一種多參數超聲波流體測試儀及其使用方法
2023-05-27 20:14:46 1
一種多參數超聲波流體測試儀及其使用方法
【專利摘要】本發明涉及一種多參數超聲波流體測試儀及其使用方法，包括：MSP430單片機、終端傳感器、信號調理電路、超聲波探頭、超聲處理電路、存儲器、報警輸出電路、數據輸出電路、網關、雲端資料庫；終端傳感器通過接口線纜將感知信息接入信號調理電路，超聲波探頭通過接口線纜將差分信號接入超聲處理電路，信號調理電路、超聲處理電路、存儲器、報警輸出電路、數據輸出電路分別接入MSP430單片機，數據輸出電路以有線／無線方式與網關相連，網關通過乙太網連接到雲端資料庫；本發明專利具有監測管道安全，操作簡單、施工方便、規模控制、運營成本低等優點，在節能系統和公共設施中具有極大的推廣價值。
【專利說明】一種多參數超聲波流體測試儀及其使用方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種流體測試儀，特別涉及一種多參數超聲波流體測試儀及其使用方法。
【背景技術】:
[0002]隨著社會的發展，人類面臨日益惡化的環境，能源的日益緊缺使得節約變得愈加重要。在日常生活中，流體能源佔了很大部分，比如水，油，蒸汽(熱能)，天然氣等等。能源的安全和無損傳輸是個很複雜的話題，需要同時監測其流量，瞬時流量，壓力，液位，水質等，才能快速定位問題。
[0003]目前，針對流體的監測，傳統方法多採用葉輪管段和插入式來監測其流量，費工費時，且很多時候無法關斷來施工；隨著超聲波技術的發展，採用外加式的超聲波傳感器解決了施工的難題，但無法解決遠程監測的問題。如果要同時監測管道壓力，需安裝壓力傳感器；要保證表井滲漏的安全，需專門安裝液位傳感器等等；多種傳感器的電壓，傳輸方式的不一致，使得同一時間同一地點監測管網要安裝多種傳感器，管網安全變得非常複雜，成本也非常高。
[0004]一旦管網發生問題，對於快速定位問題，之前的數據就變得非常重要。而目前所有專門的測試儀都無法實現多種數據的存儲和聯動分析。
【發明內容】
:
[0005]本發明是為了克服上述現有技術中缺陷，提供了一種多參數超聲波流體測試儀及其使用方法。
[0006]為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0007]一種多參數超聲波流體測試儀，包括:MSP430單片機、終端傳感器、信號調理電路、超聲波探頭、超聲處理電路、存儲器、報警輸出電路、數據輸出電路、網關、雲端資料庫；終端傳感器通過接口線纜將感知信息接入信號調理電路，超聲波探頭通過接口線纜將差分信號接入超聲處理電路，信號調理電路、超聲處理電路、存儲器、報警輸出電路、數據輸出電路分別接入MSP430單片機，數據輸出電路以有線/無線方式與網關相連，網關通過乙太網連接到雲端資料庫。
[0008]上述技術方案中，終端傳感器包括液位傳感器、壓力傳感器、水質傳感器、溫度傳感器。
[0009]上述技術方案中，液位傳感器將開關信號接入信號調理電路，壓力傳感器將電流信號接入信號調理電路，水質傳感器將電壓信號接入信號調理電路，溫度傳感器將電阻信號接入信號調理電路。
[0010]一種多參數超聲波流體測試儀的使用方法，包括以下步驟:
[0011]第一步:終端傳感器採集管道的壓力、溫度、液位、水質參量，終端傳感器通過接口線纜將感知信息接入信號調理電路，信號調理電路進行信號調理；超聲波探頭採集流量、流速參量，超聲波探頭通過接口線纜將感知信息接入超聲處理電路，超聲處理電路進行信號處理；
[0012]第二步:MSP430單片機對信號調理電路、超聲處理電路處理後的信號進行信號判讀，協議分析與轉換，同時和預置閥值進行對比，如超出預置閥值，則通過報警輸出電路發出警報，MSP430單片機將處理後的信號存儲至存儲器內；
