一种二次供水系统用自动控制水位及水压的装置
技术领域
本实用新型涉及水泵控制技术领域，特别是一种二次供水系统用自动控制水位及水压的装置。
背景技术
高层建筑由于楼层高，市政自来水管网压力不够，需要采用增压水泵增压方式将水增压为高层住户供水，这样有效保证了高层住户的用水（比如说高层建筑恒压二次供水系统，工作中将欠压的市政管网自来水流入水箱内储存，在其配套的遥控浮球阀作用下，水箱水满后遥控浮球阀关闭、停止进水，水不够后遥控浮球阀打开、继续进水，保持水箱内水位处于高位，然后通过相关设备控制恒压二次供水系统的增压水泵将水从水箱内抽出加压，送至用户管道供高层建筑住户使用。）。
目前现有二次供水系统的增压水泵工作方式，主要是受到增压水泵的出水端并联的水压开关控制，当增压水泵出水侧水压够后，也就是用户管道侧水压足够后，和水压开关相连的PLC（可编程控制器）控制增压水泵停止工作，当增压水泵出水侧水压不足时，PLC控制增压水泵工作，这样保证高层住户能使用到具有压力的自来水。在二次供水系统供水的管道中，不可避免存在有空气（比如自来水停水、水箱内水用完后空气进入管道内，恢复供水后，就会有空气余留在管道内），实际情况下，空气会沿管道上行聚集在最高位的管道内，这样当空气没有及时排出、在管道内上端被压缩，水压开关检测到压力足够、增压水泵停止工作时，实际上在管道上端只有压力没有自来水，也就是说此刻如果高层住户打开水阀，并不能马上使用到自来水（在实际生活中，特别高层住户打开水阀时，会先排出空气，一段时间后才有水流出），水阀会将空气排空、水压开关检测到供水管道压力降低后，才能控制增压水泵工作将水泵出到高处，然后高层住户才能正常用水，由于供水时间的延迟，会给高层住户的用水带来一定不便。
再者来说，现有的增压水泵由于基于水压开关和PLC等控制其工作方式，PLC存在成本高，且需要技术人员编程才能应用的缺点，因此其应用或多或少具有一定局限性。
实用新型内容
为了克服现有二次供水系统控制增压水泵工作的设备，不能实现自动排出管道内高处的残余空气，会对用户用水带来一定不便的缺点，以及PLC等控制增压水泵工作方式存在局限性的弊端，本实用新型提供了结构简单紧凑、成本低、使用方便，应用中不但能有效保证高处管道内水压，且在管道内水压足够，能控制增压水泵停止工作、管道内上端有空气时，能自动进行空气排空，能尽可能给用户用水带来了便利的一种二次供水系统用自动控制水位及水压的装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种二次供水系统用自动控制水位及水压的装置，其特征在于包括水压水位检测机构、无线发射机构和无线接收控制机构；所述水压水位检测机构包括筒体、电磁水阀、水压开关、连接管；所述连接管上端位于筒体内，连接管上端有三通管，水压开关的进气管和三通管一端连接，电磁水阀的进气端和三通管的另一端连接；所述无线发射机构包括蓄电池、太阳能电池板、无线发射电路，太阳能电池板安装在上盖上；所述水压水位检测机构及无线发射机构安装在高层供水管的户外最高处侧端；所述太阳能电池板、蓄电池的电源两极和无线发射电路的电源输入两端分别电性连接，无线发射电路的电源输出两端分别和电磁水阀电源输入两端电性连接，蓄电池的正极和水压开关一端电性连接，水压开关的信号输出端和无线发射电路的信号输入端电性连接；所述无线接收控制机构包括稳压电源、无线接收电路、水压开关A；所述水压开关A的进气端安装在二次供水系统增压水泵出水管侧端；所述稳压电源、无线接收电路安装在元件盒A内；所述稳压电源的电源输出端正极和无线接收电路正极电源输入端、水压开关A的一端电性连接，稳压电源的电源输出端负极和无线接收电路负极电源输入端电性连接；所述水压开关A的另一端和无线接收电路的信号输入端电性连接；所述无线接收电路控制电源输入端和交流电源电性连接，无线接收电路的控制电源输出端和二次供水系统的增压水泵电源输入端电性连接。
进一步地，所述水压水位检测机构的电磁水阀是常闭阀芯电磁水阀。
进一步地，所述水压水位检测机构的水压开关是常开触点型可调式压力开关。
