CN102279985A - 非接触式智能液体流量仪及计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非接触式智能液体流量仪，包括壳体，所述壳体的前端上部靠近顶端处设有字轮式显示器，字轮式显示器的下方设有数码管显示器，数码管显示器的下方由左向右依次设有红外通讯接口和若干信息指示灯，红外通讯接口和若干信息指示灯的下方中部设有智能卡识别区；壳体的前端底部设有若干电源接线端子，电源接线端子的上方设有若干信号接线端子。本发明有益效果：可以同时满足对机井用电量和用水量数据的计量与显示，特别是用水量的计算，与现有的机械式水表、流量计相比具有：1、适合在农业灌溉机井的场合安装；2、使用寿命长，不会受水质、外界环境的影响；3、造价低，便于市场推广；4、计量精度有保证。本发明还涉及一种非接触式智能液体流量仪的计量方法。

Description

非接触式智能液体流量仪及计量方法

技术领域

本发明涉及一种非接触式智能液体流量仪及计量方法。

背景技术

我国是一个农业大国，农业用水比重大，占总用水量的70%以上，现国家提倡节水型社会，且节水的主战场在农业用水上。要实现节水首先要掌握清用水量，而现有的计量水表和流量计等设备要求安装环境比较高，必须保证一定距离的直管段，且需要做好防冻等措施。但实际情况是很多使用场合都达不到以上计量设备的安装要求，致使计量设备不是计量不准确，就是被泥沙冲击损坏、冻坏或被人为破坏，损坏率高，很难长时间运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种非接触式智能液体流量仪及计量方法，通过在水泵及输水管道上安装测量传感器，仪表实时采集传感器数据，通过计算公式，实现对机井抽水量的计量和水泵效率计算，以克服现有产品中上述方面的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种非接触式智能液体流量仪，包括壳体，所述壳体的前端上部靠近顶端处设有字轮式显示器，字轮式显示器的下方设有数码管显示器，数码管显示器的下方由左向右依次设有红外通讯接口和若干信息指示灯，红外通讯接口和若干信息指示灯的下方中部设有智能卡识别区；壳体的前端底部设有若干电源接线端子，电源接线端子的上方设有若干信号接线端子；

所述壳体的内部设有电路控制系统，电路控制系统由微处理器CPU模块、电量显示模块、水位采集模块、压力采集模块、电压采集模块、电流采集模块、红外通讯模块、读写卡模块及水量显示模块构成；其中，电量显示模块与水量显示模块串联并与微处理器CPU模块的显示控制电路连接；水位采集模块与压力采集模块串联并与微处理器CPU模块的模拟信号采集电路连接；电压采集模块与电流采集模块串联并与微处理器CPU模块的电能计量芯片连接；红外通讯模块与读写卡模块串联并与微处理器CPU模块的数据通讯交换电路连接；

所述电能计量芯片采用型号为ADE7758的电能计量芯片。

一种非接触式智能液体流量仪的计量方法，其包括以下步骤：

（1）将三相电源线和水泵线接入设备电源接线端子，然后将水位传感器Z置于水井中，安装水位传感器埋深要等同于水泵埋深，将水位传感器信号线接入仪表信号接线端子，同时将压力传感器P1和P2分别安装在水泵的进水口和出水口，将信息线接入设备信号接线端子，通过压力传感器P1、P2和水位传感器Z计算出水泵进出口压力差和水位埋深值，并将数据传输给仪表，仪表通过以上数据，计算出水泵的实际扬程H，具体计算方式如下：

（2）仪表同时接入三相电源线和水泵电源线，采用红外通讯设备，将水泵型号、电机效率系数、水泵效率系数、水泵安装年限数据通过设备红外通讯接口将数据置入程序内存中；实时监测电压、电流变化并计算出电机输入功率Pm，由电机厂家给定的电机效率系数η_M计算出电机输出功率（水泵输入功率）值，具体计算方式如下：

P_a=P_m×η_M.

