CN113551719A - 一种自发电的智能水表 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自发电的智能水表,包括电池、信号采集模块、信号检测模块、电源管理模块、信号处理模块和控制单元;电池与电源管理模块连接;信号采集模块与信号检测模块连接;电源管理模块和信号处理模块分别与信号检测模块连接;电源管理模块和信号处理模块分别与控制单元连接;通过信号采集模块采集电能和电信号后发送给信号检测模块,由信号检测模块将电能发送给电源管理模块进行电能收集,并将电信号发送给信号处理模块进行处理,通过电源管理模块对控制单元进行供电,并对电池进行充放电,通过信号处理模块将电信号转换成流量信号后发送给控制单元。本发明的智能水表可同时实现流量计量和自身供电,降低成本。

Description

一种自发电的智能水表
技术领域
本发明涉及智能水表领域,尤其涉及一种自发电智能水表。
背景技术
智能水表发展得越来越迅速,市场认可度越来越高,现有的针对非机械转动原理的全电子检测原理的智能水表产品越来越多,用户也逐步接受。但由于这类智能水表均带有电子部件,使用过程需要对其进行供电,而目前主流的方式仍然是采用电池供电,电池是个消耗品,一方面更换电池对环境不友好,另一方面采用电池供电需要额外的成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题,在于提供一种自发电的智能水表,可同时实现流量计量和自身供电,降低成本。
本发明是这样实现的:一种自发电的智能水表,包括电池、信号采集模块、信号检测模块、信号处理模块、电源管理模块和控制单元;
所述电池与电源管理模块连接;
所述信号采集模块与信号检测模块连接;
所述信号检测模块通过信号处理模块与控制单元连接;
所述信号检测模块与电源管理模块连接;
所述电源管理模块与控制单元连接;
通过信号采集模块采集电能和电信号后发送给信号检测模块,由信号检测模块将电能发送给电源管理模块,并将电信号发送给信号处理模块,信号处理模块将电信号转换成流量信号后发送给控制单元,控制单元进行流量计算,所述电源管理模块对控制单元进行供电,并对电池进行控制。
进一步的,所述信号检测模块与电源管理模块之间连接有一电能收集模块,所述电能收集模块用于对信号检测模块传来的电能进行收集与存储。
进一步的,所述信号采集模块包括安装于流体管道内阻流器上的传感器,所述传感器上设有用于采集电信号的第一导线和用于采集电能的第二导线,所述传感器的第一导线与第二导线分别连接至所述信号检测模块。
进一步的,所述传感器采用压电传感器。
进一步的,所述信号采集模块包括流量传感器和电压采集单元,所述流量传感器将采集到的电信号传输给信号检测模块,所述电压采集单元将采集到的电能传输给信号检测模块。
进一步的,所述流量传感器包括射流传感器、涡街传感器、叶轮式流量传感器或电磁传感器。
进一步的,所述电压采集单元包括涡街振动发电装置或压电传感器,所述涡街振动发电装置包括线圈和在所述线圈内相对运动的磁片。
进一步的,所述流量传感器安装于流体管道内的阻流器上。
进一步的,所述智能水表还包括用于人与设备交互的人机交互单元,交互方式包括显示器、按钮、按键、红外等,所述人机交互单元与控制单元连接。
进一步的,所述智能水表还包括数据通信单元,所述控制单元与数据通信单元连接,通过数据通信单元与终端设备进行数据交互。
本发明的优点在于:
在流量检测基础上结合微水流发电设计,通过信号采集单元同时采集流量信息和电压信息,既实现流量计量,又能解决系统供电问题,避免频繁更换电池,不仅更环保,还可以降低成本。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种自发电的智能水表的原理示意图。
图2为本发明一具体实施例中的信号采集模块的结构示意图。
图3为本发明另一具体实施例中的信号采集模块的结构示意图之一。
图4为本发明另一具体实施例中的信号采集模块的结构示意图之二。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作出进一步地详细说明,但本发明的结构并不仅限于以下实施例。
如图1所示,本发明的一种自发电的智能水表,包括电池1、信号采集模块2、信号检测模块3、信号处理模块4、电源管理模块5和控制单元6(CPU或MCU);
所述电池1与电源管理模块5连接;
所述信号采集模块2与信号检测模块3连接;
所述信号检测模块3通过信号处理模块4与控制单元6连接;
所述信号检测模块3与电源管理模块5连接;
所述电源管理模块5与控制单元6连接;
通过信号采集模块2采集电能和电信号后发送给信号检测模块3,由信号检测模块3将电能发送给电源管理模块5,并将电信号发送给信号处理模块4,信号处理模块4将电信号转换成流量信号后发送给控制单元6,控制单元6进行流量计算,所述电源管理模块5对控制单元6进行供电,并对电池1进行控制,包括充放电控制,在自身发电供电不足时启用电池对控制单元进行供电。
较佳的,所述信号检测模块3与电源管理模块5之间连接有一电能收集模块7,所述电能收集模块7用于对信号检测模块3传来的电能进行收集与存储,并通过电源管理模块5对电池和收集到的电能进行调用,在电池电量低于一定阈值时,通过收集到的电能对电池进行充电,在电池电量高于一阈值时停止充电,通过电池对智能手表进行供电。
较佳的,本发明的所述智能水表还包括用于人与设备交互的人机交互单元9,交互方式包括显示器、按钮、按键、红外等,所述人机交互单元与控制单元连接。
较佳的,本发明的所述智能水表还包括数据通信单元8,负责检测到流量数据和系统状态进行数据传输,可采用有线或无线方式进行,所述控制单元与数据通信单元连接,通过数据通信单元与终端设备进行数据交互。
