基于氣壓罐和區(qū)域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于氣壓罐和區(qū)域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統(tǒng)，用于給小區(qū)供水，包括進(jìn)水總管、出水總管及供水控制站；所述進(jìn)水總管通過(guò)第一進(jìn)水管、疊壓水泵及第一出水管連接所述出水總管，該進(jìn)水總管還通過(guò)第二進(jìn)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(qū)，所述供水控制站通過(guò)安裝在所述進(jìn)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(duì)所述疊壓水泵、第二閥門、水池水泵進(jìn)行融合控制。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)如下：耗電少、供水連續(xù)性好、水質(zhì)有保障等。
【專利說(shuō)明】基于氣壓罐和區(qū)域増壓的多傳感器融合控制二次供水系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及二次供水領(lǐng)域，特別涉及一種基于氣壓罐和區(qū)域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的二次供水方案主要有以下三種:無(wú)負(fù)壓疊壓供水、水箱/水池增壓供水、疊壓/水池切換式供水。
[0003]無(wú)負(fù)壓疊壓供水:市政管網(wǎng)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(dòng)水泵進(jìn)行疊壓加壓才能滿足正常的水壓需求。優(yōu)點(diǎn)是保持水質(zhì)干凈，缺點(diǎn)是停電時(shí)停水，在用水高峰時(shí)段滿足不了用水需求，可能對(duì)其他區(qū)域用戶造成負(fù)壓影響。
[0004]水箱/水池增壓供水:通過(guò)增壓水泵將水打到樓頂?shù)乃洌缓罂恐亓⑺峙涞礁鱾€(gè)用戶家中，或從樓底的地下水池直接對(duì)各用戶進(jìn)行增壓供水。優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能省電，缺點(diǎn)是需要定期清洗維護(hù)水箱/水池(因?yàn)樗?水池的開放性)，無(wú)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(shí)，切換到水池供水，從水池存水中抽取水進(jìn)行增壓，滿足各家各戶用水需求。優(yōu)點(diǎn)是滿足各時(shí)段用戶用水需求，缺點(diǎn)是夜間小流量時(shí)段無(wú)法節(jié)省電耗，由于水池的開放性，內(nèi)部的存水質(zhì)量無(wú)法得到監(jiān)控與保障。
[0006]針對(duì)水泵的選擇與運(yùn)行問(wèn)題，樊建軍，梁志君，董毅等在中國(guó)農(nóng)村水利水電.2007年第7期發(fā)表了一篇文章編號(hào):1007-2284 (2007) 07-0025-03，名稱為“水泵選型與運(yùn)行模式對(duì)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)能耗的影響”的文章，該文章系統(tǒng)的討論了水泵特性曲線、水泵工況、水泵效率等問(wèn)題，這可以為供水工程的設(shè)計(jì)提供很好的借鑒作用，以達(dá)到節(jié)能效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種基于氣壓罐和區(qū)域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統(tǒng)，通過(guò)在住宅樓最高處安裝氣壓罐，在管網(wǎng)中安裝各類傳感器，在供水壓力最不利點(diǎn)安裝壓力傳感器，并由供水控制站對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合控制，使系統(tǒng)的耗電得到了降低、供水連續(xù)性更好、水質(zhì)更有保障。
[0008]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:基于氣壓罐和區(qū)域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統(tǒng)，用于給小區(qū)進(jìn)行供水，所述系統(tǒng)包括進(jìn)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(jìn)水總管上設(shè)有一第一閥門；所述進(jìn)水總管通過(guò)一第一進(jìn)水管連接所述疊壓水泵，該疊壓水泵通過(guò)一第一出水管連接所述出水總管形成第一路供水；所述進(jìn)水總管還通過(guò)一第二進(jìn)水管連接所述水池，該水池通過(guò)一連接管連接所述水池水泵，所述水池水泵還通過(guò)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(qū)為小區(qū)進(jìn)行供水；
