一种基于物联网的水源井供水系统

技术领域

本发明涉及水源井技术领域，尤其涉及一种基于物联网的水源井供水系统。

背景技术

水源井液位从几十米到几百米不等，各个采油厂水源井目前现状差不多。传统的测水位方法大都是将扩散硅压阻芯体或陶瓷压阻芯体压力传感器投入到水底，通过压力变化间接测量水位，最深只能测到150m水位；水位再深时压力传感器的隔膜容易损坏不能使用，传感器的密封也难以解决漏失，并且测量水位误差越来越大，用这种方法显然不能满足测量水源井深水位的要求。

其他测水位方法用雷达只能测到25m水位，用射频电容最深才能测20m水位，远不能满足监测水源井深水位的要求。

同时，目前的水源井易出现泥沙堵塞井管滤水孔的问题，一旦滤水孔被堵过多，就会导致潜水泵运出去的水质具有较多的泥沙，导致水质较差，现有的技术难以对滤水孔的堵塞情况进行有效监测，不论是水位问题还是水质问题，都给供水带来较大的困难，使得用户的供水无法有效实现。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种水源井深水位监控系统”，其公告号：CN204462875U，其申请日：2014年12月31日，包括深水位监测装置，监控服务器；所述深水位监测装置进一步包括，传感器，通信单元，射频导纳液位变送器，RF电压跟随器，防粘附保护套；所述射频导纳液位变送器与所述传感器相连接，所述防粘附保护套包裹与所述传感器的一部分，所述RF电压跟随器连接于所述射频导纳液位变送器与所述防粘附保护套之间，所述射频导纳液位变送器还与水源井的管壁相连接；所述传感器用于监测所述水源井中水的状况，通过所述通信单元向所述监控服务器反馈水信息；所述监控服务器根据所述水信息控制所述水源井中的电潜泵抽水或者停止。该申请的水位监控系统虽然能在一定程度上检测到水位变化，但是无法了解到水源井内水位变低是由于滤水孔被堵住还是地下水变少而造成的，无法对水位变化的原因进行探测，导致水位发生变化时，维修人员不知道水源井内水位发生变化的原因，无法进行及时维护，导致水源井无法正常供水。

发明内容

本发明主要解决现有的技术中无法对水源井水位变化进行检测和变化原因进行探测的问题；提供一种基于物联网的水源井供水系统，实时监测水源井深水位信息，对井管的滤水孔进行进一步检测，探测水位变化的原因，方便水源井的维护和正常运作，为水源井的正常供水提供有效保障，提升用户的用水体验。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于物联网的水源井供水系统，包括若干个水源井、储水站、水位检测装置、水质检测装置、远程监控装置和控制终端，所述水源井内设置有潜水泵，所述潜水泵通过出水管与储水站连接，所述出水管上安装有出水压力表和出水流量计，所述潜水泵、出水压力表和出水流量计均与远程监控装置连接，所述水位检测装置安装在水源井内，所述水位检测装置用于检测水源井的水位，所述水位检测装置与远程监控装置连接，所述水质检测装置安装在水源井内，所述水质检测装置用于检测水源井是否被堵塞，所述水质检测装置与远程监控装置连接，所述远程监控装置与控制终端连接。若干个水源井为储水站提供水源，将水位检测装置和水质检测装置分布安装在水源井内，对水源井内的水位进行检测，通过水质检测装置检测水源井是否被堵塞判断水源井水位变化的原因，方便维修人员的维护，保证水源井能正常供水，提升用户的用水体验。

作为优选，所述的水源井包括外井管和内井管，所述外井管包括上井管和下井管，所述上井管的下端两侧内壁均设有卡槽，所述下井管的上端两侧外壁安装有凸块，通过所述卡槽和凸块将上井管和下井管卡接，所述内井管与水质检测装置的第一端连接，所述水质检测装置的第二端与下井管连接，所述潜水泵安装在内井管内。当地下水被潜水泵抽取时，下井管会随着水流进行上下浮动，方便水质检测装置进行滤水孔堵塞情况的检测。

