CN211234868U - 一种基于LoRa扩频技术的漏水检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及漏水检测系统，特指一种基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，包括有用于采集现时数据的第一水表和第二水表，采集的现时数据在12小时后成为时差数据，第一水表和第二水表所采集的数据依次经过Lora数据发射终端、Lora数据接收终端、数据处理器和触摸显示装置，在数据控制器中实时处理数据，以获得第一水表和第二水表分别采集的现时数据差值和时差数据差值，并把数据传输到触摸显示装置中，通过第一水表和第二水表之间的差值的变化率来判断是否出现漏水的情况，解决了现有技术中所存在的无法准确的实现漏水检测效果的问题，同时本实用新型通过Lora无线技术实现远程数据传输，保证数据安全性以及实现实时检测的效果。

Description

一种基于LoRa扩频技术的漏水检测系统

技术领域

本实用新型涉及漏水检测系统，特指一种基于LoRa扩频技术的漏水检测系统。

背景技术

以往的远程水表流量读取多采用GPRS和网线传输方式，GPRS的数据传输方式一般采集频率不高，达不到实时监控水流量的要求，若提高采集频率则会产生大量的数据流量费；而网线传输方式虽然传输稳定，数据传输及时，但是面对长距离监控时，施工难度大。而且现有的GPRS和网线形式的远程流量计大多采用数据传输至云台，通过APP读取云台数据模式，但此种模式不符合公安部发布的“护网行动”中的网络安全要求，南方电网公司也要求和生产有关的数据不可采用云后台技术。

以往的漏水监测大多采用绝对差值算法，但由于水表本身存在误差，在长时间运行之后势必导致两块水表读数的绝对差值越来越大或者越来越小的情况，从而导致漏水监测装置误动或者拒动，而通过判断流量差值的变化率可有效避免由于水表自身误差和运行工况误差导致的报警装置无法正常报警。

可见，现有技术中存在以下问题：

1、在数据传输的过程中，数据不能实现长距离输送，数据采集频率较低，而且传输不稳定，影响数据的采集，不能准确地检测漏水的情况；

2、通过现有的传输方式传输数据，数据必须经过云端，不仅数据的安全性较低，而且不符合公安部的网络安全要求，也不符合南方电网公司的数据不可采用云后台技术的要求；

3、水表漏水大多采用差值算法，但是水表本身的误差和运行的工况会导致水表读数误差越来越大，无线准确的实现漏水检测效果，故导致漏水监测装置不可靠。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：为了解决现有技术中所存在的问题，本实用新型提供了一种基于LoRa扩频技术的漏水检测系统。

为了解决现有技术中所存在的问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，包括有分别置于泵房内和泵房外的第一水表和第二水表，所述第一水表和所述第二水表均用于采集水表读数数据；所述水表读数数据包括有现时数据和时差数据，所述时差数据为12小时前的现时数据；所述第一水表和所述第二水表分别与Lora数据发射终端无线连接，所述Lora数据发射终端还依次与Lora数据接收终端、数据处理器和触摸显示装置无线连接；所述Lora数据发射终端把所述数据基于Lora无线技术传输到所述Lora数据接收终端；所述Lora数据接收终端把所述数据传输到所述数据控制器；所述数据控制器用于存储和实时处理数据，以获得第一水表和第二水表分别采集的现时数据差值和时差数据差值，并把所述数据传输到所述触摸显示装置中。

作为本实用新型基于LoRa扩频技术的漏水检测系统的技术方案的一种改进，所述第一水表所采集的现时数据为第一现时数据，所述第二水表所采集的现时数据为第二现时数据，所述第一现时数据和所述第二现时数据之间的数据差为第一差值；12小时前所述第一水表所采集的现时数据为第一时差数据，所述第二水表所采集的现时数据为第二时差数据，所述第一时差数据和所述第二时差数据之间的数据差为第二差值；所述第一差值和所述第二差值之间的差值为第三差值。

作为本实用新型基于LoRa扩频技术的漏水检测系统的技术方案的一种改进，所述第一水表和所述第二水表均是每五秒采集一次所述现时数据。

作为本实用新型基于LoRa扩频技术的漏水检测系统的技术方案的一种改进，所述触摸显示装置包括有报警装置，所述报警装置中预设有报警值，当所述第三差值大于等于所述报警值时，所述报警装置发出报警警告。

作为本实用新型基于LoRa扩频技术的漏水检测系统的技术方案的一种改进，所述第一水表和所述第二水表通过RS485协议把所述现时数据和所述时差数据传输到所述Lora数据发射终端。