[0009]所述小區(qū)在最高住宅樓的頂部或者同等高度的多層建筑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，用于夜間小流量供水；
[0010]所述第二進(jìn)水管上設(shè)有一第二閥門；
[0011]所述小區(qū)在供水壓力最不利的點(diǎn)上均安裝有一第一壓力傳感器；所述進(jìn)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余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、余氯傳感器以及液位傳感器均連接至所述供水控制站。
[0013]進(jìn)一步地，所述疊壓水泵為一疊壓水泵機(jī)組；所述水池水泵為一水池水泵機(jī)組。
[0014]進(jìn)一步地，所述氣壓罐設(shè)定有一使水泵的工況點(diǎn)穩(wěn)定在高效區(qū)的出水壓力。
[0015]進(jìn)一步地，所述供水壓力最不利的點(diǎn)為管網(wǎng)末端，即距離泵站最遠(yuǎn)點(diǎn)，或者供水區(qū)域的最尚點(diǎn)。
[0016]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):1、利用供水控制站對(duì)小區(qū)供水進(jìn)行控制，不僅使供水連續(xù)性好，能夠滿足用戶用水需求，且水質(zhì)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，可以用于夜間小流量供水或者停電時(shí)的供水。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，本實(shí)用新型基于氣壓罐和區(qū)域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統(tǒng)，用于給小區(qū)1進(jìn)行供水，所述系統(tǒng)包括疊壓水泵2、水池水泵3、水池4、供水控制站5、進(jìn)水總管71、出水總管77以及連接管74，所述進(jìn)水總管71上設(shè)有一第一閥門61，用于控制市政供水的進(jìn)入；所述進(jìn)水總管71通過(guò)一第一進(jìn)水管72連接所述疊壓水泵2，該疊壓水泵2通過(guò)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(jìn)水總管71還通過(guò)一第二進(jìn)水管73連接所述水池4，該水池4通過(guò)一連接管74連接所述水池水泵3，所述水池水泵3還通過(guò)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(qū)1為小區(qū)進(jìn)行供水。其中，所述疊壓水泵2為一疊壓水泵機(jī)組，所述水池水泵3為一水池水泵機(jī)組，采用水泵機(jī)組不僅可以降低設(shè)備固投，且可以降低供水不均勻系數(shù)，水泵機(jī)組的選擇可以根據(jù)實(shí)際要求來(lái)確定，一般對(duì)于3000人左右的小區(qū)，我們需要選擇3臺(tái)疊壓水泵和3臺(tái)水池水泵來(lái)共同完成，且水泵的流量為275m3/h，揚(yáng)程為75m，功率為30kw。
[0020]所述小區(qū)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(fù)責(zé)對(duì)所述小區(qū)1進(jìn)行小流量供水或者停電時(shí)短暫的供水，所述小區(qū)1可以由多個(gè)住宅區(qū)組合而成，人數(shù)一般在3000人左右較為合適；所述氣壓罐11設(shè)定有一使水泵的工況點(diǎn)穩(wěn)定在高效區(qū)的出水壓力。
[0021]所述第二進(jìn)水管73上設(shè)有第二閥門62 ;所述小區(qū)1在供水壓力最不利的點(diǎn)上安裝有一第一壓力傳感器81，所述供水壓力最不利的點(diǎn)為管網(wǎng)末端，即距離泵站最遠(yuǎn)點(diǎn)，或者供水區(qū)域的最高點(diǎn)；所述進(jìn)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中安裝有一余氯傳感器(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、余氯傳感器(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(jìn)行控制時(shí)，要監(jiān)測(cè)的物理量有:
[0025]①進(jìn)水總管壓力Pi，通過(guò)第二壓力傳感器監(jiān)測(cè)采集，用于防止管道產(chǎn)生負(fù)壓；
[0026]②出水總管壓力Po，通過(guò)第五壓力傳感器監(jiān)測(cè)采集，用于控制出水壓力既可以滿足最不利點(diǎn)的壓力，又可以進(jìn)行超壓保護(hù)；
[0027]③疊壓水泵出水管(即第一出水管)壓力Pd，通過(guò)第三壓力傳感器監(jiān)測(cè)采集，用于防止疊壓水泵出水壓力過(guò)大；水池水泵出水管(即第二出水管)壓力Ps，通過(guò)第四壓力傳感器監(jiān)測(cè)采集，用于防止水池水泵壓力過(guò)大；
