智能取水插頭-智能生態(tài)水計(jì)量系統(tǒng)
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清澈的海水和郁郁蔥蔥的山脈是無(wú)價(jià)的財(cái)富！2016年以來(lái)，唐山市自來(lái)水公司深入貫徹新發(fā)展理念，不斷探索城市用水精細(xì)化管理之路。針對(duì)城市生態(tài)用水管理，開(kāi)發(fā)建設(shè)了智能生態(tài)用水計(jì)量系統(tǒng)。目前，遍布20余條主次干道的42個(gè)綠色智能取水塞，可有效滿足城市綠化、抑塵和用水需求，既實(shí)現(xiàn)了精確計(jì)量和規(guī)范管理，又節(jié)約了寶貴的水資源；而且改變了以往利用消防栓進(jìn)行生態(tài)用水的歷史，保證了消防設(shè)施的完好，增強(qiáng)了城市公共安全，維護(hù)了有序的公共用水秩序。
系統(tǒng)示意圖
系統(tǒng)拓?fù)鋱D
監(jiān)管平臺(tái)
該系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將大量分散的取水插頭和消防栓連接起來(lái)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。管理人員可以在監(jiān)管平臺(tái)上實(shí)時(shí)監(jiān)控所有取水塞和消防栓的用水量。監(jiān)管平臺(tái)自動(dòng)將詳細(xì)的監(jiān)管數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便自來(lái)水公司隨時(shí)查詢消防管道的用水信息，并與用水戶進(jìn)行費(fèi)用結(jié)算。系統(tǒng)支持兩種結(jié)算方式:預(yù)付費(fèi)和后付費(fèi)。
軟件界面顯示
實(shí)時(shí)監(jiān)控-水龍頭數(shù)據(jù)
歷史查詢-流水查詢
用戶開(kāi)卡界面
移動(dòng)應(yīng)用程序
案例照片
以下論文發(fā)表在《給水排水》雜志2017年第三期。作者是我公司水工程技術(shù)研發(fā)中心的R&D員工。如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明轉(zhuǎn)載來(lái)源、作者單位、作者姓名等信息，否則視為侵權(quán)。
水栓和消防栓遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)
姚和陸
(唐山水利信息工程技術(shù)研究中心，唐山063020)
為改善消火栓管理現(xiàn)狀，唐山市自來(lái)水公司對(duì)消火栓進(jìn)行單獨(dú)管理，采用新產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)刷卡取水計(jì)量、用水時(shí)遠(yuǎn)程報(bào)警等功能，開(kāi)辟了消火栓、消防栓遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)管新模式。
關(guān)鍵詞:刷卡遠(yuǎn)程監(jiān)控取水消火栓計(jì)量報(bào)警
供水消火栓及消火栓實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)
姚，陸
(唐山水利信息工程技術(shù)研究中心，唐山063020，中國(guó))
摘要:為了改善消火栓的管理狀況，唐山市自來(lái)水公司將供水消火栓和消防栓分開(kāi)管理。利用新產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了IC卡按需水表計(jì)量和用水遠(yuǎn)程報(bào)警的功能，為實(shí)時(shí)監(jiān)控供水消防栓和消防栓建立了新的模式。
關(guān)鍵詞:消火栓；供水消防栓；IC卡計(jì)量水表；令人震驚；實(shí)時(shí)監(jiān)控
1應(yīng)用背景
2016年，唐山舉辦了世界園藝博覽會(huì)。為了提高城市的整體環(huán)境質(zhì)量，市政府決定增加150輛灑水車(chē)，用于道路灑水和綠化。加上原有的霧霾治理灑水車(chē)和其他綠化企業(yè)的灑水車(chē)，唐山市區(qū)每天工作的灑水車(chē)數(shù)量可達(dá)500輛。如此大量的灑水車(chē)增加了取水管理的難度。如果建立統(tǒng)一的取水站，將會(huì)投入很大的建設(shè)成本。灑水器排隊(duì)取水也會(huì)對(duì)交通和市容造成一定影響，也不利于車(chē)輛的連續(xù)運(yùn)行。
以前灑水車(chē)都是從路邊的消防栓取水，無(wú)形中縮短了消防栓的使用壽命。消火栓的主要功能是為消防車(chē)提供水源，它對(duì)消防部門(mén)快速高效地完成滅火工作起著極其重要的作用。當(dāng)火災(zāi)來(lái)臨時(shí)，消防栓不好用甚至無(wú)法使用，會(huì)對(duì)消防部門(mén)的滅火工作造成很大影響，并可能導(dǎo)致錯(cuò)過(guò)較好的滅火時(shí)機(jī)，造成人民生命財(cái)產(chǎn)的重大損失。同時(shí)，灑水車(chē)無(wú)序取水，也導(dǎo)致取水量無(wú)法計(jì)量，自來(lái)水公司沒(méi)有具體數(shù)據(jù)收取水費(fèi)的尷尬局面。
消防用水屬于公益用水，在很多商家和個(gè)人眼里，消防栓的水就是“免費(fèi)水”。盜用消防栓、私用公共用水現(xiàn)象嚴(yán)重，不僅會(huì)造成大量水資源流失，還會(huì)降低消防管道水壓，給公共安全帶來(lái)隱患。由于消防栓分布面廣，管理和執(zhí)法人員無(wú)法及時(shí)監(jiān)管所有消防栓，即使被盜，執(zhí)法人員也很難取證，導(dǎo)致違法者逍遙法外。
