一種自來水流量監測系統的製作方法
2023-05-07 09:45:41 1
一種自來水流量監測系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自來水流量監測系統，該系統由若干監測終端、無線數據傳輸（GSM/GPRS）網絡和監控中心三部分組成。其中，監測終端安裝於各供水分區的監測點，及時將監測到的流量數據通過GSM/GPRS網絡傳輸到設在自來水公司的監控中心，由中心對各分區的數據進行分析，從而實現對各分區供水的科學管理。
【專利說明】一種自來水流量監測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種遠程監測技術，具體涉及一種自來水流量遠程監測系統。
【背景技術】
[0002]GPRS即通用無線分組業務。它是基於現在運行的GSM基礎上發展的數據業務，類似於固定交換技術中的數據分組業務。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。GPRS特別適用於間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用於偶爾的大數據傳輸。GPRS業務能提供不間斷的信息服務，利用GPRS可以使用戶在移動狀態下使用各種高速數據業務。
[0003]再者，現有的水流量遠程一般都採用一些近距離的監控手段，所獲得的數據無法進行遠程傳輸；同時在進行現場數據監測時，所獲得的監測數據一般都不太精確，造成後期水流分析的結果存在較大誤差。
實用新型內容
[0004]本實用新型針對現有水流量監測技術所存在的問題，而提供一種新型的自來水流量監測系統。該系統基於GSM/GPRS技術，能夠及時將監測到的流量數據通過GSM/GPRS網絡傳輸到監控中心，由中心對各分區的數據進行分析，從而實現對各分區供水的科學管理。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型採用如下的技術方案:
[0006]一種自來水流量監測系統，所述監測系統包括:
[0007]若干監測終端，所述若干監測終端分別安置於待監測供水分區的監測點，實時監測流量數據；
[0008]無線數據傳輸網絡，所述無線數據傳輸網絡數據連接若干監測終端和監控中心；
[0009]監控中心，所述監控中心分析處理若干監測終端監測並傳輸的數據。
[0010]在本實用新型的優選實例中，所述無線數據傳輸網絡為GSM/GPRS網絡。
[0011]進一步的，所述供水分區由安裝於供水管網上的若干監測終端，將整個供水系統劃分而形成，每個區域作為一個監測點。
[0012]進一步的，所述監測終端包括:單片機、GSM/GPRS DTU、供電電路、實時時鐘、Flash存儲器以及數據採集設備，所述單片機控制連接GSM/GPRSDTU、實時時鐘、Flash存儲器以及數據採集設備；所述供電電路電連接單片機、GSM/GPRS DTU、實時時鐘、Flash存儲器。
[0013]再進一步的，所述單片機通過RS232總線與數據採集設備數據相接。
[0014]再進一步的，所述單片機通過串行通信接口與GSM/GPRS DTU相接。
[0015]再進一步的，所述監測終端還包括掉電監測電路，所述掉電監測電路直接接一220V交流電電源，作為其輸入，並經光耦隔離，連接到單片機。
[0016]根據上述方案得到的自來水流量監測系統實時精確監測各供水分區的監測點，能夠及時將監測到的流量數據通過GSM/GPRS網絡，遠距離的傳輸到設在自來水公司的監控 中心，由中心對各分區的數據進行分析，從而實現對各分區供水的科學管理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本實用新型。
[0018]圖1為本實用新型的系統框圖；
[0019]圖2為本實用新型中監測終端的結構原理圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0021]參見圖1，本實用新型提供的自來水流量遠程監測系統主要由若干監測終端100、無線數據傳輸網絡200和監控中心300三部分組成。
