CN110426092A - 一种远控智能水表 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种远控智能水表,包括壳体以及水表显示系统,所述水表显示系统包括:超声波模块,超声波模块安装在水管内,用于在水管内发送和接收超声波,并记录超声波的上行时间和下行时间,计算得到超声波传输的时间差;控制模块,控制模块用于根据所述时间差计算用水量,根据用水量生成用水量数据;显示模块,用于将用水量数据进行显示。本发明的远控智能水表通过超声波的方式对水量进行监控,避免了通过读取齿轮数据的复杂过程和光电转换读取齿轮数据的系统复杂性,结构简单,便于控制,数据读取容易。
Description
技术领域
本发明涉及电器设备技术领域,特别是涉及一种远控智能水表。
背景技术
水表,是测量水流量的仪表,大多是水的累计流量测量,一般分为容积式水表和速度式水表两类。目前,水表的种类有机械水表、IC卡水表。
其中,机械水表只局限于用水计量功能,已经越来越不适应现代计量要求了,水表采用指针和字轮的组合显示用水量等信息,这些水表采用磁传干式或液封湿式显示结构,数据读取过程复杂,而且随着时间的推移,由于水锈和水雾的原因导致齿轮数据不清晰,数据读取更加困难。目前的IC卡水表采用直读方式读取数据,但是由于液封字轮盒中不导电的液体会随着时间的推移与自来水混合,导致光电模块短路等问题出现。
可见,现有技术中由于机械类水表读取齿轮数据过程复杂、IC卡类光电转换读取数据寿命短,容易老化从而导致短路失效,难以控制,数据读取不准确。此外,传统的水表壳体材料强度低,无法保证智能水表的安全运行和长久运行。
发明内容
基于此,提供一种远控智能水表,解决现有技术用水量监测过程操作繁杂、智能化低、准确度不高的问题以及传统的水表壳体材料强度低的问题。
本发明提供了一种远控智能水表,包括壳体以及水表显示系统,所述水表显示系统包括:
超声波模块,所述超声波模块安装在水管内,用于在所述水管内发送和接收超声波,并记录超声波的上行时间和下行时间,计算得到超声波传输的时间差;
控制模块,所述控制模块用于根据所述时间差计算用水量,根据所述用水量生成用水量数据;
显示模块,用于将所述用水量数据进行显示。
进一步的,所述超声波模块至少包含两个超声波单元,所述超声波单元分布设置在水管内,两个所述超声波单元同时发送超声波信号,记录接收到彼此发出的超声波信号的时间,计算得到所述时间差。
进一步的,所述控制模块根据所述时间差计算用水量,具体为:
获取预设的管径大小,根据所述管径大小、所述时间差以及用水时间计算所述用水量,可用公式表示为:
其中,Q为用水量,t为用水时间,D为管径大小,v为水流速度,c为超声波速度,Δt为时间差,θ为流体静止时超声波轨迹与管道轴线之间的夹角。
进一步的,所述显示模块为液晶显示模块,所述液晶显示模块上设有网络输送状态标识、阀开关标识、瞬时流量标识、电量标识以及用水状态标识中的一种或几种。
进一步的,所述用水状态标识包括六位七段码,所述用水状态标识可切换显示用水状态,所述用水状态可以是已用水总量、故障状态和剩余水量中的一个或几个。
进一步的,所述系统还包括存储模块,用于存储表示所述用水状态的数据数组,所述控制模块根据所述用水数据调用所述数据数组,并将所述数据数组包含的内容发送至所述显示模块进行显示。
进一步的,所述控制模块为单片机,所述单片机通过引脚施加交互的电压点亮所述显示模块的相应段码。
进一步地,所述壳体由玻纤增强尼龙6材料制备而成,所述玻纤增强尼龙6材料的原料为:尼龙6 50重量份;玻璃纤维40重量份;增韧剂10重量份;相容剂1重量份;抗氧剂0.5重量份;偶联剂1重量份;润滑剂0.5重量份;赤铁矿粉15重量份;复合改性剂1.5重量份;
