CN113029256A - 基于物联网的智能水表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于物联网的智能水表，涉及水表技术领域，包括位于水表壳体内的毛细管段、叶轮和叶轮轴；所述毛细管段由若干毛细管组成，毛细管孔径递减的若干毛细管段依次连通，毛细管孔径最小的毛细管段尾部设有叶轮，叶轮固定在与毛细管段截面平行的叶轮轴上，叶轮轴的两端通过轴承固定密封在水表壳体上；位于水表壳体外部的叶轮轴的至少一个端部上连接有U型磁铁，U型磁铁内设有导线；导线的两端连接稳压单元的输入端，稳压单元的输出端与储能单元连接。针对水表供电续航时间短的技术问题，它的续航时间长。

Description

基于物联网的智能水表

技术领域

本发明涉及水表技术领域，具体涉及基于物联网的智能水表。

背景技术

目前智能水表的水质监测和流量计控、远程抄表等功能均受制于电池的寿命，且水表自身故障异常情况无法及时远程监控获知，致使水表功能异常。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对水表供电续航时间短的技术问题，本发明提供了基于物联网的智能水表，它的续航时间长。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

基于物联网的智能水表，包括位于水表壳体内的毛细管段、叶轮和叶轮轴；所述毛细管段由若干毛细管组成，毛细管孔径递减的若干毛细管段依次连通，毛细管孔径最小的毛细管段尾部设有叶轮，叶轮固定在与毛细管段截面平行的叶轮轴上，叶轮轴的两端通过轴承固定密封在水表壳体上；位于水表壳体外部的叶轮轴的至少一个端部上连接有U型磁铁，U型磁铁内设有导线；导线的两端连接稳压单元的输入端，稳压单元的输出端与储能单元连接。

可选的，还包括位于水表壳体内的势差单元，所述势差单元包括第一缓冲部和三通接口，所述三通接口的第一接口和水管连通，所述三通接口的第二接口和第一缓冲部连通，所述三通接口的第三接口和水管入户段连通；第一缓冲部位于毛细管段上方，水轮位于毛细管段下方；水轮远离毛细管段的一侧设有第二缓冲部。

可选的，还包括与储能单元连接的处理器、无线收发模块、流量计、水压监测单元、水质监测单元和显示器；所述无线收发模块、流量计、水压监测单元、水质监测单元和显示器均与处理器连接，所述显示器位于水表壳体外部上，所述无线收发模块和处理器均位于与毛细管段和叶轮构成的水路隔绝的水表壳体内部空间中，所述流量计和水质监测单元均位于与水管连通。

可选的，还包括处理器，电控阀门和滤网，所述滤网位于水管与毛细管段连通处，电控阀门与处理器连接，电控阀门位于叶轮和毛细管段所连通的水路上，所述滤网和毛细管段之间设有电控阀门。

可选的，还包括处理器，所述第二接口处设有与处理器连接的第一电控阀门，第一缓冲部出入口处设有与处理器连接的第二电控阀门，毛细管段入口处设有与处理器连接的第三电控阀门，所述第一缓冲部内设有液位计，所述储能单元内设有电量检测模块，电量检测模块和液位计均与处理器连接。

可选的，还包括处理器，所述第二缓冲部与第一缓冲部位于同一水平面上；所述毛细管段和叶轮均位于第一缓冲部下端，所述水管入户段与第二缓冲部连通，低于所述第二缓冲部所在水平面，所述水管入户段与第二缓冲部连通处设有第四电控阀门，所述第二缓冲部通过第二竖直管路，与所述毛细管段和叶轮所在的第一竖直管路连通；第二竖直管路上设有第五电控阀门；所述第四电控阀门和第五电控阀门均与处理器连接。

可选的，还包括点对点模块，所述处理器通过无线收发模块和点对点模块与区块链网络连接。

可选的，还包括警报单元，所述警报单元与处理器连接，所述警报单元为语音播报器，显示屏或声光报警器中的一种以上。

可选的，所述区块链网络上存储有标准水表的读数指示单元和水表校准单元，区块链网络的水表校准单元接收到处理器通过点对点模块和无线收发模块的数据后，与标准水表的读数指示单元进行比对分析，通过点对点模块和无线收发模块向处理器发送指令，校准水表读数。