进一步地，所述无线发射机构的无线发射电路包括无线发射电路模块、电阻、NPN三极管、继电器、两只铜杆，其间经电路板布线连接，在连接管的侧端两个开孔，两只铜杆分别安装在两个开孔内且彼此绝缘，第一只继电器正极电源输入端和第二只继电器正极及控制电源输入端连接，电阻一端和无线发射电路模块的正极电源输入端连接，电阻另一端和第一只铜杆连接，第二只铜杆和第一只NPN三极管基极连接，第一只NPN三极管发射极和第二只NPN三极管基极连接，两只NPN三极管集电极和第二只继电器负极电源输入端连接，第一只继电器负极电源输入端和无线发射电路模块的负极电源输入端、第二只NPN三极管发射极连接，第一只继电器的控制触点端及常闭触点端、控制触点端及常开触点端分别和无线发射电路模块的两只无线信号发射按键下分别具有的两个触点连接。
进一步地，所述无线接收控制机构的稳压电源是交流转直流开关电源模块。
进一步地，所述无线接收控制机构的无线接收电路包括无线接收电路模块、电阻、NPN三极管和继电器、二极管，其间经电路板布线连接，无线接收电路模块的输出端和二极管正极连接，二极管负极和电阻一端连接，电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，无线接收电路模块的负极电源输入端和NPN三极管发射极连接，无线接收电路模块的正极电源输入端和继电器正极电源输入端连接。
进一步地，所述无线接收控制机构的水压开关A是常开触点型可调式压力开关。
本实用新型有益效果是：本新型不需要PLC控制水泵的工作方式，结构简单紧凑、成本低、使用方便。在实际应用中，当管道内最高处水压低于水压水位检测机构的水压开关设定的水压时，无线发射电路会发射出无线闭合信号，增压水泵处无线接收控制机构的无线接收电路接收到无线闭合信号后，会控制增压水泵得电工作为用户管道内泵入具有压力的自来水。当管道内最高处水压高于水压水位检测机构的水压开关设定的水压时，无线发射电路会发射出无线开路信号，增压水泵处无线接收控制机构的无线接收电路接收到无线开路信号后，会控制增压水泵失电不再工作，这样通过上述作用，就能有效保证管道内水压一直处于较高状态，保证了高层住户正常用水需要。当管道内水压足够但是最高处内上端具有空气时，电磁水阀会自动得电工作其阀芯打开将管道内上端空气排出，防止了由于管道内上端聚集较多空气、对用户正常用水带来影响的弊端。本新型中，当极端情况下，增压水泵工作不受控导致用户管道内水压过高时，无线接收控制机构的水压开关探测到后能自动控制增压水泵停止工作，能起到双保险作用。基于上述，本新型具有好的应用前景。
附图说明
以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型水压水位检测机构、无线发射机构的电路图。
图3是本实用新型无线接收控制机构的电路图。
具体实施方式
图1中所示，一种二次供水系统用自动控制水位及水压的装置，包括水压水位检测机构1、无线发射机构2和无线接收控制机构3；所述水压水位检测机构1包括筒体101、电磁水阀102、水压开关103、左外侧具有外螺纹的“┙”型连接弯管104；所述筒体101下端是封闭式结构且中部和左部分别有一个开孔（左端开孔作为排水孔），筒体101上端外侧具有外螺纹且配套有一个下端具有内螺纹的上盖105，上盖105中部有一个开孔1051；所述连接弯管104的右中部外侧焊接在筒体101下端中部开孔内侧且其上端位于筒体101下端内，连接弯管的左外侧端有一只锁紧螺母1041，连接弯管1041的上端焊接有一只三通管，水压开关103的进气管和三通管的一端经螺纹连接，电磁水阀102的进气端和三通管的另一端经螺纹连接，电磁水阀102的排气端内安装的排气管1021上端（排气管1021上端左弯）经由上盖105中部开孔1051引出位于上盖105外侧上部，上盖105经由螺纹安装在筒体101上；所述无线发射机构2包括锂蓄电池21、太阳能电池板22、无线发射电路23，锂蓄电池21、无线发射电路23安装在电路板上，电路板上灌封有防水绝缘密封胶，电路板安装在筒体101内右端，太阳能电池板22下端支撑杆焊接在上盖105外中部；在二次供水系统高层供水管4的户外最高处侧端（比如顶楼）有一个内螺纹开孔，通过连接弯管104的外螺纹旋入供水管4外螺纹、把水压水位检测机构1及无线发射机构2安装在高层供水管4的户外最高处侧端(锁紧螺母1041和供水管侧端紧密接触，防止连接弯管104转动)；和太阳能电池板22连接的导线经由筒体101后侧端开孔进入筒体101内且开孔经密封胶密封；无线接收控制机构3包括稳压电源31、无线接收电路32、水压开关A33；所述水压开关A33的进气端经由螺纹安装在二次供水系统增压水泵出水管侧端；所述稳压电源31、无线接收电路32安装在电路板上，电路板安装在元件盒A34内，元件盒A34安装在增压水泵的外壳体上端。