所述赤铁矿粉由两种不同粒径的赤铁矿粉按照重量份数为1:1构成,两种不同粒径的赤铁矿粉的粒径分别为50目和150目;
所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA,所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺接枝物TAF;所述相容剂为马来酸酐接枝共聚物;所述偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧基)氯丙基三甲氧基硅烷;所述抗氧剂为抗氧剂1010;所述复合改性剂由改性剂1和改性剂2按照重量份数为2:1构成;
所述改性剂1的结构式为:
所述改性剂2的结构式为:
所述玻纤增强尼龙6材料的制备方法包括如下步骤:
a、将赤铁矿粉和复合改性剂混合,充分搅拌至均匀,得到混合料;
b、将尼龙和EVA放入中速混合器中预混1~2分钟,然后将步骤a得到的混合料、相容剂、抗氧剂和润滑剂放入中速混合器中再混合,使各组分充分散均匀;
c、将步骤b中混合好的物料加入双螺杆挤出机中,在熔融挤出的同时,引入玻璃纤维熔融挤出;双螺杆挤出机的加工工艺如下:从双螺杆挤出机喂料口到机头分为七个区,各区熔融度为:一区260℃~280℃,二区280℃~290℃,三区290℃~300℃,四区300℃~310℃,五区300℃~310℃,六区290℃~300℃,七区290℃~300℃;
d、将步骤c中双螺杆挤出机的挤出物牵引、过水、风冷后送至切粒机切粒;
e、将步骤d中切粒机的切粒置入干燥器干燥后,得到制品。
本发明的远控智能水表通过超声波的方式对水量进行监控,避免了通过读取齿轮数据的复杂过程和光电转换读取齿轮数据的系统复杂性,使系统结构简单,便于控制,数据读取容易。此外,本发明的壳体材料可以充分保证智能水表的长久运行和安全运行。
附图说明
图1为一个实施例中提供的远控智能水表的应用环境示意图;
图2为一个实施例中提供的远控智能水表的结构示意图;
图3为一个实施例中提供的数组-段码对应关系示例图;
图4为一个实施例中提供的显示模块的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但除非特别说明,这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说,在不脱离本申请的范围的情况下,可以将第一xx单元称为第二xx单元,且类似地,可将第二xx单元称为第一xx单元。
如图1所示,为本发明实施例中一种远控智能水表的应用环境示意图,在本发明实施例中,智能水表显示系统的超声波模块120安装在用户水管120内,用于计量用户的用水量,并将用水量信息发送至安装在用户水管外部的控制模块130进行数据处理,然后将处理得到的结果通过显示模块140进行显示。
本发明实施例的远控智能水表通过超声波实时测量用户的用水量,并将用水量信息处理后进行显示,实现了对用水的实时监控,不需要机械或者IC卡读数测量,提高了用水监测的准确度。
实施例1
图2为一个实施例中提供的远控智能水表的结构示意图,包括壳体(未示出)以及水表显示系统,水表显示系统包括:
超声波模块201,超声波模块201安装在水管内,用于在水管内发送和接收超声波,并记录超声波的上行时间和下行时间,计算得到超声波传输的时间差;
控制模块202,控制模块202用于根据时间差计算用水量,根据用水量生成用水量数据;
显示模块203,用于将用水量数据进行显示。
在本发明实施例中,控制模块202为单片机,超声波模块201和显示模块203都受控于控制模块202,其中超声波模块201通过导线连接在单片机的引脚上,通过单片机控制超声波的发送和接收,显示模块203也通过导线连接在单片机的引脚上,单片机通过引脚施加交互的电压点亮显示模块的相应段码。。
