CN105715856B - 水龙头流量无线计量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水龙头流量无线计量方法,通过一个安装在水龙头的内置无线发射装置的阀前压力传感器,将压力转变成电信号,通过无线信号发送到采集存储器,再通过无线信号发射至路由器,通过开发的应用程序终端接收到电信号的数值,通过称重法或容积法对瞬时流量进行标定,建立起阀前压力与瞬时流量之间的关系,最终达到利用手机或其他APP应用终端,可以实时显示水龙头的流量,并通过软件实现累计流量的计量。用于测量水龙头的瞬时流量和累计用水量,并能通过应用程序终端(APP)实现实时、移动显示结果,再通过大数据运用,为家庭或者工厂进行合理使用水资源提供支持,从而达到节约水资源的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种计量方法,特别涉及一种水龙头流量无线计量方法。
背景技术
目前最常用流量测量方法是当流体流经收缩段会产生压差,根据压差来测量流量,包括孔板、喷嘴、文丘里管等标准节流装置。这种节流装置的特点是收缩比不变,流量与节流压差之间的数学关系简单。但是这些装置在工业和家用水龙头上应用存在安装空间不足、测量误差大、费用高等问题。
发明内容
本发明是针对标准节流装置不适用于工业和家用水龙头上的问题,提出了一种水龙头流量无线计量方法,用于测量水龙头的瞬时流量和累计用水量,并能通过应用程序终端(APP)实现实时、移动显示结果,再通过大数据运用,为家庭或者工厂进行合理使用水资源提供支持,从而达到节约水资源的目的。
本发明的技术方案为:一种水龙头流量无线计量方法,具体包括如下步骤:
1)建立采集路线:水龙头前端安装内置无线发射装置的压力传感器,压力传感器测量到水龙头阀前压力之后,输出模拟信号通过无线传播进入采集存储器,并经由WiFi无线网络将信号传输到无线路由器,由路由器将数据经WiFi无线网络进入上位机、终端或手机中的相应APP软件;
2)对流量Q与压力传感器读数P的关系进行实验测试,得到流量Q与压力P的关系式;
3)将步骤2)所得的Q-P关系式设置在上位机、终端或手机中的相应APP软件,上位机、终端或手机实时读取水龙头前端压力传感器数据,通过Q-P关系式转换后实现实时记录流量数据。
所述步骤2)具体包括如下步骤:
A:打开压力传感器,然后将水龙头的开度调至全开状态,记录此时压力传感器读数为P 0,利用水龙头下的容器,称出此开度下容器的水流量质量为M 0,换算成单位时间内的流量为Q 0;
B:一边慢慢调节水龙头,一边注视压力传感器的读数,当其读数为P 0/n时且读数稳定,停止转动水龙头,称出此时容器中的水流量质量为M 1,换算成单位时间内的流量为Q 1,n为水龙头的开度设置的等分数;
C:依照B步骤分别称出压力传感器读数为2P0/n、3P0/n、4P0/n、5P0/ n……(n-1)P0/n时所对应的水流量质量分别为M 2 、M 3 、M 4 、M 5 ……M n,换算为单位时间内的流量分别为Q 2 、Q 3 、 Q 4 、Q 5 ……Q n;
D:绘制流量Q与压力P的关系曲线;
E:根据流量Q与压力P的关系曲线求得该水龙头在n等分下的各个阻力系数ξ,拟合Q-P关系式。
本发明的有益效果在于:本发明水龙头流量无线计量方法,记录日常用水量的方法,简单可行,成本较低,满足日常用水量的监控条件。用于测量水龙头的瞬时流量和累计用水量,并能通过应用程序终端(APP)实现实时、移动显示结果,再通过大数据运用,为家庭或者工厂进行合理使用水资源提供支持,从而达到节约水资源的目的。
附图说明
图1为本发明压力传感器的安装示意图;
图2为本发明无线数据采集系统示意图;
图3为本发明实验示意图;
图4为本发明流量Q与压力P关系曲线图。
具体实施方式
水龙头本身是一个阀门,它是一个局部阻力件,当水流经阀门时会产生压差,与固定节流面积的孔板、喷嘴、文丘里管不同的是,阀门的开度变化时,流通面积是变化的,节流压差与流量之间的数学关系相对复杂。
