阅读说明：本技术 一种并联式自发电的用水量检测装置 (Parallel type self-generating water consumption detection device ) 是由 孙越 孙克怡 于 2020-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明属于用水量计量设备技术领域,涉及一种并联式自发电的用水量检测装置；包括光电直读式远传水表、出水管、进水管、进水支管、水流发电机、电子控制器、出水支管、球阀；其中光电直读式远传水表右侧设置有电子控制器,光电直读式远传水表左端与进水管右端连通,光电直读式远传水表右端与出水管左端连通；出水管上安装有球阀,进水支管一端与球阀左侧的出水管侧壁相连通,进水支管另一端与水流发电机进水端连通,水流发电机出水端与出水支管一端连通,出水支管另一端与球阀右侧的出水管侧壁相连通；该装置结构合理完备,科学实用,通过并接微型水流发电机,既保证了智能水表的供电,又降低了水压损耗,实用性强,应用环境友好。(The invention belongs to the technical field of water consumption metering equipment, and relates to a parallel self-generating water consumption detection device; the device comprises a photoelectric direct-reading remote water meter, a water outlet pipe, a water inlet branch pipe, a water flow generator, an electronic controller, a water outlet branch pipe and a ball valve; the right side of the photoelectric direct-reading type remote water meter is provided with an electronic controller, the left end of the photoelectric direct-reading type remote water meter is communicated with the right end of the water inlet pipe, and the right end of the photoelectric direct-reading type remote water meter is communicated with the left end of the water outlet pipe; the ball valve is arranged on the water outlet pipe, one end of the water inlet branch pipe is communicated with the side wall of the water outlet pipe on the left side of the ball valve, the other end of the water inlet branch pipe is communicated with the water inlet end of the water flow generator, the water outlet end of the water flow generator is communicated with one end of the water outlet branch pipe, and the other end of the water outlet branch pipe is communicated with the side; the device is rational in infrastructure complete, and scientific and practical through connecing miniature rivers generator, has both guaranteed the power supply of intelligent water gauge, has reduced water pressure loss again, and the practicality is strong, uses the environment friendly.)

一种并联式自发电的用水量检测装置

技术领域：

本发明属于用水量计量设备技术领域，涉及一种在用水管道上并联发电机为用水计量设备提供电能的装置，特别是一种并联式自发电的用水量检测装置。

背景技术：

目前随着科技的进步，智能水表得到普及，智能水表是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、光电直读式数据采集技术、物联网数据传输技术对用水量进行读取并进行用水数据传递及结算交易的新型智能水表；但现有智能水表由电池供应电能，由于电池的使用寿命有限，当电池电量耗尽时智能水表也随之停止工作，因此装有电池的智能水表需要定期进行电池更换，在人口众多、用户成千上万的城市使用这一设备，定期更换电池既耗费国家财力、物力、人力，又影响居民正常用水，这就是现有电池式智能远传水表无法大面积推广的技术瓶颈。

在现有技术中，公开号为CN208125211U的中国专利，公开了一种带湿度感应器和散热器的自发电智能水表，包括智能表体、自发电装置和调整电路，自发电装置与调整电路的输入端连接，调整电路的一路输出端与智能表体连接；所述智能表体包括主板电路和供能电池，主板电路与供能电池相连，所述主板电路上有隔板、散热器、湿度感应器和控制器，散热器和湿度感应器的一端与控制器相连，湿度感应器将感应的湿度信号传递给控制器，控制器控制散热器的工作，散热器加快空气的流动，加快蒸发速率，降低智能表体内的湿度，从而让主板电路工作在正常湿度的环境中；公开号为CN204286507U的中国专利，公开了一种自发电的电子计量的水表，包括水表本体、叶轮、水表外壳、进水口和出水口，叶轮的转动轴的边缘上设有两片大小不等的无磁感应片，无磁感应片沿叶轮的转动轴的轴线对称设置，水表本体内设有连接轴和PLC控制器，连接轴上设有包含一个感应元件的无磁传感器，无磁传感器紧贴叶轮的转动轴，出水口与水表本体连接处设有水流发电机模块基座，水表外壳上设有报警装置，PLC控制器信号连接报警装置。

