变电站用水监控系统论文和设计-赖运河

全文摘要

本实用新型涉及一种变电站用水监控系统，包括用于监控水管内流速信息的远程监控装置及与远程监控装置进行信息传输、从而接收流速信息的检测设备。通过对流速信息的监控，即可得知水管有无破损。该变电站用水监控系统可以对安装有远程监控装置的水管进行流速远程监控，节省人力。同时，该变电站用水监控系统还可以通过控制器设置监测周期，从而提升消防管道的安全性。

主设计要求

1.一种变电站用水监控系统，其特征在于，包括远程监控装置及与所述远程监控装置通信连接的监测设备；所述远程监控装置包括：流量计，与水管固定连接，以测量所述水管内的水的流速，得到流速信息；控制器，与所述流量计电性连接，以获取所述流量计所测量的流速信息；第一通信模块，与所述控制器电性连接，以获取所述控制器传递的流速信息并发射所述流速信息；电源，与所述流量计、控制器及第一通信模块电性连接，以向所述流量计、控制器及第一通信模块供电；所述监测设备包括第二通信模块，以与所述第一通信模块通信连接，并获取所述流速信息。

设计方案

1.一种变电站用水监控系统，其特征在于，包括远程监控装置及与所述远程监控装置通信连接的监测设备；所述远程监控装置包括：

流量计，与水管固定连接，以测量所述水管内的水的流速，得到流速信息；

控制器，与所述流量计电性连接，以获取所述流量计所测量的流速信息；

第一通信模块，与所述控制器电性连接，以获取所述控制器传递的流速信息并发射所述流速信息；

电源，与所述流量计、控制器及第一通信模块电性连接，以向所述流量计、控制器及第一通信模块供电；

所述监测设备包括第二通信模块，以与所述第一通信模块通信连接，并获取所述流速信息。

2.根据权利要求1所述的变电站用水监控系统，其特征在于，所述电源与所述流量计之间还设有第一开关器件，以控制所述流量计所在电路的通断；

所述第一开关器件与所述控制器电性连接，以受所述控制器控制。

3.根据权利要求1所述的变电站用水监控系统，其特征在于，所述流量计与所述控制器之间还设有协议转换芯片，所述协议转换芯片用于对所述流量计所测量的流速信息进行翻译，以使所述流速信息被所述控制器识别。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的变电站用水监控系统，其特征在于，所述流量计包括用于发射超声波的发射传感器和与所述发射传感器相对应、用于接收超声波的接收传感器；

所述发射传感器和所述接收传感器分别与所述水管固定连接，且所述接收传感器相对所述发射传感器位于水的下游。

5.根据权利要求4所述的变电站用水监控系统，其特征在于，所述流量计还包括用于安装所述发射传感器和所述接收传感器的底座；

所述底座设有磁铁，以与所述水管连接。

6.根据权利要求4所述的变电站用水监控系统，其特征在于，所述电源与所述控制器及所述第一通信模块之间还设有电压转换器，以通过所述电压转换器向所述控制器及所述第一通信模块供电。

7.根据权利要求6所述的变电站用水监控系统，其特征在于，所述电压转换器与所述第一通信模块之间还设有第二开关器件，以控制所述第一通信模块所在电路的通断；

所述第二开关器件与所述控制器电性连接，以受所述控制器控制。

8.根据权利要求7所述的变电站用水监控系统，其特征在于，所述第二开关器件为固态继电器。

9.根据权利要求4所述的变电站用水监控系统，其特征在于，还包括与所述流量计电性连接的显示器，所述显示器获取所述流量计采集的流速信息并展示。

10.根据权利要求4所述的变电站用水监控系统，其特征在于，所述控制器内设有流速阈值，以当所述流速信息超出所述流速阈值时，所述控制器向所述第一通信模块发出流速信息。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及监测技术领域，特别是涉及一种变电站用水监控系统。