作为本发明一种实施例,单片机采用超低功耗的单片机,工作模式小于120uA,待机模式小于450nA,深度休眠模式小于50nA,工作电压1.8V-3.6V,LCD驱动,集成超声波模拟前端,作为本发明一种优选的实施例,采用德州仪器TI的MSP43FR6047单片机,通过单片机的CHO_IN、CHO_OUT和CH1_IN、CH1_OUT引脚分别超声波换能器的正极和负极,单片机设有AD采集单元,采集超声波信号,并通过单片机计算信号的时间,得到超声波传输的时间差。具体的,在本发明实施例中,超声波模块201至少包含两个超声波单元,超声波单元分布设置在水管内,两个超声波单元同时发送超声波信号,记录接收到彼此发出的超声波信号的时间,计算得到所述时间差。再对水表进行校正后,结合超声波在水中的传播速度,计算水流速度。
在本发明实施例中,控制模块202根据时间差计算用水量,具体为:
获取预设的管径大小,根据所述管径大小、所述时间差以及用水时间计算所述用水量,可用公式表示为:
其中,Q为用水量,t为用水时间,D为管径大小,v为水流速度,c为超声波速度,Δt为时间差,θ为流体静止时超声波轨迹与管道轴线之间的夹角,可以在实际操作的时候进行调整和设置。实质上是先计算出水流速度,水流速度是通过时间差以及超声波传输速度进行计算的。
在本发明实施例中,显示模块203为液晶显示模块,液晶显示模块上设有网络输送状态标识、阀开关标识、瞬时流量标识、电量标识以及用水状态标识中的一种或几种。具体的,网络输送状态标识是指系统是否与其他客户端有数据上传或者下载的操作或者网络通信,水表的瞬时流量标识则是指实时的水流速度,阀开关标识则是对显示系统内部阀门开关的状态的显示,电量状态则是指显示系统电池的剩余电量。另外,用水状态标识包括六位七段码,用水状态标识可切换显示用水状态,用水状态可以是已用水总量、故障状态和剩余水量中的一个或几个。在显示不同的用水状态时,可以是通过特殊的首字母标识或者其他的区分标识进行表示,比如表示已用水总量时,使用全数字表示,表示故障状态时,将故障的类型用字母表示,表示剩余水量时可以将第一位显示为字母比如S代表剩余水量。其他一些具体的设计本发明不再进一步列举,本领域技术人员所做的简单变形应该为本发明技术所包含内容。
具体的,在本发明实施例中,显示模块203在进行数据显示时,控制模块202即单片机通过专用的引脚施加交互的+3v和-3v电压点亮相应的段码,通过外加的电阻可调节液晶屏的亮度,通过控制相应的位可以控制液晶屏的闪烁或者切换显示内容。实现水量监测显示的智能化,提高水量监测的准确度。
另外,在本发明实施例中,显示系统还包括存储模块204,用于存储表示用水状态的数据数组,控制模块202根据用水数据调用数据数组,并将数据数组包含的内容发送至显示模块203进行显示。
如图3、4所示,图3为本发明一个实施例中数组-段码对应关系的简单举例,图4为显示模块的结构示意图。对于图中,比如,当需要在六位的用水状态标识中第一位(即数码管5)显示1时,通过引脚COM2调用数组2,选中5C、引脚COM0调用数组2,选中5B,对应的在图4中数码管5的B、C段码点亮,即形成数字1,其他的调用关系相似,本发明不进行一一列举。
作为本发明一种实施例,如图4所示,其中401为网络输送状态标识,402为阀开关标识,403为瞬时流量标识,404为电量标识,405为用水状态标识,其可以切换显示已用水总量、故障状态和剩余水量等信息。
此外,为了保证远控智能水表的长久运行和安全运行,本发明还提供一种智能水表壳体。
实施例2
远控智能水表的壳体由玻纤增强尼龙6材料制备而成,所述玻纤增强尼龙6材料的原料为:尼龙6 50重量份;玻璃纤维40重量份;增韧剂10重量份;相容剂1重量份;抗氧剂0.5重量份;偶联剂1重量份;润滑剂0.5重量份;赤铁矿粉15重量份;复合改性剂1.5重量份;
