本公開實(shí)施例涉及智能水表，具體而言，涉及一種具備自供電系統(tǒng)的智能水表。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的智能水表，一般都是通過配置的蓄電池為智能水表進(jìn)行供電，以使得智能水表執(zhí)行用水量統(tǒng)計(jì)等功能。

2、相關(guān)技術(shù)中，智能水表是否執(zhí)行功能完全依賴于外部的蓄電池。除此之外，在蓄電池出現(xiàn)故障時(shí)，可能造成智能水表無法正常運(yùn)行，因此具有一定的局限性，且可靠性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開的目的在于提供一種具備自供電系統(tǒng)的智能水表，進(jìn)而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的供電存在局限性的問題。

2、根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供一種具備自供電系統(tǒng)的智能水表，自供電系統(tǒng)包括發(fā)電模塊、發(fā)電儲(chǔ)能模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊；發(fā)電模塊，用于利用供水管道中的水流產(chǎn)生電能；其中，發(fā)電模塊包括水輪機(jī)，水輪機(jī)為預(yù)先對多個(gè)候選水輪機(jī)進(jìn)行建模分析而從多個(gè)候選水輪機(jī)中篩選出的性能最佳的水輪機(jī)，各候選水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)均不相同，各候選水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)、轉(zhuǎn)輪葉片形狀、轉(zhuǎn)輪葉片高度、轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口配置、轉(zhuǎn)輪軸徑尺寸中的一種或多種；發(fā)電儲(chǔ)能模塊，用于將發(fā)電模塊產(chǎn)生的電能進(jìn)行存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)處理模塊，用于利用發(fā)電儲(chǔ)能模塊存儲(chǔ)的電能為智能水表進(jìn)行供電并對供電過程進(jìn)行控制。

3、在本公開的一種示例性實(shí)施例中，發(fā)電模塊還包括電機(jī)殼體、齒輪增速單元、永磁直流發(fā)電機(jī)；電機(jī)殼體，用于將水流進(jìn)行增壓，使得在水流速度低的情況下，設(shè)置在電機(jī)殼體內(nèi)水輪機(jī)的葉輪能夠獲得動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)永磁直流發(fā)電機(jī)；齒輪增速單元，用于將葉輪的轉(zhuǎn)速提高至永磁直流發(fā)電機(jī)需要的轉(zhuǎn)速，使得永磁直流發(fā)電機(jī)發(fā)電；永磁直流發(fā)電機(jī)，用于進(jìn)行發(fā)電，以輸出智能水表需要的電壓。

4、在本公開的一種示例性實(shí)施例中，電機(jī)殼體的入水口呈喇叭狀，葉輪的軸固定在支撐葉輪穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承上，水輪機(jī)的進(jìn)出口的中心與供水管道的中心線重合。

5、在本公開的一種示例性實(shí)施例中，發(fā)電模塊中包括整流濾波單元，整流濾波單元用于對電壓進(jìn)行整流穩(wěn)壓。

6、在本公開的一種示例性實(shí)施例中，發(fā)電模塊中水輪機(jī)的確定方式包括：構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)的候選水輪機(jī)模型，并對候選水輪機(jī)模型進(jìn)行性能測試以得到評價(jià)指標(biāo)，根據(jù)評價(jià)指標(biāo)篩選出水輪機(jī)。

7、在本公開的一種示例性實(shí)施例中，構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)的候選水輪機(jī)模型，并對候選水輪機(jī)模型進(jìn)行性能測試以得到評價(jià)指標(biāo)，根據(jù)評價(jià)指標(biāo)篩選出所述水輪機(jī)，包括：根據(jù)初始參數(shù)構(gòu)建候選水輪機(jī)模型，對候選水輪機(jī)模型在不同工況下進(jìn)行流場分析以得到評價(jià)指標(biāo)，并根據(jù)評價(jià)指標(biāo)篩選出性能最佳的候選水輪機(jī)模型，以根據(jù)性能最佳的候選水輪機(jī)模型對應(yīng)的候選水輪機(jī)確定水輪機(jī)。

8、在本公開的一種示例性實(shí)施例中，初始參數(shù)包括轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)量、轉(zhuǎn)輪葉片形狀、轉(zhuǎn)輪葉片高度、轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口配置以及轉(zhuǎn)輪軸徑尺寸中的一種或多種，轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口配置包括轉(zhuǎn)輪進(jìn)口寬度、轉(zhuǎn)輪進(jìn)口高度、轉(zhuǎn)輪出口直徑中的一種或多種。

9、在本公開的一種示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理模塊還包括：預(yù)測模塊，用于監(jiān)測發(fā)電模塊的發(fā)電狀態(tài)，基于發(fā)電狀態(tài)預(yù)測下一時(shí)間段的供電策略。

