CN108286655B - 一种水流量光电检测与漏水智能判别方法及所用装置 - Google Patents
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Abstract
一种水流量光电检测与漏水智能判别方法，包括如下步骤：A.鉴别房屋住户是否在家，家中无人时自动进行漏水检测；B.采用光容积法对管道内的速度式水表进行水流量监测：通过发光元件垂直向管道内的速度式水表的叶轮叶片射入光线，光电转换元件将叶片反射的光信号转换为电信号u(t)，t为时间；随着时间的增长，当u(t)的数值超过设定值Vmax，并且在之后的检测中低于设定值Vmin时，则计数器B加1(B的初始值设为0)；之后，当u(t)的数值再一次超过设定值Vmax，并且在之后的检测中低于设定值Vmin时，则B再一次加1，以此类推，当B值大于设定值Bmax时，判断为水流量异常；当判断为水流量异常时，机械臂通过接收到关闭水阀指令时关闭水阀，否则不关闭水阀。
Description
技术领域
本发明涉及一种水流量判别方法。特别是涉及一种水流量光电检测与漏水智能判别方法及所用装置。
背景技术
作为家庭信息化的实现方式，智能家居已成为社会信息化发展的重要组成部分，智能家居的核心是安防，而智能家居安防系统不仅应具有防火、防盗、防煤气泄露功能，也应当加入住宅中管道防漏水功能。但目前，国内外相关产品很少。
在住宅小区中，时常出现水管破裂但无人能及时关阀而导致的室内漏水问题，将造成家具浸水，地板损坏等，并因此造成住户以及邻近家庭的物质财产损失。
现有的漏水检测装置包括，采用湿度传感器的漏水检测方法，该方法存在的问题有：1、检测的实时性差，必须漏水源流出的水接触到传感器才能检测到漏水；2、维护不方便，成本高，需要对各个可能漏水的区域加入传感器，增加了额外成本，且维护工作量大；3、传感器安置在地面将造成住户诸多不便，嵌入地面时维修困难；4、传感器工作的供电问题难以解决。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种水流量光电检测与漏水智能判别方法，该方法采用光容积法实现水流量的检测，与摄像头、门磁传感器和音频采集器进行联动对家人是否外出进行联动监测，家中无人时自动启动漏水检测装置，当发现异常水流量时，通过无线通信将信息发送到住户手机端，且同时通过无线通信控制水阀侧机械臂关闭水阀，避免漏水造成的损失。
本发明的另一目的是提供上述水流量光电检测与漏水智能判别方法所用的装置。
如上构思，本发明的技术方案是：一种水流量光电检测与漏水智能判别方法，其特征在于：包括如下步骤：
A.鉴别房屋住户是否在家，家中无人时自动进行漏水检测；
B.采用光容积法对管道内的速度式水表进行水流量监测：通过发光元件垂直向管道内的速度式水表的叶轮叶片射入光线，而置于发光元件的旁边的光电转换元件将叶片反射的光信号转换为电信号u(t)，t为时间；随着时间的增长，当u(t)的数值超过设定值Vmax，并且在之后的检测中低于设定值Vmin时，则计数器B加1(B的初始值设为0)；之后，当u(t)的数值再一次超过设定值Vmax，并且在之后的检测中低于设定值Vmin时，则B再一次加1，以此类推，当B值大于设定值Bmax时，判断为水流量异常；当判断为水流量异常时，水流量检测装置通过无线通信模块向水阀侧机械臂处所安装的无线通信模块发出关闭水阀指令，机械臂通过接收到关闭水阀指令时关闭水阀，否则不关闭水阀。
上述水流量光电检测与漏水智能判别方法所用的装置，包括摄像头、音频采集器、门磁传感器、光电转换模块、水表侧控制器、水阀侧控制器和无线通信模块；所述门磁传感器的检测信号通过无线通信模块传输到水表侧控制器，水表侧控制器通过无线通信模块和摄像头和音频采集器通信；光电转换模块接收射入水表的反射光线并将此光信号转换成电信号传输到水表侧控制器，水表侧控制器通过无线通信模块和路由器对安装在水阀侧机械臂上的无线传输模块发出关闭水阀的指令，该无线传输模块将此指令传输到水阀侧控制器，水阀侧控制器对水阀进行控制；同时水表侧控制器将此信号通过无线通信模块和路由器传输到住户手机端。
上述步骤A鉴别房屋住户是否在家的具体步骤为：
①水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器连接摄像头，记录各个住户成员的面部信息，对面部信息进行特征值提取，将各个住户成员面部信息的特征值与其它预设的特征值输入到神经网络进行训练，最终得到可以分辨各个住户成员面部信息的神经网络A；