图1、2中所示，水压水位检测机构的电磁水阀DC是品牌LUCKMIKA/乐记美嘉的直流12V常闭阀芯电磁水阀成品、功率2W。水压水位检测机构的水压开关K1是品牌上海铭控、型号 MD～S700A的常开触点型可调式压力开关成品，通过调节其壳体上端的调节旋钮，能控制水压开关K1气压输入端内输入不同气压时两个常开触点端闭合，本实施例调节压力是0.05mpa。无线发射机构的锂蓄电池G2型号是12V/5Ah，太阳能电池板G1是12V/1Ah，其空载电压高于12V以利于为锂蓄电池G2充电。无线发射机构的无线发射电路包括型号ZYO300-A72的无线发射电路模块成品U1（无线信号发射距离300米，具有四只无线信号发射按键，分别按下时，无线发射电路模块U1能发射四路不同无线信号）、电阻R1、NPN三极管Q1及Q2、继电器J及J2、两只外侧端包裹有绝缘陶瓷且绝缘陶瓷管具有外螺纹的铜杆T，其间经电路板布线连接，无线发射电路模块成品U1内部具有编码电路，通过编码电路编码、能防止相同型号的无线发射电路模块发射的无线信号相互干扰，在连接弯管104的右部上侧由上至下有两个具有内螺纹的开孔，两只铜杆T（1042）分别通过绝缘管外螺纹旋入两个开孔的内螺纹内、安装在连接弯管104的右部上侧，两只铜杆T的左侧端金属部分没有绝缘材质和弯管104内相通，第一只继电器J正极电源输入端和第二只继电器J2正极及控制电源输入端连接，电阻R1一端和无线发射电路模块U1的正极电源输入端VCC连接，电阻R1另一端和第一只铜杆T连接，第二只铜杆T和第一只NPN三极管Q1基极连接，第一只NPN三极管Q1发射极和第二只NPN三极管Q2基极连接，两只NPN三极管Q1、Q2集电极和第二只继电器J2负极电源输入端连接，第一只继电器J负极电源输入端和无线发射电路模块U的负极电源输入端GND、第二只NPN三极管Q2发射极连接，第一只继电器J的控制触点端及常闭触点端、控制触点端及常开触点端分别和无线发射电路模块U1的两只无线信号发射按键S2及S1下分别具有的两个触点连接。太阳能电池板G1电源两极和锂蓄电池G2的电源两极、无线发射电路模块U1的电源输入两端1及2脚（VCC及GND）分别经导线连接，无线发射电路的电源输出两端继电器J2常闭触点端及NPN三极管Q2发射极分别和电磁水阀DC电源输入两端经导线连接，锂蓄电池G1的正极和水压开关K1一端经导线连接，水压开关K1的信号输出端（另一端）和无线发射电路的信号输入端继电器J正极电源输入端经导线连接。
图3中所示，无线接收控制机构的稳压电源U2是品牌欧姆龙、型号S8FS-C03524的交流220V转12V直流开关电源模块成品，功率200W。无线接收控制机构的无线接收电路包括型号ZYO300-A72的无线接收电路模块成品U3、电阻R、NPN三极管Q3和继电器J3、二极管VD，其间经电路板布线连接，无线接收电路模块成品U3内部具有编码电路，通过编码电路编码、能防止相同型号的无线接收电路模块接收无线信号相互干扰，无线接收电路模块成品U3的输出端4脚（其余2、5、6、7脚悬空）和二极管VD正极连接，二极管VD负极和电阻R一端连接，电阻R另一端和NPN三极管Q3基极连接，NPN三极管Q3集电极和继电器J3负极电源输入端连接，无线接收电路模块U3的负极电源输入端GND（3脚）和NPN三极管Q3发射极连接，无线接收电路模块U3的正极电源输入端VCC（1脚）和继电器J3正极电源输入端连接。无线接收控制机构的水压开关A（K2）是品牌上海铭控、型号 MD～S700A的常开触点型 可调式压力开关成品，本实施例调节压力是1MPa。所述稳压电源U2的电源输入端1及2脚和交流220V电源两极分别经导线连接，稳压电源U2的电源输出端正极3脚和无线接收电路正极电源输入端继电器J3正极电源输入端、水压开关A（K2）的一端经导线连接，稳压电源U2的电源输出端负极4脚和无线接收电路负极电源输入端NPN三极管Q3发射极经导线连接；所述水压开关A（K2）的另一端和无线接收电路的信号输入端电阻R一端经导线连接；所述交流380V电源和无线接收电路的继电器J3三个控制电源输入端分别经导线连接，无线接收电路的继电器J3三个常闭触点端和二次供水系统的增压水泵M电源输入端分别经导线连接。