（3）通过刷智能卡后，仪表控制外部接触器动作，三相电通过仪表电流互感器后，输出给水泵，水泵启动抽水，仪表通过监测电流互感器数据后，计算出电机输入功Pm，通过监测水位传感器数据和压力传感器数据，计算出水泵净扬程H，再接合置入的水泵型号、电机效率系数η_M、水泵效率系数η_P、水泵安装年限数据计算出水泵的抽水流量值Q，计算方式如下：

（4）通过以上数据，可计算出水泵抽水量和耗电量值，计算方式如下：

1）水量：q=Q1×T1＋Q2×T2+Q3×T3……

2）电量：C=PM1×T1+PM2×T2+PM3×T3+……。

本发明的有益效果为：通过在水泵及输水管道上安装测量传感器，仪表实时采集传感器数据，通过计算公式，实现对机井抽水量的计量和水泵效率计算；可以同时满足对机井用电量和用水量数据的计量与显示，特别是用水量的计算，与现有的机械式水表、流量计相比具有：1、适合在农业灌溉机井的场合安装；2、使用寿命长，不会受水质、外界环境的影响；3、造价低，便于市场推广；4、计量精度有保证。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的非接触式智能液体流量仪的结构示意图；

图2是本发明实施例所述的非接触式智能液体流量仪中的电路控制系统原理框图。

图中：1、壳体；2、字轮式显示器；3、数码管显示器；4、信息指示灯；5、智能卡识别区；6、信号接线端子；7、电源接线端子；8、红外通讯接口；9、电量显示模块；10、微处理器CPU模块；11、水位采集模块；12、压力采集模块；13、电压采集模块；14、电流采集模块；15、红外通讯模块；16、读写卡模块；17、水量显示模块。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明实施例所述的一种非接触式智能液体流量仪，包括壳体1，所述壳体1的前端上部靠近顶端处设有字轮式显示器2，字轮式显示器2的下方设有数码管显示器3，数码管显示器3的下方由左向右依次设有红外通讯接口8和若干信息指示灯4，红外通讯接口8和若干信息指示灯4的下方中部设有智能卡识别区5；壳体1的前端底部设有若干电源接线端子7，电源接线端子7的上方设有若干信号接线端子6；

所述壳体1的内部设有电路控制系统，电路控制系统由微处理器CPU模块10、电量显示模块9、水位采集模块11、压力采集模块12、电压采集模块13、电流采集模块14、红外通讯模块15、读写卡模块16及水量显示模块17构成；其中，电量显示模块9与水量显示模块17串联并与微处理器CPU模块10的显示控制电路连接；水位采集模块11与压力采集模块12串联并与微处理器CPU模块10的模拟信号采集电路连接；电压采集模块13与电流采集模块14串联并与微处理器CPU模块10的电能计量芯片连接；红外通讯模块15与读写卡模块16串联并与微处理器CPU模块10的数据通讯交换电路连接；

所述电能计量芯片采用型号为ADE7758的电能计量芯片。

一种非接触式智能液体流量仪的计量方法，其包括以下步骤：

（1）将三相电源线和水泵线接入设备电源接线端子7，然后将水位传感器Z置于水井中，安装水位传感器埋深要等同于水泵埋深，将水位传感器信号线接入仪表信号接线端子6，同时将压力传感器P1和P2分别安装在水泵的进水口和出水口，将信息线接入设备信号接线端子6，通过压力传感器P1、P2和水位传感器高度Z计算出水泵进出口压力差（P₂-P₁）和水位埋深值r，并将数据传输给仪表，仪表通过以上数据，计算出水泵的实际扬程H，具体计算方式如下：

（2）仪表同时接入三相电源线和水泵电源线，采用红外通讯设备，将水泵型号、电机效率系数、水泵效率系数、水泵安装年限数据通过设备红外通讯接口8将数据置入程序内存中；实时监测电压、电流变化并计算出电机输入功率Pm，由电机厂家给定的电机效率系数η_M计算出电机输出功率（水泵输入功率）值，具体计算方式如下：

P_a=P_m×η_M.

（3）通过刷智能卡后，仪表控制外部接触器动作，三相电通过仪表电流互感器后，输出给水泵，水泵启动抽水，仪表通过监测电流互感器数据后，计算出电机输入功Pm，通过监测水位传感器数据和压力传感器数据，计算出水泵净扬程H，再接合置入的水泵型号、电机效率系数η_M、水泵效率系数η_P、水泵安装年限数据计算出水泵的抽水流量值Q，计算方式如下：

