一种基于NB-loT远传水表的供水管路防冻系统

技术领域

本发明涉及智能水表技术领域，特别是涉及一种基于NB-loT远传水表的供水管路防冻系统。

背景技术

NB-loT智能远传水表是在普通机械水表加上电子采集发讯模块而组成，电子模块完成信号采集、数据处理、存储并将数据通过通信线路上传给中继器或手持式抄表器，是一种集自动供水、自动计量、自动收费、自动控制、显示报警等多种功能于一体的全新概念的智能水表。它主要由发讯NB-loT远传水表、电控线路板和电动阀三部分组成。

如图1所示，现有的NB-loT远传水表应用系统中，以NB-loT远传控制电路板为中间媒介，在供水单位内的云端管理系统与智能水表间双向传递数据，实现供用水管理功能。用户通过扫码向供水公司缴费，把预购的水量存于表中。用水时，该表实时采集流量信号，并能在预购的水量中扣除。当表内存贮的剩余水量小于一定值时，会发出声音报警，提示使用者及时购水，同时电动阀驱动电机自动将电动阀逐渐关闭，使供水流量逐渐减小。当剩余水量为零时，阀门即被完全关闭，用户须重新去供水管理部门付费或通过手机扫码付费后才能使阀门自动打开而继续供水。此种智能远传水表给广大用水户带来极大的便利，同时也方便了供水管理部门的收费工作，做到供用水双方明明白白消费，还可防止社会上少数不法分子冒充抄表员进行违法犯罪活动给社会带来不安定事件的发生，其独特的预付费功能，有效解决了供水部门收费难的问题，保证了供水单位的业务正常经营。

但是，现有的供水系统中，市政自来水通过管路引入城市楼宇住户或农村庭院内时，管路出水端通常安装水龙头或其它形式的开关阀门来实现水流的通断。在不用水的状态下，水龙头或阀门为常闭状态，供水管路内的水流处于静止状态。在春、夏、秋三季，室外温度通常高于冰点温度，供水管路内的水始终处于流动状态，可以向水龙头正常水流，但是在寒冷的冬季，尤其北方地区，极易出现水管内的水体结冰而导致用户无法正常使用自来水，需要采用各种方法对供水管进行保温处理，有时需要通过温开水化冻之后才能使用自来水，或用户有意识地主动将阀门拧开放水，使管内水体保持流动状态，在温度上升后再手动关闭阀门，以避免水资源浪费，给用户的正常使用带来极大不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于NB-loT远传水表的供水管路防冻系统，在现有的NB-loT远传水表的控制模块上增设温度传感器以监测环境温度，在水管的出水端设置微型电磁阀，通过温度传感器感知环境温度是否降至冰点温度，从而控制微型电磁阀的自动开启和关闭，以防止水管内的水体结冰而影响用户正常用水。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

一种基于NB-loT远传水表的供水管路防冻系统，包括设置于供水单位内的云端管理系统、散布于用户供水管路上且与云端管理系统无线传输连接的NB-loT远传水表、与云端管理系统无线传输连接的移动终端设备，所述供水管路的出水端串接有常闭的微型电磁阀，并设置有与微型电磁阀电连接的控制信号接收器，NB-loT远传水表的控制模块与控制信号接收器无线传输连接，且NB-loT远传水表的控制模块上设置有温度传感器；

温度传感器检测环境温度，当环境温度达到冰点温度时，温度传感器通过NB-loT远传水表的控制模块向控制信号接收器发送控制启动指令，信号接收器接受启动指令信号后，启动微型电磁阀通电而使供水管路处于导通状态，供水管路内的水体持续流动以防止结冰；当环境温度高于冰点温度时，温度传感器通过NB-loT远传水表的控制模块向控制信号接收器发送控制关闭指令，信号接收器接受关闭指令信号后，启动微型电磁阀断电而使供水管路处于封闭状态。

进一步的，所述供水管路的出水端通过连接管连接有水龙头，供水管路的出水端设置有一与水龙头并行的供水支路，所述微型电磁阀的输入口与供水支路的出水端连接，微型电磁阀的输出口与水龙头的出水腔连通。

进一步的，所述连接管上串接有三通管，所述三通管的侧方通口通过水管与微型电磁阀的输入端连接，所述水龙头的侧壁上开设有与其内部出水腔相连通的通孔，所述微型电磁阀的输出端与该通孔密封连接。

