基於單點感知的家庭用水智能監測方法及其設備的製作方法
2023-12-05 05:14:01
專利名稱：基於單點感知的家庭用水智能監測方法及其設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對家庭用水情況的監測方法及其檢測 設備，更確切地說，本發明涉及一種基於單點感知的家庭用水智能監測方法及其設備。
背景技術：
目前，智慧家居概念由當初的設想逐步走向現實，水設備監測這一應用領域也逐漸引起了人們的注意。在用水監測方面，目前有三種方法I.使用傳統的水錶對用水量進行記載，但是只能反映單一用戶用水量信息，且沒法對用水事件進行識別，不屬家居智能範疇。2.使用基於分布式傳感網絡的設計。3.美國Fogarty等人優先用麥克風貼在家庭主要水管的外側,用於監聽水管裡水流的聲音，然後通過模式識別理論分辨不同的用水情況。但是，方法I不屬家居智能範疇，是最簡單的傳統記水量方式，精度較差，且反映出的信息單一。方法2設備複雜，不便於安裝，且成本較高。方法3不能夠區分類似的設備；並且不能識別並行事件，最大的缺點是不能預測每次事件的用水量信息。對於水量的評估，國外也沒有提出過很成熟的方法和手段，在工業上實現的水量監測方法由於高昂的價格不能夠應用在家庭中。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服了現有技術存在精度較差、反映出的信息單一、設備複雜不便於安裝與不能夠區分類似設備等問題，提供了一種基於單點感知的家庭用水智能監測方法及其設備。為解決上述技術問題，本發明是採用如下技術方案實現的所述的基於單點感知的家庭用水智能監測方法的步驟如下I.基於單點感知的家庭用水智能監測設備初始化參數操作者將基於單點感知的家庭用水智能監測設備中的數據存儲器進行清空，用水時間和用水量歸零；2.基於單點感知的家庭用水智能監測設備等待用戶隨時通過電腦界面讀取用水記錄;3.基於單點感知的家庭用水智能監測設備等待是否有用水事件發生，如果沒有用水事件發生，繼續等待是否有用水事件發生，如果有用水事件發生，則進行下一步驟4 ；4.基於單點感知的家庭用水智能監測設備判斷是否發生了用水事件；5.基於單點感知的家庭用水智能監測設備判斷出是何種用水事件；6.基於單點感知的家庭用水智能監測設備判斷是否是已知用水事件；7.基於單點感知的家庭用水智能監測設備判斷用水事件結束，並對本次用水事件的用水量進行估計；8.將基於單點感知的家庭用水智能監測設備存儲器中的數據處理成電腦可讀取的文件輸入輸出形式，以便於用戶對數據進行讀取；9.等待整個基於單點感知的家庭用水監測設備的退出命令，如果沒有退出命令，則回到步驟3，以此往復，基於單點感知的家庭用水智能監測設備檢測用水量的變化；如果有退出命令，則基於單點感知的家庭用水監測設備停止工作。技術方案中所述的基於單點感知的家庭用水智能監測設備判斷是否發生了用水事件是指I)非緩慢用水事件判斷，當水壓值超出一定閾值範圍時，利用用水事件開始點的水壓值和用水事件結束點的水壓值之差作為判斷的依據
權利要求
1.一種基於單點感知的家庭用水智能監測方法，其特徵在於，所述的基於單點感知的家庭用水智能監測方法的步驟如下1)基於單點感知的家庭用水智能監測設備初始化參數操作者將基於單點感知的家庭用水智能監測設備中的數據存儲器進行清空，用水時間和用水量歸零；2)基於單點感知的家庭用水智能監測設備等待用戶隨時通過電腦界面讀取用水記錄;3)基於單點感知的家庭用水智能監測設備等待是否有用水事件發生，如果沒有用水事件發生，繼續等待是否有用水事件發生，如果有用水事件發生，則進行下一步驟4)；4)基於單點感知的家庭用水智能監測設備判斷是否發生了用水事件；5)基於單點感知的家庭用水智能監測設備判斷出是何種用水事件；6)基於單點感知的家庭用水智能監測設備判斷是否是已知用水事件；7)基於單點感知的家庭用水智能監測設備判斷用水事件結束，並對本次用水事件的用水量進行估計；8)將基於單點感知的家庭用水智能監測設備存儲器中的數據處理成電腦可讀取的文件輸入輸出形式，以便於用戶對數據進行讀取；9)等待整個基於單點感知的家庭用水監測設備的退出命令，如果沒有退出命令，則回到步驟3)，以此往復，基於單點感知的家庭用水智能監測設備檢測用水量的變化；如果有退出命令，則基於單點感知的家庭用水監測設備停止工作。
