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过剩水压利用系统设计说明书 过剩水压利用系统设计说明书 过过剩剩水水压压利利用用系系统统设设计计说说明明书书 设计者：陈天海，姚一峰，杨明辉，刘加吉，郑 煜，邓建城，钟智滨 指导老师：龚伟平 （惠州学院电子科学系，09级电子信息科学与技术，广东省惠州市，516007） 作品内容简介 本设计为一套过剩水压利用系统。 过剩水压是指入户水压减去用户适用水压的差值。通过查阅资料和实地调查得知，水压 过剩的情况普遍存在于大部分楼层建筑的1-4层，过剩水压利用空间非常广阔。 该系统的研发目的就是将生活中过剩水压转换为可利用的电能。 本系统是由可调节水力发电机、水压表、单片机组成。其中，可调节水力发电机由普通 小型水力发电机改装而成，具有功率可调的功能。水压表检测当前水压，并将信息输送给单 片机，单片机根据信号产生语音提示，告知用户目前水压状况，帮助用户选择当前系统最优 工作状态，从而让系统发电效益最大化。 此外，本小组还对过剩水压利用系统进行了合理的模拟测试。 本系统设计创新之处在于它不仅仅可以将生活中过剩的水压转换为可利用的电能，同时 还可以将水压控制在合适的范围，保证用户用水需求。当水压低于适用水压时，它还会发出 语音，提示用户停止发电机工作，保证用户水压不低于国家最低标准。 关键字：过剩水压发电，可调节水力发电机，语音提示，单片机 1 1 11研制背景及意义 1.1 1.1 11..11社会背景 我国能源资源相对匮乏，但是能源消耗巨大并保持快速增长。我国能源消费以煤为主， 2000年我国能源消费为14.3亿吨标煤，到2008年能源消费总量就达到28.5亿吨标煤，是2000 年的1.99倍，成为世界第二大能源消费国；同时，工业锅炉燃煤发电过程中，每燃烧一吨标 准煤，就产生二氧化碳2620千克，二氧化硫8.5 千克，氮氧化物7.4千克，燃煤造成的二氧 化碳和烟尘排放量约占排放总量的70%以上，是引起烟煤型大气污染的主要原因，也是温室 气体排放的主要来源。为此，我国在努力寻求可以减轻环境压力的绿色能源。 2009年哥本哈根会议呼吁全球进入“低碳经济”绿色发展道路。 因此，如果可以合理转化生活中“多余的”能源，使其成为可以控制利用的电能，是符 合我国绿色能源发展方向的，对减轻我国大气污染也是具有重要意义的。 1.2 1.2 11..22产品研制背景及意义 “城市给水工程规划规范 GB50282-98”规定：“城市配水管网的供水水压宜满足用户 接管点处服务水头28M的要求”，这是国家强制性标准，供水总公司保证楼房底层扬程在28 米左右，即进户水压为0.28Mpa。而事实上，0.12Mpa的水压已经能够满足家庭用户生活所需。 所以，对于大部分高层建筑的底层用户而言，可利用的过剩水压资源非常丰富。 传统的处理底层水压过高的方式就是直接安装减压阀，将高水压控制为适合水压。从能 量的角度分析，减压阀将市政供水系统里面的过剩水压能量白白消耗掉了。过剩水压利用系 统由可调节水力发电机和单片机等设备组成，具备水力发电、半自动化控制和语音提示等功 能，可将过剩水压用以发电。利用本系统代替传统减压阀，不仅可以控制水压的高低，还可 以将浪费的动能转换为可利用的电能。在过剩水压发电的整个过程中不会产生任何二次污染， 也不会消耗其他能源。这不仅有很好的节能效果，还为住户提供合适的生活水压，是一个结 合科学性与人性化的系统设计！ 2 2 22过剩水压利用系统设计方案 2.1 2.1 22..11过剩水压利用系统设计 过剩水压利用系统设计如图1所示： 图1过剩水压利用系统 本系统是由可调节水力发电机、水压表、单片机三部分组成。其中，可调节水力发电机 由普通小型水力发电机改装而成，具有功率可调的功能。水压表检测当前水压，并将信息输 送给单片机，单片机根据信号产生语音提示，告知用户目前水压状况，帮助用户选择当前系 统最优工作状态，从而让系统发电效益最大化。 2.1.1 2.1.1 22..11..11可调节水力发电机设计 可调节水力发电机总设计如图2所示：