本发明涉及供水系统报警装置，尤指一种供水系统漏损表端智能无线远传报警装置。
背景技术
“水十条”清晰提出到2017年，全国公共供水管网漏损率操控在12%以内；到2020年，操控在10%以内，我国建设部一项针对408个城市近期统计表明，管网漏损率平均为21.5%。而且随着水资源费改税政策的实施，对水司节水型生产的要求更加迫切。
目前，供水系统的漏损分析方式是在一定时间段内进行多表监控，通过在远传水表上采集的流量信息，并通过无线方式把采集到的流量数据传输到服务器，采取分量固定方式建模进行漏损分析。在供水系统领域，要计算、分析和判断漏水结果，需采集的数据参数繁多复杂，须进行流量、压力信号、管网属性等多种计算参数的采集或输入，若是其中有一个数据出现漂移和误差，服务器就会出现脱离实际的计算结果，导致错误判断。
在当前供水系统领域，通常只进行数据采集，定期上传数据到服务器，对历史数据的分析由服务器完成，这样存在一个问题，当管网出现漏水后，表端数据上传设备无法自行分析漏水情况，也不能即时上报数据，只能在下一个上报时间点上报数据。这样漏损报警可能就会滞后。这种方法所获得的分析结果是滞后的，不能即时进行漏损分析，不能即时获得分析结果，从而延误漏损事故的处理；由于远传水表不能实时在线通信，也会造成数据不能即时反映到服务器，漏损报警不能及时送达到管理人员；
在当前的供水系统领域，表端数据上传设备传输数据使用的移动无线网络，在雨雪天气信号较差，通讯欠费等异常情况下，会造成上传失败，数据批量丢失，服务器因数据缺失无法进行漏损计算、分析、判断和报警。
如何把管道表端采集的流量数据及时、准确地对供水管道漏损进行计量分析判断，并将漏损计量结果即时向工作人员报警，使管道漏水损失降到最低，这是供水技术领域在管道漏损方面所存在的一个亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种供水管道漏损表端智能无线远传报警装置及其实现方法，针对供水系统漏损，通过表端传感器采集流量数据，由处理器进行漏损计量分析判断，并将判断结果通过无线远传，发送短信方式实现即时报警，以最短时间实施抢修，尽早降低管网漏水损失，保证管道正常供水。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种供水管道漏损表端智能无线远传报警装置，包括传感器和处理器，传感器和处理器安装在供水系统的流量计量装置应用现场，传感器的一端连接有水表，传感器的另一端通过有连线的接口与处理器连接。
进一步的，所述传感器包括分磁阻防倒流传感器和压力传感器，用于实时监控水是否倒流和水流压力情况；
所述处理器通过接口连接有电源管理芯片，对电池电压实时检测报警，在电池量在将要耗尽前进行检测并提前报警，更换电池，以保持报警系统正常工作；
所述处理器通过spi存储通信方式连接有存储芯片，处理器将设置的参数、采集的流量值和压力值，通过spi存储通信方式保存到存储芯片上；
所述处理器连接有gsm模块，处理器一方面把计算、分析和判断结果通过gprs上传至服务器，一方面把处理器计算、分析和判断结果通过gsm模块以短信方式发送到手机；
所述处理器连接有蓝牙模块，手机通过蓝牙模块与处理器连接，利用手机通过蓝牙模块修改设置参数；
所述处理器连接有lcd显示屏，由磁感应键盘操作，作查询用；
所述处理器通过485流量计通信方式连接有光电流量计、超声波流量计，处理器也可通过电磁流量连接光电流量计、超声波流量计，读取采集的流量数据。
一种供水管道漏损表端智能无线远传报警装置的实现方法，所述实现方法包括以下步骤：
步骤1，基础数据采集，在处理器与传感器之间进行通信，由处理器来读取从传感器获得的流量计的流量值、正负累积、压力值；
步骤2，处理器筛选瞬时流量，从数据中筛选出前t天的所有瞬时流量；