（4）通过以上数据，可计算出水泵抽水量和耗电量值，计算方式如下：

1）水量：q=Q1×T1＋Q2×T2+Q3×T3……

2）电量：C=PM1×T1+PM2×T2+PM3×T3+……。

本发明非接触式智能液体流量仪采用字轮与数码管双显示方式，字轮部分显示仪器累计电量，每0.1kWh更新一次，最大可计量到99999.9kWh。数码管在字轮正下部分，采用8位显示部分，主要显示仪表计量水量数据，单位为吨，最大可显示999999.99吨。数码管还可以显示用户卡号、用户卡中余额数据。

本发明非接触式智能液体流量仪主要使用在农业灌溉取水机井上，适用三相三线、三相四线水泵用电场合，仪表具有计量电量功能，同时还具有水量计算功能，能在仪表正面同时显示水泵用电量和用水量信息。通过监测水泵扬程、电机功率，接合水泵效率系数、电机效率系数实现对水泵抽水的计量，与通过电量转换水量计量方式不同，也与机械式水表、超声波、电磁流量计计量原理不同。而且该非接触式智能液体流量仪计量水泵抽水量时，不会受管道安装环境条件限制，不会因水质含沙量大造成对设备的损坏，不会因水泵频繁起停造成对设备的损坏。

Claims (4)

1.一种非接触式智能液体流量仪，包括壳体（1），其特征在于：所述壳体（1）的前端上部靠近顶端处设有字轮式显示器（2），字轮式显示器（2）的下方设有数码管显示器（3），数码管显示器（3）的下方由左向右依次设有红外通讯接口（8）和若干信息指示灯（4），红外通讯接口（8）和若干信息指示灯（4）的下方中部设有智能卡识别区（5）；壳体（1）的前端底部设有若干电源接线端子（7），电源接线端子（7）的上方设有若干信号接线端子（6）。

2.根据权利要求1所述的非接触式智能液体流量仪，其特征在于：所述壳体（1）的内部设有电路控制系统，该电路控制系统由微处理器CPU模块（10）、电量显示模块（9）、水位采集模块（11）、压力采集模块（12）、电压采集模块（13）、电流采集模块（14）、红外通讯模块（15）、读写卡模块（16）及水量显示模块（17）构成；其中，电量显示模块（9）与水量显示模块（17）串联并与微处理器CPU模块（10）的显示控制电路连接；水位采集模块（11）与压力采集模块（12）串联并与微处理器CPU模块（10）的模拟信号采集电路连接；电压采集模块（13）与电流采集模块（14）串联并与微处理器CPU模块（10）的电能计量芯片连接；红外通讯模块（15）与读写卡模块（16）串联并与微处理器CPU模块（10）的数据通讯交换电路连接。

3.根据权利要求1或2所述的非接触式智能液体流量仪，其特征在于：所述电能计量芯片采用型号为ADE7758的电能计量芯片。

4.一种非接触式智能液体流量仪的计量方法，其特征在于，其包括以下步骤：

（1）将三相电源线和水泵线接入设备电源接线端子，然后将水位传感器Z置于水井中，安装水位传感器埋深要等同于水泵埋深，将水位传感器信号线接入仪表信号接线端子，同时将压力传感器P₁和P₂分别安装在水泵的进水口和出水口，将信息线接入设备信号接线端子（6），通过压力传感器P1、P2和水位传感器Z计算出水泵进出口压力差和水位埋深值，并将数据传输给仪表，仪表通过以上数据，计算出水泵的实际扬程，具体计算方式如下：

；

（2）仪表同时接入三相电源线和水泵电源线，采用红外通讯设备，将水泵型号、电机效率系数、水泵效率系数、水泵安装年限数据通过设备红外通讯接口（8）将数据置入程序内存中；实时监测电压、电流变化并计算出电机输入功率Pm，由电机厂家给定的电机效率系数η_M计算出电机输出功率值，具体计算方式如下：

P_a=P_m×η_M     ；

（3）通过刷智能卡后，仪表控制外部接触器动作，三相电通过仪表电流互感器后，输出给水泵，水泵启动抽水，仪表通过监测电流互感器数据后，计算出电机输入功Pm，通过监测水位传感器数据和压力传感器数据，计算出水泵净扬程H，再接合置入的水泵型号、电机效率系数η_M、水泵效率系数η_P、水泵安装年限数据计算出水泵的抽水流量值Q，计算方式如下：

；

（4）通过以上数据，可计算出水泵抽水量和耗电量值，计算方式如下：

1）水量：q=Q1×T1＋Q2×T2+Q3×T3……

2）电量：C=PM1×T1+PM2×T2+PM3×T3+……。

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