智能取水插头-智能生态水计量系统

2022-04-02 00:27:41 合肥鸿昇自动化科技有限公司阅读

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清澈的海水和郁郁葱葱的山脉是无价的财富！2016年以来，唐山市自来水公司深入贯彻新发展理念，不断探索城市用水精细化管理之路。针对城市生态用水管理，开发建设了智能生态用水计量系统。目前，遍布20余条主次干道的42个绿色智能取水塞，可有效满足城市绿化、抑尘和用水需求，既实现了精确计量和规范管理，又节约了宝贵的水资源；而且改变了以往利用消防栓进行生态用水的历史，保证了消防设施的完好，增强了城市公共安全，维护了有序的公共用水秩序。

系统示意图

系统拓扑图

监管平台

该系统通过无线网络将大量分散的取水插头和消防栓连接起来，结构简单，维护方便。管理人员可以在监管平台上实时监控所有取水塞和消防栓的用水量。监管平台自动将详细的监管数据保存在数据库中，方便自来水公司随时查询消防管道的用水信息，并与用水户进行费用结算。系统支持两种结算方式:预付费和后付费。

软件界面显示

实时监控-水龙头数据

历史查询-流水查询

用户开卡界面

移动应用程序

案例照片

以下论文发表在《给水排水》杂志2017年第三期。作者是我公司水工程技术研发中心的R&D员工。如需转载，请注明转载来源、作者单位、作者姓名等信息，否则视为侵权。

水栓和消防栓远程实时监控系统

姚和陆

(唐山水利信息工程技术研究中心，唐山063020)

为改善消火栓管理现状，唐山市自来水公司对消火栓进行单独管理，采用新产品实现刷卡取水计量、用水时远程报警等功能，开辟了消火栓、消防栓远程实时监管新模式。

关键词:刷卡远程监控取水消火栓计量报警

供水消火栓及消火栓实时监控系统
姚，陆

(唐山水利信息工程技术研究中心，唐山063020，中国)

摘要:为了改善消火栓的管理状况，唐山市自来水公司将供水消火栓和消防栓分开管理。利用新产品实现了IC卡按需水表计量和用水远程报警的功能，为实时监控供水消防栓和消防栓建立了新的模式。
关键词:消火栓；供水消防栓；IC卡计量水表；令人震惊；实时监控

1应用背景

2016年，唐山举办了世界园艺博览会。为了提高城市的整体环境质量，市政府决定增加150辆洒水车，用于道路洒水和绿化。加上原有的雾霾治理洒水车和其他绿化企业的洒水车，唐山市区每天工作的洒水车数量可达500辆。如此大量的洒水车增加了取水管理的难度。如果建立统一的取水站，将会投入很大的建设成本。洒水器排队取水也会对交通和市容造成一定影响，也不利于车辆的连续运行。

以前洒水车都是从路边的消防栓取水，无形中缩短了消防栓的使用寿命。消火栓的主要功能是为消防车提供水源，它对消防部门快速高效地完成灭火工作起着极其重要的作用。当火灾来临时，消防栓不好用甚至无法使用，会对消防部门的灭火工作造成很大影响，并可能导致错过较好的灭火时机，造成人民生命财产的重大损失。同时，洒水车无序取水，也导致取水量无法计量，自来水公司没有具体数据收取水费的尴尬局面。

消防用水属于公益用水，在很多商家和个人眼里，消防栓的水就是“免费水”。盗用消防栓、私用公共用水现象严重，不仅会造成大量水资源流失，还会降低消防管道水压，给公共安全带来隐患。由于消防栓分布面广，管理和执法人员无法及时监管所有消防栓，即使被盗，执法人员也很难取证，导致违法者逍遥法外。
基于上述背景，唐山市自来水公司提出了消防栓管理的新模式，并与相关研究中心联合开发了两款新产品:
(1)数据——6241刷卡计量取水装置。该公司增加了一个特殊的水龙头，完全涂成绿色，与红色的消防栓不同。DATA-6241信用卡计量取水装置安装在水龙头顶部，取水车只有刷IC卡才能打开阀门取水。
(2)数据–6242消火栓防盗水报警装置。在红色消火栓出口处安装DATA-6242消火栓防盗水报警装置，自动监控消火栓的用水状况。
以上两款产品(见图1)已申请发明专利，目前正在受理中。

2信用卡计量水龙头监控系统

专用进水塞由消防栓改造而成:①阀杆上装有电动锁紧装置(该装置利用棘轮棘爪原理控制阀杆转动，并具有开关状态反馈功能)；②用DATA-6241替换原来的顶盖，用电缆与电动锁紧装置连接。
改装后的取水插头具有IC卡识别和卡解锁功能，取水人员只有用专用IC卡解锁后才能打开阀门取水。取水时，地下计量设备自动计量取水量。
取水插头一般安装在路边，现场取电取线很麻烦。电子设备在露天使用时应防水防潮。因此DATA-6241采用微功耗模式，定时采集和传输数据，空闲时休眠，繁忙时唤醒。产品内置4节大容量锂电池(14AH)，可保证10000次取水作业正常运行。该设备自动采集电池电压，并在电压过低时发出警报。
Data–6241设计有上下两层。PCB电路板和锂电池安装在上层，用两个硅胶密封圈和多个不锈钢螺丝紧固。防水等级达到IP68。下层设计为保护电锁装置的面罩。该电动锁紧装置经测试能在水中可靠工作，完全适用于现场的恶劣环境。同时，DATA-6241集成了GPRS、433M和蓝牙无线通信功能，充分利用各种网络的优势组成完整的系统，并采用独特的防水设计，防护等级达到IP68。

