机井水资源管控器.pdf

1、10申请公布号CN104199356A43申请公布日20141210CN104199356A21申请号201410428409322申请日20140828G05B19/04220060171申请人王开全地址735000甘肃省酒泉市肃州区东环南路10号电力家园1321室72发明人王开全74专利代理机构北京中恒高博知识产权代理有限公司11249代理人宋敏54发明名称机井水资源管控器57摘要本发明公开了一种机井水资源管控器，包括电压电流采样元件、电能计量电路、微处理器、电源、内置存储器、编程设置跳线、控制信号输出电路、内置实时时钟、IC卡读写电路和RS485通讯接口，控制信号输出电路连接遥控触发器，

2、电压电流采样元件的输出端连接电能计量电路的输入端，电能计量电路的输出端连接微处理器的输入端，内置存储器、内置实时时钟、IC卡读写电路和RS485通讯接口均与微处理器双向通信连接，内置实时时钟连接独立电池，控制信号输出电路的输入端与微处理器的输出端连接，控制信号输出电路的输出端连接遥控触发器，编程设置跳线与微处理器连接，电源和微处理器连接。实现管控水资源且量化控制节能减排指标的目的。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN104199356ACN104199356A1/1页21一种机井水资源管

3、控器，其特征在于，包括电压电流采样元件、电能计量电路、微处理器、电源、内置存储器、编程设置跳线、控制信号输出电路、内置实时时钟、IC卡读写电路和RS485通讯接口，控制信号输出电路连接遥控触发器，所述电压电流采样元件的输出端连接电能计量电路的输入端，所述电能计量电路的输出端连接微处理器的输入端，所述内置存储器、内置实时时钟、IC卡读写电路和RS485通讯接口均与微处理器双向通信连接，所述内置实时时钟连接独立电池，所述控制信号输出电路的输入端与微处理器的输出端连接，所述控制信号输出电路的输出端连接遥控触发器，所述编程设置跳线与微处理器连接，所述电源和微处理器连接。2根据权利要求1所述的机井水资源

4、管控器，其特征在于，还包括LED指示灯和液晶显示屏，所述LED指示灯和液晶显示屏的输入端均与微处理器的输出端连接。3根据权利要求1或2所述的机井水资源管控器，其特征在于，平时编程设置跳线处于常开状态，不允许进行特性数据注入，当水资源管控器进入调试状态后，所述编程设置跳线转常闭，允许特性数据注入，微处理器根据注入数据建立电能模拟水计量特性跟踪转换模型，并将该电能模拟水计量特性跟踪转换模型更新存储到内置存储器指定位置；调试状态结束，编程设置跳线转常开，新建电能模拟水计量特性跟踪转换模型，以下简称模型，设为优先调用模式，微处理器通过调用该模型自动将来自电能计量单元的电度数模拟成机电井水泵提取水量的立

5、方数，从而反映机电井水泵抽水运行的状态，用户购水信息经IC卡读写电路被传送到微处理器时，微处理器按全双工自动模式将自身的状态信息经IC卡读写电路反馈给作为用户购水信息载体的IC卡，微处理器比对分析购水信息中的剩余水量，如果剩余水量为零，微处理器就通过控制信号输出电路，发出断电停水指令；如果剩余水量不为零，则发出通电供水指令，微处理器自动分配内置存储器空间存储购水信息，剩余水量随着机电井水泵消耗电能的进程递减。4根据权利要求3所述的机井水资源管控器，其特征在于，所述控制信号输出电路连接遥控触发器，所述遥控触发器发送遥控信号，通过安装在机电井水泵启动柜上的遥控开关，实现对机电井水泵启停电路的远距离

6、控制。权利要求书CN104199356A1/3页3机井水资源管控器技术领域0001本发明涉及地下水资源的管理和控制领域，具体地，涉及一种机井水资源管控器。背景技术0002水是生命之源，也是社会生活之根基。中国属于水资源短缺国家，在经济快速增长的过程中，用水需求不断上涨，水资源短缺带来的生态危机和环境问题日渐凸显。在华北和西北的干旱和半干旱地区，随着地下水的过度开采，地下水位持续急剧下降，由此造成了一些地方出现荒漠化、盐碱化、地面沉降、地下漏洞等生态环境恶化问题，严重威胁着社会生产、生活安全，以及可持续发展。0003为何出现地下水位持续下降及其次生生态危机问题就问题的根源而言，主要在于处理和应对