10、在本公開的一種示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理模塊對供電過程進(jìn)行控制包括：根據(jù)智能水表的當(dāng)前用電量調(diào)整智能水表的供電量；其中，智能水表的當(dāng)前用電量包括顯示用電量、傳感器檢測用電量、通信用電量中的一種或多種。

11、在本公開的一種示例性實(shí)施例中，根據(jù)智能水表的當(dāng)前用電量調(diào)整智能水表的供電量，包括：在當(dāng)前用電量為顯示用電量的情況下，根據(jù)顯示狀態(tài)的持續(xù)時(shí)長以及顯示亮度調(diào)整智能水表的供電量；在當(dāng)前用電量為傳感器檢測用電量的情況下，根據(jù)傳感器的工作時(shí)長以及檢測頻率確定供電量級別，并根據(jù)供電量級別調(diào)整智能水表的供電量；在當(dāng)前用電量為通信用電量的情況下，根據(jù)通信時(shí)長以及通信過程中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量調(diào)整智能水表的供電量。

12、本公開實(shí)施例中提供的技術(shù)方案中，一方面，通過發(fā)電模塊中的水輪機(jī)將供水管道中的水流進(jìn)行發(fā)電產(chǎn)生電能，進(jìn)而基于電能為智能水表供電，由于無需額外配置蓄電池，避免了依賴外部電源進(jìn)行供電的局限性，實(shí)現(xiàn)了自主供電的，提高了便捷性，增加了應(yīng)用范圍。另一方面，由于可基于電能實(shí)現(xiàn)為智能水表供電，能夠提高智能水表自主供電的可靠性，能夠提高資源利用效率和管理效能。再一方面，由于可根據(jù)對候選水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析篩選出性能最佳的水輪機(jī)，從而可提高水流轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而提高產(chǎn)生電能的發(fā)電效率，能夠滿足自供電需求。

13、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。

技術(shù)特征：

1.一種具備自供電系統(tǒng)的智能水表，其特征在于，所述自供電系統(tǒng)包括發(fā)電模塊、發(fā)電儲(chǔ)能模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備自供電系統(tǒng)的智能水表，其特征在于，所述發(fā)電模塊還包括電機(jī)殼體、齒輪增速單元、永磁直流發(fā)電機(jī)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具備自供電系統(tǒng)的智能水表，其特征在于，所述電機(jī)殼體的入水口呈喇叭狀，所述葉輪的軸固定在支撐葉輪穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承上，所述水輪機(jī)的進(jìn)出口的中心與供水管道的中心線重合。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具備自供電系統(tǒng)的智能水表，其特征在于，所述發(fā)電模塊中包括整流濾波單元，所述整流濾波單元用于對所述電壓進(jìn)行整流穩(wěn)壓。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備自供電系統(tǒng)的智能水表，其特征在于，所述發(fā)電模塊中水輪機(jī)的確定方式包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具備自供電系統(tǒng)的智能水表，其特征在于，所述構(gòu)建不同結(jié)構(gòu)的候選水輪機(jī)模型，并對所述候選水輪機(jī)模型進(jìn)行性能測試以得到評價(jià)指標(biāo)，根據(jù)所述評價(jià)指標(biāo)篩選出所述水輪機(jī)，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具備自供電系統(tǒng)的智能水表，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備自供電系統(tǒng)的智能水表，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊還包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備自供電系統(tǒng)的智能水表，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊對供電過程進(jìn)行控制包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具備自供電系統(tǒng)的智能水表，其特征在于，根據(jù)所述智能水表的當(dāng)前用電量調(diào)整所述智能水表的供電量，包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開實(shí)施例提供了一種具備自供電系統(tǒng)的智能水表，涉及智能水表技術(shù)領(lǐng)域，該自供電系統(tǒng)包括：發(fā)電模塊、發(fā)電儲(chǔ)能模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊；發(fā)電模塊，用于利用供水管道中的水流產(chǎn)生電能；其中，發(fā)電模塊包括水輪機(jī)，水輪機(jī)為預(yù)先對多個(gè)候選水輪機(jī)進(jìn)行建模分析而從多個(gè)候選水輪機(jī)中篩選出的性能最佳的水輪機(jī)，各候選水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)均不相同，各候選水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)、轉(zhuǎn)輪葉片形狀、轉(zhuǎn)輪葉片高度、轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口配置、轉(zhuǎn)輪軸徑尺寸中的一種或多種；發(fā)電儲(chǔ)能模塊，用于將發(fā)電模塊產(chǎn)生的電能進(jìn)行存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)處理模塊，用于利用發(fā)電儲(chǔ)能模塊存儲(chǔ)的電能為智能水表進(jìn)行供電并對供電過程進(jìn)行控制。本公開能夠?qū)崿F(xiàn)智能水表的自主供電。

技術(shù)研發(fā)人員：徐琳,石振明,王智陽,李君榮,趙寧,王家琛,趙銘
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西省水務(wù)集團(tuán)水處理設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15