可选的，所述处理器接收流量计、水压监测单元、水质监测单元的数据信息，上传至位于区块链网络中的***平台，以进行数据分析，判断水表状态是否异常，用水情况是否异常，并通过点对点模块发送到处理器，若出现异常，则处理器通过显示屏和警报单元进行提示。

3、有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

水表壳体的两端均与水管连通，水流进入水表壳体内，经毛细管孔径最大的毛细管段后，依次流经毛细管孔径递减的若干毛细管段，最后经毛细管孔径最小的毛细管段后流出，因叶轮固定在与毛细管段截面平行的叶轮轴上，流出的水流可直接推动叶轮转动；叶轮转动，带动叶轮轴在水表壳体上转动，从而使位于水表壳体外部的U型磁铁转动，以使导线切割磁力线，导线输出产生电流，电流经稳压单元稳压后输出，存储于储能单元中，用以为水表的用电部件供电。毛细管段的作用可以稳流，以使叶轮转动速度趋近匀速，从而匀速切割磁力线，使导线稳定输出电能，经稳压单元稳压后存储于储能单元中，保持水表自供电功能。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。

本发明中所述的第一、第二等词语，是为了描述本发明的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本发明的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为相对方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本发明要求保护的范围内。

实施例1

基于物联网的智能水表，包括位于水表壳体内的毛细管段、叶轮和叶轮轴；所述毛细管段由若干毛细管组成，毛细管孔径递减的若干毛细管段依次连通，毛细管孔径最小的毛细管段尾部设有叶轮，叶轮固定在与毛细管段截面平行的叶轮轴上，叶轮轴的两端通过轴承固定密封在水表壳体上；位于水表壳体外部的叶轮轴的至少一个端部上连接有U型磁铁，U型磁铁内设有导线；导线的两端连接稳压单元的输入端，稳压单元的输出端与储能单元连接。

水表壳体的两端均与水管连通，水流进入水表壳体内，经毛细管孔径最大的毛细管段后，依次流经毛细管孔径递减的若干毛细管段，最后经毛细管孔径最小的毛细管段后流出，因叶轮固定在与毛细管段截面平行的叶轮轴上，流出的水流可直接推动叶轮转动；叶轮转动，带动叶轮轴在水表壳体上转动，从而使位于水表壳体外部的U型磁铁转动，以使导线切割磁力线，导线输出产生电流，电流经稳压单元稳压后输出，存储于储能单元中，用以为水表的用电部件供电。毛细管段的作用可以稳流，以使叶轮转动速度趋近匀速，从而匀速切割磁力线，使导线稳定输出电能，经稳压单元稳压后存储于储能单元中，保持水表自供电功能。

储能单元为蓄电池，锂电池等，储能单元相对于水表可拆卸，便于拆卸下来充电。

作为进一步改进，还包括位于水表壳体内的势差单元，所述势差单元包括第一缓冲部和三通接口，所述三通接口的第一接口和水管连通，所述三通接口的第二接口和第一缓冲部连通，所述三通接口的第三接口和水管入户段连通；第一缓冲部位于毛细管段上方，水轮位于毛细管段下方；水轮远离毛细管段的一侧设有第二缓冲部。

第一缓冲部或第二缓冲部可以为水箱等，用于收集来自水管中的水量的部件，当第一缓冲部中存储水量满时，水管中水流流经毛细管段稳流后推动叶轮转动，稳定输出电能，存储于储能单元中。当水管长时间不用时，若存储单元电量过低时，通过第一缓冲部存储的水量经毛细管段稳流后，推动叶轮转动，产生电能，存储于储能单元中。经叶轮的水流，存储于第二缓冲单元。

作为进一步改进，还包括与储能单元连接的处理器、无线收发模块、流量计、水压监测单元、水质监测单元和显示器；所述无线收发模块、流量计、水压监测单元、水质监测单元和显示器均与处理器连接，所述显示器位于水表壳体外部上，所述无线收发模块和处理器均位于与毛细管段和叶轮构成的水路隔绝的水表壳体内部空间中，所述流量计和水质监测单元均位于与水管连通。

储能单元为处理器、无线收发模块、流量计、水压监测单元、水质监测单元和显示器供电，水质监测单元监测的水质数据包括，水中的各项物质含量，PH值等参数，发送至处理器，流量计用于测量水管中流出使用的水流量，并发送给处理器，处理器接收到上述数据，进行处理后，表示成便于读取的数值，发送至显示器上，进行显示。此外，处理器还用于记录和判断水质指标，流量数据是否异常，并通过无线收发模块，上传至区块链网络***，确保数据真实可靠，且有据可查，防止水量记载出现问题。