步骤3，处理器进行平均瞬时流量计算；
步骤4，处理器进行报警原因和结果分析；
步骤5，处理器判断报警类型；
步骤6，处理器进行疑似漏水瞬时流量计算；
步骤7，处理器进行疑似漏水瞬时流量报警判断；
步骤8，处理器进行异常瞬时流量计算；
步骤9，处理器判断异常瞬时流量报警；
步骤10，处理器进行设备故障报警计算；
步骤11，处理器进行水表故障报警计算。
进一步的，所述步骤3中平均瞬时流量计算的公式为v=
进一步的，所述步骤6中疑似漏水瞬时流量计算的公式为y=x×1.618，其中：y代表疑似漏水瞬时流量，x代表计算期内的夜间最小瞬时流量。
进一步的，所述步骤7中疑似漏水瞬时流量报警判断是通过不等式公式y>v进行计算判断，当y>v时，即疑似漏水瞬时流量大于平均瞬时流量时，须触发疑似漏水瞬时流量报警，通过gprs无线发送报警数据到服务器并且发送短信到管理员，建议锁定漏水管段，并进行探漏作业和漏口修复。
进一步的，所述步骤8中异常瞬时流量计算的公式为q=v×2.618，q代表异常临界瞬时流量，v代表计算期内的平均瞬时流量。
进一步的，所述步骤9中异常瞬时流量报警判断是通过不等式公式q>q进行计算判断，q代表实时瞬时流量，q代表异常瞬时流量，即实时瞬时流量大于异常瞬时流量时，则触发瞬时流量异常报警，通过无线发送报警数据到服务器并且发送短信到管理员。
进一步的，所述步骤10中设备故障报警计算是在上报时间区间t＜t-t1前提下，其中t代表上报时间区间，t代表当前采集数据的时间，t1代表上次采集数据的时间，在上报的时间区间内未在手机和服务器上收到短信和数据信息，则判断为疑似设备故障，设备故障包括传感器、电池电源、各种通信模块、处理器、发射天线、接口连接的故障。
进一步的，所述步骤11中水表故障报警计算是在上报时间区间t＜t-t1前提下，其中t代表上报时间区间，t代表当前采集数据的时间，t1代表上次采集数据的时间，在上报时间区间内，瞬时流量为0，判断为疑似水表故障，则触发水表故障报警，通过无线发送报警数据到服务器并且发送短信到管理员。
本发明的有益效果：
1、参数简单
在目前的供水系统领域，要求采集的数据参数繁多复杂，须进行流量、压力信号、管网属性等多种计算参数的采集或输入，若是其中有一个数据出现漂移和误差，服务器就会出现脱离实际的计算结果，导致错误判断，而本发明所述的无线远传报警装置仅从读取到的流量数据，就能进行关于漏水的计算、分析和判断，即可作出疑似漏水瞬时流量、异常瞬时流量准确判断和报警；通过无线发送报警数据到服务器，并且发送短信送达管理员手机，使管理员在最短时间内到现场进行勘察检修，把损失降到最低。
2、报警及时
在现有的供水系统领域，通常只进行数据采集，定期上传数据到服务器，对历史数据的分析由服务器完成，这样存在一个问题，当管网出现漏水后，表端数据上传设备无法自行分析漏水情况，也不能即时上报数据，只能在下一个上报时间点上报数据，这样漏损报警可能就会滞后。
本发明所述的无线远传报警装置很好解决了上述问题，本报警装置自身具备计算、分析和判断能力，发现漏损后无需等到下一个上报周期，即时直接把报警数据发送到服务器和手机短信，使报警、探漏和抢修时间提前，把漏水损失降到最低限度。
3、数据完整
在现有的供水系统领域，表端数据上传设备传输数据使用的移动无线网络，在雨雪天气信号较差，通讯欠费等异常情况下，会造成上传失败，数据批量丢失，服务器因数据缺失无法进行漏损计算、分析、判断和报警，而本发明所述的无线远传报警装置能够把采集到的数据可直接通过装置内部的存储芯片进行存储，在漏损分析时保证数据的连续性和完整性，为计算、分析和判断提供更加可靠的保证。
4、本发明所述的无线远传报警装置采用低功耗设计，正常运行时，电流低于20ma；静置时设备会进入休眠状态，并通过定时或触发干簧管来唤醒，休眠时电流低于10ua，由电池提供14v电压，每天上报一次数据，使用寿命可以达到6年以上。
