新闻动态

正规的足球外围网站黑科技:水资源管理智能技术概述

作者:小编时间:2022-11-05 13:10:09

信息和通信技术和物联网的最新进展为实时监测和控制城市结构、基础设施和服务开辟了新机遇。在此背景下,智能水管理技术提供数据和工具,帮助用户更有效地管理用水。使用智能水设备收集的数据正在与建筑管理系统集成,以显示居住者使用了多少水,并确定消耗区域以更有效地使用水。通过这种方法,智能建筑代表了一种创新的解决方案,可以增强城市的可持续性,并有助于克服人口增长和气候变化带来的环境挑战。主要挑战之一是资源节约和回收。水是所有生物最重要的需求,对其稀缺性的担忧迫使从建筑规模开始向创新和可持续管理过渡。因此,本手稿旨在为研究人员、消费者和利益相关者提供有关实施智能和可持续技术进行水资源管理的更新和有价值的概述,主要用于建筑规模的用途。


人口增长提高了人类需求,家庭、农业、商业和工业用水的过度使用——再加上气候变化和污染——是影响环境可持续性的严重问题。由于水是一种有限的自然资源,其正确使用和管理至关重要。


在这种情况下,监测不同部门的用水情况以进行更好的管理是智慧城市发展考虑的方面之一,这是过去几年引起人们极大兴趣的主题之一。这种改善城市的创新概念的发展主要是由于信息和通信技术,尤其是物联网的最新进展。


朝着更智能的城市环境管理迈进,可以提高人类生活质量并提高可持续性。新系统的开发与信息物理系统、大数据和数字化的背景相矛盾,其中处理器、传感器、软件、通信和控制设备都集成在一起,以便在日益变化、不确定和复杂的环境中做出明智的决策。尽管仍然缺乏对这一概念的独特定义,但智慧城市包括与城市基础设施相互作用的许多方面。因此,如,形成智慧城市概念的核心领域或方面有六个:智慧经济;智能治理;聪明人;智能移动;环境;和智能生活。


image.png


所有这些特征都必须从需要智能的建筑物的开发开始考虑,即能够正确管理资源并为居民提供尽可能好的舒适度。在这方面,“智能建筑”一词诞生于1980年代的美国,用于表示具有用于管理和数据网络服务的复杂设备的建筑。更详细地说,楼宇智能的定义集中在楼宇自动化系统和解决方案上,称为楼宇管理系统。在过去的三十年里,由于技术的重大发展、互联网、物联网以及更普遍的硬件和软件解决方案的出现,取得了显着的进步。


总体而言,在智能建筑中,资源优化在减少消耗和提高建筑可持续性方面发挥着关键作用。因此,智能建筑内的传感器设备可实现智能用水管理、早期和快速检测管道裂缝,以及监测各个建筑部分的用水和泄漏。水表将数据传输到存储用水信息的集中系统,得出关于可能的漏水的结论,向用户或系统发送警报,并实施机器学习算法,以实现可能的节约和检测次要和/或消耗趋势.


通常,有关水位、流量和压力的信息对于确定最佳运营管理策略至关重要,通过更广泛的水资源监测提供高效且具有成本效益的解决方案。


迄今为止,文献中的许多评论和调查都分析了智能水监测和管理系统。2013年,博伊尔等人。回顾了城市用水智能计量的设备和全球发展。在另一篇评论文章中,作者提出了一项调查,重点关注专门针对家庭应用的基于物联网的智能水质监测系统。同样,Geetha和Gouthami详细介绍了智能水质监测。在中,作者讨论了基于物联网的系统的架构和组件。萨德等人。介绍了一项关于农业用水管理和监测的调查。最近,伊斯梅尔等人。专注于基于物联网的智能水管理和监测系统,适用于多种应用。在另一项研究中,主要关注物联网控制的储水罐,对水监测系统进行了概述——从传统技术到基于物联网的监测。奥伯拉舍等人。为监测和控制城市水利基础设施的通信技术提供了指南。维贾扬等人。分析了智能建筑的基本服务,为未来的研究提供指导。其他评论侧重于管道泄漏检测和定位的具体方法。在这方面,Adedeji等人。对泄漏检测和定位方法的发展进行了全面调查,而Colombo等人。专注于基于瞬态的泄漏方法和MohdIsmail等人。探索了使用加速度传感器的振动检测方法。