[0028]④疊壓水泵輸出流量Qd，通過(guò)第一流量傳感器監(jiān)測(cè)采集，用于防止疊壓水泵流量過(guò)大或者過(guò)?。凰厮幂敵隽髁縌s，通過(guò)第二流量傳感器監(jiān)測(cè)采集，用于防止水池水泵流量過(guò)小或者過(guò)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(diǎn)壓力Pt，通過(guò)第一傳感器監(jiān)測(cè)采集，用于對(duì)水泵的壓力進(jìn)行合理調(diào)T ；
[0031]⑦水池余氯Z，通過(guò)余氯傳感器監(jiān)測(cè)采集，用于保證水質(zhì)安全；
[0032]⑧水池液位Y，通過(guò)液位傳感器監(jiān)測(cè)采集，用于控制補(bǔ)水及循環(huán)；
[0033]在進(jìn)行控制時(shí)，需要設(shè)定的物理量有:
[0034]a.應(yīng)用疊壓設(shè)備的最低壓力Pimin ;
[0035]b.小區(qū)的最大供水流量Qmax ;
[0036]c.小區(qū)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.水池最低余氯Zmin ；
[0044]k.水池可用液位Yc;
[0045]具體控制原理如下:
[0046](1)監(jiān)測(cè)進(jìn)水總管壓力Pi ;
[0047]系統(tǒng)啟動(dòng)后，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)，若供水控制站監(jiān)測(cè)到的進(jìn)水總管壓力Pi <應(yīng)用疊壓設(shè)備的最低壓力Pimin，則控制疊壓水泵停止運(yùn)行；若Pi ^ Pimin，則控制疊壓水泵從停止?fàn)顟B(tài)恢復(fù)至正常工作狀態(tài)，并進(jìn)入(2)。
[0048](2)監(jiān)測(cè)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(jiān)測(cè)到的出水總管流量Qz >小區(qū)的最大流量Qmax，則進(jìn)行報(bào)警并自動(dòng)減小供水流量(通過(guò)變頻、停止水泵來(lái)減少供水量)；若Qc < Qz < Qmax (Qc為小區(qū)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(jìn)行供水，此時(shí)疊壓水泵輸出Qc的流量，水池水泵輸出Qs的流量，且Qs = Qz-Qc，并進(jìn)入￠);若Qz ( Qc，則控制第二閥門關(guān)閉，單獨(dú)以疊壓水泵進(jìn)行供水，同時(shí)監(jiān)測(cè)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(nèi)部補(bǔ)水；若Y多Ymax，則控制第二閥門關(guān)閉，并進(jìn)入⑶。
[0050](3)監(jiān)測(cè)水池水泵出水管壓力Ps與輸出流量Qs ；
[0051]正常情況下此時(shí)只開啟了疊壓水泵，所以水池出水管在理論上是監(jiān)測(cè)不到壓力與流量的(但實(shí)際上可能會(huì)有偏差，所以我們要設(shè)定一閾值)，若供水控制站監(jiān)測(cè)到的水池出水管壓力Ps與輸出流量Qs大于設(shè)定閾值，則說(shuō)明水池管網(wǎng)有漏失，此時(shí)進(jìn)行報(bào)警以通知相關(guān)人員去維修；若監(jiān)測(cè)到的水池出水管壓力Ps與輸出流量Qs為0值或小于等于設(shè)定閾值時(shí)，則說(shuō)明水池管網(wǎng)沒(méi)有漏失，此時(shí)進(jìn)入(4)。
[0052](4)監(jiān)測(cè)出水總管壓力Po ；
[0053]若供水控制站監(jiān)測(cè)到的出水總管壓力Po >出水總管最大壓力Pomax，則進(jìn)行報(bào)警并控制疊壓水泵、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，并進(jìn)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，并進(jìn)入(5)。
[0054](5)監(jiān)測(cè)末端壓力Pt ;
[0055]若供水控制站監(jiān)測(cè)到的末端壓力Pt >末端最大壓力Ptmax時(shí)，則疊壓水泵變頻減壓，減小供水壓力，并進(jìn)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，并進(jìn)入(8);若Ptmin ^ Pt ^ Ptmax,則控制疊壓水泵按水泵特征曲線運(yùn)行，并進(jìn)入(8) ο
[0056](6)監(jiān)測(cè)水池液位Υ ；
[0057]由于疊壓水泵保持在Qc流量下運(yùn)行，此時(shí)供水控制站監(jiān)測(cè)水池液位Y是否高于水池可用液位Yc，若Y〈Yc，則說(shuō)明水池液位不足，此時(shí)進(jìn)行報(bào)警以通知相關(guān)人員前去查看維修，并控制關(guān)閉水池水泵；若Y多Yc，則說(shuō)明水池液位充足，此時(shí)控制第二閥門關(guān)閉，控制水池水泵開啟，且保持水池水泵輸出流量Qs = Qz-Qc,之后進(jìn)入(7)。
[0058](7)監(jiān)測(cè)疊壓水泵出水管壓力Pd與流量Qd ；