本发明将利用水流经水龙头本身产生的压差来计量瞬时流量,具体方法是:通过一个安装在水龙头的内置无线发射装置的阀前压力传感器,将阀前压力转变成电信号(电流或电压),将电信号通过无线信号发送到采集存储器,再通过无线信号发射至路由器或云端服务器,然后通过开发的应用程序终端(APP)接收到电信号的数值,并开发相应的软件,通过称重法或容积法对瞬时流量进行标定,建立起阀前压力与瞬时流量之间的关系,最终达到利用手机或其他APP应用终端,可以实时显示水龙头的流量,并通过软件实现累计流量的计量。这些数据还可以存在云端,通过大数据分析,还可以得到家庭或工厂不同个体的水消费习惯,为家庭或者工厂进行合理使用水资源提供支持,从而达到节约水资源的目的。
如图1所示在家庭用水主管道上,水龙头2前端安装内置无线发射装置的压力传感器1,整个无线数据采集见图2所示,压力传感器1测量到阀前压力之后,输出0-5V模拟信号,该信号通过无线传播进入采集存储器4,并经由WiFi无线网络将信号传输到无线路由器5,数据此后经WiFi无线网络进入上位机6、终端7或手机中的相应软件APP 8,通过相应软件计量水流量,在实施过程中,流量Q与压力传感器读数P的关系的建立需要通过实验进行标定,即获得水龙头在不同开度条件下阀前压力P与单位时间水流量Q的关系曲线,在实验中,将此水龙头的开度设置为16等分,分别标定在不同等分开度下压力P与流量Q的关系,其实验示意图如图3所示:
(1)打开压力传感器1,然后将水龙头2的开度调至全开状态,记录此时压力传感器读数为P 0,利用容器9,称出此开度下容器9的水流量质量为M 0,换算成单位时间内的流量为Q 0;
(2) 一边慢慢调节水龙头2,一边注视压力传感器1的读数,当其读数为P 0/16时且读数稳定,停止转动水龙头,称出此时容器9中的水流量质量为M 1,换算成单位时间内的流量为Q 1;
(3) 依照上述方法分别称出压力传感器读数为P0/8、3P0/16、P0/4、5P0/16……15P0/16时所对应的水流量质量分别为M 2 、M 3 、M 4 、M 5 ……M 15,换算为单位时间内的流量分别为Q 2 、Q 3 、Q 4 、Q 5 ……Q 15;
(4) 绘制流量Q与压力P的关系曲线如图4所示;
(5) 根据流量Q与压力P的关系曲线求得该水龙头在16等分下的各个阻力系数ξ,拟合Q-P关系式;
(6) 将拟合后的Q-P关系式设置在相应手机软件APP、终端或上位机上,可实现实时记录流量数据。
Claims (1)
1.一种水龙头流量无线计量方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
1)建立采集路线:水龙头前端安装内置无线发射装置的压力传感器,压力传感器测量到水龙头阀前压力之后,输出模拟信号通过无线传播进入采集存储器,并经由WiFi无线网络将信号传输到无线路由器,由路由器将数据经WiFi无线网络进入上位机、终端或手机中的相应APP软件;
2)对流量Q与压力传感器读数P的关系进行实验测试,得到流量Q与压力P的关系式,测试具体步骤如下:
A:打开压力传感器,然后将水龙头的开度调至全开状态,记录此时压力传感器读数为P 0,利用水龙头下的容器,称出此开度下容器的水流量质量为M 0,换算成单位时间内的流量为Q 0;
B:一边慢慢调节水龙头,一边注视压力传感器的读数,当其读数为P 0/n时且读数稳定,停止转动水龙头,称出此时容器中的水流量质量为M 1,换算成单位时间内的流量为Q 1,n为水龙头的开度设置的等分数;
C:依照B步骤分别称出压力传感器读数为2P0/n、3P0/n、4P0/n、5P0/ n……(n-1)P0/n时所对应的水流量质量分别为M 2 、M 3 、M 4 、M 5 ……M n ,换算为单位时间内的流量分别为Q 2 、Q 3 、Q 4 、 Q 5 ……Q n ;
D:绘制流量Q与压力P的关系曲线;
E:根据流量Q与压力P的关系曲线求得该水龙头在n等分下的各个阻力系数ξ,拟合Q-P关系式;
3)将步骤2)所得的Q-P关系式设置在上位机、终端或手机中的相应APP软件,上位机、终端或手机实时读取水龙头前端压力传感器数据,通过Q-P关系式转换后实现实时记录流量数据。
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