基于上述背景，唐山市自來(lái)水公司提出了消防栓管理的新模式，并與相關(guān)研究中心聯(lián)合開(kāi)發(fā)了兩款新產(chǎn)品:
(1)數(shù)據(jù)——6241刷卡計(jì)量取水裝置。該公司增加了一個(gè)特殊的水龍頭，完全涂成綠色，與紅色的消防栓不同。DATA-6241信用卡計(jì)量取水裝置安裝在水龍頭頂部，取水車(chē)只有刷IC卡才能打開(kāi)閥門(mén)取水。
(2)數(shù)據(jù)–6242消火栓防盜水報(bào)警裝置。在紅色消火栓出口處安裝DATA-6242消火栓防盜水報(bào)警裝置，自動(dòng)監(jiān)控消火栓的用水狀況。
以上兩款產(chǎn)品(見(jiàn)圖1)已申請(qǐng)發(fā)明專利，目前正在受理中。
2信用卡計(jì)量水龍頭監(jiān)控系統(tǒng)
專用進(jìn)水塞由消防栓改造而成:①閥桿上裝有電動(dòng)鎖緊裝置(該裝置利用棘輪棘爪原理控制閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，并具有開(kāi)關(guān)狀態(tài)反饋功能)；②用DATA-6241替換原來(lái)的頂蓋，用電纜與電動(dòng)鎖緊裝置連接。
改裝后的取水插頭具有IC卡識(shí)別和卡解鎖功能，取水人員只有用專用IC卡解鎖后才能打開(kāi)閥門(mén)取水。取水時(shí)，地下計(jì)量設(shè)備自動(dòng)計(jì)量取水量。
取水插頭一般安裝在路邊，現(xiàn)場(chǎng)取電取線很麻煩。電子設(shè)備在露天使用時(shí)應(yīng)防水防潮。因此DATA-6241采用微功耗模式，定時(shí)采集和傳輸數(shù)據(jù)，空閑時(shí)休眠，繁忙時(shí)喚醒。產(chǎn)品內(nèi)置4節(jié)大容量鋰電池(14AH)，可保證10000次取水作業(yè)正常運(yùn)行。該設(shè)備自動(dòng)采集電池電壓，并在電壓過(guò)低時(shí)發(fā)出警報(bào)。
Data–6241設(shè)計(jì)有上下兩層。PCB電路板和鋰電池安裝在上層，用兩個(gè)硅膠密封圈和多個(gè)不銹鋼螺絲緊固。防水等級(jí)達(dá)到IP68。下層設(shè)計(jì)為保護(hù)電鎖裝置的面罩。該電動(dòng)鎖緊裝置經(jīng)測(cè)試能在水中可靠工作，完全適用于現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境。同時(shí)，DATA-6241集成了GPRS、433M和藍(lán)牙無(wú)線通信功能，充分利用各種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)組成完整的系統(tǒng)，并采用獨(dú)特的防水設(shè)計(jì)，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP68。
GPRS具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能，可以將現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)綌?shù)據(jù)監(jiān)管中心；33 m具有中距離數(shù)據(jù)傳輸功能，不產(chǎn)生通信費(fèi)用。通過(guò)它可以采集井下計(jì)量設(shè)備的數(shù)據(jù)，避免了布線的麻煩。具有藍(lán)牙短距離傳輸功能，傳輸速度快，可以通過(guò)手機(jī)APP對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)維護(hù)。
計(jì)量裝置(水表或流量計(jì))和壓力變送器安裝在每個(gè)進(jìn)水塞旁邊的閥門(mén)井中。計(jì)量裝置用于計(jì)量用水戶的單次取水和取水塞的瞬時(shí)、累計(jì)流量。壓力變送器用于采集管道壓力數(shù)據(jù)，它可以檢測(cè)管道內(nèi)是否有水以及水壓的大小，從而確定進(jìn)水塞是否可以正常使用。計(jì)量裝置和壓力變送器都有傳輸接口，可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA、RS485、脈沖等信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)。另一個(gè)防護(hù)等級(jí)為IP68的RTU設(shè)備，即DATA-7601微功率采集終端，需要安裝在閥門(mén)內(nèi)。該設(shè)備具有多種變送器信號(hào)采集接口，還具有433M無(wú)線傳輸功能，可與井上的DATA-6241刷卡計(jì)量取水裝置進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。
使用方法:灑水車(chē)取水時(shí)，取水者先將車(chē)上的水帶連接到取水插頭的出水口，將IC卡放在取水插頭的刷卡區(qū)。此時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)驗(yàn)證IC卡芯片中的身份信息。如果身份合法，自動(dòng)開(kāi)啟電鎖裝置，通知井下DATA-7601微電量采集終端準(zhǔn)備數(shù)據(jù)采集。此時(shí)，取水人員可以使用專用的開(kāi)閥扳手打開(kāi)取水塞的閥門(mén)，給車(chē)輛加水。電動(dòng)鎖緊裝置會(huì)在延時(shí)幾秒(可設(shè)置)后自動(dòng)鎖緊，但不會(huì)影響進(jìn)水塞的關(guān)閉，為下一次刷卡進(jìn)水做準(zhǔn)備。取水人取水后，用扳手關(guān)閉進(jìn)水閥。井下DATA-7601微電量采集終端檢測(cè)到井下計(jì)量裝置無(wú)瞬時(shí)流量后，將用水量數(shù)據(jù)傳輸?shù)紻ATA-6241刷卡計(jì)量取水裝置，再由DATA-6241通過(guò)GPRS遠(yuǎn)程傳輸?shù)綌?shù)據(jù)監(jiān)管中心，從而完成一次取水操作。計(jì)量水龍頭監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?jiàn)圖2。