作为进一步改进，还包括处理器，电控阀门和滤网，所述滤网位于水管与毛细管段连通处，电控阀门与处理器连接，电控阀门位于叶轮和毛细管段所连通的水路上，所述滤网和毛细管段之间设有电控阀门。

处理器控制水表是否正常工作，当水表启动正常工作后，启动电控阀门工作，为储能单元供电，储能单元存储电量。

作为进一步改进，还包括处理器，所述第二接口处设有与处理器连接的第一电控阀门，第一缓冲部出入口处设有与处理器连接的第二电控阀门，毛细管段入口处设有与处理器连接的第三电控阀门，所述第一缓冲部内设有液位计，所述储能单元内设有电量检测模块，电量检测模块和液位计均与处理器连接。

液位计检测到第一缓冲部水量存储满，且电量检测模块检测储能单元电量满额状态后，处理器控制第一电控阀门、第二电控阀门和第三电控阀门关闭；水管水流不再流经毛细管段和叶轮所组成的水路，仅通过三通的第三接口为入户水管供水即可。当液位计检测到第一缓冲部水量不满，处理器发送控制指令，打开第一电控阀门和第二电控阀门，水管中的水流流入第一缓冲部将第一缓冲部充满水，当电量检测模块检测储能单元电量不足以维持水表工作状态至设定时间进程时，处理器打开第一电控阀门和第三电控阀门，水流流过毛细管段和叶轮，产生电能，输送至储能单元。

作为进一步改进，还包括处理器，所述第二缓冲部与第一缓冲部位于同一水平面上；所述毛细管段和叶轮均位于第一缓冲部下端，所述水管入户段与第二缓冲部连通，低于所述第二缓冲部所在水平面，所述水管入户段与第二缓冲部连通处设有第四电控阀门，所述第二缓冲部通过第二竖直管路，与所述毛细管段和叶轮所在的第一竖直管路连通；第二竖直管路上设有第五电控阀门；所述第四电控阀门和第五电控阀门均与处理器连接。

当水管上时间不使用时储能单元电量不足时，通过处理器控制第四电控阀门关闭，第五电控阀门打开，第一缓冲部内的水流受到重力，经毛细管段，推动叶轮转动，产生电量；根据连通器原理，水流入到第二缓冲部中，直到第二缓冲部中水量所在平面与第一缓冲部中水量所在平面保持平齐后，水流不再流动，叶轮停止转动。当水管中水流再次使用时，处理器控制第四电控阀门打开，第五电控阀门关闭，将第二缓冲部内的水排出去。

作为进一步改进，还包括点对点模块，所述处理器通过无线收发模块和点对点模块与区块链网络连接。

将水表采集到的各项数据上传至区块链网络进行记录，分布式存储，确保数据真实可靠不可篡改。此时，水表作为区块链网络的节点之一，根据区块链网络的种类不同，若区块链网络为公链，或联盟链，则水表作为记账节点或共识节点，参与共识，记账，保持区块数据一致性，实现去中心化，确保水表记录的数据有据可查，真实可靠，也便于相关部门，统计核算用水量，方便做水力调配。共识算法不受限制。

作为进一步改进，还包括警报单元，所述警报单元与处理器连接，所述警报单元为语音播报器，显示屏或声光报警器中的一种以上。

处理器判断出现异常状态时，比如水质指标，不符合设定要求，水流量统计异常等情况时，通过警报单元发出警报，语音播报器用于语音播报异常状况，显示屏用于显示异常状况，声光报警器用于通过声音和灯光效果同时提醒异常状况。

作为进一步改进，所述区块链网络上存储有标准水表的读数指示单元和水表校准单元，区块链网络的水表校准单元接收到处理器通过点对点模块和无线收发模块的数据后，与标准水表的读数指示单元进行比对分析，通过点对点模块和无线收发模块向处理器发送指令，校准水表读数。

通过上述内容，实现水表在线自校准，且校准过程通过区块链网络实现，可实现校准过程真实有效，有据可查，真实记录校准过程，防止人为任意篡改，保持水表计量水流量的准确有效性。通过点对点模块和收发模块，终端可与处理器交换数据，比如水表管理中心可访问每块水表，读取水表的各项指标数据，包括但不限于水质指标，水表中储能单元的电量大小，第一缓冲部的液位高度，水压，流速等；便于监控管理水表，一旦发生异常状况，可通过水表管理中心在线反馈，发送至工作人员的手持终端，或在线提醒等方式，进行故障报警，及时维修。