7、水资源需求矛盾的理念、思路和策略及方法等方面存在不合理性。具体来说，中国经济快速增长，对水资源的需求自然会随之增加，进而水资源的短缺性加剧。以往的水利理念偏重于以经济利益为中心，即只要为了经济利益，可以随心所欲地支配、开发和利用水资源，用“人定胜天”的思想指导水利实践，而轻视甚至忽视了对有限水资源的合理配置，没有真正从社会与生态角度关注水资源保护。0004为了保护地下水资源确保地下水资源被合理、有序、高效的开发利用。国家实行最严格的水资源管理制度。发明内容0005本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种机井水资源管控器，以实现管控水资源且量化控制节能减排指标的优点。0006为实现上述目的，本发

8、明采用的技术方案是一种机井水资源管控器，包括电压电流采样元件、电能计量电路、微处理器、电源、内置存储器、编程设置跳线、控制信号输出电路、内置实时时钟、IC卡读写电路和RS485通讯接口，控制信号输出电路连接遥控触发器，所述电压电流采样元件的输出端连接电能计量电路的输入端，所述电能计量电路的输出端连接微处理器的输入端，所述内置存储器、内置实时时钟、IC卡读写电路和RS485通讯接口均与微处理器双向通信连接，所述内置实时时钟连接独立电池，所述控制信号输出电路的输入端与微处理器的输出端连接，所述控制信号输出电路的输出端连接遥控触发器，所述编程设置跳线与微处理器连接，所述电源和微处理器连接。0007优

9、选的，还包括LED指示灯和液晶显示屏，所述LED指示灯和液晶显示屏的输入端均与微处理器的输出端连接。0008优选的，平时编程设置跳线处于常开状态，不允许进行特性数据注入，当水资源管控器进入调试状态后，所述编程设置跳线转常闭，允许特性数据注入，微处理器根据注入数据建立电能模拟水计量特性跟踪转换模型，并将该电能模拟水计量特性跟踪转换模型更新存储到内置存储器指定位置；调试状态结束，编程设置跳线转常开，新建电能模拟水计量特说明书CN104199356A2/3页4性跟踪转换模型，以下简称模型，设为优先调用模式，微处理器通过调用该模型自动将来自电能计量单元的电度数模拟成机电井水泵提取水量的立方数，从而反映

10、机电井水泵抽水运行的状态，用户购水信息经IC卡读写电路被传送到微处理器时，微处理器按全双工自动模式将自身的状态信息经IC卡读写电路反馈给作为用户购水信息载体的IC卡，微处理器比对分析购水信息中的剩余水量，如果剩余水量为零，微处理器就通过控制信号输出电路，发出断电停水指令；如果剩余水量不为零，则发出通电供水指令，微处理器自动分配内置存储器空间存储购水信息，剩余水量随着机电井水泵消耗电能的进程递减。0009优选的，所述控制信号输出电路连接遥控触发器，所述遥控触发器发送遥控信号，通过安装在机电井水泵启动柜上的遥控开关，实现对机电井水泵启停电路的远距离控制。0010本发明的技术方案具有以下有益效果本发

11、明的技术方案，通过电压电流采样元件对电量进行采集，并通过微处理器处理，实现了以下目的1、实现机电井水泵消耗单位电能提取水量的转换特性提取；2、实现电能模拟水计量；3、实现水资源费“先买后用”的预付费遥控管理，从而节约水资源；4、实现机电井水泵消耗单位电能提取水量的节能减排指标控制。0011下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。附图说明0012图1为本发明实施例所述的机井水资源管控器的原理框图；图2为本发明实施例所述的机井水资源管控器的具体应用原理框图。具体实施方式0013以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不

12、用于限定本发明。0014如图1所示，一种机井水资源管控器，包括电压电流采样元件、电能计量电路、微处理器、电源、内置存储器、编程设置跳线、控制信号输出电路、内置实时时钟、IC卡读写电路和RS485通讯接口，控制信号输出电路连接遥控触发器，电压电流采样元件的输出端连接电能计量电路的输入端，电能计量电路的输出端连接微处理器的输入端，内置存储器、内置实时时钟、IC卡读写电路和RS485通讯接口均与微处理器双向通信连接，内置实时时钟连接独立电池，控制信号输出电路的输入端与微处理器的输出端连接，控制信号输出电路的输出端连接遥控触发器，编程设置跳线与微处理器连接，电源和微处理器连接。0015微处理器连接电源