3消火栓報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)
常用的消防栓有三個(gè)出水口，一個(gè)直徑100mm，兩個(gè)直徑65mm，每個(gè)出水口都配有悶蓋。悶蓋是附屬裝置，起到堵住出水口的作用。只要密封效果達(dá)到原悶蓋的標(biāo)準(zhǔn)，更換也不會(huì)影響消防栓的正常使用。因此，DATA-6242消火栓防盜水報(bào)警裝置的外觀設(shè)計(jì)為消火栓悶蓋。通過(guò)更換消防栓原有的悶蓋，在不改變消防部門(mén)使用功能的情況下，實(shí)現(xiàn)消防栓的水報(bào)警功能。
消防栓防盜水報(bào)警裝置集成了微功率電子電路和兩節(jié)大容量鋰電池，具有GPRS、藍(lán)牙和433M無(wú)線通信功能，產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)也為IP68。當(dāng)消火栓正常工作時(shí)，無(wú)論是正常取水還是非法取水，消火栓報(bào)警裝置都能檢測(cè)到用戶從哪個(gè)出水口取水，并自動(dòng)向數(shù)據(jù)監(jiān)管中心報(bào)警?！?br/】工作原理:①當(dāng)有人在100mm出水口用水并開(kāi)啟消火栓防盜水報(bào)警裝置時(shí)，裝置中的傾斜開(kāi)關(guān)偏離其位置并開(kāi)啟，觸發(fā)消火栓防盜水報(bào)警裝置，并將報(bào)警信息通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)監(jiān)管中心，實(shí)現(xiàn)及時(shí)報(bào)警；(2)當(dāng)65毫米出水口有人用水時(shí)，消火栓內(nèi)的水壓觸發(fā)消火栓防盜水報(bào)警裝置內(nèi)的微動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合，也使裝置將報(bào)警信息傳送到數(shù)據(jù)監(jiān)管中心；③消火栓防盜水報(bào)警裝置還可配合井下DATA-7601微功率采集終端采集消防管道壓力，壓力不足時(shí)及時(shí)報(bào)警，保證消火栓的正常使用。消火栓報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?jiàn)圖3。
4消火栓相關(guān)產(chǎn)品監(jiān)管平臺(tái)
由于取水消火栓和消火栓的水源來(lái)自消防管道，為便于統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)監(jiān)管平臺(tái)的建設(shè)應(yīng)包括上述兩個(gè)系統(tǒng)。只有將兩個(gè)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，才能達(dá)到對(duì)消防管道及相關(guān)設(shè)施進(jìn)行全面監(jiān)管的目的。
該系統(tǒng)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將大量分散的取水栓和消防栓聯(lián)系起來(lái)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。
管理人員可以通過(guò)監(jiān)管平臺(tái)上的地圖或列表實(shí)時(shí)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)所有水龍頭和消防栓的用水量，可以看到:哪個(gè)用戶在什么時(shí)間從哪個(gè)水龍頭取了多少水，是否有用戶違規(guī)打開(kāi)水龍頭取水；哪個(gè)消防栓在用水，結(jié)合消防部門(mén)確認(rèn)是真的火警還是非法人員偷水；消防管道的整體壓力，哪個(gè)管道過(guò)高或過(guò)低等情況，以便及時(shí)采取措施。
監(jiān)管平臺(tái)自動(dòng)將詳細(xì)的監(jiān)管數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便自來(lái)水公司隨時(shí)查詢消防管道的用水信息，并與用水戶進(jìn)行費(fèi)用結(jié)算。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D4所示。
應(yīng)用效果
唐山市自來(lái)水公司在唐山市區(qū)安裝了40個(gè)水龍頭，并計(jì)劃為全市所有消防栓安裝防盜水報(bào)警裝置。將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)全部提交至唐山市自來(lái)水監(jiān)管平臺(tái)，對(duì)所有取水栓、消防栓進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)各取水單位取水情況的集中監(jiān)控，對(duì)取水栓、消防栓使用狀態(tài)的有效監(jiān)控，及時(shí)識(shí)別消防用水和非法取水行為。
智能進(jìn)水塞專利證書(shū)
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