[0022]其中，監測終端100作為前端數據採集設備，其安裝於各供水分區的監測點，實時獲取各供水分區的監測點的水流數據，並將監測到的流量數據通過無線數據傳輸網絡200傳輸到設在自來水公司的監控中心。
[0023]無線數據傳輸網絡200用於數據連通監測終端100和監控中心300，實現它們之間的遠距離數據通信。為了保證數據傳輸的速率和穩定，該無線數據傳輸網絡200可採用GSM/GPRS 網絡。
[0024]監控中心300為整個系統的後臺數據處理中，其對由監測終端100監測並通過無線數據傳輸網絡200傳輸的數據進行分析，從而實時得知各個分區的水流量情況，能夠實現對各分區供水的科學管理。
[0025]本系統中用於待監測的各供水分區不是一般的給水系統分區(並聯分區或串聯分區)，而是在供水管網上安裝流量計將整個供水系統劃分成若干個供水區域，每個區域作為一個監測點，對管理區域內流進的自來水總量和實際銷售的水量進行量化管理，以此來了解和掌握各區域內的需水量、供銷差、漏失量、未收費水量等情況。
[0026]對於本實例中的無線數據傳輸網絡200和監控中心300，具體為本領域技術人員的熟知技術，此處不加以贅述。
[0027]對於監測終端100，如圖2所示，其主要包括PIC單片機101、GSM/GPRSDTU(包括SIM卡、天線等)102、供電電路103、實時時鐘104、Flash存儲器105、數據採集設備106以及掉電監測電路107組成。
[0028]1、PIC 單片機 101
[0029]鑑於監測終端需要設置在無人看管、環境較惡劣的地方，要求抗幹擾能力強、性能可靠，採用了 Microchip公司的PIC單片機中的PIC16F877A。PIC16F877A單片機內部有8K*14的Flash程序存儲器和368B的RAM數據存儲器；採用哈佛結構，數據線和指令線分離，取數據和取指令可以同時進行，執行效率高、速度快。該PIC單片機為整個監測終端100的控制中心，其分別控制連接監測終端100中的其他組成部件。
[0030]2GSM/GPRS DTU (102)
[0031]無線通信模塊採用成都眾山科技有限公司的ZSD2110 GSM/GPRS DTU0 ZSD2110是一款使用GSM/GPRS進行無線數據傳輸的終端設備，支持PPP、TCP、UDP、ICMP等眾多複雜網絡協議，支持透明數據傳輸和用戶自由控制傳輸模式，同時支持點對點、點對多點、設備間、設備與中心間等各種不同的通信模式。
[0032]如圖2所示，PIC單片機101採集數據以及跟DTU之間的通信都是通過串行接口。在具體設計時，由於PIC16F877A只有一個USART接口，本實例採用分時復用的原則，通過一片4位總線開關晶片FST3125在流量計與DTU之間切換，平時與流量計接通，採集數據，上傳時間到時，斷開與流量計的連接，接通DTU，上傳數據(必要時完成校時)。
[0033]3、實時時鐘104
[0034]實時時鐘用於提供系統採樣、定時上傳、記錄斷電/復電時間等操作的時間基準，是本系統不可缺少的一部分。本實例選用了 DS1302實時時鐘晶片。
[0035]DS1302使用32.768kHz的外部晶振，該振蕩電路不需要外接任何電阻或電容，設計簡單。需要注意的是，在晶振的選擇上，只能選用負載電容為6pF的32.768kHz晶振，否則可能會導致晶振不能起振，DS1302不計 時的問題。
[0036]4、Flash 存儲器 105
[0037]本實例採用串行SPI Flash存儲器作為外部存儲器，記錄歷史數據和斷電/復電時間。與以往的並行存儲器或鐵電存儲器相比，串行存儲器具有很大優勢。並行存儲器存儲容量大，讀寫速度快，但是抗幹擾能力差；鐵電存儲器採用串行接口，抗幹擾能力強，也具有很高的靈活性，可以單字節讀寫(不需要擦除，可直接改寫數據)，但其存儲密度小，單位成本高，讀寫速度較慢。在本實例中採用的M25P16存儲器綜合了這二者的優點，不僅存儲容量大，讀寫速度快，而且抗幹擾能力強，佔用MCU引腳資源少。
[0038]5、供電電路103及掉電監測電路107