现有自发电智能水表为了解决电池式智能水表需要定期更换电池的问题，一般将发电机安装在智能水表之后组成串联形式，虽然上述方式解决了水表定期更换电池的问题，但是采用发电机串联结构存在无法克服的缺陷：1、水表作为国家强检器具，有着非常严格的质检标准，为了房屋设计、施工有统一的要求，国家对水表长度有严格规定，采用与水表串联结构不可能达到质检要求，这对于在建筑中实施串联结构远程抄表几乎是无法实现的，特别是对于已经安装了普通水表的旧城改造实施远程抄表工程更是无法实现。2、其次水流发电设备与计量水表采用的是串联结构，由于水流发电设备的自身结构原因，使的与其一体的水表无法达到国家压损检验标准，这就基本上判了这种智能水表的死刑。3、串联结构的智能水表在使用时,只要用户用水,水流发电机就必然工作,在长期的运转状态下,必然造成水流发电机的机械损伤,大大缩短了水流发电机的使用寿命。

发明内容

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本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对现有电池式智能水表需要定期更换电池的缺陷，以及现有自发电式智能水表的诸多不符合国家标准引起的无法实际使用的缺点，在保证环保节能和改造方便的前提下，设计一种并联式自发电的用水量检测装置。

为了实现上述目的，本发明涉及的一种并联式自发电的用水量检测装置，其主体结构包括光电直读式远传水表、出水管、进水管、进水支管、水流发电机、电子控制器、出水支管、球阀；其中光电直读式远传水表右侧固定设置有电子控制器，光电直读式远传水表的左端进水口与进水管的右端连通，进水管左端与室外供水主管道连通；光电直读式远传水表右端出水口与出水管的左端连通，出水管的右端与用户室内用水管道连通；出水管上安装有球阀，球阀的下端安装在出水管中，球阀能够控制出水管的开闭；球阀的左侧设置有“L”状的进水支管，进水支管的一端与出水管左部侧壁相连通，进水支管的另一端与水流发电机的进水端连通，水流发电机的出水端与“L”状的出水支管的一端连通，出水支管位于球阀的右侧，出水支管的另一端与出水管右部侧壁相连通；电子控制器固定安装在出水管上，出水管、进水支管、水流发电机、出水支管、球阀均位于电子控制器的电子控制器外罩内。

本发明所述光电直读式远传水表的壳体内部安装有水表机械计量装置用于测量用水量，光电直读式远传水表的壳体上部设置有用于显示用水量的机械字轮表盘及光电直读式字轮编码识别器，光电直读式字轮编码识别器用于读取当前水表的用水量的数据值。

本发明所述的电子控制器由电子控制器外罩、MCU中央处理器、电量储能装置、电压检测装置、阀门控制装置、用水量读取及分析装置、GPRS网络数据传输装置为一体组合构成,MCU中央处理器、电量储能装置、电压检测装置、阀门控制装置、用水量读取及分析装置、GPRS网络数据传输装置均采用现有器件结构安装在电子控制器外罩中；MCU中央处理器与电量储能装置电性连接，MCU中央处理器的输出端分别与电压检测装置、阀门控制装置、用水量读取及分析装置、GPRS网络数据传输装置的接收端电信息连接通信，电压检测装置输出端还与电量储能装置接收端电信息连接；水流发电机的输出端与电量储能装置的接收端电性连接，水流发电机运转后向电量储能装置输入电能；阀门控制装置与球阀采用现有球阀连接控制结构连接在一起，阀门控制装置控制球阀的开启和关闭；用水量读取及分析装置的输出端与光电直读式字轮编码识别器的接收端电信息连接通信，光电直读式字轮编码识别器受MCU中央处理器控制，MCU中央处理器通过用水量读取及分析装置读取当前水表的用水量的数据值。

本发明所述的并联式自发电的用水量检测装置工作过程为：

S1、整个装置在初始使用时，球阀是处于关闭状态的，当用户用水时，水流是经进水支管、水流发电机、出水支管绕过球阀流入出水管后再进入用户室内用水管道，这时水流发电机发电，水流发电机给电量储能装置充电；

S2、当电量储能装置的电量到达电子控制器工作电压时，电压检测装置检测电量储能装置的电压，当电量储能装置的电压到达工作电压上限时，MCU中央处理器给阀门控制装置下达开阀指令，阀门控制装置控制球阀打开，球阀打开后，由于水流发电机进水端管径小，致使水流不在从水流发电机通过，而是水流改道直接从出水管流入用户室内用水管道，水流发电机停止工作；

