CN103575330A - 一种多参数超声波流体测试仪及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多参数超声波流体测试仪及其使用方法，包括：MSP430单片机、终端传感器、信号调理电路、超声波探头、超声处理电路、存储器、报警输出电路、数据输出电路、网关、云端数据库；终端传感器通过接口线缆将感知信息接入信号调理电路，超声波探头通过接口线缆将差分信号接入超声处理电路，信号调理电路、超声处理电路、存储器、报警输出电路、数据输出电路分别接入MSP430单片机，数据输出电路以有线／无线方式与网关相连，网关通过以太网连接到云端数据库；本发明专利具有监测管道安全，操作简单、施工方便、规模控制、运营成本低等优点，在节能系统和公共设施中具有极大的推广价值。

Description

一种多参数超声波流体测试仪及其使用方法

技术领域：

本发明涉及一种流体测试仪，特别涉及一种多参数超声波流体测试仪及其使用方法。

背景技术：

随着社会的发展，人类面临日益恶化的环境，能源的日益紧缺使得节约变得愈加重要。在日常生活中，流体能源占了很大部分，比如水，油，蒸汽(热能)，天然气等等。能源的安全和无损传输是个很复杂的话题，需要同时监测其流量，瞬时流量，压力，液位，水质等，才能快速定位问题。

目前，针对流体的监测，传统方法多采用叶轮管段和插入式来监测其流量，费工费时，且很多时候无法关断来施工；随着超声波技术的发展，采用外加式的超声波传感器解决了施工的难题，但无法解决远程监测的问题。如果要同时监测管道压力，需安装压力传感器；要保证表井渗漏的安全，需专门安装液位传感器等等；多种传感器的电压，传输方式的不一致，使得同一时间同一地点监测管网要安装多种传感器，管网安全变得非常复杂，成本也非常高。

一旦管网发生问题，对于快速定位问题，之前的数据就变得非常重要。而目前所有专门的测试仪都无法实现多种数据的存储和联动分析。

发明内容：

本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，提供了一种多参数超声波流体测试仪及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多参数超声波流体测试仪，包括：MSP430单片机、终端传感器、信号调理电路、超声波探头、超声处理电路、存储器、报警输出电路、数据输出电路、网关、云端数据库；终端传感器通过接口线缆将感知信息接入信号调理电路，超声波探头通过接口线缆将差分信号接入超声处理电路，信号调理电路、超声处理电路、存储器、报警输出电路、数据输出电路分别接入MSP430单片机，数据输出电路以有线／无线方式与网关相连，网关通过以太网连接到云端数据库。

上述技术方案中，终端传感器包括液位传感器、压力传感器、水质传感器、温度传感器。

上述技术方案中，液位传感器将开关信号接入信号调理电路，压力传感器将电流信号接入信号调理电路，水质传感器将电压信号接入信号调理电路，温度传感器将电阻信号接入信号调理电路。

一种多参数超声波流体测试仪的使用方法，包括以下步骤：

第一步：终端传感器采集管道的压力、温度、液位、水质参量，终端传感器通过接口线缆将感知信息接入信号调理电路，信号调理电路进行信号调理；超声波探头采集流量、流速参量，超声波探头通过接口线缆将感知信息接入超声处理电路，超声处理电路进行信号处理；

第二步：MSP430单片机对信号调理电路、超声处理电路处理后的信号进行信号判读，协议分析与转换，同时和预置阀值进行对比，如超出预置阀值，则通过报警输出电路发出警报，MSP430单片机将处理后的信号存储至存储器内；

第三步：数据输出电路将MSP430单片机处理后的信号以有线／无线方式传输到网关，进行协议转换，通过以太网发送到云端数据库；

第四步：基于云端数据库，任何一个已授权的管理者通过任一台连接局域网的PC机，可对辖区内的管道状态进行在线的监测和分析，以便及时进行处理。

上述技术方案中，数据输出电路有线方式采用USB、串口、以太网，无线方式采用2.4G或433M无线射频信号。

上述技术方案中，数据输出电路中有线／无线通信采用令牌环。

上述技术方案中，存储器至少存储6个月的数据。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)配置有多种终端传感器，以及超声波探头，可以同时采集管道内的流量、流速、压力、温度、液位多种参量，终端传感器、超声波探头实时传输，使得管网故障非常迅速的被推送到管理者面前，提高了服务质量，缩短了定位时间，最大程度的保证了管网安全。

2)采用MSP430单片机，高性能的单片机预留多种接口，可以非常方便的接入其他的传感器，轻松实现扩展。

3)网关使得系统扩展变得便捷，从而实现了对大量设备的集中管控，节省了大量的人力成本。

4)用户操作简单，只需要在任意地方连入Internet，登陆界面，输入身份认证信息便可完成操作，不需要特殊的设备，也不需要安装特殊的软件，操作简单，易于掌握。

5)采用有线／无线通信采用令牌环，保证的通信的可靠性。

6)施工简单，无需破管，不停水，在很多特殊场合非常实用。

附图说明：

图1为本发明一种多参数超声波流体测试仪的结构示意图；

图2为本发明一种多参数超声波流体测试仪的工作流程图。

图中，1-MSP430单片机、2-终端传感器、3-信号调理电路、4-超声波探头、5-超声处理电路、6-存储器、7-报警输出电路、8-数据输出电路、9-网关、10-云端数据库。