在一具体实施例中,所述信号采集模块2包括安装于流体管道a内阻流器b(水流通过阻流器会产生涡街效应)上的传感器21,如图2所示,所述传感器21上设有用于采集电信号的第一导线211和用于采集电能的第二导线212,所述传感器的第一导线211与第二导线212分别连接至所述信号检测模块3,通过第一导线传送电信号给所述信号检测模块,通过第二导线传送电能给信号检测模块。在本实施例中所述传感器21采用压电传感器,可以实现一个传感器采集同时获取电信号和电能。
在另一具体实施例中,所述信号采集模块2包括流量传感器22(未图示)和电压采集单元23,所述流量传感器(未图示)22将采集到的电信号传输给信号检测模块3,所述电压采集单元23将采集到的电能传输给信号检测模块3。在本实施例中,电能和流量信号的采集分别通过各自采集端实现,用于采集电信号的流量传感器安装于流体管道a内的阻流器b(水流通过阻流器会产生涡街效应)上,用于采集电能的电压采集单元安装于管道a外部,通过将各自采集端采集信号后传送给信号检测模块,由信号检测模块进行检测后分发给对应的电源管理模块和信号处理模块进行处理。
其中,所述电压采集单元23包括涡街振动发电装置或压电传感器,所述涡街振动发电装置包括线圈和在所述线圈内相对运动的磁片。如图3所示,当电压采集单元23采用压电传感器时,该压电传感器安装于管道a外部,通过压电传感器采集电能传输给信号检测模块;如图4所示,当电压采集单元23采用涡街振动发电装置时,该电压采集单元23安装于管道a外部,且其线圈231内放置有磁片232,通过线圈231与磁片232的相对运动采集电能传输给信号检测模块。
其中,所述流量传感器22(未图示)包括射流传感器、涡街传感器或电磁传感器(采用电磁传感器时可在管道外设置永磁铁或线圈得到静磁场),负责检测水流量,用于对水流状态的识别。在采用涡街振动发电装置作为电压采集单元23时,若流量传感器采用射流流量传感器,则利用水流c的附壁效应产生的双稳态振荡的流束切割静磁场产生的磁力线得到感生电动势,该电动势的幅值及频率大小与水流c速度成正比,流速越大幅值越高、频率也越大;若流量传感器采用涡街流量传感器时,利用管道a流体中的阻流器会产生的卡门涡街流体振荡,该流体振荡切割静磁场产生的磁力线得到感生电动势,该电动势的幅值及频率大小也与水流c速成正比,流速越大幅值越高、频率也越大。因此,可在感生电动势信号检测出来之后,再进行电能的收集。
本发明的流量传感器还可以是叶轮式流量传感器等可实现流量采集的传感器。
本发明在智能水表原有的流量检测的基础上结合微水流发电设计,通过信号采集单元同时采集流量信息和电压信息,分发给对应的流量信号处理模块和电源管理模块作进一步处理,既实现流量计量,又能解决系统供电问题,避免频繁更换电池,不仅更环保,还可以降低成本。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解,我们所描述的具体的实施例只是说明性的,而不是用于对本发明的范围的限定,熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化,都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种自发电的智能水表,其特征在于:包括电池、信号采集模块、信号检测模块、信号处理模块、电源管理模块和控制单元;
所述电池与电源管理模块连接;
所述信号采集模块与信号检测模块连接;
所述信号检测模块通过信号处理模块与控制单元连接;
所述信号检测模块与电源管理模块连接;
所述电源管理模块与控制单元连接;
通过信号采集模块采集电能和电信号后发送给信号检测模块,由信号检测模块将电能发送给电源管理模块,并将电信号发送给信号处理模块,信号处理模块将电信号转换成流量信号后发送给控制单元,控制单元进行流量计算,所述电源管理模块对控制单元进行供电,并对电池进行控制。
2.如权利要求1所述的一种自发电的智能水表,其特征在于:所述信号检测模块与电源管理模块之间连接有一电能收集模块,所述电能收集模块用于对信号检测模块传来的电能进行收集与存储。
3.如权利要求1所述的一种自发电的智能水表,其特征在于:所述信号采集模块包括安装于流体管道内阻流器上的传感器,所述传感器上设有用于采集电信号的第一导线和用于采集电能的第二导线,所述传感器的第一导线与第二导线分别连接至所述信号检测模块。
4.如权利要求3所述的一种自发电的智能水表,其特征在于:所述传感器采用压电传感器。
5.如权利要求1所述的一种自发电的智能水表,其特征在于:所述信号采集模块包括流量传感器和电压采集单元,所述流量传感器将采集到的电信号传输给信号检测模块,所述电压采集单元将采集到的电能传输给信号检测模块。
6.如权利要求5所述的一种自发电的智能水表,其特征在于:所述流量传感器包括射流传感器、涡街传感器、叶轮式流量传感器或电磁传感器。
7.如权利要求5所述的一种自发电的智能水表,其特征在于:所述电压采集单元包括涡街振动发电装置或压电传感器,所述涡街振动发电装置包括线圈和在所述线圈内相对运动的磁片。
8.如权利要求5所述的一种自发电的智能水表,其特征在于:所述流量传感器安装于流体管道内的阻流器上。
9.如权利要求1所述的一种自发电的智能水表,其特征在于:所述智能水表还包括用于人与设备交互的人机交互单元,所述人机交互单元与控制单元连接。
10.如权利要求1所述的一种自发电的智能水表,其特征在于:所述智能水表还包括数据通信单元,所述控制单元与数据通信单元连接,通过数据通信单元与终端设备进行数据交互。
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