从之前的研究和调查回顾开始,并鉴于这些先进工具在节约水资源方面的关键作用,本文概述了支持广泛使用智能和可持续技术进行水资源管理的创新系统。因此,本手稿的主要目的是为研究人员、消费者和利益相关者提供有关在水资源管理领域实施智能和可持续技术的更新和有价值的概述。与其他评论相比,新颖之处在于,本研究主要通过调查基于物联网的系统和测量水位、监测用水量和检测泄漏的策略,重点关注建筑规模的智能水监测和管理。


论文结构如下。第2节介绍了物联网技术出现的研究背景以及智能建筑概念的介绍。第3节回顾了用于智能水管理的传感器——主要用于建筑物;专注于水位、用水量和泄漏检测传感器。第4节说明了一些可持续的节水和管理系统,可以集成到智能建筑概念中。第5节深入讨论了基于物联网的智能水监测和控制系统的分析系统、当前挑战和未来方向。第6节留给工作的主要结论。


智慧水管理技术概述

水是无价的,对每一种生物都至关重要;这是所有经济运作所必需的人类需求。无论如何,人口的增加使供水系统承受着严重的压力。在这种情况下,使用传感器和遥测技术进行通信和测量的智能水管理可以成为提高配水系统效率的有价值的解决方案。


这些传感器可以实时监控水力数据、自动监控,并在发生漏水或过度使用等事件时从云平台发出警报。智能水系统的主要用途是远程控制阀门和泵,可以测量压力、流量和消耗。智能传感器受益于数字技术允许的新智能管理系统,以提供更具可持续性和资源效率的解决方案。


总体而言,通过使用广泛用于配水基础设施的噪声传感器和加速度计,可以将泄漏检测和泄漏定位用于耗水量监测,特别是水损失管理。在压力测量方面,可以使用物联网技术,例如电磁和超声波流量计和传感器。


此外,在提高系统整体效率的同时分析大量数据的必要性已将水务部门的注意力转向先进的数字工具,例如可操作的数字双胞胎。数字孪生可以实现为模型和实时数据的组合,可以呈现水系统中特定部门的数字表示。


适当的水管理系统通过减少浪费和确保可持续供应来优化资源的使用。改进设备和技术以实现这一目的是保护水资源的一个关键方面。由此看来,智慧水务管理似乎要从建筑规模入手。


因此,基于此背景,本节概述了智能水资源管理的可用设备和技术,主要是在建筑规模上。


第一个资格标准包括以下潜在关键字及其组合:“智能传感器”、“智能设备”、“智能水”、“智能建筑”、“智能家居”、“物联网”、“水管理”、“水质监测”、“水位”、“智能水箱”、“超声波传感器”、“水流量传感器”、“智能水表”、“智能监控”、“需水量”、“泄漏检测”、和“管道泄漏”。


从这个第一个选择标准开始,搜索策略可以简要描述如下:在各种数据库中使用先前定义的关键字字符串;仅选择过去30年在科学同行评审期刊和会议论文集中发表的英文论文;更喜欢技术论文而不是调查或其他评论文章;审查对设备和技术的充分描述;对每种设备和技术的详细分析并最终纳入概述。


水位

监测资源消耗在智能水管理中起着至关重要的作用。总体而言,这可以通过在水箱或类似存储中安装水位测量装置来实现,无论是在私人还是商业应用中。这些测量设备通常由产生超声波信号的发射器和接收反射波的接收器元件组成。传感器位置与水面之间的距离与超声波包的发射和接收之间的延迟成正比。