②水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器连接摄像头，记录住户成员1到住户成员N每名住户成员的三种行为的视频信息：1、住户成员出门；2、住户成员经过门口但不出门；3、住户成员进门。将不同住户成员的这三种行为进行特征值提取，将不同住户成员所产生的上述三种行为所对应的特征值与其它预设的特征值输入到神经网络进行训练，最终得到神经网络B，该神经网络能够分辨每名住户成员这三种行为的视频信息；
③水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器连接音频采集器，记录住户成员1到住户成员N每名住户成员的三种行为的脚步声：1、住户成员出门；2、住户成员经过门口但不出门；3、住户成员进门，对该音频信号进行特征值提取，将不同住户成员脚步声的特征值与其它预设的特征值输入到神经网络进行训练，最终得到神经网络C，该神经网络能够分辨每名住户成员这三种行为的脚步声；
④将门磁传感器安装在入户大门上，水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器连接门磁传感器，当门磁传感器检测到门打开时，检测信号通过WIFI模块传输到水表侧控制器，水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器控制摄像头启动并记录所摄得的住户成员面部信息和该住户成员行为的视频信息，将面部信息和视频信息进行特征值提取并将特征值分别输入至神经网络A与B；在摄像头启动的同时，水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器控制音频采集器启动，记录脚步声，并将其进行特征值提取，并将特征值输入至神经网络C；
⑤当神经网络B判断为住户成员出门，且神经网络C判断为住户成员出门，且神经网络A和C均判断该住户成员为同一人，上述条件满足时，设定该住户的状态为0；同理，当神经网络B判断为住户成员进门，且神经网络C判断为住户成员进门，且神经网络A和C均判断该住户成员为同一人，上述条件满足时，设定该住户的状态为1；当所有住户成员的状态均0时，定时器工作，当定时器的数值T1的达到设定值T1max时，漏水检测装置工作。
上述发光元件垂直向封闭在管道内的速度式水表的叶轮叶片射入的光线为可见光、紫外线、激光或红外线。
上述水表侧控制器和水阀侧控制器采用节点微处理器单元。
本发明具有如下的优点和积极效果：
1、本发明与摄像头、门磁传感器和音频采集器进行联动，对家人是否外出进行联动监测，家中无人时自动启动漏水检测装置。当发现异常水流量时，通过无线通信模块给主人手机发送短信，且同时通过无线通信控制水阀侧机械臂关闭水阀，避免漏水造成的损失。
2、本发明能够在不改变室内原有水管线路的基础上，有效检测水管是否漏水。
3、本发明可实现对水流量的实时监测。
4、本发明判别方法所用的装置结构简单、维护方便、制作成本低。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是控制器的原理框图；
图3是水表侧控制算法流程图；
图4是水阀侧控制算法流程图；
图5是云服务端控制算法流程。
具体实施方式
如图1、2所示：一种水流量光电检测与漏水智能判别方法及所用装置，包括摄像头、音频采集器、门磁传感器、光电转换模块、水表侧控制器、水阀侧控制器和无线通信模块；所述门磁传感器的检测信号通过无线通信模块传输到水表侧控制器，水表侧控制器通过无线通信模块和摄像头和音频采集器通信；光电转换模块接收射入水表的反射光线并将此光信号转换成电信号传输到水表侧控制器，水表侧控制器通过无线通信模块和路由器对安装在水阀侧机械臂上的无线传输模块发出关闭水阀的指令，该无线传输模块将此指令传输到水阀侧控制器，水阀侧控制器对水阀进行控制；同时水表侧控制器将此信号通过无线通信模块和路由器传输到住户手机端。
上述水表侧控制器和水阀侧控制器采用节点微处理器单元。
一、鉴别房屋住户是否在家，其具体步骤是：
1、水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器连接摄像头，记录各个住户成员的面部信息，对面部信息进行特征值提取，将各个住户成员面部信息的特征值与其它预设的特征值输入到神经网络进行训练，最终得到可以分辨各个住户成员面部信息的神经网络A。