[0059]正常情況下此時(shí)疊壓水泵工作在穩(wěn)定狀態(tài)，其壓力與流量不應(yīng)有大的變化，若供水控制站監(jiān)測(cè)到的疊壓水泵壓力Pd與流量Qd保持在一穩(wěn)定范圍值內(nèi)，則進(jìn)入(4);若監(jiān)測(cè)到的疊壓水泵壓力Pd與流量Qd不在穩(wěn)定范圍值內(nèi)，則說(shuō)明疊壓管網(wǎng)有漏失，此時(shí)進(jìn)行報(bào)警以通知相關(guān)人員去維修。
[0060](8)監(jiān)測(cè)晚上用水高峰期后的水池余氯Z ;
[0061]若供水控制站監(jiān)測(cè)到的水池余氯Z〈水池最低余氯Zmin，則進(jìn)行水池?fù)Q水，此時(shí)第二閥門關(guān)閉，疊壓水泵關(guān)閉，水池水泵開啟，主要以水池進(jìn)行供水；同時(shí)監(jiān)測(cè)水池液位Y，當(dāng)監(jiān)測(cè)到Υ下降至水池最低液位Ymin時(shí)，就控制第二閥門開啟，并將水池水泵全開進(jìn)行恒壓供水，目的是盡快將水池內(nèi)的存水耗盡。由于水池?fù)Q水在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中所占的比例極低，即使換水時(shí)電耗可能不合理，但總的來(lái)說(shuō)只占極小的部分，對(duì)整體耗電不會(huì)造成明顯影響；Z ^ Zmin，則不需要進(jìn)行換水操作，直接進(jìn)入正常供水狀態(tài)。
[0062]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):1、利用供水控制站對(duì)小區(qū)供水進(jìn)行控制，不僅使供水連續(xù)性好，能夠滿足用戶用水需求，且水質(zhì)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，可以用于夜間小流量供水或者停電時(shí)的供水。
[0063]雖然以上描述了本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但是熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說(shuō)明性的，而不是用于對(duì)本實(shí)用新型的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本實(shí)用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于氣壓罐和區(qū)域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統(tǒng)，用于給小區(qū)進(jìn)行供水，所述系統(tǒng)包括進(jìn)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(jìn)水總管上設(shè)有一第一閥門；所述進(jìn)水總管通過(guò)一第一進(jìn)水管連接所述疊壓水泵，該疊壓水泵通過(guò)一第一出水管連接所述出水總管形成第一路供水；所述進(jìn)水總管還通過(guò)一第二進(jìn)水管連接所述水池，該水池通過(guò)一連接管連接所述水池水泵，所述水池水泵還通過(guò)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(qū)為小區(qū)進(jìn)行供水；其特征在于:還包括一供水控制站； 所述小區(qū)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，用于夜間小流量供水； 所述第二進(jìn)水管上設(shè)有一第二閥門； 所述小區(qū)在供水壓力最不利的點(diǎn)上均安裝有一第一壓力傳感器；所述進(jìn)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余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、余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(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣壓罐和區(qū)域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統(tǒng)，其特征在于:所述疊壓水泵為一疊壓水泵機(jī)組；所述水池水泵為一水池水泵機(jī)組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣壓罐和區(qū)域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統(tǒng)，其特征在于:所述氣壓罐設(shè)定有一使水泵的工況點(diǎn)穩(wěn)定在高效區(qū)的出水壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣壓罐和區(qū)域增壓的多傳感器融合控制二次供水系統(tǒng)，其特征在于:所述供水壓力最不利的點(diǎn)為管網(wǎng)末端，即距離泵站最遠(yuǎn)點(diǎn)，或者供水區(qū)域的最尚點(diǎn)O
【文檔編號(hào)】E03B11/16GK204225208SQ201420701512
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】鄒一平, 黃之晗, 劉心超 申請(qǐng)人:福州恒嘉科技有限公司