作为优选，所述的水质检测装置包括基体、第一连接杆、第二连接杆、气管、活动板、气囊、压强计和密闭箱，所述第一连接杆的一端与活动板连接，所述第一连接杆的另一端穿过基体与下井管连接，所述第二连接杆的一端与基体固定连接，所述第二连接杆的另一端与内井管固定连接，所述第二连接杆开有气孔，所述气管的一端与第二连接杆的气孔连接，所述气管的另一端与气囊连接，所述气囊安装在密闭箱内，所述密闭箱安装在出水管上，所述压强计安装在密闭箱内，所述压强计用于检测气囊内的压强信息，所述压强计与远程监控装置连接，所述气囊内和基体内均填充有气体，所述气囊为可伸缩的塑料薄膜。当水流从下井管流入时，冲击下井管，带动第一连接杆，使得第一连接杆带动活动板进行移动，活动板压缩基体内的气体，将气体经气孔和气管压缩到气囊内，使气囊膨胀，压强计对气囊内的压强进行实时检测，根据压强计检测到的压强变化速度，判断水流冲击下井管的速度，进而判断水流量大小。

作为优选，所述的凸块的大小≤3/4卡槽的大小。方便下井管上的凸块在卡槽内进行移动。

作为优选，所述的下井管设有若干个滤水孔，所述内井管设有若干个进水口，所述滤水孔和进水口内均安装有转轴，所述转轴上安装有滤水块，所述滤水块中部开有通孔，所述通孔的形状为圆台状，所述转轴连接有电机，所述电机与远程监控装置连接。水从滤水孔进入外井管，当滤水块的通孔较大的一边朝内，通孔较小的一边朝外，起到水质过滤的作用，当滤水块的通孔较小的一边朝内，通孔较大的一边朝外，使得水流能更加快速的通过滤水块，正常情况下，下井管的滤水孔内的滤水块起到滤水作用，内井管的滤水块起导流和二次滤水作用，当下井管的滤水孔堵塞严重时，通过启动连接下井管滤水孔内转轴的电机，使滤水块进行翻转，使得通孔较大的一边朝外，水流流过时，将堵塞物冲开，同时，启动连接内井管进水口内转轴的电机，使其内部的滤水块也进行翻转，使通孔较小的一边朝外，起到滤水作用，在对下井管的滤水孔进行堵塞物导通时，同时用内井管进行滤水，在保证水质的同时，防止泥沙等堵塞物堵塞滤水孔，提高了水源井的使用寿命，减少人工维修的成本。

作为优选，所述的水位检测装置包括射频导纳变送器探头和若干个射频导纳传感器探头，所述射频导纳变送器探头为一长条形形状，所述射频导纳变送器探头沿上下方向延伸安装在水源井内壁上，若干个所述射频导纳传感器探头等间距分布安装在出水管上，所述射频导纳变送器探头与射频导纳传感器探头以及水构成电解电容，所述射频导纳变送器探头和若干个射频导纳传感器探头均通过电缆线与远程监控装置连接。射频导纳传感器探头与射频导纳变送器探头构成电解电容，其中射频导纳传感器探头为电解电容的正极，射频导纳变送器探头为电解电容的负极，水作为电解质，当电解质水的高度发生变化时，即水源井的水位发生变化时，电容值也发生变化，根据电容值的变化测得水位的高低，实现水源井水位的实时监测，结合监控装置，实现了低液位停泵、高液位自动启泵的目的，避免了水源井空抽、干烧等现象。

作为优选，所述的远程监控装置包括柜体、显示屏、MCU、供电模块和无线通信模块，所述MCU和供电模块均安装在柜体内，所述显示屏安装在柜体上，所述显示屏与MCU连接，所述供电模块为MCU供电，所述柜体的一侧设有通风孔，所述柜体的上端安装有遮雨罩，所述柜体上设置有若干个按键，若干个所述按键均与MCU连接，所述MCU通过无线通信模块与控制终端连接。通过显示屏可以显示水源井内的水位情况和滤水孔的堵塞情况，一目了然，通过无线通信模块，使得工作人员可以远程对监控装置的数据进行查看和控制，方便了水源井的供水。

