CN109341793A - 一种多功能超声波智能水表 - Google Patents

一种多功能超声波智能水表 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水流量监测装置技术领域，特别涉及一种多功能超声波智能水表。其包括呈对夹式结构的控制盒和过水管，所述控制盒和所述过水管一体设置；所述控制盒内设置有中央处理器、无线网络模块和超声波采集模块；所述过水管的壳体上插装有换能器，所述换能器伸入所述过水管内；所述过水管内壁上设有压力传感器，且所述压力传感器设置于所述过水管的最高水位处；所述换能器与所述超声波采集模块电连接；所述超声波采集模块、所述压力传感器、所述无线网络模块分别与所述中央处理器电连接。本发明的目的在于提供一种多功能超声波智能水表及方法，以解决现有超声波水表功能单一、易损坏的问题。

Description

一种多功能超声波智能水表
技术领域
本发明涉及水流量监测装置技术领域，特别涉及一种多功能超声波智能水表。
背景技术
我国淡水资源贫乏，为了更好的对淡水资源进行管理，我国对居民用水、农业用水、工业用水均采用有偿用水，尤其是工、农业用水，用水量大，需要安装大口径水表进行计量结算，但是大口径水表的基表体积较大，暴露在外，易遭人为损坏，如何将水表的计量部分做的更加简单，更加隐蔽，更加不易破坏，是大口径水表设计的一个长期的趋势。
超声波流量测量技术作为一种利用超声波信号在流体中传播时所载流体的流速信息来测量流体流量的新的测量技术，以其非接触、易于安装维护、不会改变流体的流动状态、不产生附加阻力等优点在工业、民用等多领域获得了广泛的应用。
现有的超声波水表只有监测水流量的功能，功能单一，并且易损坏，维护困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能超声波智能水表及方法，以解决现有超声波水表功能单一、易损坏的问题。
本发明的目的是由下述技术方案实现的：
一种多功能超声波智能水表，其包括呈对夹式结构的控制盒和过水管，所述控制盒和所述过水管一体设置；
所述控制盒内设置有中央处理器、无线网络模块和超声波采集模块；
所述过水管的壳体上插装有换能器，所述换能器伸入所述过水管内；所述过水管内壁上设有压力传感器，且所述压力传感器设置于所述过水管的最高水位处；
所述换能器与所述超声波采集模块电连接；所述超声波采集模块、所述压力传感器、所述无线网络模块分别与所述中央处理器电连接。
进一步的，所述换能器有两个以上，两个以上所述换能器沿所述过水管周向方向均匀布置。
进一步的，所述控制盒内设有电源，所述电源与所述中央处理器电连接。
进一步的，所述过水管上插装有电导率传感器，所述电导率传感器与所述中央处理器电连接。
进一步的，所述过水管外侧设有螺栓孔，所述螺栓孔内设有磁性开关，所述磁性开关与所述中央处理器电连接。
进一步的，所述控制盒内设有陀螺仪，所述陀螺仪与所述中央处理器电连接。
进一步的，所述控制盒内设有红外模块；所述红外模块与所述中央处理器电连接。
进一步的，所述控制盒内设有数显模块，所述数显模块与所述中央处理器电连接；所述控制盒上端设有观察窗，所述观察窗采用透明材料制成。
进一步的，所述控制盒内设有报警器，所述报警器与所述中央处理器电连接。
进一步的，所述无线网络模块采用433MHz频段传输。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明多功能超声波智能水表，其包括呈对夹式结构的控制盒和过水管，所述控制盒和所述过水管一体设置；所述控制盒与所述过水管一体设置，使得所述控制盒与所述过水管不易因受到水流冲击而分离，强度高，不易被破坏。
2.本发明所述控制盒内设置有中央处理器、无线网络模块和超声波采集模块；所述过水管的壳体上插装有换能器，所述换能器伸入所述过水管内；所述换能器与所述超声波采集模块电连接；所述超声波采集模块、所述无线网络模块分别与所述中央处理器电连接；所述换能器，利用压电材料的压电效应，产生超声波振动，超声波射入流体中传播，进过反射后由所述换能器接收，转化为电压电信号，所述超声波采集模块采集所述换能器转换的电压电信号，并转化为流量信号，发送至所述中央处理器，所述中央处理器将接收到的信号发送至所述无线网络模块，所述无线网络模块实时将信号发送至远程终端，可远程实时观察本发明采集到的数值，便于管理中心实时监控本发明的运行状态。