所述赤铁矿粉由两种不同粒径的赤铁矿粉按照重量份数为1:1构成,两种不同粒径的赤铁矿粉的粒径分别为50目和150目;
所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA,所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺接枝物TAF;所述相容剂为马来酸酐接枝共聚物;所述偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧基)氯丙基三甲氧基硅烷;所述抗氧剂为抗氧剂1010;所述复合改性剂由改性剂1和改性剂2按照重量份数为2:1构成;
所述改性剂1的结构式为:
所述改性剂2的结构式为:
所述玻纤增强尼龙6材料的制备方法包括如下步骤:
a、将赤铁矿粉和复合改性剂混合,充分搅拌至均匀,得到混合料;
b、将尼龙和EVA放入中速混合器中预混1~2分钟,然后将步骤a得到的混合料、相容剂、抗氧剂和润滑剂放入中速混合器中再混合,使各组分充分散均匀;
c、将步骤b中混合好的物料加入双螺杆挤出机中,在熔融挤出的同时,引入玻璃纤维熔融挤出;双螺杆挤出机的加工工艺如下:从双螺杆挤出机喂料口到机头分为七个区,各区熔融度为:一区260℃~280℃,二区280℃~290℃,三区290℃~300℃,四区300℃~310℃,五区300℃~310℃,六区290℃~300℃,七区290℃~300℃;
d、将步骤c中双螺杆挤出机的挤出物牵引、过水、风冷后送至切粒机切粒;
e、将步骤d中切粒机的切粒置入干燥器干燥后,得到制品。
对比例1~4
对比例1~4仅对赤铁矿粉的粒径配级以及改性剂进行了调整,包括赤铁矿粉的总添加重量以及改性剂的总添加重量等其它工艺参数与实施例2一致,具体内容如下:
编号 | 50目赤铁矿粉 | 150目赤铁矿粉 | 改性剂1 | 改性剂2 |
实施例2 | 添加 | 添加 | 添加 | 添加 |
对比例1 | 添加 | 添加 | 未添加 | 添加 |
对比例2 | 添加 | 添加 | 添加 | 未添加 |
对比例3 | 添加 | 未添加 | 未添加 | 未添加 |
对比例4 | 未添加 | 添加 | 未添加 | 未添加 |
效果表征:对实施例2以及对比例1~4的材料进行力学性能检测(ISO527/2-93、ISO178-93),结果见下表:
编号 | 拉伸强度MPa | 弯曲强度MPa |
实施例1 | 285 | 400 |
对比例1 | 270 | 382 |
对比例2 | 275 | 389 |
对比例3 | 255 | 370 |
对比例4 | 262 | 375 |
上述结果表明,(1)本发明制备的水表壳体材料拉伸强度大,弯曲强度大;(2)相比于使用单一粒径的赤铁矿粉,使用50目赤铁矿粉和150目赤铁矿粉这样复合粒径铁矿粉更有利于提高水表壳体材料的拉伸强度和弯曲强度;(3)相比于未添加改性剂或添加单一的改性剂,使用本发明中特定的复合改性剂更有利于提高水表壳体材料的拉伸强度和弯曲强度。
综上,本发明的一种智能水表显示系统,通过超声波的方式对水量进行监控,避免了通过读取齿轮数据的复杂过程和光电转换读取齿轮数据的系统复杂性,使系统结构简单,便于控制,数据读取容易;同时表盘结构紧凑,功耗低,数据显示方便,降低系统的复杂性。此外,本发明的壳体材料可以充分保证智能水表的长久运行和安全运行。
Claims (8)
1.一种远控智能水表,其特征在于,包括壳体以及水表显示系统,所述水表显示系统包括:
超声波模块,所述超声波模块安装在水管内,用于在所述水管内发送和接收超声波,并记录超声波的上行时间和下行时间,计算得到超声波传输的时间差;