下面结合附图和实施例对本发明技术作进一步说明。
附图说明
附图1为本发明实施例中无线远传报警装置的结构示意图；
附图2为本发明实施例中无线远传报警装置的电子结构框图；
附图3为本发明实施例中无线远传报警装置的实现方法的流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，一种供水管道漏损表端智能无线远传报警装置，包括传感器7和处理器8，传感器7和处理器8安装在供水系统的流量计量装置应用现场，传感器7的一端连接有水表，传感器7的另一端通过有连线5的接口与处理器8连接。
所述传感器7包括分磁阻防倒流传感器和压力传感器，用于实时监控水是否倒流和水流压力情况。
所述处理器8通过接口连接有电源管理芯片，对电池电压实时检测报警，在电池量在将要耗尽前进行检测并提前报警，更换电池，以保持报警系统正常工作。
所述处理器8通过spi存储通信方式连接有存储芯片，处理器8将设置的参数、采集的流量值和压力值，通过spi存储通信方式保存到存储芯片上。
所述处理器8连接有gsm模块，处理器8一方面把计算、分析和判断结果通过gprs上传至服务器9，一方面把处理器8计算、分析和判断结果通过gsm模块以短信方式发送到手机10。
所述处理器8连接有蓝牙模块，手机10通过蓝牙模块与处理器8连接，利用手机10通过蓝牙模块修改设置参数。
所述处理器8连接有lcd显示屏，由磁感应键盘操作，作查询用。
所述处理器8通过485流量计通信方式连接有光电流量计、超声波流量计，处理器8也可通过电磁流量连接光电流量计、超声波流量计，读取采集的流量数据。
所述无线远传报警装置包括壳体3，处理器8、电池电源4、蓝牙模块、存储芯片、电源管理芯片设置在壳体3内，lcd显示屏2、发射天线1设置在壳体3外表面。
本发明所述的无线远传报警装置采用低功耗设计，正常运行时，电流低于20ma；静置时设备会进入休眠状态，并通过定时或触发干簧管来唤醒，休眠时电流低于10ua，由电池提供14v电压，每天上报一次数据，使用寿命可以达到6年以上。
如图3所示，一种供水管道漏损表端智能无线远传报警装置的实现方法包括以下步骤：
步骤1，基础数据采集，在处理器8与传感器7之间进行通信，由处理器8来读取从传感器7获得的流量计的流量值、正负累积、压力值；
步骤2，处理器筛选瞬时流量，从数据中筛选出前t天的所有瞬时流量；
步骤3，处理器进行平均瞬时流量计算，公式为v=
步骤4，处理器进行报警原因和结果分析，瞬时流量异常报警的原因如下：
1)突发爆管事件；
2)管漏事件；
3)有用户偷水或私自开消防栓；
4)有用户向清水池中放水；
5)停水后送水初期；
步骤5，处理器判断报警类型；
步骤6，处理器进行疑似漏水瞬时流量计算，公式为y=x×1.618，其中：y代表疑似漏水瞬时流量，x代表计算期内的夜间最小瞬时流量；
步骤7，处理器进行疑似漏水瞬时流量报警判断，通过不等式公式y>v进行计算判断，当y>v时，即疑似漏水瞬时流量大于平均瞬时流量时，须触发疑似漏水瞬时流量报警，通过gprs无线发送报警数据到服务器并且发送短信到管理员，建议锁定漏水管段，并进行探漏作业和漏口修复；
步骤8，处理器进行异常瞬时流量计算，公式为q=v×2.618，q代表异常临界瞬时流量，v代表计算期内的平均瞬时流量。
步骤9，处理器判断异常瞬时流量报警，通过不等式公式q>q进行计算判断，q代表实时瞬时流量，q代表异常瞬时流量，即实时瞬时流量大于异常瞬时流量时，则触发瞬时流量异常报警，通过无线发送报警数据到服务器并且发送短信到管理员；
步骤10，处理器进行设备故障报警计算，在上报时间区间t＜t-t1前提下，其中t代表上报时间区间，t代表当前采集数据的时间，t1代表上次采集数据的时间，在上报的时间区间内未在手机和服务器上收到短信和数据信息，则判断为疑似设备故障，设备故障包括传感器、电池电源、各种通信模块、处理器、发射天线、接口连接的故障；