背景技术

消防设施是变电站必须具备的设施。根据设施使用年限的规律，消防设施使用年限越长，出现故障、老化破损的概率越高，出现破损漏水的频率也必然会增加。

传统变电站的消防设施，通常通过人工巡视对其进行监控。

发明人在实现传统技术的过程中发现：通过人工巡视对变电站的消防设施进行监控耗费人力，且监控周期长。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统技术中通过人工巡视监控消防设施所存在的问题，提供一种变电站用水监控系统。

一种变电站用水监控系统，包括远程监控装置及与所述远程监控装置通信连接的监测设备；所述远程监控装置包括：

流量计，与水管固定连接，以测量所述水管内的水的流速，得到流速信息；控制器，与所述流量计电性连接，以获取所述流量计所测量的流速信息；第一通信模块，与所述控制器电性连接，以获取所述控制器传递的流速信息并发射所述流速信息；电源，与所述流量计、控制器及第一通信模块电性连接，以向所述流量计、控制器及第一通信模块供电；所述远程监控装置包括第二通信模块，以与所述第一通信模块通信连接，并获取所述流速信息。

上述变电站用水监控系统，包括用于监控水管内流速信息的远程监控装置及与远程监控装置进行信息传输、从而接收流速信息的检测设备。通过对流速信息的监控，即可得知水管有无破损。该变电站用水监控系统可以对安装有远程监控装置的水管进行流速远程监控，节省人力。同时，该变电站用水监控系统还可以通过控制器设置监测周期，从而提升消防管道的安全性。

在其中一个实施例中，所述电源与所述流量计之间还设有第一开关器件，以控制所述流量计所在电路的通断；所述第一开关器件与所述控制器电性连接，以受所述控制器控制。

上述变电站用水监控系统，其电源与流量计之间还设有第一开关器件，并通过控制器控制第一开关器件的通断。该变电站用水监控系统可以通过第一开关器件的控制，使流量计在非监测时段不通电工作，从而节省了电能，增加了电源的可持续使用时间，减少了电源的更换频率，更加方便。

在其中一个实施例中，所述流量计与所述控制器之间还设有协议转换芯片，所述协议转换芯片用于对所述流量计所测量的流速信息进行翻译，以使所述流速信息被所述控制器识别。

在其中一个实施例中，所述流量计包括用于发射超声波的发射传感器和与所述发射传感器相对应、用于接收超声波的接收传感器；所述发射传感器与所述接收传感器与所述水管固定连接，且所述接收传感器相对所述发射传感器位于水的下游。

上述变电站用水监控系统，其流量计由用于发射超声波的发射传感器和用于接收超声波的接收传感器构成，从而通过超声波在水流中走的时间计算水流速度。该变电站用水监控系统，可以通过超声波计算水的流速信息，从而避免外界噪声干扰。

在其中一个实施例中，所述流量计还包括用于安装所述发射传感器和所述接收传感器的底座；所述底座设有磁铁，以与所述水管连接。

上述变电站用水监控系统，通过磁铁与水管连接，便于安装与拆卸，更加方便。

在其中一个实施例中，所述电源与所述控制器及所述第一通信模块之间还设有电压转换器，以通过所述电压转换器向所述控制器及所述第一通信模块供电。

在其中一个实施例中，所述电压转换器与所述第一通信模块之间还设有第二开关器件，以控制所述第一通信模块所在电路的通断；所述第二开关器件与所述控制器电性连接，以受所述控制器控制。

上述变电站用水监控系统，其电压转换器与第一通信模块之间还设有第二开关器件，并通过控制器控制第二开关器件的通断。该变电站用水监控系统可以通过第二开关器件的控制，使第二通信模块在非监测时段不通电工作，从而节省了电能，增加了电源的可持续使用时间，减少了电源的更换频率，更加方便。