作为进一步改进，所述处理器接收流量计、水压监测单元、水质监测单元的数据信息，上传至位于区块链网络中的***平台，以进行数据分析，判断水表状态是否异常，用水情况是否异常，并通过点对点模块发送到处理器，若出现异常，则处理器通过显示屏和警报单元进行提示。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于物联网的智能水表，其特征在于，包括位于水表壳体内的毛细管段、叶轮和叶轮轴；所述毛细管段由若干毛细管组成，毛细管孔径递减的若干毛细管段依次连通，毛细管孔径最小的毛细管段尾部设有叶轮，叶轮固定在与毛细管段截面平行的叶轮轴上，叶轮轴的两端通过轴承固定密封在水表壳体上；位于水表壳体外部的叶轮轴的至少一个端部上连接有U型磁铁，U型磁铁内或外设有导线；导线的两端连接稳压单元的输入端，稳压单元的输出端与储能单元连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能水表，其特征在于，还包括位于水表壳体内的势差单元，所述势差单元包括第一缓冲部和三通接口，所述三通接口的第一接口和水管连通，所述三通接口的第二接口和第一缓冲部连通，所述三通接口的第三接口和水管入户段连通；第一缓冲部位于毛细管段上方，水轮位于毛细管段下方；水轮远离毛细管段的一侧设有第二缓冲部。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的智能水表，其特征在于，还包括与储能单元连接的处理器、无线收发模块、流量计、水压监测单元、水质监测单元和显示器；所述无线收发模块、流量计、水压监测单元、水质监测单元和显示器均与处理器连接，所述显示器位于水表壳体外部上，所述无线收发模块和处理器均位于与毛细管段和叶轮构成的水路隔绝的水表壳体内部空间中，所述流量计和水质监测单元均位于与水管连通。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的智能水表，其特征在于，还包括处理器，电控阀门和滤网，所述滤网位于水管与毛细管段连通处，电控阀门与处理器连接，电控阀门位于叶轮和毛细管段所连通的水路上，所述滤网和毛细管段之间设有电控阀门。

5.根据权利要求2所述的基于物联网的智能水表，其特征在于，还包括处理器，所述第二接口处设有与处理器连接的第一电控阀门，第一缓冲部出入口处设有与处理器连接的第二电控阀门，毛细管段入口处设有与处理器连接的第三电控阀门，所述第一缓冲部内设有液位计，所述储能单元内设有电量检测模块，电量检测模块和液位计均与处理器连接。

6.根据权利要求2所述的基于物联网的智能水表，其特征在于，还包括处理器，所述第二缓冲部与第一缓冲部位于同一水平面上；所述毛细管段和叶轮均位于第一缓冲部下端，所述水管入户段与第二缓冲部连通，低于所述第二缓冲部所在水平面，所述水管入户段与第二缓冲部连通处设有第四电控阀门，所述第二缓冲部通过第二竖直管路，与所述毛细管段和叶轮所在的第一竖直管路连通；第二竖直管路上设有第五电控阀门；所述第四电控阀门和第五电控阀门均与处理器连接。

7.根据权利要求3所述的基于物联网的智能水表，其特征在于，还包括点对点模块，所述处理器通过无线收发模块和点对点模块与区块链网络连接。

8.根据权利要求3所述的基于物联网的智能水表，其特征在于，还包括警报单元，所述警报单元与处理器连接，所述警报单元为语音播报器，显示屏或声光报警器中的一种以上。

9.根据权利要求7所述的基于物联网的智能水表，其特征在于，所述区块链网络上存储有标准水表的读数指示单元和水表校准单元，区块链网络的水表校准单元接收到处理器通过点对点模块和无线收发模块的数据后，与标准水表的读数指示单元进行比对分析，通过点对点模块和无线收发模块向处理器发送指令，校准水表读数。

10.根据权利要求7所述的基于物联网的智能水表，其特征在于，所述处理器接收流量计、水压监测单元、水质监测单元的数据信息，上传至位于区块链网络中的***平台，以进行数据分析，判断水表状态是否异常，用水情况是否异常，并通过点对点模块发送到处理器，若出现异常，则处理器通过显示屏和警报单元进行提示。