040SQ201110260920
公開日2012年3月7日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權日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