在其中一个实施例中，所述第二开关器件为固态继电器。

上述变电站用水监控系统，采用固态继电器作为开关器件，可以无触点无火花的接通和断开电路，使用更加安全。

在其中一个实施例中，所述变电站用水监控系统还包括与所述流量计电性连接的显示器，所述显示器获取所述流量计采集的流速信息并展示。

上述变电站用水监控系统，还设有与流量计电性连接的显示器。该显示器可以显示流量计测量的流速信息，以便于工作人员观察查找水管漏水，更加方便。

在其中一个实施例中，所述控制器内设有流速阈值，以当所述流速信息超出所述流速阈值时，所述控制器向所述第一通信模块发出流速信息。

附图说明

图1为本申请一个实施例中节水监控装置的模块结构示意图。

图2为本申请另一个实施例中节水监控装置的模块结构示意图。

图3为本申请一个实施例中流量计与水管的安装示意图。

图4为本申请一个实施例中显示器的结构示意图。

其中，各附图标号所代表的含义分别为：

10、远程监控装置；

100、电源；

110、电压转换器；

200、流量计；

202、发射传感器；

204、接收传感器；

206、磁铁；

210、第一开关器件；

220、协议转换芯片；

300、控制器；

400、第一通信模块；

410、第二开关器件；

20、水管；

30、显示器；

32、显示屏；

34、显示开关；

36、航空接头。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

变电站通常实行巡维中心管辖制。即一个区域设立一个巡维中心，一个巡维中心由一个中心变电站和众多无人值班变电站组成。对于无人值班变电站而言，日常巡视维护往往按计划按规律执行。城市变电站的消防设施属于月巡设施，因此在一定程度上，消防管道破损漏水难以被及时发现，从而造成水资源浪费，甚至还可能影响突发时间的处理，危机人身及设备安全。

消防管道一般为水管。本申请的各实施例中，水管即指消防管道。当消防管道出现破损时，消防管道内的水的流速会发生急剧变化。因此，对消防管道内的水的流速进行监控，即可得到消防管道是否破损的信息。

基于此，本申请提供一种可以对水管内的水的流速进行远程监控的变电站用水监控系统，其包括远程监控装置10及监测设备(图中未示出)，远程监控装置10与监测设备通信连接，以向监测设备发送信息。其中，如图1所示，远程监控设备包括电源100、流量计200、控制器300及第一通信模块400。监测设备应包括第二通信模块。

具体的，流量计200用于测量水的流速。流量计200可以与水管20固定连接，以对水管20内的水的流速进行测量。流量计200对水的流速进行测量后，得到流速信息。该流量计200应当可以通过多种方式如超声波、电磁波和光信号等的至少一种实现对水的流速的测量。

控制器300与流量计200电性连接，以使流量计200对水管20内的水的流速进行测量后，得到流速信息并发送至控制器300。

第一通信模块400与控制器300电性连接，以获取控制器300传递的流速信息并发射。即当控制器300获取流速信息后，控制器300将该流速信息传递至第一通信模块400。第一通信模块400对该流速信息进行处理后即可将其发射出去。第一通信模块400发射流速信息的方式可以是无线发射。此时，该流速信息为包括水的流速的流速信息。

电源100与流量计200、控制器300和第一通信模块400电性连接，以向流量计200、控制器300和第一通信模块400供电。该电源100可以是直流电源100。当流量计200、控制器300和第一通信模块400获取到电源100传递的电能时即可工作。

监测设备应包括第二通信模块，第二通信模块用于与远程监控装置10的第一通信模块400通信连接，以进行信息传输。第一通信模块400发射流速信息后，由第二通信模块接收。监测设备还可以包括显示模块或语音提示模块，该显示模块或语音提示模块可以与第二通信模块电性连接，以获取第二通信模块接收到的流速信息并显示或播报。