3.本发明所述过水管内壁上设有压力传感器，且所述压力传感器设置于所述过水管的最高水位处；所述压力传感器与所述中央处理器电电连接；所述压力传感器用于检测所述过水管内的水流压力，可以反应所述过水管内水压的波动情况及是否满管。
4.本发明所述控制盒内设有电源，所述电源与所述中央处理器电连接；使本发明无需外接电源即可使用，实用范围不受电源限制的同时防止水从电源线与所述控制盒盒体的缝隙进入所述控制盒内，造成各模块的损坏，使本发明可放置于水下使用，有利于本发明的隐蔽性。
5.本发明所述过水管上插装有电导率传感器，所述电导率传感器与所述中央处理器电连接；所述电导率传感器可以监测流道内的水质状况，并将信号传递给所述中央处理器，所述中央处理器根据预设的标准值判断，一旦水质出现问题，将会通过所述无线网络模块发出报警信息。
附图说明
图1为本发明所述多功能超声波智能水表结构图；
图2为本发明电气连接图；
其中：1－红外模块、2－陀螺仪、3－控制盒、4－螺栓孔、5－磁性开关、6－过水管、7－换能器、8－电导率传感器、9－压力传感器、10－中央处理器、11－电源、12－超声波采集模块、13－无线网络模块、14－报警器、15－数显模块、16－观察窗。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1、图2，一种多功能超声波智能水表，其包括呈对夹式结构的控制盒3和过水管6，所述控制盒和所述过水管一体设置；所述控制盒与所述过水管一体设置，使得所述控制盒与所述过水管不易因受到水流冲击而分离，强度高，不易被破坏；所述控制盒内设置有中央处理器10、无线网络模块13和超声波采集模块12；所述过水管的壳体上插装有换能器7，所述换能器伸入所述过水管内；所述过水管内壁上设有压力传感器9，且所述压力传感器设置于所述过水管的最高水位处；所述换能器与所述超声波采集模块电连接；所述超声波采集模块、所述压力传感器、所述无线网络模块分别与所述中央处理器电连接；所述换能器，利用压电材料的压电效应，产生超声波振动，超声波射入流体中传播，进过反射后由所述换能器接收，转化为电压电信号，所述超声波采集模块采集所述换能器转换的电压电信号，并转化为流量信号，发送至所述中央处理器，所述中央处理器将接收到的信号发送至所述无线网络模块，所述无线网络模块实时将信号发送至远程终端，可远程实时观察本发明采集到的数值，便于管理中心实时监控本发明的运行状态；所述压力传感器用于检测所述过水管内的水流压力，可以反应所述过水管内水压的波动情况及是否满管，所述中央处理器根据所述压力传感器返回的数据进行判断，如压力≥0，表示所述过水管满管，则所测流量是准确的；若压力＜0，表示所述水表连接的水泵已经关闭且水发生倒流，则所述中央处理器通过所述无线网络模块发出报警信息，所述换能器可以测量水的流速及方向，可以直接测出水的正流和反流。
本发明当所述过水管中有气泡时，检测到的流量数据更新时间会发生变化，根据检测到的流量数据更新时间判断，若本次更新时间与前两次更新时间相差不大，表示管道内水流正常，无气泡影响，水表正常工作；若检测本次的时间与前两次的时间相差很大，判断前两次时间是否稳定，若稳定则本次的显示时间应乘或除以系数K来得到正确的数据，若不稳定则说明管道内气泡过多，则所述中央处理器通过所述无线网络模块发出报警信息。
参见图1、图2，本发明所述换能器有两个以上，两个以上所述换能器沿所述过水管周向方向均匀布置；选择所述换能器的数量越多，本发明的测量范围越广，测量越准确。
参见图1、图2，本发明所述控制盒内设有电源11，所述电源与所述中央处理器电连接；使本发明无需外接电源即可使用，实用范围不受电源限制的同时防止水从电源线与所述控制盒盒体的缝隙进入所述控制盒内，造成各模块的损坏，使本发明可放置于水下使用，有利于本发明的隐蔽性。
参见图1、图2，本发明所述过水管上插装有电导率传感器8，所述电导率传感器与所述中央处理器电连接；所述电导率传感器可以监测流道内的水质状况，并将信号传递给所述中央处理器，所述中央处理器根据预设的标准值判断，一旦水质出现问题，将会通过所述无线网络模块发出报警信息。
参见图1、图2，本发明所述过水管外侧设有螺栓孔4，所述螺栓孔内设有磁性开关5，所述磁性开关与所述中央处理器电连接；本发明工作时利用螺栓穿过所述螺栓孔固定水表，当螺栓被从所述螺栓孔里移除时，所述磁性开关向所述中央处理器发送信号，并通过所述无线网络模块发出报警信息。