GPRS具有远程数据传输功能，可以将现场多个传感器的数据远程传输到数据监管中心；33 m具有中距离数据传输功能，不产生通信费用。通过它可以采集井下计量设备的数据，避免了布线的麻烦。具有蓝牙短距离传输功能，传输速度快，可以通过手机APP对设备进行升级维护。

计量装置(水表或流量计)和压力变送器安装在每个进水塞旁边的阀门井中。计量装置用于计量用水户的单次取水和取水塞的瞬时、累计流量。压力变送器用于采集管道压力数据，它可以检测管道内是否有水以及水压的大小，从而确定进水塞是否可以正常使用。计量装置和压力变送器都有传输接口，可以通过标准的4~20mA、RS485、脉冲等信号传输数据。另一个防护等级为IP68的RTU设备，即DATA-7601微功率采集终端，需要安装在阀门内。该设备具有多种变送器信号采集接口，还具有433M无线传输功能，可与井上的DATA-6241刷卡计量取水装置进行双向数据传输。

使用方法:洒水车取水时，取水者先将车上的水带连接到取水插头的出水口，将IC卡放在取水插头的刷卡区。此时，系统会自动验证IC卡芯片中的身份信息。如果身份合法，自动开启电锁装置，通知井下DATA-7601微电量采集终端准备数据采集。此时，取水人员可以使用专用的开阀扳手打开取水塞的阀门，给车辆加水。电动锁紧装置会在延时几秒(可设置)后自动锁紧，但不会影响进水塞的关闭，为下一次刷卡进水做准备。取水人取水后，用扳手关闭进水阀。井下DATA-7601微电量采集终端检测到井下计量装置无瞬时流量后，将用水量数据传输到DATA-6241刷卡计量取水装置，再由DATA-6241通过GPRS远程传输到数据监管中心，从而完成一次取水操作。计量水龙头监控系统的现场设备和网络拓扑见图2。

3消火栓报警监控系统

常用的消防栓有三个出水口，一个直径100mm，两个直径65mm，每个出水口都配有闷盖。闷盖是附属装置，起到堵住出水口的作用。只要密封效果达到原闷盖的标准，更换也不会影响消防栓的正常使用。因此，DATA-6242消火栓防盗水报警装置的外观设计为消火栓闷盖。通过更换消防栓原有的闷盖，在不改变消防部门使用功能的情况下，实现消防栓的水报警功能。
消防栓防盗水报警装置集成了微功率电子电路和两节大容量锂电池，具有GPRS、蓝牙和433M无线通信功能，产品防护等级也为IP68。当消火栓正常工作时，无论是正常取水还是非法取水，消火栓报警装置都能检测到用户从哪个出水口取水，并自动向数据监管中心报警。【/br/】工作原理:①当有人在100mm出水口用水并开启消火栓防盗水报警装置时，装置中的倾斜开关偏离其位置并开启，触发消火栓防盗水报警装置，并将报警信息通过GPRS网络传输到数据监管中心，实现及时报警；(2)当65毫米出水口有人用水时，消火栓内的水压触发消火栓防盗水报警装置内的微动开关闭合，也使装置将报警信息传送到数据监管中心；③消火栓防盗水报警装置还可配合井下DATA-7601微功率采集终端采集消防管道压力，压力不足时及时报警，保证消火栓的正常使用。消火栓报警监控系统的现场设备和网络拓扑见图3。

4消火栓相关产品监管平台

由于取水消火栓和消火栓的水源来自消防管道，为便于统一管理，数据监管平台的建设应包括上述两个系统。只有将两个系统结合起来，才能达到对消防管道及相关设施进行全面监管的目的。
该系统通过GPRS网络将大量分散的取水栓和消防栓联系起来，结构简单，维护方便。
管理人员可以通过监管平台上的地图或列表实时监控区域内所有水龙头和消防栓的用水量，可以看到:哪个用户在什么时间从哪个水龙头取了多少水，是否有用户违规打开水龙头取水；哪个消防栓在用水，结合消防部门确认是真的火警还是非法人员偷水；消防管道的整体压力，哪个管道过高或过低等情况，以便及时采取措施。
监管平台自动将详细的监管数据保存在数据库中，方便自来水公司随时查询消防管道的用水信息，并与用水户进行费用结算。网络拓扑如图4所示。

应用效果

唐山市自来水公司在唐山市区安装了40个水龙头，并计划为全市所有消防栓安装防盗水报警装置。将现场数据全部提交至唐山市自来水监管平台，对所有取水栓、消防栓进行统一管理，实现对各取水单位取水情况的集中监控，对取水栓、消防栓使用状态的有效监控，及时识别消防用水和非法取水行为。

智能进水塞专利证书