S3、电子控制器给用水量读取及分析装置发出抄表指令，用水量读取及分析装置从光电直读式字轮编码识别器得到光电直读式远传水表的上传数据并与上一次水表的数据对比，

S4、如果数据值对比一致(用户上一次用水量较少，上一次用水量未达到光电直读式字轮编码识别器的用水量一个计量单位)：

S4.1、MCU中央处理器设置20分钟的定时报警，20分钟后电子控制器自动关闭球阀，整个抄表过程大约需要5秒钟；

S4.2、如果用户继续使用用水装置用水，整个装置将重复步骤S1-S3，如果用户已停止用水，整个装置将会逐渐将电量储能装置的电量耗尽，电子控制器停止工作；

S4.3、等用户下一次用水时，整个装置将重复步骤S1-S3；

S5、如果光电直读式远传水表上传的数据与上一次水表数据不同：

S5.1、用水量读取及分析装置将光电直读式远传水表上传的数据传输给MCU中央处理器，MCU中央处理器向GPRS网络数据传输装置发出数据上传指令，将上传数据传输给水司抄表中心，水司抄表中心通过网络收到上传数据；

S5.2、MCU中央处理器上传数据的同时，MCU中央处理器设置20分钟的定时报警，20分钟后电子控制器下达关闭球阀指令，整个装置将按照步骤S4.2-S4.3进行。

本发明与现有技术相比，所设计的并联式自发电的用水量检测及数据网络传输装置结构合理完备，科学实用，通过并接微型水流发电机，既保证了智能水表的供电，又降低了水压损耗；并联式自发电的用水量检测装置与同样具有专利的光电直读式远传水表作为一体的智能水表，由于光电直读式远传水表的特点，只要用水在5-20秒时间内，水流发电机给储电装置的电量就满足智能水表的数据采集、数据比较、GPRS数据传输等工作，随后水表就完全脱离了自发电装置，这样不仅满足了国家对水表压损检验标准，也减少了水流发电机的机械磨损，大大提高了自发电机的使用寿命，达到与智能水表同等甚至更长的使用年限，这是串联水流发电设备无法达到的指标；而且水流发电机并接结构使智能水表完全符合国家相关质检标准，实用性强，应用环境友好。

附图说明：

图1为本发明涉及的并联式自发电的用水量检测装置的正视结构原理示意图。

图2为本发明涉及的水流发电机并接的结构原理示意图。

图3为本发明涉及的电子控制器的模块化结构原理示意图。

具体实施方式

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下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的一种并联式自发电的用水量检测装置，其主体结构包括光电直读式远传水表1、出水管3、光电直读式字轮编码识别器4、进水管5、进水支管6、水流发电机7、电子控制器8、出水支管9、球阀10；如图1所示，其中光电直读式远传水表1右侧固定设置有电子控制器8，光电直读式远传水表1的壳体内部安装有水表机械计量装置用于测量用水量，光电直读式远传水表1的壳体上部设置有用于显示用水量的机械字轮表盘及光电直读式字轮编码识别器4，光电直读式字轮编码识别器4用于读取当前水表的用水量的数据值；光电直读式远传水表1的表体结构或可采用专利号为CN2903919的“一种计量表字轮盒”的主体结构；如图2所示，光电直读式远传水表1的左端进水口与进水管5的右端连通，进水管5左端与室外供水主管道连通，自来水通过进水管5进入光电直读式远传水表1，光电直读式远传水表1对用户用水量进行计量；光电直读式远传水表1出水口与出水管3的左端连通，出水管3的右端与用户室内用水管道连通；出水管3上安装有球阀10，球阀10采用现有自动化电控阀门结构，球阀10的下端安装在出水管3中，球阀10能够控制出水管3的开闭；球阀10的左侧设置有“L”状的进水支管6，进水支管6的一端与出水管3左部侧壁相连通，进水支管6的另一端与水流发电机7的进水端连通，水流发电机7的出水端与“L”状的出水支管9的一端连通，出水支管9位于球阀10的右侧，出水支管9的另一端端与出水管3右部侧壁相连通；从光电直读式远传水表1流出的水能够分两路进入用户：当球阀10开启时，水流经球阀10及出水管3进入用户室内用水管道，由于水流发电机7的进水端管径相对于出水管3的管径较小，水流不会从进水支管6、水流发电机7、出水支管9中流入；当球阀10闭合时，水流经进水支管6、水流发电机7、出水支管9绕过球阀10流入出水管3后再进入用户室内用水管道，此时水流发电机7运转发电；电子控制器8固定安装在出水管3上，出水管3、进水支管6、水流发电机7、出水支管9、球阀10均位于电子控制器8的电子控制器外罩2内。

