CN207717166U - 基于LoRa通讯的测温型超声波水表 - Google Patents
基于LoRa通讯的测温型超声波水表 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了基于LoRa通讯的测温型超声波水表，包括基表、测温装置、LoRa模块，基表左右两端设有用于与管道连接的法兰盘，基表侧设有用于测温装置安装的测温孔，测温装置安装在测温孔内，基表前后两侧留有换能器通道，换能器通道内部分别通过嵌入式安装有换能器，换能器之间的超声波发送及采集采用对射式，基表与表壳通过表壳基表连接装置固定，表壳内部固定有电路板。测温装置连接电路板，测温装置实时检测通过基表的水流温度并传输给电路板。LoRa模块通过插针固定于电路板上，LoRa模块包括LoRa模块天线、LoRa模块电路板。温度信号实时传输至电路板并在显示屏中实时显示，在计量时加入温度补偿环节，提高计量精确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及的产品属于流体计量设备，尤其是基于LoRa通讯的测温型超声波水表。
背景技术
超声波水表是通过检测超声波声束在水中顺流逆流传播时因速度发生变化而产生的时差，分析处理得出水的流速从而进一步积算出水的流量的一种新式水表。与机械式水表相比较具有精度高，可靠性好，量程比宽，使用寿命长，无任何活动部件，无需设置参数，任意角度安装等特点。
目前同类产品处于超声波反射结构复杂，压损大，精良精度低；在低温环境下水表不运行或不显示，无温度补偿环节造成不同温度环境下，计量精度不同，造成计量偏差。
现有的超声波水表多采用有线通讯，或者现有的无线通讯功能但通讯质量较差，数据包丢失严重。
实用新型内容
为了解决现有技术的不足，本实用新型提出了基于LoRa通讯的测温型超声波水表。
本实用新型采用如下技术方案：
基于LoRa通讯的测温型超声波水表，包括基表、测温装置、LoRa模块，基表左右两端设有用于与管道连接的法兰盘，基表侧设有用于测温装置安装的测温孔，测温装置安装在测温孔内，基表前后两侧留有换能器通道，换能器通道内部分别通过嵌入式安装有换能器，换能器之间的超声波发送及采集采用对射式，基表与表壳通过表壳基表连接装置固定，表壳内部固定有电路板。
测温装置连接电路板，测温装置实时检测通过基表的水流温度并传输给电路板。
所述LoRa模块通过插针固定于电路板上，LoRa模块包括LoRa模块天线、LoRa模块电路板。
进一步地，所述电路板上方通过插针焊接有红外通讯指示装置、显示屏，红外通讯指示装置、显示屏连接电路板。
进一步地，所述换能器通过O型圈密封连接在换能器通道内。
进一步地，所述表壳内部固定有电池，电池连接电路板。
进一步地，所述表壳上部设有上盖，上盖与表壳之间夹装有用于防水尘侵入的密封圈。
进一步地，所述LoRa模块天线为螺旋处理的天线。
采用如上技术方案取得的有益技术效果为：
管道内换能器采用嵌入式设计，将装置嵌入管道内壁无其它组合部件，减小压损；换能器的超声波发送及采集采用对射式，减小信号衰减，增强计量精确度与稳定性。
基表部分单独开孔接入测温器件，温度信号实时传输至电路板并在显示屏中实时显示，在计量时加入温度补偿环节，提高计量精确性。
电路板上的硬件电路及液晶显示部分采用工业级别元器件，可在低至零下25℃环境下持续运行。硬件电路对接LoRa无线传输模块，可将各项参数无线传输至上级管理设备。
本实用新型减少管道内压力损失，提高能源利用率；提高计量精确度与稳定性；对环境适应性好，能增加产品的使用寿命。
附图说明
图1为基于LoRa通讯的测温型超声波水表结构俯视图。
图2为基于LoRa通讯的测温型超声波水表结构侧视图。
图3为基于LoRa通讯的测温型超声波水表内部结构图。
图4为LoRa模块结构示意图。
图中，1、基表，2、测温装置，3、O型圈，4、换能器，5、换能器通道，6、表壳，7、电池，8、电路板，9、红外通讯指示装置，10、显示屏，11、上盖，12、密封圈，13、表壳基表连接装置，14、法兰盘，15、插针，16、LoRa模块天线，17、LoRa模块电路板。
具体实施方式
结合附图1至4对本实用新型的具体实施方式做进一步说明：
基于LoRa通讯的测温型超声波水表，包括基表1、测温装置2、LoRa模块，基表左右两端设有用于与管道连接的法兰盘14，基表侧设有用于测温装置安装的测温孔，测温装置安装在测温孔内，基表前后两侧留有换能器通道，换能器通道5内部装有换能器4，基表与表壳6通过表壳基表连接装置13固定，表壳内部固定有电路板8。电路板上设有硬件电路，硬件电路采用工业级别元器件。
管道内换能器采用嵌入式设计，将装置嵌入管道内壁无其它组合部件，减小压损；换能器的超声波发送及采集采用对射式，减小信号衰减，增强计量精确度与稳定性。
测温装置连接电路板，测温装置实时检测通过基表的水流温度并传输给电路板。基表部分单独开孔接入测温器件，温度信号实时传输至电路板并在显示屏中实时显示，在计量时加入温度补偿环节，提高计量精确性。