作为本实用新型基于LoRa扩频技术的漏水检测系统的技术方案的一种改进，所述触摸显示装置为嵌入式一体化触摸屏。

作为本实用新型基于LoRa扩频技术的漏水检测系统的技术方案的一种改进，所述嵌入式一体化触摸屏上设置有USB接口，可用于在任何地方对数据进行处理。

作为本实用新型基于LoRa扩频技术的漏水检测系统的技术方案的一种改进，所述Lora 数据发射终端与所述Lora数据接收终端均为F8L10T终端。

作为本实用新型基于LoRa扩频技术的漏水检测系统的技术方案的一种改进，所述数据处理器为西门子SIMATIC S7-200数据处理器。

作为本实用新型基于LoRa扩频技术的漏水检测系统的技术方案的一种改进，所述水表为V51超声波水表。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、由于Lora无线技术可实现远程数据传输，通过Lora无线技术进行数据传输时，数据可以不经过云端，解决了现有技术中所存在的数据传输安全性较低的问题；

2、由于Lora无线技术的数据采集频率较高，可以通过多次的数据采集，实现实时检测的效果；

3、通过第一水表和第二水表之间分别采集的现时数据和时差数据的差值进行计算和处理，获得两现时数据之间的差值和两时差数据之间的差值，并把两差值进行对比，通过差值的变化率来判断是否出现漏水的情况，解决了现有技术中所存在的水表本身的误差和运行的工况会导致水表读数误差越来越大，无线准确的实现漏水检测效果的问题。

附图说明

图1为本实用新型的无线连接的连接结构示意图；

图2为本实用新型的数据处理的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所述，一种基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，包括有分别置于泵房内和泵房外的第一水表和第二水表，第一水表和第二水表均用于采集水表读数。水表读数包括有现时数据和时差数据，时差数据为12小时前的现时数据。

水表读取现时数据后，第一水表和第二水表通过RS485协议把现时数据传输到Lora数据发射终端。因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口，而且RS-485的数据最高传输速率为10Mbps，可以更好地实现数据实时采集的效果。

第一水表和第二水表分别与Lora数据发射终端无线连接，Lora数据发射终端还依次与 Lora数据接收终端、数据处理器和触摸显示装置无线连接。

Lora数据发射终端把数据基于Lora无线技术传输到Lora数据接收终端，Lora数据接收终端把数据传输到数据控制器，数据控制器用于存储和实时处理数据，以获得第一水表和第二水表分别采集的现时数据差值和时差数据差值，并把数据传输到触摸显示装置中。

通过Lora数据发射终端基于Lora无线技术把数据传输到Lora数据接收终端，Lora无线技术是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，属于物联网通信技术之一。它的名字来源于“Long Range”的缩写，从名字就能看出来，它的最大特点就是距离长以及采集数据的频率较高，可以通过长距离的数据传输，使数据在传输的过程中不用经过云端，不涉及数据泄漏等网络安全问题，且数据传输稳定、采集频率高、数据具有很高的实时性，保证了数据的安全性，实现了本实用新型基于LoRa扩频技术的漏水检测系统与电力生产系统完全物理隔离，符合南方电网对生产数据的网络安全要求，解决了现有技术中所存在的数据传输安全性较低的问题。

Lora数据发射终端和Lora数据接收终端之间的无线传输方式，该无线传输方式为基于 Lora扩频技术的无线数据传输方式，以嵌入式实时操作系统作为软件的支撑平台，可直接连接串口设备，产品能耗低，可以实现数字量和模拟量之间的传输转换，且数据的传输和处理不经过云后台，直接传输至独立的后台监控装置，不涉及数据泄漏等网络安全问题。同时， Lora数据发射终端通过Lora无线扩频技术将数据传输到3公里之外的Lora数据接收终端，实现远程且不经过云端的数据输送效果。

把数据安全地从Lora数据发射终端传输到Lora数据接收终端后，Lora数据接收终端把数据传输到数据处理器中进行处理和对比，把数据和处理结果传输到触摸显示装置中，便于工作人员确认数据之间是否存在问题，继而确认水表是否存在漏水的情况。

在本实用新型基于LoRa扩频技术的漏水检测系统中，通过第一水表和第二水表分别记录泵房外和泵房外的水表读数数据，可以获得不同位置的两水表的流水量。水表读表数据包括有现时数据和时差数据，第一水表和第二水表实时采集的现时数据在12小时后成为时差数据。优选的，第一水表和第二水表均是每五秒采集一次现时数据，可以保证数据的实时性。

第一水表所采集的现时数据为第一现时数据，第二水表所采集的现时数据为第二现时数据，第一现时数据和第二现时数据之间的数据差为第一差值。12小时前第一水表所采集的现时数据为第一时差数据，第二水表所采集的现时数据为第二时差数据，第一时差数据和第二时差数据之间的数据差为第二差值；第一差值和第二差值之间的差值为第三差值。

如图2所示，由于第一水表和第二水表所采集的数据均传输到数据处理器中进行存储，通过数据处理器对第一现时数据、第二现时数据、第一时差数据和第二时差数据进行处理，获得第一差值、第二差值和第三差值。

