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物联网智能水表

发布时间:2018-08-22

物联网智能水表

现阶段的物联网水表、智能水表和电子抄表水表,使用非电量的电测技术,将机械水表测量得到的流量信号转换成最终的数字电子信号;例如:在转动的机械计量齿轮上安装永磁铁,相近部位安装干簧管,将水表的机械计量检测的水量这一非电量模拟数据,转换成电子电路可操作、可识别的电子脉冲数字量,由此实现模拟/数字(A/D)转换。机械式计量检测的是机械模拟信号,并最终以机械数字字轮来显示累计供水量;而收费和收费后的管理控制是电子数字信号,电子数字量再转换成供水的模拟量(D/A转换)。这种在机械式计量器进行模/数(A/D)、数/模(D/A)转换并用于电子控制的工作模式,存在重大缺陷,同时存在两种计量数据,两种计量结果,其检测精确度还有待提高。从而导致监控中心不能得到准确有效的水表流量信息。

 

本发明的目的在于提供一种基于物联网的智能水表,不仅能让监控中心无线远程查询管道流量的参数,而且在检测精确度上得到大幅度提升。

仪表最新专利 物联网智能水表

图为本发明的原理框图

本发明通过下述技术方案实现:一种基于物联网的智能水表,包括微处理器、LCD显示器、流量传感器、无线通信模块、电磁阀、电磁阀驱动模块、智能网关、监控中心;微处理器分别与流量传感器、LCD显示器、无线通信模块、电磁阀驱动模块电性连接;无线通信模块通过智能网关与监控中心通讯连接;流量传感器包括依次连接的控制模块、数模转换模块、超声波换能器、信号调理电路;信号调理电路还与微处理器连接。

信号调理电路包括依次连接的电压放大电路、带通滤波电路、自增益放大电路、模数转换模块;电压放大电路主要由RC电路与运算放大器连接而成。其使用时:首先流量传感器对用水管道进行流量检测,流量传感器中的控制模块发送检测驱动信号,驱动信息通过数模转换模块将驱动信号将数字信号转化为模拟信号,模拟信号被超声波换能器接收后,超声波换能器中的发射器把电能转化为超声波能量,超声波能量在用水管内反射后,再由超声波换能器中的接收器进行接收,接收到反射的超声波能量以后,再由信号调制电路进行信号调制,经过信号放大、滤波、模数转换以后,得到检测到的数字信号。

检测到的数字信号进过微处理器接收并处理以后得到最终的流量数据,流量数据一方面通过与微处理器相连接的LCD显示器进行实时显示;另一方面通过无线通信模块发送至智能网关,智能网关收集统一多个智能水表信息后进行网络的转换,并把统一过后的信息发送至控制中心以供信息查询,并且可以通过查询结果控制电磁阀实现水流量的开启和关闭。

为了更好的实现本发明,进一步地,无线通信模块为ZigBee模块。这里采用ZigBee模块是因为它相比较于同类无线技术如WIFI和蓝牙,ZigBee模块具有低功耗、短时延、高可靠性的特点,并且网络容量大,能够容纳六万多个节点设备,非常适用于作为传感器网络,成本也不高,具有极高的性价比。控制模块为FPGA最小系统模块,FPGA最小系统包括芯片EP4CE10E22C8N、分别与芯片EP4CE10E22C8N电性连接的复位电路、第一时钟电路、Flash存储模块,通过芯片EP4CE10E22C8N对整个流量计工作过程地良好控制,复位电路、第一时钟电路、Flash存储模块保证其FPGA最小系统稳定正常运行,即使出错也能及时恢复。电磁阀驱动电路主要由三极管Q1和继电器K1连接而成。通过三极管和继电器组成的电磁阀驱动电路,不仅结构简单,而且控制精度高,非常实用。微处理器为单片机处理器。具体采用AT89C51不仅体积小巧便于安装,而且具有功耗低、成本低的优点。

本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:本发明通过FPGA最小系统作为控制模块,实现了信号的高速存储和高速处理,并且能够得到高精度的计算结果极大程度提升了流量计的准确度,而且通过设置无线通信模块,实现抄表信息的远程查询以及对水流量的精准控制,避免了人工上门检查,提高了工作效率。


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