更具体的，本申请的变电站用水监控系统，其远程监控装置10包括流量计200、控制器300、第一通信模块400和用于提供电能的电源100。流量计200固定于水管20上，用于测量水管20内的水的流速，得到流速信息。控制器300用于获取该流速信息，并将该流速信息传递至第一通信模块400。第一通信模块400用于将该流速信息转成无线信号发射。此时，监测设备的第二通信模块即可获取该无线信号，从而得到流速信息，该流速信息包括水的流速。通过对流速信息的监控，即可得知水管20有无破损。该变电站用水监控系统可以对安装有远程监控装置10的水管20进行流速的远程监控，节省人力。同时，该变电站用水监控系统还可以通过控制器300设置监测周期，从而提升消防管道的安全性。

在一个实施例中，该控制器300内预设有流速阈值。当控制器300获取到来自流量计200的流速信息后，将该流速信息与其预设的流速阈值进行比较。若流速信息在流速阈值内，则控制器300不向第一通信模块400发出控制命令。若流速信息超出流速阈值，则控制器300向第一通信模块400发出流速信息。同时，控制器300还可以通过第一通信模块400向第二通信模块发出警报信息。

具体来说，在该实施例中，流量计200采集到水的流速信息后，传递至控制器300。控制器300并不直接将该流速信息通过第一通信模块400传递至第二通信模块。而是将该流速信息与其预设的流速阈值进行比较，比较后若水的流速符合上述流速阈值，则远程监控装置10不向监测设备传递信息。若水的流速超出流速阈值，则远程监控装置10将流速信息传递至监测设备，同时还可以传递警报信息至检测设备。

该变电站用水监控系统，可以通过对水的流速的监测及流速阈值的设定，使远程监控装置10仅在水管20出现异常时与监测设备进行信息传输。该流速阈值的设定，可以避免不必要的信息传输，从而防止用户错漏水管20异常情况。同时，避免不必要的信息传输，也可以节省电源100能量。

在一个实施例中，如图2所示，电源100与流量计200之间还设有第一开关器件210。第一开关器件210与控制器300电性连接，以受控制器300控制。

具体的，该第一开关器件210可以是固态继电器。第一开关器件210电性连接于电源100与流量计200之间。当第一开关器件210闭合时，流量计200通电工作。当第一开关器件210断开时，流量计200断电停止工作。第一开关器件210与控制器300电性连接，从而受控制器300控制。通过控制器300控制第一开关器件210的闭合或断开，可以使流量计200在非监测时段不通电工作，从而节省了电能，增加了电源100的可持续使用时间，减少了电源100的更换频率，更加方便。同时，固态继电器的触发电流仅为2mA。使用固态继电器作为第一开关器件210，可以实现无机械触点通断、无声低耗、使用寿命长和循环使用次数高等优点。

在一个实施例中，如图2所示，流量计200与控制器300之间还设有协议转换芯片220。

具体来说，流量计200与控制器300之间设有协议转换芯片220。该协议转换芯片220可以具有RS485和逻辑门电路。协议转换芯片220应当将流量计200所传递的流速信息转换为通用协议，以满足流量计200测量到的流速信息经协议转换芯片220转换后，可以被控制器300识别。

在一个实施例中，如图2和图3所示，该流量计200包括用于发射超声波的发射传感器202和用于接收超声波的接收传感器204。

具体来说，如图3所示，图中箭头方向为水流方向。流量计200包括位于水流上游的、用于发射超声波的发射传感器202和位于水流下游的、用于接收超声波的接收传感器204。发射传感器202与接收传感器204均固定与水管20上。流量计200工作时，发射传感器202发射超声波，超声波在水中传播，并由接收传感器204接收。依据超声波在水流中走的时间即可计算得到水的流速。

更具体的，流量计200还可以包括用于安装发射传感器202和接收传感器204的底座，该底座可以设有磁铁206，以通过磁铁206与水管20磁性相吸。

一般来说，作为消防管道的水管20均为铁质管道。因此，可以在发射传感器202和接收传感器204的底座上设置磁铁206，以与水管20磁性相吸。

该变电站用水监控系统，通过超声波在水流中走的时间计算水流速度。该变电站用水监控系统，可以通过超声波计算水的流速信息，从而避免外界噪声干扰。同时，发射传感器202和接收传感器204通过磁铁206与水管20连接，便于安装与拆卸，更加方便。