进一步的，所述信号接收器密封设置于控制盒内，控制盒设置有电池，或控制盒的侧壁上设置有电源插接头，电池或与外部电源连接的电源插接头为信号接收器和微型电磁阀供电。

进一步的，所述控制盒固定设置在水龙头的主体侧壁上，所述微型电磁阀固定连接在控制盒外侧。

还提供了一种水龙头，应用于所述的基于NB-loT远传水表的供水管路防冻系统，包括龙头主体、连接于龙头主体进水端的连接管，所述龙头主体一侧设置有微型电磁阀和与微型电磁阀电连接的信号接收器，所述微型电磁阀的输入端与龙头主体的进水端连通，微型电磁阀的输出端与水龙头的出水腔连通。

进一步的，所述连接管上串接有三通管，所述三通管的侧方通口通过水管与微型电磁阀的输入端连接，所述水龙头的侧壁上开设有与其内部出水腔相连通的通孔，所述微型电磁阀的输出端与该通孔密封连接。

进一步的，所述龙头主体的外侧壁上固定设置有控制盒，所述信号接收器密封设置于控制盒内，所述微型电磁阀固定连接于控制盒的侧面上。

进一步的，所述龙头主体的侧壁上一体设置有容纳腔，所述信号接收器密封设置于容纳腔内，所述微型电磁阀固定连接于容纳腔内。

进一步的，所述龙头主体的进水端侧壁开设有进水通孔，龙头主体的出水腔侧壁上开设有出水通孔，所述微型电磁阀的输入端与进水通孔密封连接，微型电磁阀的输出端与出水通孔密封连接。

与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：

本发明提供的一种基于NB-loT远传水表的供水管路防冻系统，在现有的NB-loT远传水表的控制模块上增设温度传感器以监测环境温度，在水管的出水端设置微型电磁阀，通过温度传感器感知环境温度是否降至冰点温度，从而控制微型电磁阀的自动开启和关闭，可避免因环境温度过低造成的供水管路内的水体结冰而影响用户正常用水，极大提升了NB-loT远传水表系统的智能性和用户的使用舒适性，同时也可避免NB-loT远传水表自身因水体结冰而产生结构损伤，提升了装置的使用寿命，减少装置的检修成本。

附图说明

图1为现有的智能NB-loT远传水表系统的应用示意图；

图2为本发明的基于NB-loT远传水表的供水管路防冻系统的应用示意图；

图3为应用于本发明的水龙头的立体结构示意图之一；

图4为应用于本发明的水龙头的立体结构示意图之二；

图5为应用于本发明的水龙头的剖视结构示意图；

图6为应用于本发明的另一款水龙头的剖视结构示意图。

图中：1龙头主体、101出水腔、102容纳腔、2连接管、3微型电磁阀、4信号接收器、5控制盒、6三通管、7水管、8封堵盖板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1：

请参阅图2，一种基于NB-loT远传水表的供水管路防冻系统，包括设置于供水单位内的云端管理系统、散布于用户供水管路上且与云端管理系统无线传输连接的NB-loT远传水表、与云端管理系统无线传输连接的移动终端设备。以上为现有技术，其具体结构、工作原理此处不作赘述。以下仅对本发明的创新设计之处作详细说明。

供水管路的出水端串接有常闭的微型电磁阀，并设置有与微型电磁阀电连接的控制信号接收器，NB-loT远传水表的控制模块与控制信号接收器无线传输连接，且NB-loT远传水表的控制模块上设置有温度传感器。温度传感器检测环境温度，当环境温度达到冰点温度时，温度传感器通过NB-loT远传水表的控制模块向控制信号接收器发送控制启动指令，信号接收器接受启动指令信号后，启动微型电磁阀通电而使供水管路处于导通状态，供水管路内的水体持续流动以防止结冰；当环境温度高于冰点温度时，温度传感器通过NB-loT远传水表的控制模块向控制信号接收器发送控制关闭指令，信号接收器接受关闭指令信号后，启动微型电磁阀断电而使供水支路处于封闭状态。

在此场景中，微型电磁阀作为供水管路的通断开关，处于常闭状态，仅在环境温度达到冰点温度及以下时，微型电磁阀才会打开而供水。该中方式可应用于现有的通过电磁阀控制出水的场合，如红外感应水龙头、智能洗衣机的电控进水阀等，只需在其现有的控制程序中植入与NB-loT远传水表上的控制模块无线连接并可接收控制指令即可，不会对原结构的正常使用产生任何不利影响。