步骤11，处理器进行水表故障报警计算，在上报时间区间t＜t-t1前提下，其中t代表上报时间区间，t代表当前采集数据的时间，t1代表上次采集数据的时间，在上报时间区间内，瞬时流量为0，判断为疑似水表故障，则触发水表故障报警，通过无线发送报警数据到服务器并且发送短信到管理员。
本发明所述的报警装置设置在供水管道系统的表端，与小区总表或楼宇水表配套使用，自身配备有电池电源。本发明通过传感器与水表连接，通过处理器来读取从传感器获得的流量值、正负累积、压力值，实时监控管道的流量、倒流和水流压力。根据采集的数据，进行平均瞬时流量、疑似漏水临界瞬时流量、异常临界瞬时流量、设备故障和水表故障计算，通过分析判断后，即时触发报警，通过无线发送报警数据到服务器并且发送短信送达管理员手机，使管理员在最短时间内到现场进行勘察检修，把损失降到最低。
实施例2
如图1和图2所示，一种供水管道漏损表端智能无线远传报警装置，包括传感器7和处理器8，传感器7和处理器8安装在供水系统的流量计量装置应用现场，传感器7的一端连接有水表，传感器7的另一端通过有连线5的接口与处理器8连接。
所述传感器7包括分磁阻防倒流传感器和压力传感器，用于实时监控水是否倒流和水流压力情况。
所述处理器8通过接口连接有电源管理芯片，对电池电压实时检测报警，在电池量在将要耗尽前进行检测并提前报警，更换电池，以保持报警系统正常工作。
所述处理器8通过spi存储通信方式连接有存储芯片，处理器8将设置的参数、采集的流量值和压力值，通过spi存储通信方式保存到存储芯片上。
所述处理器8连接有gsm模块，处理器8一方面把计算、分析和判断结果通过gprs上传至服务器9，一方面把处理器8计算、分析和判断结果通过gsm模块以短信方式发送到手机10。
所述处理器8连接有蓝牙模块，手机10通过蓝牙模块与处理器8连接，利用手机10通过蓝牙模块修改设置参数。
所述处理器8连接有lcd显示屏，由磁感应键盘操作，作查询用。
所述处理器8通过485流量计通信方式连接有光电流量计、超声波流量计，处理器8也可通过电磁流量连接光电流量计、超声波流量计，读取采集的流量数据。
所述无线远传报警装置包括壳体3，处理器8、电池电源4、蓝牙模块、存储芯片、电源管理芯片设置在壳体3内，lcd显示屏2、发射天线1设置在壳体3外表面。
本发明所述的无线远传报警装置采用低功耗设计，正常运行时，电流低于20ma；静置时设备会进入休眠状态，并通过定时或触发干簧管来唤醒，休眠时电流低于10ua，由电池提供14v电压，每天上报一次数据，使用寿命可以达到6年以上。
如图3所示，一种供水管道漏损表端智能无线远传报警装置的实现方法，把繁复的漏损定量操控，简化到仅通过单只水表的流量数据即能对漏损进行计量分析判断。
本实施例以颐和家园为例,时间区间：
2018-01-0200:00:00-2017-01-1000:00:00。
所述供水管道漏损表端智能无线远传报警装置的实现方法包括以下步骤：
1、基础数据采集
设备自带脉冲采集接口对普通机械表具进行改造，可以进行开关量采集，通过计算获取瞬时流量及累积流量；也可对其他可通讯仪表、流量计包括超声波水表、电磁水表、无磁传感等仪表进行累计量、瞬时量采集。
采集时间间隔为半小时，采集的瞬时流量数据保存到水表的远传部分。获取前7天以及当天夜间(0点到5点)的瞬时流量数据。
2、筛选瞬时流量
取出2018-01-0200:00:00-2018-01-0900:00:00时间段(7天)时间区间内所有瞬时流量数据,共计337个数据。
...............................................
