CN202795572U - 智能超声波水表 - Google Patents

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耿哲
张淑贞
杨雪岩
朱民
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Shandong Hetong Information Technology Co ltd
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耿哲
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Abstract

智能超声波水表属供水计量仪表技术领域，解决了因人工抄表、定期收费结算所带来的收费困难、纠纷、欠费等问题。智能超声波水表由水表基表、壳体、温度传感器、超声波换能器、控制板、卡座板、LCD液晶、电池、控制阀组成。微处理器利用超声波测量流速接收脉冲信号后进行数据储存，通过LCD液晶进行显示，递减智能水表中的存储金额，同时依据设定不同阶梯价格进行阶梯计费，实现了预付费及阶梯计价功能，方便了管理部门的管理，为提倡节约用水提供了一种很好的方式。

Description

智能超声波水表
技术领域
本实用新型涉及一种智能超声波水表，属于供水计量仪表技术领域。
背景技术
目前我国多采用传统的人工抄表、收费定期结算的管理模式，经常出现用水收费困难、纠纷、欠费等问题，人工抄表-计费-收费-催费的管理模式，只能适应城市人口相对较少的情况，而随着城市人口及高层建筑的增加，人工抄表工作量日益增大，管理费用逐步增加，易出现漏抄、少抄、或欠费等现象，阻碍了行业的发展，同时用水量多与用水量少单价一样，不利于水能源的保护，反而从一定程度上助长了水能源的浪费。
智能水表的出现及发展，基本解决了以上问题。目前市场上的智能水表，在流速、流量测量方面尚无法取得更为精确的数据，使得水表的精确计量收到了一定的影响。同时，对于阶梯式收费方式也产生了一定的影响。
发明内容
本实用新型提供一种智能超声波水表，以克服现有技术的缺点和给用户及供气管理部门带来的各种不便和弊端。
超声波流速测量普遍应用于流速较为恒定的场合，而水表的特点是水流速度瞬间变化大而且频繁，已有的硬件和软件设计在测量精度上将无法满足。本实用新型采用德国AGAM公司最新推出的TDC-GP22时间芯片，针对水流瞬间变化大和变化频繁的软件算法，研发出了卡式超声波水表的控制软件，兼顾了高频率的采样和较低的功耗，使得超声波水表在测量精度和使用寿命上都明显优于机械式水表。
本实用新型解决技术问题所采取的技术方案是，智能超声波水表由超声波基表、壳体、温度传感器、超声波换能器、反射片、底座、控制板、卡座板、LCD液晶、电池、控制阀组成，其特征在于，控制阀装于基表的出水口处，壳体装于基表上方，壳体内装有控制板、卡座板、电池，卡座板读写卡口通过壳体开口露于壳体外部，卡座板、电池、温度传感器、超声波换能器、控制阀均通过导线与控制板相连接，控制板上焊有LCD液晶，控制板上的微处理器与电源电路、信号采集电路、控制阀电路、LCD液晶显示电路、读写卡器电路相连接，实现分阶段计价及预付费功能。信号采集电路的输出信号为微处理器的输入信号；微处理器的输出信号为LCD液晶显示电路的输入信号；微处理器可采用MSP430F448型，超声波测量芯片采用GP22，内部设有数据保存功能；读写卡电路的输出信号为微处理器的输入信号，同时微处理器的输出信号又为读写卡电路的输入信号，即读写卡电路与微处理器之间可实现双向通讯，微处理器的输出信号为控制阀电路的输入信号；供电电池采用3.6V锂电池。
本实用新型的工作原理及工作流程：用户在使用前需到管理部门开户并领取自己的水卡，管理部门根据用户的缴费情况将等值的金额通过读写卡器写入用户卡中。用户回家后将卡插入智能水表中，将金额输入到水表中，阀门开启方可用水。水表基表有水流通过时，计算机通过超声波换能器，采集超声波顺流和逆流的时间差，通过时间差可求得水流速度，并通过温度传感器进行温度补偿从而得流较为精确的流速，并通过LCD液晶进行显示。在用户的使用过程中，管理部门设定了一个月内若干阶段的用水量，当用户在本月内的用水量高于该阶段的限量时，智能水表将按供水部门的标准自动跳到下一阶段水价，用水量超过的部分将按照这阶段水价计费；当本月结束时，水表将水价自动恢复到第一阶段水价。同时，随着使用水量的递增，智能水表中的剩余金额递减，当到达下限金额值，液晶显示“充值”，提醒用户购水。若剩余金额小于水计价单位时，阀门自动关闭，用户必须到管理部门重新充值后在输入到智能水表中，阀门重新开启，方可继续使用。在用户的使用过程中，如电池电量不足，液晶屏显示“欠压”，同时阀门关闭，提醒用户更换电池，当用户更换电池后，在插一次卡，阀门重新开启，用户仍可正常使用。
本实用新型的有益效果是：由于采用超声波测量流速，提高了测量精度，并且超声波测量没有机械磨损从而提高了水表的使用寿命。智能超声波水表的发明将彻底解决长期困扰用户与供水方所存在的诸多矛盾，避免漏抄、少抄或欠费等现象的发生，通过电子计费达到了节水和科学管理的目的，改变了传统的城市供水管理方式，变“先用水，后交费”，提高了供水行业的现代化管理水平，同时方便了用户的使用，避免了查表收费给用户带来的诸多不便，具有很好的经济和社会效益，同时根据用户不同的用水量来设定多种不同的价格，用水越少，价格越低，鼓励用户节约用水，为保障用户节约用水提供了一种很好的方式。
附图说明
图1是本实用新型剖面结构示意图。
图2是本实用新型电路原理结构示意图。
图1中水表基表1、基表  2、壳体  3、超声波换能器  4、LCD液晶  5、控制板  6、温度传感器  7、电池  8、透明上盖  9、底座  10、反射片11、卡座板  12、控制阀  13、电源电路  14、主芯片  15、IC卡电路16、液晶电路  17、GP22采样电路  18、控制阀电路
具体实施方式
如图1所示，本智能超声波水表基表1、壳体2、超声波换能器3、LCD液晶4、线路板5、温度传感器6、电池7、透明上盖8、底座9、反射片10、卡座板11、控制阀12组成，要求按照图1要求进行组装。温度传感器6安装于基表1上，超声波换能器3安装于基表1上，控制阀12装于基表1的出水口处，壳体2装于基表1上方，壳体2内装有卡座板11、控制板5、电池7，卡座板11读写卡口通过壳体2开口露于壳体2外部，卡座板11、电池7、温度传感器6、控制阀12均通过导线与控制板5相连接，控制板5上焊有LCD液晶4。为实现分阶段计价及预付费功能，控制板5上设有微处理器、电源电路13、主控芯片14、IC卡电路15、液晶电路16、GP22超声波采样电路17、控制阀电路18、红外发射接收电路19，微处理器与电源电路13、控制阀电路18、IC卡电路15、红外发射接收电路19、液晶电路16相连接，红外发射接收电路19的输出信号为微处理器的输入信号；微处理器的输出信号为液晶电路16的输入信号；微处理器可采用MSP430F448型，内部设有数据保存功能；微处理器的输出信号为控制阀电路18的输入信号；将供电电池采用3.6V锂电池。当基表1有水流流过时，处理器通过超声波芯片GP22采集并计算流速，微处理器将采集的流速进行积分运算和存储，并通过LCD液晶4进行显示，在用户的使用过程中，管理部门限定了一个月内若干阶段的用水量，当用户在本月内的用水量高于该阶段的限量时，智能超声波水表将供水部门的标准自动调到下一阶段水价，用水量超过的部分将按照这阶段水价计费；当本月结束时水表将水价自动恢复到第一阶段水价。在制作过程中，合理的布置电路板和给微处理器输入相应的程序，按照附图进行安装、连接、调试，即可达到上诉功能要求。