控制模块,所述控制模块用于根据所述时间差计算用水量,根据所述用水量生成用水量数据;
显示模块,用于将所述用水量数据进行显示。
所述超声波模块至少包含两个超声波单元,所述超声波单元分布设置在水管内,两个所述超声波单元同时发送超声波信号,记录接收到彼此发出的超声波信号的时间,计算得到所述时间差。
2.如权利要求1所述的远控智能水表,其特征在于,所述控制模块根据所述时间差计算用水量,具体为:
获取预设的管径大小,根据所述管径大小、所述时间差以及用水时间计算所述用水量,可用公式表示为:
其中,Q为用水量,t为用水时间,D为管径大小,v为水流速度,c为超声波速度,Δt为时间差,θ为流体静止时超声波轨迹与管道轴线之间的夹角。
3.如权利要求1所述的远控智能水表,其特征在于,所述显示模块为液晶显示模块,所述液晶显示模块上设有网络输送状态标识、阀开关标识、瞬时流量标识、电量标识以及用水状态标识中的一种或几种。
4.如权利要求3所述的远控智能水表,其特征在于,所述用水状态标识包括六位七段码,所述用水状态标识可切换显示用水状态,所述用水状态可以是已用水总量、故障状态和剩余水量中的一个或几个。
5.如权利要求1所述的远控智能水表,其特征在于,所述系统还包括存储模块,用于存储表示所述用水状态的数据数组,所述控制模块根据所述用水数据调用所述数据数组,并将所述数据数组包含的内容发送至所述显示模块进行显示。
6.如权利要求1所述的远控智能水表,其特征在于,所述控制模块为单片机,所述单片机通过引脚施加交互的电压点亮所述显示模块的相应段码。
7.如权利要求1所述的远控智能水表,其特征在于,所述壳体由玻纤增强尼龙6材料制备而成,所述玻纤增强尼龙6材料的原料为:尼龙6 50重量份;玻璃纤维40重量份;增韧剂10重量份;相容剂1重量份;抗氧剂0.5重量份;偶联剂1重量份;润滑剂0.5重量份;赤铁矿粉15重量份;复合改性剂1.5重量份;
所述赤铁矿粉由两种不同粒径的赤铁矿粉按照重量份数为1:1构成,两种不同粒径的赤铁矿粉的粒径分别为50目和150目;
所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA,所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺接枝物TAF;所述相容剂为马来酸酐接枝共聚物;所述偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧基)氯丙基三甲氧基硅烷;所述抗氧剂为抗氧剂1010;所述复合改性剂由改性剂1和改性剂2按照重量份数为2:1构成;
所述改性剂1的结构式为:
所述改性剂2的结构式为:
8.如权利要求1所述的远控智能水表,其特征在于,所述玻纤增强尼龙6材料的制备方法包括如下步骤:
a、将赤铁矿粉和复合改性剂混合,充分搅拌至均匀,得到混合料;
b、将尼龙和EVA放入中速混合器中预混1~2分钟,然后将步骤a得到的混合料、相容剂、抗氧剂和润滑剂放入中速混合器中再混合,使各组分充分散均匀;
c、将步骤b中混合好的物料加入双螺杆挤出机中,在熔融挤出的同时,引入玻璃纤维熔融挤出;双螺杆挤出机的加工工艺如下:从双螺杆挤出机喂料口到机头分为七个区,各区熔融度为:一区260℃~280℃,二区280℃~290℃,三区290℃~300℃,四区300℃~310℃,五区300℃~310℃,六区290℃~300℃,七区290℃~300℃;
d、将步骤c中双螺杆挤出机的挤出物牵引、过水、风冷后送至切粒机切粒;
e、将步骤d中切粒机的切粒置入干燥器干燥后,得到制品。
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