2、水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器连接摄像头，记录住户成员1到住户成员N(假设房屋内住户成员的数量为N)每名住户成员的三种行为的视频信息：1、住户成员出门；2、住户成员经过门口但不出门；3、住户成员进门。将不同住户成员的这三种行为进行特征值提取，将不同住户成员所产生的上述三种行为所对应的特征值与其它预设的特征值输入到神经网络进行训练，最终得到神经网络B，该神经网络能够分辨每名住户成员这三种行为的视频信息。
3、水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器连接音频采集器，记录住户成员1到住户成员N(假设房屋内住户成员的数量为N)每名住户成员的三种行为的脚步声：1、住户成员出门；2、住户成员经过门口但不出门；3、住户成员进门。对该音频信号进行特征值提取，将不同住户成员脚步声的特征值与其它预设的特征值输入到神经网络进行训练，最终得到神经网络C，该神经网络能够分辨每名住户成员这三种行为的脚步声。
4、将门磁传感器安装在入户大门上，水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器连接门磁传感器，当门磁传感器检测到门打开时，
检测信号通过WIFI模块传输到水表侧控制器，水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器控制摄像头启动并记录所摄得的住户成员面部信息和该住户成员行为的视频信息，将面部信息和视频信息进行特征值提取并将特征值分别输入至神经网络A与B；在摄像头启动的同时，水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器控制音频采集器启动，记录脚步声，并将其进行特征值提取，并将特征值输入至神经网络C。
5、当神经网络B判断为住户成员出门，且神经网络C判断为住户成员出门，且神经网络A和C均判断该住户成员为同一人，上述条件满足时，设定该住户的状态为0。同理，当神经网络B判断为住户成员进门，且神经网络C判断为住户成员进门，且神经网络A和C均判断该住户成员为同一人，上述条件满足时，设定该住户的状态为1。当所有住户成员的状态均0时，定时器工作，当定时器的数值T1的达到设定值T1max时，漏水检测装置工作。
二、采用光容积法进行水流量的检测：
1、当漏水检测装置工作时，采用发光元件垂直向速度式水表的叶轮叶片射入光线，该光线不限于可见光，也可使用紫外线、激光、红外线。该光线不应射于叶轮的中心，也不应射于叶轮之外的区域。
2、射入水表的光线会被叶轮以及其它水表元件吸收，包括水表内部所含水和水表表盘等。除叶轮之外，其它部分对光线的吸收能力是固定的，当光线射于叶轮叶片时，由于叶轮旋转，将改变其对光吸收能力。发光元件的旁边安装有光电转换模块，将反射的光信号转换为电信号u(t)，t为时间。
3、采集上一步骤转换得到的电信号，随着时间的增长，当u(t)的数值超过设定值Vmax，并且在之后的检测中低于设定值Vmin时，则计数器B加1(B的初始值设为0)。之后，当u(t)的数值再一次超过设定值Vmax，并且在之后的检测中低于设定值Vmin时，则B再一次加1，以此类推。当B值大于设定值Bmax时，判断为水流量异常。
4、当判断为水流量异常时，水流量检测装置通过WIFI模块经过路由器向水阀侧机械臂处所安装的WIFI模块发出关闭水阀指令，机械臂安装在水阀侧的水管上，并不破坏水管结构。机械臂通过WIFI模块接收到关闭水阀指令时关闭水阀，否则不关闭水阀。
尽管上面对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (3)
1.一种基于水流量光电检测与漏水智能判别装置的判别方法，其特征在于：该判别方法适用于基于水流量光电检测与漏水智能判别装置，该装置包括摄像头、音频采集器、门磁传感器、光电转换模块、水表侧控制器、水阀侧控制器和无线通信模块；所述门磁传感器的检测信号通过无线通信模块传输到水表侧控制器，水表侧控制器通过无线通信模块和摄像头和音频采集器通信；光电转换模块接收射入水表的反射光线并将此光信号转换成电信号传输到水表侧控制器，水表侧控制器通过无线通信模块和路由器对安装在水阀侧机械臂上的无线传输模块发出关闭水阀的指令，该无线传输模块将此指令传输到水阀侧控制器，水阀侧控制器对水阀进行控制；同时水表侧控制器将此信号通过无线通信模块和路由器传输到住户手机端，该装置的判别方法包括如下步骤：