参见图1、图2，本发明所述控制盒内设有陀螺仪2，所述陀螺仪与所述中央处理器电连接；所述陀螺仪可以用于确定XYZ方向上的位置情况，安装好的水表，所述陀螺仪的XYZ方向输出值应该是定值，当出现位置变化时，会导致输出值的变化，从而可以判断水表移动，所述陀螺仪可以实现精确定位，并将信号传递给所述中央处理器，一旦本发明位置发生改变，便通过所述无线网络模块发出报警信息，防止盗窃。
参见图1、图2，本发明所述控制盒内设有红外模块1；所述红外模块与所述中央处理器电连接；所述红外模块可以实现小距离的数据传输，作业人员无需找到本发明再用肉眼读取，而是可以通过红外抄表器读取表数，使读表方便、快捷。
参见图1、图2，本发明所述控制盒内设有数显模块15，所述数显模块与所述中央处理器电连接；所述控制盒上端设有观察窗16，所述观察窗采用透明材料制成；设置所述数显模块，可从所述数显模块上直接观察到本发明采集到的数值，直观、便捷。
参见图1、图2，本发明所述控制盒内设有报警器14，所述报警器与所述中央处理器电连接；当所述中央处理器判断需要报警时，启动所述报警器，发出声、光的报警信号，使工作人员可以方便、快速的找出出现故障的水表。
参见图1、图2，本发明所述无线网络模块采用433MHz频段传输；433MHz频段工作性能稳定，传输距离远，是我们国家的免申请段发射接收频率，可直接使用。
本发明所述换能器可选择飞田电子品牌的压电陶瓷换能器，也可选择大禹电子品牌的DHA-69-05A换能器；所述磁性开关可选择TEL4913品牌的霍尔元件；所述陀螺仪可选择意法半导体的A3G4250D，也可选择Kionix的KGY23，或水木智芯科技(北京)有限公司的MEMS陀螺芯片；所述压力传感器可选择PPS-005陶瓷压力芯体；所述中央处理器可选择德州仪器品牌的MSP430处理器，也可选择INTEL品牌的I56500型处理器或AMD品牌的FX-8300型处理器；所述数显模块可选择大连佳显的6位8字LCD段码数显屏，也可选择赛格电子品牌的DC-DC型带电流电压数字显示器或沃利顺品牌的19264型显示模块；所述无线网络模块可选择SEMTECH公司的SX1278模块，也可选择科易连品牌的KY1-320H型无线网络模块或泽耀科技品牌的AS61-T17无线串口；所述红外模块可选择VISHAY品牌的红外TFDU-2201-TR1；所述超声波采集模块可选择ACAM品牌的GP22采集芯片；此处所列的各电器元件仅为可选择的品牌和型号，并不对电器元件的品牌和型号进行限定。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种多功能超声波智能水表，其特征在于：包括呈对夹式结构的控制盒和过水管，所述控制盒和所述过水管一体设置；
所述控制盒内设置有中央处理器、无线网络模块和超声波采集模块；
所述过水管的壳体上插装有换能器，所述换能器伸入所述过水管内；所述过水管内壁上设有压力传感器，且所述压力传感器设置于所述过水管的最高水位处；
所述换能器与所述超声波采集模块电连接；所述超声波采集模块、所述压力传感器、所述无线网络模块分别与所述中央处理器电连接。
2.根据权利要求1所述的多功能超声波智能水表，其特征在于：所述换能器有两个以上，两个以上所述换能器沿所述过水管周向方向均匀布置。
3.根据权利要求1所述的多功能超声波智能水表，其特征在于：所述控制盒内设有电源，所述电源与所述中央处理器电连接。
4.根据权利要求1所述的多功能超声波智能水表，其特征在于：所述过水管上插装有电导率传感器，所述电导率传感器与所述中央处理器电连接。
5.根据权利要求1所述的多功能超声波智能水表，其特征在于：所述过水管外侧设有螺栓孔，所述螺栓孔内设有磁性开关，所述磁性开关与所述中央处理器电连接。
6.根据权利要求1所述的多功能超声波智能水表，其特征在于：所述控制盒内设有陀螺仪，所述陀螺仪与所述中央处理器电连接。
7.根据权利要求1所述的多功能超声波智能水表，其特征在于：所述控制盒内设有红外模块；所述红外模块与所述中央处理器电连接。
8.根据权利要求1所述的多功能超声波智能水表，其特征在于：所述控制盒内设有数显模块，所述数显模块与所述中央处理器电连接；所述控制盒上端设有观察窗，所述观察窗采用透明材料制成。
9.根据权利要求1所述的多功能超声波智能水表，其特征在于：所述控制盒内设有报警器，所述报警器与所述中央处理器电连接。
10.根据权利要求1所述的多功能超声波智能水表，其特征在于：所述无线网络模块采用433MHz频段传输。
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