图1、2、3中所示，平时太阳能电池板G1受光照产生12V直流电源为锂蓄电池G2充电，保证了水压水位检测机构及无线发射机构在晚上、阴雨天都能正常工作（也可以直接采用开关电源代替蓄电池和太阳能电池板，220V交流电源和开关电源的电源输入端连接，开关电源的电源输出端和无线发射机构的电源输入两端分别连接）。12V电源正极进入水压开关K1一端及无线发射电路U1正极电源输入端后（无线发射电路U1的负极电源输入端和蓄电池G2负极接地），水位开关K1以及无线发射电路U1处于得电工作状态。无线接收控制机构中，220V交流电源进入稳压电源U2的电源输入两端后，稳压电源U2在其内部电路作用下其3及4脚会输出稳定的12V直流电源进入无线接收电路U3的电源输入两端，于是，无线接收电路U3处于得电工作状态。当用户管道内最高处水压低于0.05mpa时，压力开关K1的内部触点处于开路状态，这样12V电源正极不会经压力开关K1进入继电器J正极电源输入端，于是，继电器J失电不会吸合其控制触点端和常开触点端开路、控制触点端和常闭触点端闭合；由于，无线发射电路模块U1的第二只无线信号发射按键S2键下两个触点分别和继电器J的控制触点端及常闭触点端连接，所以此时发射按键S2键下两个触点会闭合，相当于人手按发射按键S2，于是，无线发射电路模块U1会发射出第一路无线开路信号。当用户管道内最高处水压高于0.05mpa时，压力开关K1的内部触点处于闭合状态，这样12V电源正极会经压力开关K1进入继电器J正极电源输入端，于是，继电器J得电吸合其控制触点端和常开触点端闭合、控制触点端和常闭触点端开路；由于，无线发射电路模块U1的第一只无线信号发射按键S1键下两个触点分别和继电器J的控制触点端及常开触点端连接，所以此时发射按键S1键下两个触点会闭合，相当于人手按发射按键S1，于是，无线发射电路模块U1会发射出第一路无线闭合信号。
图1、2、3中所示，当用户管道内最高处水压高于0.05mpa，无线发射电路模块U1发射出第一路无线闭合信号（300米范围内，根据实际需要还能采用无线信号发射距离更远的无线发射电路模块），增压泵M附近处无线接收电路模块U3接收到无线闭合信号后，无线接收电路模块U3的4脚会输出高电平经二极管VD单向导通、电阻R降压限流进入NPN三极管Q3的基极（高于0.7V），于是，NPN三极管Q3导通其集电极输出低电平进入继电器J3负极电源输入端，继电器J3得电吸合其三个控制电源输入端和三个常闭触点端开路；由于，交流380V电源和无线接收电路的继电器J3三个控制电源输入端分别经导线连接，继电器J3三个常闭触点端和二次供水系统的增压水泵M电源输入端分别经导线连接，所以，此刻增压水泵M会处于失电状态。当用户管道内最高处水压低于0.05mpa，无线发射电路模块U3发射出第一路无线开路信号，增压泵M附近处无线接收电路模块U3接收到无线开路信号后，无线接收电路模块U3的4脚会停止输出高电平，于是，NPN三极管Q3截止，继电器J3失电不再吸合其三个控制电源输入端和三个常闭触点端分别闭合，三个控制电源输入端和三个常开触点端开路；由于，交流380V电源和无线接收电路的继电器J3三个控制电源输入端分别经导线连接，继电器J3三个常闭触点端和二次供水系统的增压水泵M电源输入端分别经导线连接，所以此刻增压水泵M会处于得电工作状态，将低压自来水增压后，输入到用户管道内，当用户管道内最高处水压再次高于0.05mpa后，增压水泵M会再次失电不再工作。通过上述电路，本新型就能一直有效保证用户管道内上端的水压处于0.05mpa左右，充分满足高楼住户用水水压的前提下，还能达到节能效果（用户管道内上端水压过高，会导致增压水泵M负荷过大、耗电过大）。