Claims (8)

1.智能超声波水表，由水表基表、壳体、温度传感器、超声波换能器、管段、反射片、底座、控制板、卡座板、LCD液晶、电池、控制阀组成，其特征在于，温度传感器装于水表基表计数器上，控制阀装于水表基表的出水口处，壳体装于水表基表上方，壳体内装有控制板、卡座板、电池，卡座板读写卡口通过壳体开口露于壳体外部，卡座板、电池、温度传感器、控制阀均通过导线与控制板相连接，控制板上焊有LCD液晶，控制板上的微处理器与电源电路、红外发射电路、控制阀电路、液晶电路、主控芯片、GP22超声波采样电路、IC卡电路相连接，实现分阶段计价及预付费功能。
2.如权利要求1所述的智能超声波水表，其特征在于，微处理器可采用MSP430F448型，内部设有数据保存功能。
3.如权利要求1所述的智能超声波水表，其特征在于，微处理器的输出信号为控制阀电路的输入信号。
4.如权利要求1所述的智能超声波水表，其特征在于，微处理器的输出信号为LED液晶显示电路的输入信号。
5.如权利要求1所述的智能超声波水表，其特征在于，读写卡电路的输出信号为微处理器的输入信号，同时微处理器的输出信号又为读写卡电路的输入信号，即读写卡器电路与未处理器之间可实现双向通讯。
6.如权利要求1所述的智能超声波水表，其特征在于温度传感器电路的输出信号为微处理器的输入信号，超声波换能器的输入输出信号为超声波处理芯片GP21的输入输出信号。
7.如权利要求1所述的智能超声波水表，其特征在于，供电电池采用3.6V锂电池。
8.如权利要求1所述的智能超声波水表，其特征在于，时钟电路的输出信号为微处理器的输入信号。 
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104062037A (zh) * 2014-06-05 2014-09-24 中国航天科技集团公司第五研究院第五一三研究所 热量表的测量电路
CN104748804A (zh) * 2015-04-10 2015-07-01 吉安精程仪表科技有限公司 一种阀控型超声波水表
CN105067057A (zh) * 2015-07-28 2015-11-18 青岛积成电子有限公司 一种超声波液体流量计管路

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