对于普通用户来说，应用自来水最多的场合为手动控制水流通断的手动启闭阀门，尤以水龙头最为普遍。以下以一般水龙头为例，来说明该防冻系统的具体应用方式。

实施例2：

如图3至图5所示，供水管路的出水端通过连接管2连接有水龙头，通过其上的扳手可实现水路的通断控制及冷热水的切换。供水管路的出水端设置有一与水龙头并行的供水支路，微型电磁阀3的输入口与供水支路的出水端连接，微型电磁阀3的输出口与水龙头的出水腔101连通。具体的，该供水支路由三通管6和水管7构成，三通管6串接于供应冷水的连接管2上，三通管6的侧方通口通过水管7与微型电磁阀3的输入端连接，水龙头的侧壁上开设有与其内部出水腔101相连通的通孔，微型电磁阀3的输出端与该通孔密封连接。

如此，可在水龙头的进水端和出水端之间建立由微型电磁阀3控制通断的供水支路。在通常情况下，微型电磁阀3处于常闭状态，且信号接收器4处于休眠待机状态，供水支路处于封闭状态，水龙头的使用方式与现有的水龙头使用方式没有任何区别。当环境温度达到冰点温度时，温度传感器通过NB-loT远传水表的控制模块向控制信号接收器4发送控制启动指令，信号接收器4接受启动指令信号后，启动微型电磁阀3通电而使供水支路处于导通状态，供水管路内的水体通过供水管路从水龙头的出水端流出，从而使内部水体持续流动以防止结冰；当环境温度高于冰点温度时，温度传感器通过NB-loT远传水表的控制模块向控制信号接收器4发送控制关闭指令，信号接收器4接受关闭指令信号后，启动微型电磁阀3断电而使供水支路处于封闭状态。

为防止信号接收器4受水龙头周围潮湿环境的不良影响，信号接收器4密封设置于控制盒5内，通过树脂灌封。控制盒5设置有电池，或控制盒5的侧壁上设置有电源插接头，电池或与外部电源连接的电源插接头为信号接收器4和微型电磁阀3供电。为保持供水支路的正常通水，控制盒5通过螺钉连接、胶黏连接、魔术贴连接、卡扣卡接等任意一种形式固定设置在水龙头的主体侧壁上，微型电磁阀3则通过螺钉固定连接在控制盒5外侧。优选的，由于该供水支路通常只需在天气较冷的短暂时节使用，因而控制盒5内的电池在非寒冷时节可以取下，或电源插头在非寒冷时节断电。更为优选的，控制盒5采用魔术贴连接、卡扣卡接等可拆卸地方式与水龙头进行连接，在非寒冷时节，可将控制盒4和微型电磁阀3整体取下，将水管7的出水端和水龙头主体上的通孔分别通过橡胶塞封堵，以减少控制盒4和微型电磁阀3在潮湿环境中长期放置；在寒冷时节在将橡胶塞取下，将控制盒4和微型电磁阀3重现连接和安装。

采用此种方式，可应用于现有的水龙头上，仅需在水龙头的出水腔侧壁上增设一个通孔即可，同时在连接管2上增设一个三通管6即可实现微型电磁阀3的组装设置。对于设置旋钮式启停阀门的管路来说，仅需在旋钮式启停阀门的进、出两端的管路上各设置一个三通管，即可实现供水支路的设置。因此，对现有水路的改动较少，可以较低成本完成现有供水管路系统的升级改造。显然，可对现有的水龙头的主体结构进行适当改进，以便于控制盒5的组配，或将控制盒5及微型电磁阀3集成于水平头的主体外壁上，作为整体产品出售和使用。

实施例3：

如图6所示，本申请还设计了一款专用的水龙头，应用于所述的基于NB-loT远传水表的供水管路防冻系统，包括龙头主体1、连接于龙头主体1进水端的连接管2，龙头主体1的基本外形和内腔结构与现有的水龙头主体结构近似，区别主要在于：龙头主体1的侧壁上(优选龙体主体1的前侧、出水腔下方位置)一体设置有容纳腔102，信号接收器4密封设置于容纳腔102内，微型电磁阀3固定连接于容纳腔102，容纳腔102的端口通过嵌装配合的封堵板实现密封。

龙头主体1的进水端侧壁开设有进水通孔，龙头主体1的出水腔101侧壁上开设有出水通孔，微型电磁阀3的输入端与进水通孔密封连接，微型电磁阀3的输出端与出水通孔密封连接。如此，将信号接收器4和微型电磁阀3集成地与水龙头为一体结构，微型电磁阀3和信号接收器4处于非潮湿环境中，且可避免外部物体碰撞而对支路水路造成不利影响，也不会对用户对现有水龙头的使用习惯产生不良影响而降低用户的体验舒适感。