在这方面开发了一个基于物联网的Android应用程序,用于监测水箱的水位。该系统通过使用连接到水箱的超声波传感器来工作,该传感器跟踪水位,并在水位低于阈值水位或空水位时向用户触发警报。这种水箱智能监控系统的架构分为三个主要层:物理层;服务层;和表示层。在这个提议的系统中,物理层是物理环境。然后可以通过Android应用程序可视化数据,该应用程序提供了几个小部件,一旦ESP8266Wi-Fi/Firebase使用数据流更新,这些小部件就会实时更新。


在研究中,考虑使用自动电机的30厘米高的水箱以避免浪费水。如果水位低于水箱高度的20%,微控制器会向继电器发送信号以打开,电机启动。相反,如果水位大于或等于80%,继电器会自动关闭,发动机也会关闭。在两种情况下都会向用户发送一条消息:在第一种情况下,“警报:级别为20%”,在第二种情况下,“,警报:级别为80%”。


该研究提出了一种使用超声波传感器的基于物联网的水监测系统。借助Raspberrypi的内置Wi-Fi,将测量的液位数据发送到云端,并实时读取数据。用户可以直接从手机仪表板监控设备,查看水位。


正规的足球外围网站提出了一种基于物联网的水监测系统,可以实时测量水位,应用IEEE802.11通信标准,并在消费者网络中集成无线网关。服务器收集网关转发的水监测数据,将它们存储在数据库中进行分析,并将它们显示在基于Web的仪表板中。


展示了使用物联网、雾和云等技术的智能建筑原型。这个想法是测量水位上层到传感器连接点的距离。当水箱水位低于阈值时,传感器HCSR04自动触发泵开关,将水送入水箱。达到最大电平后,开关自动关闭。使用雾服务器可以减少互联网流量,并使系统更加灵活和响应迅速。


研究了具有物联网和Android应用程序的水位监测和控制系统。微控制器ESP8266通过Firebase云获取最大和最小级别值。使用超声波传感器,根据水位,通过android应用程序控制电机状态,显示当前水位瞬时值的百分比。ESP和超声波传感器的使用有效地降低了成本,并使拟议的项目经济。


解决了家庭水溢出问题。所提出模型的主要目标是目视监测水箱水位和水池。本研究利用连接到ESP模块的超声波传感器。整个代码与ArduinoIDE集成,实时流程通过Adafruit以图形方式显示。建议的系统帮助用户节约用水并了解他们的用水量。


在另一项研究中通过为客户开发水监测系统,展示了沙特阿拉伯水资源短缺的解决方案。该原型由两部分组成:第一部分是一个显示统计信息的网站,使决策者能够实施更有效的配水政策,并让客户监控他们的消耗率并提醒他们注意泄漏。第二部分由检测液位并将读数发送到服务器以在网站上显示的硬件组成。该系统在水容器中安装了一个超声波传感器,微控制器连接到该传感器。


image.png


在开发了一个系统来监控用水量,防止溢出,并找到节约用水的方法。超声波传感器测量水库水位,而流量传感器测量水流量和总消耗量。使用消息队列遥测传输协议将液位、流速和体积数据从节点MCU发送到移动应用程序。NodeMCU已使用ArduinoIDE进行编程。此外,可以通过移动应用程序控制作为水龙头操作的电磁阀。


我们开发了一个基于ATMega328微控制器的马桶水箱节水系统。超声波传感器、溢水传感器和冲洗水箱传感器用于向微控制器提供信息。作者建议添加一个Wi-Fi模块并在设备和用户应用程序之间实现无线通信作为未来的进展。


在另一项研究中,作者提出了一种节水工具,该工具使用带有超声波传感器和模糊逻辑算法的ArduinoUno自动打开或关闭水龙头以做出决定。实验过程中获得的结果表明,每天可节水高达70%,对用户和供水者产生有益的经济影响。