3、平均瞬时流量计算
平均瞬时流量=
其中：q代表每天平均瞬时流量值，t代表时间区间。
4、疑似漏水瞬时流量报警判断
取出2018-01-0900:00:00-2018-01-0905:00:00时间区间内最小的瞬时流量作为夜间最小瞬时流量为6.39m³/h。
疑似漏水瞬时流量：y=6.39m³/h×1.618=10.34m³/h；
疑似漏水瞬时流量报警判断：依照不等式y>v判断和前7天的平均瞬时流量v=9.182m³/h，得出的判断结果是：y>v须进行疑似漏水报警，并建议锁定漏水管段，并进行探漏作业和漏口修复。
5、异常瞬时流量报警判断
异常瞬时流量计算：
依据公式q=v×2.618q代表异常瞬时流量，v代表计算期内的平均瞬时流量，q代表实时瞬时流量。
q=9.182m³/h×2.618=24.038m³/h。
异常瞬时流量报警判断：通过不等式公式q>q进行计算判断，即实时瞬时流量大于异常瞬时流量时，则触发瞬时流量异常报警，通过无线发送报警数据到服务器并且发送短信到管理员。
因为在所述的时间区间采集的337个瞬时流量数据中任何一个数值都视为实时瞬时流量，并未发现q>q的瞬时流量情况发生，因此视为异常瞬时流量正常，故不发送异常瞬时流量报警短信。
6、设备故障报警判断
判断标准：当在t-t1>10上报的时间区间内，未在手机和服务器上收到短信和数据信息，则判断为疑似设备故障。
因在上报时间区间内，手机和服务器接收信号正常，则视为设备运转正常。
7、水表故障报警判断
判断标准：当t-t1>10上报的时间区间内瞬时流量为0，则触发设备故障报警，判断为疑似水表故障，通过无线发送报警数据到服务器并且发送短信到管理员。
因在上报时间区间内，瞬时流量值大于0波动，则视为水表运转正常。
本发明所述的报警装置设置在供水管道系统的表端，与小区总表或楼宇水表配套使用，自身配备有电池电源。本发明通过传感器与水表连接，通过处理器来读取从传感器获得的流量值、正负累积、压力值，实时监控管道的流量、倒流和水流压力。根据采集的数据，进行平均瞬时流量、疑似漏水临界瞬时流量、异常临界瞬时流量、设备故障和水表故障计算，通过分析判断后，即时触发报警，通过无线发送报警数据到服务器并且发送短信送达管理员手机，使管理员在最短时间内到现场进行勘察检修，把损失降到最低。
实施例3
如图1和图2所示，一种供水管道漏损表端智能无线远传报警装置，包括传感器7和处理器8，传感器7和处理器8安装在供水系统的流量计量装置应用现场，传感器7的一端连接有水表，传感器7的另一端通过有连线5的接口与处理器8连接。
所述传感器7包括分磁阻防倒流传感器和压力传感器，用于实时监控水是否倒流和水流压力情况。
所述处理器8通过接口连接有电源管理芯片，对电池电压实时检测报警，在电池量在将要耗尽前进行检测并提前报警，更换电池，以保持报警系统正常工作。
所述处理器8通过spi存储通信方式连接有存储芯片，处理器8将设置的参数、采集的流量值和压力值，通过spi存储通信方式保存到存储芯片上。
所述处理器8连接有gsm模块，处理器8一方面把计算、分析和判断结果通过gprs上传至服务器9，一方面把处理器8计算、分析和判断结果通过gsm模块以短信方式发送到手机10。
所述处理器8连接有蓝牙模块，手机10通过蓝牙模块与处理器8连接，利用手机10通过蓝牙模块修改设置参数。
所述处理器8连接有lcd显示屏，由磁感应键盘操作，作查询用。
所述处理器8通过485流量计通信方式连接有光电流量计、超声波流量计，处理器8也可通过电磁流量连接光电流量计、超声波流量计，读取采集的流量数据。
所述无线远传报警装置包括壳体3，处理器8、电池电源4、蓝牙模块、存储芯片、电源管理芯片设置在壳体3内，lcd显示屏2、发射天线1设置在壳体3外表面。