具体实施方式：

如图所示，根据本发明的一种多参数超声波流体测试仪，包括：MSP430单片机1、终端传感器2、信号调理电路3、超声波探头4、超声处理电路5、存储器6、报警输出电路7、数据输出电路8、网关9、云端数据库10；终端传感器2通过接口线缆将感知信息接入信号调理电路3，超声波探头4通过接口线缆将差分信号接入超声处理电路5，信号调理电路3、超声处理电路5、存储器6、报警输出电路7、数据输出电路8分别接入MSP430单片机1，数据输出电路8以有线／无线方式与网关9相连，网关9通过以太网连接到云端数据库10。

一种多参数超声波流体测试仪的使用方法，包括以下步骤：

第一步：液位传感器、压力传感器、水质传感器、温度传感器分别采集管道的液位、压力、水质、温度参量，液位传感器、压力传感器、水质传感器、温度传感器分别通过接口线缆将液位、压力、水质、温度参量接入信号调理电路3，信号调理电路3进行信号调理；超声波探头4采集流量、流速参量，一个超声波探头4发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后，被另一个超声波探头4接收到，同时，第二个超声波探头4同样发射信号被第一个超声波探头4接收到，由于受到介质流速的影响，二者存在时间差Δt，根据推算可以得出流速V和时间差Δt之间的换算关系V＝(C2／2L)×Δt，进而可以得到流量值Q，超声波探头4通过接口线缆将感知信息接入超声处理电路5，超声处理电路5进行信号处理；

第二步：MSP430单片机1对信号调理电路3、超声处理电路5处理后的信号进行信号判读，协议分析与转换，同时和预置阀值进行对比，如超出预置阀值，则通过报警输出电路7发出警报，MSP430单片机1将处理后的信号存储至存储器6内；

第三步：数据输出电路8将MSP430单片机1处理后的信号由串口通过屏蔽双绞线传输或者由2.4G／433M无线射频信号传输到网关9，进行协议转换，通过以太网发送到云端数据库10；

第四步：基于云端数据库10，任何一个已授权的管理者通过任一台连接局域网的PC机，可对辖区内的管道状态进行在线的监测和分析，以便及时进行处理。

该一种多参数超声波流体测试仪及其使用方法具有安全、快捷、运营成本低、管理方便、用户操作简单等优点，尤其便于在大量存在的水表等管道能耗设备的统计监管，节省了人力成本和能源，在高校和公共设施的节能管理中具有极大的推广价值。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多参数超声波流体测试仪，其特征在于：包括，MSP430单片机、终端传感器、信号调理电路、超声波探头、超声处理电路、存储器、报警输出电路、数据输出电路、网关、云端数据库；终端传感器通过接口线缆将感知信息接入信号调理电路，超声波探头通过接口线缆将差分信号接入超声处理电路，信号调理电路、超声处理电路、存储器、报警输出电路、数据输出电路分别接入MSP430单片机，数据输出电路以有线／无线方式与网关相连，网关通过以太网连接到云端数据库。

2.根据权利要求1所述的多参数超声波流体测试仪，其特征在于：所述终端传感器包括液位传感器、压力传感器、水质传感器、温度传感器。

3.根据权利要求1或2所述的多参数超声波流体测试仪，其特征在于：所述液位传感器将开关信号接入信号调理电路，压力传感器将电流信号接入信号调理电路，水质传感器将电压信号接入信号调理电路，温度传感器将电阻信号接入信号调理电路。

4.一种多参数超声波流体测试仪的使用方法，包括以下步骤：

第一步：终端传感器采集管道的压力、温度、液位、水质参量，终端传感器通过接口线缆将感知信息接入信号调理电路，信号调理电路进行信号调理；超声波探头采集流量、流速参量，超声波探头通过接口线缆将感知信息接入超声处理电路，超声处理电路进行信号处理；

第二步：MSP430单片机对信号调理电路、超声处理电路处理后的信号进行信号判读，协议分析与转换，同时和预置阀值进行对比，如超出预置阀值，则通过报警输出电路发出警报，MSP430单片机将处理后的信号存储至存储器内；

第三步：数据输出电路将MSP430单片机处理后的信号以有线／无线方式传输到网关，进行协议转换，通过以太网发送到云端数据库；

第四步：基于云端数据库，任何一个已授权的管理者通过任一台连接局域网的PC机，可对辖区内的管道状态进行在线的监测和分析，以便及时进行处理。

5.根据权利要求4所述的多参数超声波流体测试仪的使用方法，其特征在于：所述数据输出电路有线方式采用USB、串口、以太网，无线方式采用2.4G或433M无线射频信号。

6.根据权利要求4所述的多参数超声波流体测试仪的使用方法，其特征在于：所述数据输出电路中有线／无线通信采用令牌环。

7.根据权利要求4所述的多参数超声波流体测试仪的使用方法，其特征在于：所述存储器至少存储6个月的数据。

Images