在一个实施例中，如图2所示，该变电站用水监控系统，其远程监控装置10中，电源100与控制器300及第一通信模块400之间还设有电压转换器110。

具体的，该电压转换器110的类型根据电源100类型而定，其用于将电源100电压转换为控制器300和第一通信模块400的额定电压。例如，电源100可以是24V直流电源100，而控制器300和第一通信模块400的额定电压可以是5V直流电。此时，该电压转换器110即为直流转直流的电压转换器110，以将24V直流电转换为5V直流电。该电压转换器110对电源100电压进行转换降压，使其符合控制器300和第一通信模块400的工作电压后，即可为控制器300和第一通信模块400供电。

在一个实施例中，如图2所示，电压转换器110与第一通信模块400之间还可以设有第二开关器件410。第二开关器件410与控制器300电性连接，以受控制器300控制。

具体的，该第二开关器件410也可以是固态继电器。第二开关器件410电性连接于电压转换器110与第一通信模块400之间。当第二开关器件410闭合时，第一通信模块400通电工作。当第二开关器件410断开时，第一通信模块400断电停止工作。第二开关器件410与控制器300电性连接，从而受控制器300控制。通过控制器300控制第二开关器件410的闭合或断开，可以使第一通信模块400在非监测时段不通电工作，从而节省了电能，增加了电源100的可持续使用时间，减少了电源100的更换频率，更加方便。同时，固态继电器的触发电流仅为2mA。使用固态继电器作为第二开关器件410，可以实现无机械触点通断、无声低耗、使用寿命长和循环使用次数高等优点。

在一个实施例中，本申请的变电站用水监控系统还可以包括一作为辅助器件的显示器30。

具体的，如图4所示，该显示器30用于与流量计200电性连接，以获取流量计200测量的流速信息并显示。该显示器30包括用于显示数据的显示屏32、用于与流量计200进行数据信息传输的航空接头36及用于控制显示器30总电路的显示开关34。

当显示开关34闭合时，显示器30得以工作；反之，当显示开关34断开时，显示器30断电停止工作。航空接头36用于与流量计200进行信息传输。航空接头36与流量计200之间可以通过电缆电性连接，以使流量计200采集到的流速信息可以通过电缆传递至显示器30。显示器30获取该流速信息后，通过显示屏32显示。

以下结合图2至图4，从一个具体的实施例对本申请的变电站用水监控系统进行描述。

本申请提供一种用于解决消防管道因为老化破损等原因漏水时不能及时发现的问题的变电站用水监控系统。该变电站用水监控系统包括远程监控装置10和监测设备。远程监控装置10包括流量计200、控制器300、第一通信模块400和电源100等。其中，电源100为24V直流电源100。

流量计200为可移动的时差式超声波流量计200，包括发射传感器202和接收传感器204。发射传感器202和接收传感器204安装于水管20上，且接收传感器204相对于发射传感器202位于水流下游。当发射传感器202发射超声波时，超声波沿水流方向传至接收传感器204。依据超声波在水流中走的时间即可算的水流速度，得到流速信息。可以在该发射传感器202与接收传感器204的底座上设有磁铁206，从而吸附在水管20上。同时，流量计200与电源100之间还可以设有第一开关器件210，该第一开关器件210可以为固态继电器，以控制流量计200的工作与否。固态继电器是一种由固态电子元件组成的新型无触点开关器件，利用其内部电子元件的开关特性，可无触点无火花地接通和断开电路。该流量计200可以采用型号为DN50-700TM-1的超声波传感器，该型号的超声波传感器具有抗强电磁干扰的性能。采用超声波在水流中走的时间来计算流速、检测稳定、精度高、测量范围可达0.01m\/s，且不受外界噪音干扰。