我们使用ArduinoMega2560微控制器、用于检测水箱水位的超声波传感器、流量计、Wi-Fi模块、显示器和抽水装置的智能水位测量。该系统通过根据水位打开或关闭泵组来节省不足的水和电消耗。


正规的足球外围网站开发了一种系统来监测双水箱水系统中的水质和水位。使用脉冲回波超声波技术来控制水位。其他系统组件包括微控制器、执行器、电子控制阀、水泵、浊度传感器和pH传感器。使用Android移动应用程序,用户可以监控顶部水箱中的水位和质量。


泄漏检测

城市供水管网中经常发生水流失。因此,防止漏水和断水识别对于限制水资源浪费至关重要。在这方面,为了防止水损失和降低公共风险,已经提出了许多技术,用于检测水管道系统中泄漏的发生和大小。这些设备——通常连接到网络——可以实时传输信息,控制所有数据,检测不规则的用水量以及与泄漏和微泄漏相关的警报。通过这些技术,整个建筑的整个供水系统都得到了有效管理,例如,可以远程关闭或在发生泄漏时自动关闭水,以限制不受控制的水溢出到建筑物中造成的损害。


到目前为止,已经提出了几种泄漏检测方法,正如中所报道的,它们可以分为三大类:生物方法——即基于个人经验的常规泄漏检测方法;基于软件的方法——使用不同的计算机软件来检测管道中的泄漏;基于硬件的方法——考虑使用不同的硬件设备来检测和定位泄漏。基于软件的方法可以分为流量或压力变化、质量或体积平衡、基于动态模型的系统和压力点分析。基于硬件的方法根据设备原理可分为四种类型:视觉设备、声学设备、气体采样设备和压力波检测器。


基于这一主要分类,在文献中发现了几项提出基于软件的方法的研究。而体积平衡方法,如中所述,是最早开发的计算机方法之一。此外,如中所讨论的,对于管道的连续监测,另一种方法是ATMOSPIPE,它是一种统计管道泄漏检测技术。在另一项研究中,Salam等人。开发了一个计算机化的在线系统,通过使用径向基函数神经网络方法从EPANET软件获得的压力分析来检测泄漏。


智能集水系统

日益增长的城市化和气候变化对自然水循环产生了相当大的影响,增加了径流和洪水灾害和缺水现象。这些环境影响鼓励了广泛的可持续技术,称为低影响开发系统——在文献中广泛研究的工程技术在减少环境影响和在城市地区获得适当的水管理方面的有益效果。


在这种情况下,节约用水和优化其管理的一个有前景的战略是实施集水系统。这些系统从多个来源收集和再利用水。因此,根据收集的水的类型,这些系统可分为雨水收集系统和灰水收集系统。


雨水收集系统在不同规模上提供了多种好处;它提供分散的水,管理雨水,并提高当地的水安全。该系统从屋顶、屋顶露台和不透水表面收集雨水,并在现场重新用于不同目的,包括灌溉绿色屋顶和花园、冲水马桶等。一些研究调查了这些系统在节水和径流缓解。


灰水是从家庭洗涤操作中收集的废水,包括淋浴、浴缸、厨房水槽、洗碗机和洗衣机;不包括黑水源。鉴于其数量,该来源可以代表家庭用水最重要的潜在节水来源。当然,鉴于其低质量,处理过的灰水主要用于冲厕、浇灌花园和洗车。


尽管传统的RWH系统很普遍,但物联网技术的进步影响了它们的使用,带来了新的优化挑战。因此,在文献中,智能集水系统越来越受欢迎。


通过使用智能家居技术使系统自动化,提出了经典可重复使用的水收集和再利用系统的原始方法,即雨水收集系统、排水收集和水井。可重复使用的混合系统结合了特定位置或时间的可用水源。本研究强调要实施的最有效和最具成本效益的解决方案。指定的研究区域是罗马尼亚克卢日-纳波卡的一个家庭。所提出的集水和管理系统模型旨在通过智能家居技术进行集成、监控和控制,以使用光伏电池板和低消耗设备。专有网络界面用于自动控制和监督。作者使用独创的方法通过集成环保硬件设备来减少水资源短缺。