[0039]供電電路103使得整個監測終端上的器件都工作在5V電壓下。掉電監測電路107，能夠保證在突然斷電的情況下，能及時記錄斷電時間，以備向監控中心報告，還需要備用電源以及斷電檢測電路。
[0040]本實例中，供電電路103的主電源採用UPS供電，可保證在交流電斷電的情況下仍能工作；另外從220V交流電直接接一電源作為掉電監測電路107的輸入，經光耦隔離，連接到單片機的RBO引腳，這樣在斷電時，能夠觸發單片機的RBO外部中斷實現斷電保護，讀取當前DS1302的時間保存到Flash存儲器，並經DTU上傳到監控中心，然後使單片機進入低功耗工作狀態。在恢復供電時，同樣要記錄復電時間並上傳。
[0041]6、數據採集設備106
[0042]數據採集設備106其安置於供水管網上，將整個供水系統劃分成若干個供水區域，每個區域作為一個監測點，對管理區域內流進的自來水總量和實際銷售的水量進行量化管理，以此來了解和掌握各區域內的需水量、供銷差、漏失量、未收費水量等情況。本實例中，該數據採集設備106由流量計以及相應的轉換器組成，通過RS232總線與單片機相接。
[0043]根據上述具體實施方案形成的自來水流量遠程監測系統，其實際運行具有如下優
佔-
.[0044](I)現場實時採集流量信息，包括瞬時流量、正向總量、反向總量、流量百分比、差值總量、流速等信息。
[0045](2)具有遠程通信功能。定時將採集的流量信息通過GSM/GPRS網絡，上傳至監控中心。[0046](3)監測終端可以按監控中心的指令完成校時。
[0047](4)停電復電時間記錄。監測流量計的供電，一旦停電立即記錄下停電時間，並報告監控中心，隨即進入睡眠模式；恢復供電時，記錄來電時間，也上傳到中心。
[0048](5)歷史數據記錄。具有一定的非易失性數據存儲區，可在本地保存斷電/復電時間以及歷史數據。
[0049](6)及時更新。監測終端預留升級接口，可在不改變硬體設計的情況下根據用戶的需要進行升級，滿足不同用戶的需求。
[0050]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型範圍內。本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種自來水流量監測系統，其特徵在於，所述監測系統包括: 若干監測終端，所述若干監測終端分別安置於待監測供水分區的監測點，實時監測流量數據； 無線數據傳輸網絡，所述無線數據傳輸網絡數據連接若干監測終端和監控中心； 監控中心,所述監控中心分析處理若干監測終端監測並傳輸的數據。
2.根據權利要求1所述的一種自來水流量監測系統，其特徵在於，所述無線數據傳輸網絡為GSM/GPRS網絡。
3.根據權利要求1所述的一種自來水流量監測系統，其特徵在於，所述供水分區由安裝於供水管網上的若干監測終端，將整個供水系統劃分而形成，每個區域作為一個監測點。
4.根據權利要求1所述的一種自來水流量監測系統，其特徵在於，所述監測終端包括:單片機、GSM/GPRS DTU、供電電路、實時時鐘、Flash存儲器以及數據採集設備，所述單片機控制連接GSM/GPRS DTU、實時時鐘、Flash存儲器以及數據採集設備；所述供電電路電連接單片機、GSM/GPRS DTU、實時時鐘、Flash存儲器。
5.根據權利要求4所述的一種自來水流量監測系統，其特徵在於，所述單片機通過RS232總線與數據採集設備數據相接。
6.根據權利要求4所述的一種自來水流量監測系統，其特徵在於，所述單片機通過串行通信接口與GSM/GPRS DTU相接。
7.根據權利要求4至6中任一項所述的一種自來水流量監測系統，其特徵在於，所述監測終端還包括掉電監測電路，所述掉電監測電路直接接一 220V交流電電源，作為其輸入，並經光耦隔離，連接到單片機。
【文檔編號】G05B19/418GK203414791SQ201320457737
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月29日 優先權日:2013年7月29日
【發明者】胡從洋 申請人:上海寬岱電訊科技發展有限公司