图1、2、3中所示，无论用户管道内上端水压多大，只要内上端有水时，水会将两只铜杆T位于管道内金属部分淹没（两只铜杆T间距2.5mm），这样12V电源正极会经电阻R1降压限流、两只铜杆T、水进入由NPN三极管Q1及Q2组成的达林顿管基极，于是，NPN三极管Q1及Q2相继导通其集电极输出低电平进入继电器J2负极电源输入端，继电器J2得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路；由于，继电器J2常闭触点端和电磁水阀DC正极电源输入连接，所以此刻电磁水阀DC不会得电工作其内部阀芯处于关闭状态，并保证了用户正常用水（水不会从电磁水阀DC处向外排出）。当因各种原因导致用户管道内上端聚集空气、没有水时（比如自来水停水、管理人员关闭增压泵M其停止工作，用户管道内聚集空气时，下次恢复供水、增压水泵泵入水进入用户管道内后，如果管道内空气不排出将导致水无法进入管道内上端，管道内上端聚集更多的空气，对高层用户用水带来影响。），水不再将两只铜杆T位于管道内金属部分淹没，两只铜杆T之间电阻值变得无穷大，这样12V电源正极不会再经电阻R1降压限流、两只铜杆T、水进入NPN三极管Q1及Q2组成的达林顿管基极，于是，NPN三极管Q1及Q2截止、继电器J2失电不再吸合其控制电源输入端和常闭触点端闭合；由于，继电器J2常闭触点端和电磁水阀DC正极电源输入连接，所以此刻电磁水阀DC会得电工作其内部阀芯处于打开状态，这样，管道内上端聚集的空气就会从阀芯打开的电磁阀DC1向空气中排出，防止了管道内上端聚集空气对用户用水带来影响。当管道内上端空气排出完毕，水再次将两只铜杆T淹没后，继电器J2再次得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，这样，电磁水阀DC1再次失电阀芯关闭，保证了用户正常用水（水不会从电磁水阀DC处向外排出）。通过上述，本新型就会实时有效的排出用户管道内上端聚集的空气，当空气排出完毕后电磁水阀DC阀芯关闭，给用户正常用水提供了技术支撑。
图1、2、3中所示，增压水泵M工作中，如果用户管道侧水压没有高于水压开关A(K2)设定的压力时(比如1MPa，可以保证30层楼高用户用水，具体控制压力值，使用者可根据楼层高度进行具体调节)，水压开关A(K2)内触点处于开路状态，那么12V电源正极不会经水压开关A(K2)内部触点进入电阻R一端，NPN三极管Q3截止、继电器J3继续失电其控制电源输入端和常闭触点端闭合，增压水泵M处于正常工作状态。增压水泵M工作中，如果用户管道侧水压高于水压开关A(K2)设定的压力时，水压开关A(K2)内两个常开触点处于闭合状态，这样，12V电源正极会经触点闭合的水压开关A(K2)进入电阻R一端，12V电源经电阻R降压限流后进入NPN三极管Q3基极，于是，NPN三极管Q3导通其集电极输出低电平进入继电器J3负极电源输入端，继电器J3得电吸合其三个控制电源输入端和三个常闭触点端开路；由于，交流380V电源和无线接收电路的继电器J3三个控制电源输入端分别经导线连接，继电器J3三个常闭触点端和二次供水系统的增压水泵M电源输入端分别经导线连接，所以此刻增压水泵M会处于失电状态（住户管道内水压会慢慢降低）。当后续用户管道内水压再次低于压开关A(K2)设定的压力时，水压开关A(K2)内触点再次处于开路状态，那么12V电源正极再次不再进入NPN三极管Q3基极，NPN三极管Q3截止、继电器J3继续失电其控制电源输入端和常闭触点端闭合，那么增压水泵M会再次得电工作为用户管道内输入具有压力的自来水，保证了用户正常用水；通过水压开关A（K2）控制增压水泵M的工作方式，主要防止极端情况下，增压水泵M工作不受控导致用户管道内水压过高时（比如压力开关K1发生损坏），无线接收控制机构的水压开关A（K2）探测到后，能自动控制增压水泵M停止工作，能起到双保险作用。本新型不需要PLC控制水泵的工作方式，结构简单紧凑、成本低（元件数量少、成本远低于PLC）、使用方便，且防止了由于管道内上内聚集较多空气对用户正常用水带来的弊端。
图1、2、3中所示，电阻R、R1阻值分别是1K、4.7K；NPN三极管Q1、Q2、Q3型号是9013；继电器J、J1、J3是DC 12V继电器，继电器J、J1具有两个电源输入端、一个控制电源输入端、一个常开触触点端、一个常闭触点端，继电器J3具有两个电源输入端、三个控制电源输入端、三个常开触触点端、三个常闭触点端；二极管VD型号是1N4007。
以上显示和描述了本新型的基本原理和主要特征及本新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