LoRa模块通过插针固定于电路板上，LoRa模块包括LoRa模块天线、LoRa模块电路板。LoRa模块天线为螺旋处理的天线，信号接收更稳定。在原壳体的基础上，LoRa模块插针固定于电路板上，无需扩展壳体空间。
LoRa主控部件采用LXM-SX1278收发器，该器件含有LoRa远程调制解调器，用于长距离扩频通信，抗干扰性强，能够最大限度减少电流消耗。
在原壳体的基础上，LoRa模块插针固定于电路板上，无需扩展壳体空间；LoRa模块天线经特殊螺旋处理，信号接收更稳定。LoRa通讯是基于扩频技术的超远距离无线传输方案，提供了一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。数据LoRa无线传输，节约布线成本；LoRa数据传输稳定，穿透力强。
电路板上方通过插针焊接有红外通讯指示装置9、显示屏10，红外通讯指示装置、显示屏连接电路板。显示屏用于显示所测水温及水流速度等数值。电路板上的硬件电路及液晶显示部分采用工业级别元器件，可在低至零下25℃环境下持续运行。硬件电路程序设计含有LoRa远程传输部分，可根据数据传输需要有线接入上级管理装置，红外通讯指示装置用于指示LoRa模块与上级管理装置的通讯状况。
换能器通过O型圈3密封连接在换能器通道内。
表壳内部固定有电池7，电池连接电路板，为硬件电路、测温装置、红外通讯指示装置、显示屏供电。
表壳上部设有上盖11，上盖与表壳之间夹装有用于防水尘侵入的密封圈12，可开启上盖随时观察测量结果。
超声波水表主要利用的是：超声波在水流中传输时，水流的速度和温度都会影响到超声波接收时间。一般情况下忽略温度影响，所以此时影响超声波接收时间的就仅和水流的速度有关了。测量时2个换能器都发射和接收超声波；根据上下游的时间差则可以计算出当前的水流的速度，如果已知水管的口径则可以计算出某段时间的流量。
下游公式：T下＝L/(VS+Vf)
上游公式：T上＝L/(VS–Vf)
L是两个换能器的距离，VS是水中的超声波传播速度，Vf是水流的速度。
测温装置实时检测水温，并传送到电路板，电路板根据不同水温情况下的超声波传播速度修正VS的取值，这就是温度补偿环节，使检测到的水流的速度更精确。不同水温情况下的超声波传播速度提前存储在电路板的存储模块中，根据不同的检测温度选取不同的超声波传播速度由软件程序实现。
基于LoRa通讯的测温型超声波水表用于工业用水与城市居民用水的流量计量。换能器结构内嵌表体，压损小；量程比200:1计量精度高；可在低温环境运行，低温环境下不会冻坏水表；流体温度实时采集，计量加入温度补偿，精良更精确；接LoRa无线传输模块，可将各项参数无线传输至上级管理设备。基于LoRa通讯的测温型超声波水表不受安装环境的限制，具有广阔的应用空间。
当然，以上说明仅仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。
Claims (6)
1.基于LoRa通讯的测温型超声波水表，其特征在于，包括基表(1)、测温装置(2)、LoRa模块，基表(1)左右两端设有用于与管道连接的法兰盘(14)，基表(1)侧设有用于测温装置(2)安装的测温孔，测温装置(2)安装在测温孔内，基表(1)前后两侧留有换能器通道(5)，换能器通道(5)内部分别通过嵌入式安装有换能器(4)，换能器(4)之间的超声波发送及采集采用对射式，基表(1)与表壳(6)通过表壳基表连接装置(13)固定，表壳(6)内部固定有电路板(8)；
所述测温装置(2)连接电路板(8)，测温装置(2)实时检测通过基表(1)的水流温度并传输给电路板(8)；
所述LoRa模块通过插针固定于电路板(8)上，LoRa模块包括LoRa模块天线(16)、LoRa模块电路板(17)。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa通讯的测温型超声波水表，其特征在于，所述电路板(8)上方通过插针焊接有红外通讯指示装置(9)、显示屏(10)，红外通讯指示装置(9)、显示屏(10)连接电路板(8)。
3.根据权利要求1所述的基于LoRa通讯的测温型超声波水表，其特征在于，所述换能器(4)通过O型圈(3)密封连接在换能器通道(5)内。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa通讯的测温型超声波水表，其特征在于，所述表壳(6)内部固定有电池(7)，电池(7)连接电路板(8)。
5.根据权利要求1所述的基于LoRa通讯的测温型超声波水表，其特征在于，所述表壳(6)上部设有上盖(11)，上盖(11)与表壳(6)之间夹装有用于防水尘侵入的密封圈(12)。
6.根据权利要求1所述的基于LoRa通讯的测温型超声波水表，其特征在于，所述LoRa模块天线(16)为螺旋处理的天线。
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