本实施例涉及的电子控制器8由电子控制器外罩2、MCU中央处理器11、电量储能装置12、电压检测装置13、阀门控制装置14、用水量读取及分析装置15、GPRS网络数据传输装置16为一体组合构成,MCU中央处理器11、电量储能装置12、电压检测装置13、阀门控制装置14、用水量读取及分析装置15、GPRS网络数据传输装置16均采用现有器件结构安装在电子控制器外罩2中；MCU中央处理器11与电量储能装置12电性连接，MCU中央处理器11的输出端分别与电压检测装置13、阀门控制装置14、用水量读取及分析装置15、GPRS网络数据传输装置16的接收端电信息连接通信，电压检测装置13输出端还与电量储能装置12接收端电信息连接；水流发电机7的输出端与电量储能装置12的接收端电性连接，水流发电机7运转后向电量储能装置12输入电能；阀门控制装置14与球阀10采用现有球阀连接控制结构连接在一起，阀门控制装置14控制球阀10的开启和关闭；用水量读取及分析装置15的输出端与光电直读式字轮编码识别器4的接收端电信息连接通信，光电直读式字轮编码识别器4受MCU中央处理器11控制，MCU中央处理器11通过用水量读取及分析装置15读取当前水表的用水量的数据值；电子控制器8或可采用“GREEN-POWER光电表具控制器”的主体结构。

本实施例涉及的并联式自发电的用水量检测装置工作过程为：

S1、整个装置在初始使用时，球阀10是处于关闭状态的，当用户用水时，水流是经进水支管6、水流发电机7、出水支管8绕过球阀10流入出水管3后再进入用户室内用水管道，这时水流发电机7发电，水流发电机7给电量储能装置12充电；

S2、当电量储能装置12的电量到达电子控制器8工作电压时，电压检测装置13检测电量储能装置12的电压，当电量储能装置12的电压到达工作电压上限时，MCU中央处理器11给阀门控制装置14下达开阀指令，阀门控制装置14控制球阀10打开，球阀10打开后，由于水流发电机7进水端管径小，致使水流不在从水流发电机7通过，而是水流改道直接从出水管3流入用户室内用水管道，水流发电机7停止工作；

S3、电子控制器8给用水量读取及分析装置15发出抄表指令，用水量读取及分析装置15从光电直读式字轮编码识别器4得到光电直读式远传水表1的上传数据并与上一次水表的数据对比，

S4、如果数据值对比一致(用户上一次用水量较少，上一次用水量未达到光电直读式字轮编码识别器4的用水量一个计量单位)：

S4.1、MCU中央处理器11设置20分钟的定时报警，20分钟后电子控制器8自动关闭球阀10，整个抄表过程大约需要5秒钟；

S4.2、如果用户继续使用用水装置用水，整个装置将重复步骤S1-S3，如果用户已停止用水，整个装置将会逐渐将电量储能装置12的电量耗尽，电子控制器8停止工作；

S4.3、等用户下一次用水时，整个装置将重复步骤S1-S3；

S5、如果光电直读式远传水表1上传的数据与上一次水表数据不同：

S5.1、用水量读取及分析装置15将光电直读式远传水表1上传的数据传输给MCU中央处理器11，MCU中央处理器11向GPRS网络数据传输装置16发出数据上传指令，将上传数据传输给水司抄表中心，水司抄表中心通过网络收到上传数据，因此水司的抄表中心所显示的用水量数据一定与光电直读式远传水表1的数据一致；

S5.2、MCU中央处理器11上传数据的同时，MCU中央处理器11设置20分钟的定时报警，20分钟后电子控制器下达关闭球阀10指令，整个装置将按照步骤S4.2-S4.3进行。

本实施例涉及的并联式自发电的用水量检测装置通过并接微型的水流发电机7，确保了光电直读式远传水表1供电问题，解决了现有智能水表因换电池而无法推广的技术瓶颈；这一装置也解决了以前将水流发电机7与智能水表串联使用而造成的水表压损问题，水表压损问题达不到国家质检标准就无法将此项技术进行实施；另外国家质检对水表长度有着严格的规定，本发明所设计的并联式自发电的用水量检测装置完全符合国家关于水表长度的质检标准，而水流发电机7与智能水表的串联形式是无法达到这一国家标准，因此也就无法推广；并且并联式自发电的用水量检测装置还具有另一好处：解决了只要用户用水现有智能水表的水流发电机就必定工作、进而加大了水流发电机的机械损伤、减少使用寿命的问题，而用并联式自发电的用水量检测装置工作时间仅占用户用水时间的几分之几甚至十几分之几，大大增长了水流发电机的使用寿命，具有广阔的应用场景。