[0013]第三步:數據輸出電路將MSP430單片機處理後的信號以有線/無線方式傳輸到網關，進行協議轉換，通過乙太網發送到雲端資料庫；
[0014]第四步:基於雲端資料庫，任何一個已授權的管理者通過任一臺連接區域網的PC機，可對轄區內的管道狀態進行在線的監測和分析，以便及時進行處理。
[0015]上述技術方案中，數據輸出電路有線方式採用USB、串口、乙太網，無線方式採用
2.4G或433M無線射頻信號。
[0016]上述技術方案中，數據輸出電路中有線/無線通信採用令牌環。
[0017]上述技術方案中，存儲器至少存儲6個月的數據。
[0018]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0019]I)配置有多種終端傳感器，以及超聲波探頭，可以同時採集管道內的流量、流速、壓力、溫度、液位多種參量，終端傳感器、超聲波探頭實時傳輸，使得管網故障非常迅速的被推送到管理者面前，提高了服務質量，縮短了定位時間，最大程度的保證了管網安全。
[0020]2)採用MSP430單片機，高性能的單片機預留多種接口，可以非常方便的接入其他的傳感器，輕鬆實現擴展。
[0021]3)網關使得系統擴展變得便捷，從而實現了對大量設備的集中管控，節省了大量的人力成本。
[0022]4)用戶操作簡單，只需要在任意地方連入Internet，登陸界面，輸入身份認證信息便可完成操作，不需要特殊的設備，也不需要安裝特殊的軟體，操作簡單，易於掌握。
[0023]5)採用有線/無線通信採用令牌環，保證的通信的可靠性。
[0024]6)施工簡單，無需破管，不停水，在很多特殊場合非常實用。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0025]圖1為本發明一種多參數超聲波流體測試儀的結構示意圖；
[0026]圖2為本發明一種多參數超聲波流體測試儀的工作流程圖。
[0027]圖中，1-MSP430單片機、2_終端傳感器、3_信號調理電路、4_超聲波探頭、5_超聲處理電路、6-存儲器、7-報警輸出電路、8-數據輸出電路、9-網關、10-雲端資料庫。
【具體實施方式】:
[0028]如圖所示，根據本發明的一種多參數超聲波流體測試儀，包括:MSP430單片機1、終端傳感器2、信號調理電路3、超聲波探頭4、超聲處理電路5、存儲器6、報警輸出電路7、數據輸出電路8、網關9、雲端資料庫10 ;終端傳感器2通過接口線纜將感知信息接入信號調理電路3，超聲波探頭4通過接口線纜將差分信號接入超聲處理電路5，信號調理電路3、超聲處理電路5、存儲器6、報警輸出電路7、數據輸出電路8分別接入MSP430單片機1，數據輸出電路8以有線/無線方式與網關9相連，網關9通過乙太網連接到雲端資料庫10。[0029]一種多參數超聲波流體測試儀的使用方法，包括以下步驟:
[0030]第一步:液位傳感器、壓力傳感器、水質傳感器、溫度傳感器分別採集管道的液位、壓力、水質、溫度參量，液位傳感器、壓力傳感器、水質傳感器、溫度傳感器分別通過接口線纜將液位、壓力、水質、溫度參量接入信號調理電路3，信號調理電路3進行信號調理；超聲波探頭4採集流量、流速參量，一個超聲波探頭4發射信號穿過管壁、介質、另一側管壁後，被另一個超聲波探頭4接收到，同時,第二個超聲波探頭4同樣發射信號被第一個超聲波探頭4接收到，由於受到介質流速的影響，二者存在時間差At，根據推算可以得出流速V和時間差At之間的換算關係V= (C2 / 2L) X At，進而可以得到流量值Q，超聲波探頭4通過接口線纜將感知信息接入超聲處理電路5，超聲處理電路5進行信號處理；