A.鉴别房屋住户是否在家，家中无人时自动进行漏水检测；
B.采用光容积法对管道内的速度式水表进行水流量监测：通过发光元件垂直向管道内的速度式水表的叶轮叶片射入光线，而置于发光元件的旁边的光电转换元件将叶片反射的光信号转换为电信号u(t)，t为时间；随着时间的增长，当u(t)的数值超过设定值Vmax，并且在之后的检测中低于设定值Vmin时，则计数器B加1(B的初始值设为0)；之后，当u(t)的数值再一次超过设定值Vmax，并且在之后的检测中低于设定值Vmin时，则B再一次加1，以此类推，当B值大于设定值Bmax时，判断为水流量异常；当判断为水流量异常时，水流量检测装置通过无线通信模块向水阀侧机械臂处所安装的无线通信模块发出关闭水阀指令，机械臂通过接收到关闭水阀指令时关闭水阀，否则不关闭水阀；
上述步骤A鉴别房屋住户是否在家的具体步骤为：
①水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器连接摄像头，记录各个住户成员的面部信息，对面部信息进行特征值提取，将各个住户成员面部信息的特征值与其它预设的特征值输入到神经网络进行训练，最终得到可以分辨各个住户成员面部信息的神经网络A；
②水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器连接摄像头，记录住户成员1到住户成员N每名住户成员的三种行为的视频信息：1、住户成员出门；2、住户成员经过门口但不出门；3、住户成员进门。将不同住户成员的这三种行为进行特征值提取，将不同住户成员所产生的上述三种行为所对应的特征值与其它预设的特征值输入到神经网络进行训练，最终得到神经网络B，该神经网络能够分辨每名住户成员这三种行为的视频信息；
③水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器连接音频采集器，记录住户成员1到住户成员N每名住户成员的三种行为的脚步声：1、住户成员出门；2、住户成员经过门口但不出门；3、住户成员进门，对该音频信号进行特征值提取，将不同住户成员脚步声的特征值与其它预设的特征值输入到神经网络进行训练，最终得到神经网络C，该神经网络能够分辨每名住户成员这三种行为的脚步声；
④将门磁传感器安装在入户大门上，水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器连接门磁传感器，当门磁传感器检测到门打开时，检测信号通过WIFI模块传输到水表侧控制器，水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器控制摄像头启动并记录所摄得的住户成员面部信息和该住户成员行为的视频信息，将面部信息和视频信息进行特征值提取并将特征值分别输入至神经网络A与B；在摄像头启动的同时，水表侧控制器通过WIFI模块并经过路由器控制音频采集器启动，记录脚步声，并将其进行特征值提取，并将特征值输入至神经网络C；
⑤当神经网络B判断为住户成员出门，且神经网络C判断为住户成员出门，且神经网络A和C均判断该住户成员为同一人，上述条件满足时，设定该住户的状态为0；同理，当神经网络B判断为住户成员进门，且神经网络C判断为住户成员进门，且神经网络A和C均判断该住户成员为同一人，上述条件满足时，设定该住户的状态为1；当所有住户成员的状态均0时，定时器工作，当定时器的数值T1的达到设定值T1max时，漏水检测装置工作。
2.根据权利要求1所述的一种基于水流量光电检测与漏水智能判别装置的判别方法，其特征在于：上述发光元件垂直向封闭在管道内的速度式水表的叶轮叶片射入的光线为可见光、紫外线、激光或红外线。
3.根据权利要求1所述的一种基于水流量光电检测与漏水智能判别装置的判别方法，其特征在于：上述水表侧控制器和水阀侧控制器采用节点微处理器单元。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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