控制器300与电源100电性连接，以获取电能。控制器300与第一开关器件210电性连接，以控制第一开关器件210的工作与否。控制器300与流量计200之间通过协议转换芯片220电性连接，以获取流量计200所测量的水的流速信息。该协议转换芯片220可以由RS485和逻辑门电路组成，以将信号转换成控制器300可识别的逻辑指令，实现数据信号的转换。该控制器300可以是型号为STC12C5A60S2的单片机。该型号的单片机满足本申请的硬件需求，同时，其可以实现控制固态继电器的通断和数据信号的传输和处理。

控制器300内可以预设有流速阈值，当控制器300获取到流速信息后，将该流速信息与流速阈值进行比较。

单片机与电源100之间通过电压转换器110连接。该电压转换器110具有降压电路，从而将电源100的24V电压转换为5V直流电压，以满足单片机的工作电压。

第一通信模块400和电源100之间也通过电压转换器110电性连接，以使第一通信模块400获得5V的供电电压。第一通信模块400与控制器300电性连接，以使控制器300获取到经协议转换芯片220处理过的流速信息后，将该流速信息传递至第一通信模块400。第一通信模块400可以是型号为SIM800C的GSM(Global System for Mobile Communication，全球移动通信系统)模块或GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务技术)模块。其可以低功耗实现语音、SMS(短信)和数据信息的传输。

第一通信模块400与电压转换器110之间也可以设有第二开关器件410，第二开关器件410同样是固态继电器。第二开关器件410与控制器300电性连接，以受控制器300控制。

监测设备应设有第二通信模块。第二通信模块同样是型号为SIM800C的GSM模块或GPRS模块。

该变电站用水监控系统，电源100持续通过电压转换器110向控制器300供电。当该变电站用水监控系统工作时，控制器300控制第一开关器件210导通，此时，流量计200对水的流速进行测量，得到流速信息。该流速信息经协议转换芯片220翻译后，传递至控制器300。此时，控制器300将该流速信息与其预设的流速阈值进行比较。若流速信息在流速阈值内，则控制器300控制第一开关器件210断开，完成此次监测。若流速信息不在流速阈值内，则控制器300控制第二开关器件410闭合，此时，第一通信模块400通电工作。控制器300可以向第一通信模块400发出流速信息和警报信息。第一通信模块400将流速信息和警报信息转换为无线信号，发射出去。

该无线信号由监测设备的第二通信模块接收后，第二通信模块可以连接有显示模块，通过显示模块显示即可实现人工远程监控。该监测设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑和个人电脑的至少一种。

同时，流量计200还可以电性连接有显示器30，以当人工赶至远程监控装置10所在地时，打开显示器30的显示开关34，就可以通过显示器30直观观察水管20内的水的流速。

在另一个实施例中，第一通信模块400还应可以向控制器300传递控制信号，以使人工通过监测设备发出控制信号后，该控制信号由第二通信模块发出，由第一通信模块400接收。第一通信模块400接收该控制信号后，传递至控制器300，此时控制器300即可根据控制信号执行命令。该设置可以对远程监控装置10进行远程操作，更加方便。

在一个具体的实施例中，该变电站用水监控系统，其远程监控装置10的控制器300可以设为每12小时测量一次水的流速，测量持续时间为5分钟。测量过程中，第一开关器件210和第二开关器件410闭合，此时，远程监控装置10全状态运行。其他时间控制器300控制第一开关器件210和第二开关器件410断开，此时，远程监控装置10待机。

经过测试，24V直流电源100的放电功率可以达到15748mAh，放电耗时约16h。远程监控装置10全状态稳定运行电流为62mA到64mA，待机状态稳定运行电流12mA到14mA。因此，在全状态运行下，远程监控装置10约可工作10天，待机状态下，越可工作54.5天。

当设定远程监控装置10每12小时采集一次，每次采集5分钟时，电池约可运行50天。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

设计图

变电站用水监控系统论文和设计

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