[0031]第二步:MSP430單片機I對信號調理電路3、超聲處理電路5處理後的信號進行信號判讀，協議分析與轉換，同時和預置閥值進行對比，如超出預置閥值，則通過報警輸出電路7發出警報，MSP430單片機I將處理後的信號存儲至存儲器6內；
[0032]第三步:數據輸出電路8將MSP430單片機I處理後的信號由串口通過屏蔽雙絞線傳輸或者由2.4G / 433M無線射頻信號傳輸到網關9，進行協議轉換，通過乙太網發送到雲端資料庫10 ；
[0033]第四步:基於雲端資料庫10，任何一個已授權的管理者通過任一臺連接區域網的PC機，可對轄區內的管道狀態進行在線的監測和分析，以便及時進行處理。
[0034]該一種多參數超聲波流體測試儀及其使用方法具有安全、快捷、運營成本低、管理方便、用戶操作簡單等優點，尤其便於在大量存在的水錶等管道能耗設備的統計監管，節省了人力成本和能源，在高校和公共設施的節能管理中具有極大的推廣價值。
[0035]以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但是，本發明並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種多參數超聲波流體測試儀，其特徵在於:包括，MSP430單片機、終端傳感器、信號調理電路、超聲波探頭、超聲處理電路、存儲器、報警輸出電路、數據輸出電路、網關、雲端資料庫；終端傳感器通過接口線纜將感知信息接入信號調理電路，超聲波探頭通過接口線纜將差分信號接入超聲處理電路，信號調理電路、超聲處理電路、存儲器、報警輸出電路、數據輸出電路分別接入MSP430單片機，數據輸出電路以有線/無線方式與網關相連，網關通過乙太網連接到雲端資料庫。
2.根據權利要求1所述的多參數超聲波流體測試儀，其特徵在於:所述終端傳感器包括液位傳感器、壓力傳感器、水質傳感器、溫度傳感器。
3.根據權利要求1或2所述的多參數超聲波流體測試儀，其特徵在於:所述液位傳感器將開關信號接入信號調理電路，壓力傳感器將電流信號接入信號調理電路，水質傳感器將電壓信號接入信號調理電路，溫度傳感器將電阻信號接入信號調理電路。
4.一種多參數超聲波流體測試儀的使用方法，包括以下步驟: 第一步:終端傳感器採集管道的壓力、溫度、液位、水質參量，終端傳感器通過接口線纜將感知信息接入信號調理電路，信號調理電路進行信號調理；超聲波探頭採集流量、流速參量，超聲波探頭通過接口線纜將感知信息接入超聲處理電路，超聲處理電路進行信號處理； 第二步:MSP430單片機對信號調理電路、超聲處理電路處理後的信號進行信號判讀，協議分析與轉換，同時和預置閥值進行對比，如超出預置閥值，則通過報警輸出電路發出警報，MSP430單片機將處理後的信號存儲至存儲器內； 第三步:數據輸出電路將MSP430單片機處理後的信號以有線/無線方式傳輸到網關，進行協議轉換，通過乙太網發送到雲端資料庫； 第四步:基於雲端資料庫，任何一個已授權的管理者通過任一臺連接區域網的PC機，可對轄區內的管道狀態進行在線的監測和分析，以便及時進行處理。
5.根據權利要求4所述的多參數超聲波流體測試儀的使用方法，其特徵在於:所述數據輸出電路有線方式採用USB、串口、乙太網，無線方式採用2.4G或433M無線射頻信號。
6.根據權利要求4所述的多參數超聲波流體測試儀的使用方法，其特徵在於:所述數據輸出電路中有線/無線通信採用令牌環。
7.根據權利要求4所述的多參數超聲波流體測試儀的使用方法，其特徵在於:所述存儲器至少存儲6個月的數據。
【文檔編號】G01D21/02GK103575330SQ201310468777
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】邵偉恩 申請人:無錫銳泰節能系統科學有限公司