作为优选，还包括单向阀和电磁阀，所述单向阀和电磁阀均安装在出水管上，所述单向阀和电磁阀均与远程监控装置连接。设置单向阀和电磁阀，防止储水站的水倒流回水源井内。

本发明的有益效果是：（1）通过射频导纳传感器探头与射频导纳变送器探头构成电解电容，根据电容值的变化测得水位的高低，实现水源井水位的实时监测，结合监控装置，实现了低液位停泵、高液位自动启泵的目的，避免了水源井空抽、干烧等现象；（2）通过水质检测装置，判断下井管流过水的流量大小，进而判断其滤水孔的堵塞情况；（3）在滤水孔和进水口内设置滤水块，实现堵塞物的自动清理以及在清理过程依然能实现滤水作用，水源井可正常工作，为水源井的正常供水提供有效保障，提升用户的用水体验。

附图说明

图1是实施例一的水源井供水系统的结构示意图。

图2是实施例一的水质检测装置的结构示意图。

图3是实施例一的滤水块的结构示意图。

图4是实施例二的水质检测装置的结构示意图。

图中1.监控终端，2. 射频导纳变送器探头，3. 射频导纳传感器探头，4.井盖，5.上井管，6.下井管，7.内井管，8.出水管，9.环形钢片，10.潜水泵，11. 水质检测装置，12.卡槽，13.凸块，14.滤水孔，15.进水口，16.基体，17.第一连接杆，18.第二连接杆，19.加速度传感器，20.转轴，21.滤水块，22.通孔，23.密闭箱，24.活动板，25.气囊，26.气管，27.气孔，28.压强计，29.出水压力表，30.出水流量计，31.单向阀，32.电磁阀，33.储水站。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例一：一种基于物联网的水源井供水系统，如图1所示，包括若干个水源井、储水站33、水位检测装置、水质检测装置11、远程监控装置1和控制终端，水源井内设置有潜水泵10，在潜水泵10的上端安装有井盖4，潜水泵10通过出水管8与储水站33连接，出水管8上依次安装有出水压力表29、出水流量计30、单向阀31和电磁阀32，潜水泵10、出水压力表29、出水流量计30、单向阀31和电磁阀32均与远程监控装置1连接，水位检测装置安装在水源井内，水位检测装置用于检测水源井的水位，水位检测装置与远程监控装置1连接，水质检测装置11安装在水源井内，水质检测装置11用于检测水源井是否被堵塞，水质检测装置11与远程监控装置1连接，远程监控装置1与控制终端连接。

水源井包括外井管和内井管7，外井管包括上井管5和下井管6，上井管5的下端两侧内壁均设有卡槽12，下井管6的上端两侧外壁安装有凸块13，通过卡槽12和凸块13将上井管5和下井管6卡接，内井管7与水质检测装置11的第一端连接，水质检测装置11的第二端与下井管6连接，内井管7与上井管5通过环形钢片9固定连接，潜水泵10安装在内井管7内，凸块13的大小≤3/4卡槽12的大小。

如图2所示，基体16、第一连接杆17、第二连接杆18、气管26、活动板24、气囊25、压强计28和密闭箱23，第一连接杆17的一端与活动板24连接，第一连接杆17的另一端穿过基体16与下井管6连接，第二连接杆18的一端与基体16固定连接，第二连接杆18的另一端与内井管7固定连接，第二连接杆18开有气孔27，气管26的一端与第二连接杆18的气孔27连接，气管26的另一端与气囊25连接，气囊25安装在密闭箱23内，密闭箱23安装在出水管8上，压强计28安装在密闭箱23内，压强计28用于检测气囊25内的压强信息，压强计28与远程监控装置1连接，气囊25内和基体16内均填充有气体，气囊25为可伸缩的塑料薄膜。