触摸显示装置包括有报警装置，在报警装置中预设有报警值，当第三差值大于等于报警值时，报警装置发出报警警告。

作为本实用新型的一个实施例，经检查从9月4日至9月18日，站外泵房水务公司机械水表走水4762吨，站外泵房电子水表走水4811吨，站内电子水表走水4847吨；以水务公司水表为基准，水表走水量误差均在2％以内，符合国家标准。经分析9月4日至9月18日的水表数据，内外水表差值与12小时前内外水表的差值偏差在-5～0吨之间浮动，因此将报警值设为5吨，若漏水超过10吨(5-(-5))即延时一分钟蜂鸣报警。

基于上述的实施例的结果，把报警值预设为5吨，当第三差值大于等于5吨时，报警装置发出报警警告，告知工作人员出现漏水，实现漏水检测的效果。

优选的，第一水表和第二水表均为V51超声波水表，可以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计算出水的流量，且V51超声波水表的始动流速低，量程比宽，测量精度高工作稳定，具有优秀的小流量检测能力，能更好地采集到流水量之间的数据，降低出现读数错误的几率。

Lora数据发射终端与Lora数据接收终端均为F8L10T终端，F8L10T终端采用高性能工业级芯片，接口丰富，方便客户运用，超低功耗，支持功率多级可调，保证系统长时间稳定运行，支持全球各地多种频段，如433/470/780/868/915MHz。

数据处理器为西门子SIMATIC S7-200数据处理器，SIMATIC S7-200微型PLC是在微型自动化领域的可靠，快速，灵活的控制器，在实时模式下具有速度快，具备通讯功能的特点，可实时编译器其内部程序代码。

触摸显示装置为嵌入式一体化触摸屏，方便工作人员对本实用新型基于LoRa扩频技术的漏水检测系统进行操作，例如读取历史水表所采集的数据。优选的，嵌入式一体化触摸屏上设置有USB接口，可通过U盘将历史数据导出，分析用水量曲线趋势图，并可用于在任何地方对数据进行进一步处理。

更优选的，第一水表和第二水表采用高密度内置锂电池，而Lora数据发射终端、Lora 数据接收终端和数据处理器均采用220V交流电源，能可靠运行6年。

本实用新型在使用的时候，第一水表和第二水表两块超声波水表通过RS485协议将数据实时传输到Lora F8L10T数据发射终端，Lora数据发射终端再通过Lora无线扩频技术将数据传输在3公里之外的Lora数据接收终端，接收到的数据再经过S7-200数据处理器的内部编程处理，显示在嵌入式一体化触摸屏上。

基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，其特征在于，包括有分别置于泵房内和泵房外的第一水表和第二水表，所述第一水表和所述第二水表均用于采集水表读数数据；所述水表读数数据包括有现时数据和时差数据，所述时差数据为12小时前的现时数据；

所述第一水表和所述第二水表分别与Lora数据发射终端无线连接，所述Lora数据发射终端还依次与Lora数据接收终端、数据处理器和触摸显示装置无线连接；

所述Lora数据发射终端把所述数据基于Lora无线技术传输到所述Lora数据接收终端；所述Lora数据接收终端把所述数据传输到所述数据控制器；所述数据控制器用于存储和实时处理数据，以获得第一水表和第二水表分别采集的现时数据差值和时差数据差值，并把所述数据传输到所述触摸显示装置中。

2.根据权利要求1所述的基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，其特征在于，所述第一水表所采集的现时数据为第一现时数据，所述第二水表所采集的现时数据为第二现时数据，所述第一现时数据和所述第二现时数据之间的数据差为第一差值；

12小时前所述第一水表所采集的现时数据为第一时差数据，所述第二水表所采集的现时数据为第二时差数据，所述第一时差数据和所述第二时差数据之间的数据差为第二差值；

所述第一差值和所述第二差值之间的差值为第三差值。

3.根据权利要求2所述的基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，其特征在于，所述第一水表和所述第二水表均是每五秒采集一次所述现时数据。

4.根据权利要求3所述的基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，其特征在于，所述触摸显示装置包括有报警装置，所述报警装置中预设有报警值，当所述第三差值大于等于所述报警值时，所述报警装置发出报警警告。

5.根据权利要求1所述的基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，其特征在于，所述第一水表和所述第二水表通过RS485协议把所述现时数据和所述时差数据传输到所述Lora数据发射终端。

6.根据权利要求1所述的基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，其特征在于，所述触摸显示装置为嵌入式一体化触摸屏。

7.根据权利要求6所述的基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，其特征在于，所述嵌入式一体化触摸屏上设置有USB接口，可用于在任何地方对数据进行处理。

8.根据权利要求1所述的基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，其特征在于，所述Lora数据发射终端与所述Lora数据接收终端均为F8L10T终端。

9.根据权利要求1所述的基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，其特征在于，所述数据处理器为西门子SIMATIC S7-200数据处理器。

10.根据权利要求1所述的基于LoRa扩频技术的漏水检测系统，其特征在于，所述水表为V51超声波水表。

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