现有的NB-loT远传水表应用系统在使用时，已配套开发了基于管理系统云端的信息统计应用程序、基于管理端的手持移动设备的抄表统计应用程序和基于用户端的手持移动设备的用户端应用程序。NB-loT远传水表串接安装于用户的进户水管上，智能水表自身的编号和数字账号与用户的信息绑定。用户使用手机、平板电脑、台式电脑等设备，可通过扫描NB-loT远传水表顶盖上的信息码，或在应用市场直接搜索下载用户端程序，或通过搜索微信小程序等方式搜索并关注企业公众号，从而在客户端完成在线账号的注册、账号信息得到维护、账号余额的查询与充值缴费、水表保修、账号的暂停或注销等操作。客户端的相关信息通过移动网络自动汇总至供水部门的管理系统，以便及时统计各个相关信息，用于指导供水企业的管理人员做出相应的响应策略。用户正常用水的过程中，NB-loT远传水表上将用水水量信息通过NB-loT远传控制电路板实时传送或按照预设周期定时传送至供水部门的管理系统，管理系统云端的信息统计应用程序自动扣减费用并调整账户余额。当对应账户内的余额小于一定值时，智能水表会发出声音报警，提示使用者及时充值，管理系统云端的信息统计应用程序也会通过短信和应用程序提示弹窗信息的方式，提示用户当前余额状态，并提醒及时缴费充值；同时电动阀驱动电机自动将电动阀逐渐关闭，使供水流量逐渐减小。当账户余额为零时，阀门即被完全关闭，用户须重新去供水管理部门付费或通过客户端的应用程序充值付费；充值付费后，管理系统云端的信息统计应用程序自动远程发送阀门开启的指令给NB-loT远传控制电路板，NB-loT远传控制电路板控制电动阀驱动电机反向转动，使电动阀再次处于打开状态，从而继续正常供水。

管理端的抄表人员通过在手持移动设备的抄表统计应用程序上登录管理员账号，可查看所负责区域内的水表用户的水表数据报送信息，如设置“已抄表”、“未抄表”、“已欠费”等查询条件或统计界面。经智能远传水表自动上传的水表数据，其对应的数据信息及客户信息会列入“已抄表”统计界面，对于智能水表未正常报送水表数据所对应的客户信息列入“未抄表”统计界面，对于用户账号余额为零所对应的客户信息列入“已欠费”统计界面，以便管理人员及时进行人工抄表以完成相关数据的更新，并查看智能远传水表的工作状态，对出现故障的智能远传水表进行保修，同时可人工上门递交缴费催单，并人工提醒客户及时缴费。

以上的基于NB-loT远传水表的供水管路防冻系统在实际应用中，在现有的信息统计应用程序中增加温度传感器的检测状态信息接收模块，当某个NB-loT远传水表上的温度传感器监测到其当前所处环境温度达到或低于冰点温度时，温度传感器通过NB-loT远传水表的控制模块向控制信号接收器发送控制启动指令，信号接收器接受启动指令信号后，启动微型电磁阀通电而使供水管路处于导通状态，供水管路内的水体持续流动以防止结冰；同时，NB-loT远传水表的控制模块将温度传感器的检测信息发送至云端的信息统计应用程序中，信息统计应用程序生成相应的提示信息(如“尊敬的客户，由于您的水表所处环境温度已降低至冰点温度，系统已开启防冻模式，水龙头等出水端已自动通水，望知悉！”)远程发送至与该NB-loT远传水表绑定的用户移动终端设备上的用户端应用程序中。用户接收到提醒信息后，可在用户端应用程序中点击“确认”按钮进行回应，或不作任何处理，客户也可自行选择“强行关闭”的指令，用户端应用程序弹出相应的后果提示信息，经客户再次点击确认后，用户移动终端设备将对应的消息传送至云端的信息统计应用程序中，信息统计应用程序则发送相应的控制指令至NB-loT远传水表的控制模块，再由NB-loT远传水表的控制模块向信号接收器发送控制强制关闭指令，信号接收器接受强制关闭指令信号后，启动微型电磁阀断电而使供水支路处于封闭状态。

当环境温度高于冰点温度时，温度传感器通过NB-loT远传水表的控制模块向控制信号接收器发送控制关闭指令，信号接收器接受关闭指令信号后，启动微型电磁阀断电而使供水支路处于封闭状态。同样的，NB-loT远传水表的控制模块会将温度传感器的检测结果传送至云端的信息统计应用程序中，云端的信息统计应用程序中再向用户移动终端设备的用户端应用程序发送相应的提示信息(如“尊敬的客户，由于您的水表所处环境温度上升至冰点温度以上，系统已关闭防冻模式，水龙头等出水端已停止自动通水，望知悉！”)。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。