奥伯舍等人。展示了一种集成到智慧城市试点项目中的创新智能雨桶,其中使用天气预报和不同低影响开发结构的时间控制填充水平和连接的下水道系统进行实时控制。


正规的足球外围网站智能RWH系统,该系统主动控制水箱水位,以保证有足够的存储空间来接收雨水径流。使用WaterMet2模型的分析表明,智能系统可以显着缓解当地洪水,并将收集的雨水供应给非饮用水住宅用水。


总之,可持续系统和智能技术的智能组合可以显着改善水资源管理并促进可持续发展。


基于这一主要分类,超声波传感器最常用于分析为监测水位而开发的系统的研究。这种类型的传感器会产生超声波轰击在水面上。在这些设备中,由超声波发射器、接收器和控制电路组成的HCSR04通常用于2厘米至400厘米的非接触式距离测量。系统中用于监测耗水量的另一个传感器是基于霍尔效应的水流量传感器。在这些设备中,YF-S201是最常用的设备之一。这种类型的传感器有一个风车传感器来测量通过它的水量,它还有一个集成的磁性霍尔效应传感器,每转一圈就会输出一个电脉冲。如中所述,该传感器的工作流量为每分钟1至30升。智能水表设备广泛应用于用水量监测系统中。最后,通过分析已开发的泄漏检测系统,加速度计是最常用的。在这方面,加速度计已引起研究人员的注意,因为它们可以用作完整的泄漏检测系统来检测泄漏发出的振动信号。


正规的足球外围网站确定了智能水管理系统的物联网监测和控制的主要组成部分,并进行了比较。然而,通过深入分析,每种技术都呈现出应克服的优点和局限性,以从建筑规模开始增加这些系统的适用性。


image.png


部署成本、电力使用、维护、隐私和安全、连接覆盖范围、复杂性和易于操作仍然是开放的挑战。在这方面,具有更高能效的低成本设备的未来发展对于支持和推动物联网在水管理领域的广泛应用至关重要。根据Khanh等人的说法。,未来将继续成为学术和行业研究的研究课题的另一个方面是隐私和安全。据报道,在基于物联网的系统中收集的数据量是巨大的并且容易受到网络威胁,尤其是在传输到数据服务器的过程中。此外,如前所述,常用的无线通信协议在某些技术的功率要求以及它们可以覆盖的通信距离方面存在一些限制。


此外,另一个主要挑战是与安装、运营和维护活动相关的智能水系统的感知复杂性,以及需要开发智能水管理系统,使其在不同环境和地点更具适应性和可复制性。


总之,基于所有这些讨论,对所调查文章的深入分析有助于读者确定智能水管理物联网应用的主要挑战、相关建议和未来方向。


人口和工业活动的增加以及气候变化对水资源的可用性提出了一个严重的问题。水资源短缺现象正在加剧,是全球环境影响之一。因此,监测用水量并充分管理这种有限的资源是近年来研究人员的主要目标之一。适当的水资源管理可以通过减少浪费和管理供应来优化这种资源的使用。几项研究调查了减少水浪费的主要技术。他们中的大多数人专注于通过物联网先进技术对该资源进行智能管理。


本文概述了智能水资源管理的创新系统。具体而言,我们专注于从建筑规模开始监测、控制和管理水位、用水和漏水的创新技术。最后,通过结合可持续系统来分析创新技术,这些系统通常用于节约和再利用水资源。


这一全面的概述揭示了研究节水创新和可持续技术的潜力,通过限制技术损失和人类过度使用来优化资源管理的重要性。


光电训练系统

相关推荐