如图3所示，下井管6设有若干个滤水孔14，内井管7设有若干个进水口15，滤水孔14和进水口15内均安装有转轴20，转轴20上安装有滤水块21，滤水块21中部开有通孔22，通孔22的形状为圆台状，转轴20连接有电机，电机与远程监控装置1连接。

射频导纳装置包括射频导纳变送器探头2和若干个射频导纳传感器探头3，射频导纳变送器探头2为一长条形形状，射频导纳变送器探头2沿上下方向延伸安装在水源井内壁上，若干个射频导纳传感器探头3等间距分布安装在出水管8上，射频导纳变送器探头2与射频导纳传感器探头3以及水构成电解电容，射频导纳变送器探头2和若干个射频导纳传感器探头3均通过电缆线与远程监控装置1连接。

远程监控装置1包括柜体、显示屏、MCU、供电模块和无线通信模块，MCU和供电模块均安装在柜体内，显示屏安装在柜体上，显示屏与MCU连接，供电模块为MCU供电，柜体的一侧设有通风孔，柜体的上端安装有遮雨罩，柜体上设置有若干个按键，若干个按键均与MCU连接，MCU通过无线通信模块与控制终端连接。

实施例二，一种基于物联网的水源井供水系统，如图4所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的水质检测装置11包括水质检测装置11包括基体16、第一连接杆17、第二连接杆18和加速度传感器19，加速度传感器19安装在基体16内，加速度传感器19用于检测基体16的加速度信息，加速度传感器19与远程监控装置1连接，第一连接杆17的一端与加速度传感器19连接，第一连接杆17的另一端穿过基体16与下井管6连接，第二连接杆18的一端与基体16固定连接，第二连接杆18的另一端与内井管7固定连接；其余结构同实施例一。当水流过下井管时，带动下井管产生动作，下井管带动加速度传感器产生位移，使加速度传感器检测到下井管的加速度信息，判断下井管流过水的流量大小，进而判断其滤水孔的堵塞情况。

在具体应用中，将4个射频导纳传感器探头3等间距分布安装在出水管8上，与射频导纳变送器探头2以及水构成电解电容，当水源井内的水位发生相应变化时，不同高度的射频导纳传感器探头3与射频导纳变送器探头2构成的电容值发生变化，从上到下编号为第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，当水位位于第一电容时，开启潜水泵10的最大功率进行抽水，同时加速度传感器19检测水流量变化，当水位没有发生变化而水流量发生较大变化时，判断滤水孔14出现了较多的堵塞，随着潜水泵10继续以最大功率抽水，水位降低，当水位位于第二电容与第三电容时，潜水泵10以正常功率进行抽水，同时，启动电机，将滤水孔14内和进水口15内的滤水块21进行翻转，将滤水孔14的堵塞物冲开，使水流快速进入下井管6内，同时用内井管7的进水口15进行滤水，防止水位继续下降，一段时间后，再次启动电机，进行滤水块21复位，使水位保持在第三电容以上；当水位位于第四电容时，潜水泵10开启小功率抽水，当水位位于第四电容以下时，潜水泵10停止工作，同时判断水源井下地下水水量不足。

控制终端可以是手机或电脑，方便工作人员进行远程控制，同时，通过无线通信模块方便工作人员对远程监控终端监控到的水位数据和水质数据进行查看，有效保障供水系统的稳定运作。

本发明通过射频导纳传感器探头与射频导纳变送器探头构成电解电容，根据电容值的变化测得水位的高低，实现水源井水位的实时监测，结合监控装置，实现了低液位停泵、高液位自动启泵的目的，避免了水源井空抽、干烧等现象；通过水质检测装置，判断下井管流过水的流量大小，进而判断其滤水孔的堵塞情况；在滤水孔和进水口内设置滤水块，实现堵塞物的自动清理以及在清理过程依然能实现滤水作用，水源井可正常工作，为水源井的正常供水提供有效保障，提升用户的用水体验。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。