本发明所述的无线远传报警装置采用低功耗设计，正常运行时，电流低于20ma；静置时设备会进入休眠状态，并通过定时或触发干簧管来唤醒，休眠时电流低于10ua，由电池提供14v电压，每天上报一次数据，使用寿命可以达到6年以上。
如图3所示，一种供水管道漏损表端智能无线远传报警装置的实现方法，把繁复的漏损定量操控，简化到仅通过单只水表的流量数据即能对漏损进行计量分析判断。
本实施例以潍昌路400pe总表为例,
时间区间（2018-01-0300:00:00-2018-01-1000:00:00）。
1、基础数据采集
设备自带脉冲采集接口对普通机械表具进行改造，可以进行开关量采集，通过计算获取瞬时流量及累积流量；也可对其他可通讯仪表、流量计包括超声波水表、电磁水表、无磁传感等仪表进行累计量、瞬时量采集。
采集时间间隔为半小时，采集的瞬时流量数据保存到水表的远传部分。获取前7天以及当天夜间(0点到5点)的瞬时流量数据。
...............................................
2、筛选瞬时流量
取出2018-01-0300:00:00-2018-01-1000:00:00时间段(7天)内所有瞬时流量数据,共计337个数据。
3、平均瞬时流量
平均瞬时流量=÷337=38.18m³/h
其中：q―每天平均瞬时流量值，t―时间区间。
4、疑似漏水瞬时流量报警判断
采集2018-01-1000:00:00-2018-01-1005:00:00时间区间内的最小瞬时流量作为夜间最小瞬时流量为20.27m³/h
疑似漏水瞬时流量y=20.27m³/h×1.618=32.797m³/h；
疑似漏水瞬时流量报警判断：依照不等式y>v判断和前7天的平均瞬时流量v=38.18m³/h，得出的判断结果是：y<v，视为正常。
5、异常瞬时流量报警判断
异常瞬时流量计算：
依据公式q=v×2.618q代表异常瞬时流量，v代表计算期内的平均瞬时流量，q代表实时瞬时流量。
q=38.18m³/h×2.618=99.955m³/h，
异常瞬时流量报警判断：通过不等式公式q>q进行计算判断，即实时瞬时流量大于异常瞬时流量时，则触发瞬时流量异常报警，通过无线发送报警数据到服务器并且发送短信到管理员。因为在所述的时间区间采集的337个瞬时流量数据中任何一个数值都视为实时瞬时流量，但在2018-01-1004:30:00采集的值287.39m³/h大于99.96m³/h，即q>q，因此视为异常瞬时流量不正常，故发送异常瞬时流量报警短信并上传至服务器。
6、设备故障报警判断
判断标准：当在t-t1>10上报的时间区间内，未在手机和服务器上收到短信和数据信息，则判断为疑似设备故障。因在上报时间区间内，手机和服务器接收信号正常，则视为设备运转正常。
7、水表故障报警判断
判断标准：当t-t1>10上报的时间区间内瞬时流量为0，则触发设备故障报警，判断为疑似水表故障，通过无线发送报警数据到服务器并且发送短信到管理员。因在上报时间区间内，手机和服务器接收信号正常，则视为设备运转正常。
本发明所述的报警装置设置在供水管道系统的表端，与小区总表或楼宇水表配套使用，自身配备有电池电源。本发明通过传感器与水表连接，通过处理器来读取从传感器获得的流量值、正负累积、压力值，实时监控管道的流量、倒流和水流压力。根据采集的数据，进行平均瞬时流量、疑似漏水临界瞬时流量、异常临界瞬时流量、设备故障和水表故障计算，通过分析判断后，即时触发报警，通过无线发送报警数据到服务器并且发送短信送达管理员手机，使管理员在最短时间内到现场进行勘察检修，把损失降到最低。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。