13、、LED指示灯和内置实时时钟带电池，接收处理来自电能计量单元的数据，然后自动分配逻辑地址将其存放在内置存储器，精确测量机电井水泵的实时功率和电能消耗，反映到与其直接相连的液晶显示屏。0016优选的，还包括LED指示灯和液晶显示屏，LED指示灯和液晶显示屏的输入端均与微处理器的输出端连接。0017优选的，IC卡读写电路连接微处理器，电能模拟水计量特性转换参数经过IC卡读写电路和RS485通讯接口输入，与微处理器连接的编程设置跳线就是特性数据被允许注入的开关。平时编程设置跳线处于常开状态，不允许进行特性数据注入，当水资源管控器进入说明书CN104199356A3/3页5调试状态后，编程设置跳线转常

14、闭，允许特性数据注入，微处理器根据注入数据建立电能模拟水计量特性跟踪转换模型，并将该电能模拟水计量特性跟踪转换模型更新存储到内置存储器指定位置；调试状态结束，编程设置跳线转常开，新建电能模拟水计量特性跟踪转换模型，以下简称模型，设为优先调用模式，微处理器通过调用该模型自动将来自电能计量单元的电度数模拟成机电井水泵提取水量的立方数，从而反映机电井水泵抽水运行的状态，用户购水信息经IC卡读写电路被传送到微处理器时，微处理器按全双工自动模式将自身的状态信息经IC卡读写电路反馈给作为用户购水信息载体的IC卡，微处理器比对分析购水信息中的剩余水量，如果剩余水量为零，微处理器就通过控制信号输出电路，发出断

15、电停水指令；如果剩余水量不为零，则发出通电供水指令，微处理器自动分配内置存储器空间存储购水信息，剩余水量随着机电井水泵消耗电能的进程递减。0018优选的，控制信号输出电路连接遥控触发器，遥控触发器发送遥控信号，通过安装在机电井水泵启动柜上的遥控开关，实现对机电井水泵启停电路的远距离控制。0019如图2所示，如果机电井水泵通过安装机井水资源管控器来实施地下水资源的计量和措施管控，那么机井水资源管控器最合理的安装位置应该在机电井供电线路紧跟电能表后，机井水资源管控器接入线路后，取水方需要到水资源行政主管部门申请办理水资源购水卡，申请成功后，取水方得到具有一定数量取水权限的购水卡。使用机电井水泵提取

16、地下水资源时，先插卡到控制器，把卡上的用水权限读入控制器，控制器发出遥控开机信号，触发事先安装在机电井水泵启停控制回路上的遥控开关闭合，机电井水泵启停电路正常。开启水泵取水时，机井水资源管控器自动测量水泵电机的实时功率，打开机井水资源管控器调试系统，在水泵出水管安装超声波流量计，等所有设备运行稳定后，将相应的数据录入调试系统，提取机电井水泵电机消耗单位电能提取水量的转换特性。通过调试系统将这些特性数据制成特性调试卡，系统发出编程允许指令，此时插特性调试卡到机井水资源管控器，控制器特性参数自动更新。同时，调试系统自动将水泵出水时的门槛功率通过RS485通讯接口导入控制器，调试过程结束。机电井水泵

17、抽水运行时，机井水资源管控器的用水权限不断递减，当用水权限达到预警值时，机井水资源管控器发预警遥控信号，机电井水泵启停控制回路遥控开关突然分离，水泵自动关机，提示取水方注意购水充值。这时候，只要将购水卡反向插入控制器，水泵启停电路即可重新恢复正常，取水方需要抓紧安排购水充值，否则用水权限归零时，机井水资源管控器发遥控关机信号，机电井水泵启停控制回路遥控开关分离，水泵无法开启。机井水资源管控器在提取机电井水泵电机消耗单位电能提取水量的转换特性过程中，用数字落实了国家对农业灌溉领域的节能减排指标，是确保当前地下水资源被合理、有序、高效开发利用的有效手段。0020最后应说明的是以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN104199356A1/2页6图1说明书附图CN104199356A2/2页7图2说明书附图CN104199356A