2.按照權利要求I所述的基於單點感知的家庭用水智能監測方法，其特徵在於，所述的基於單點感知的家庭用水智能監測設備判斷是否發生了用水事件是指O非緩慢用水事件判斷，當水壓值超出一定閾值範圍時，利用用水事件開始點的水壓值和用水事件結束點的水壓值之差作為判斷的依據
3.按照權利要求I所述的基於單點感知的家庭用水智能監測方法，其特徵在於，所述的基於單點感知的家庭用水智能監測設備判斷出是何種用水事件是指I)基於單點感知的家庭用水智能監測設備開始對用水事件的水壓數據進行採集，通過安裝在水管中的水壓傳感器傳過來的電壓值，測得實時的水壓值，並將所有水壓的數據存在一個可讀寫的存儲文件中；2)基於單點感知的家庭用水智能監測設備讀取存儲文件中的水壓數據；3)基於單點感知的家庭用水智能監測設備對存儲文件中的數據進行分析，偵測是何種用水事件；4)基於單點感知的家庭用水智能監測設備提取用水事件的結束時間和用水數據，將它們存儲在存儲器中；5)基於單點感知的家庭用水智能監測設備生成用水事件的原始處理數據，這些數據包括都發生了哪些用水事件和水壓傳感器將水壓轉化為電壓的原始數據；6)基於單點感知的家庭用水智能監測設備退出該用水事件判斷過程。
4.按照權利要求3所述的基於單點感知的家庭用水智能監測方法，其特徵在於，所述的基於單點感知的家庭用水智能監測設備對存儲文件中的數據進行分析，偵測是何種用水事件是指算法1，由於原始水壓力波形振蕩數據包含很多高頻噪聲成分，因此首先通過一個低通濾波器，將濾波後的數據作為原始處理數據，當水壓數據信號超過一定的閾值時，表徵發生了一個用水事件，這個閾值可以根據每個家庭用戶靜態水壓的不同而調節假設我們有一個已知的用水事件序列X{Xi e Rn, I = 1,2,…，η}和一個未知的用水事件序列Y = Iy1, y2…，yj，為了獲得已知用水事件序列中和未知用水事件序列最匹配的用水事件序列，我們將已知用水事件序列都和未知用水事件序列進行內積計算
5.按照權利要求I所述的基於單點感知的家庭用水智能監測方法，其特徵在於，所述的基於單點感知的家庭用水智能監測設備判斷用水事件結束，並對本次用水事件的用水量進行估計是指 利用泊肅葉定律Q= Δ P/Rf來完成用水量的計算， 其中ΛΡ.代表用水事件前後的壓差，單位.Pa ;Rf.液態阻抗，Rf = 8uL/jir4，其中r.代表水管的半徑，單位.cm，u.表示液體的粘性，單位.Pa. s, I.表示管子的長度，單位· cm ; 每個用水裝置的Rf都是不相同的，即使是同一個用水裝置的冷熱水閥的Rf都是不相同的，原因是冷熱水在水管網絡中經歷了不同的路徑；分別對每個用水裝置的水管半徑r、液體粘性U、管子長度L進行提前測量，計算出用水裝置的液態阻抗Rf，再通過泊肅葉定律評估出用水量。
6.一種執行權利要求I所述的基於單點感知的家庭用水智能監測方法的基於單點感知的家庭用水智能監測設備，其特徵在於，所述的基於單點感知的家庭用水智能監測設備包括水壓傳感器、轉接板、型號為NI myDAQ的國家儀器數據採集卡(I)、電腦與USB線纜(2)； 水壓傳感器中的水龍頭接頭與家庭用水的水管連接，轉接板上的插頭I的2號腳接型號為NI myDAQ的國家儀器數據採集卡(I)上的+5V端，轉接板上的插頭I的I號腳連接型號為NI myDAQ的國家儀器數據採集卡(I)上的接地端；轉接板上的插頭2的I號腳連接水壓傳感器的地線，轉接板上的插頭2的2號腳連接水壓傳感器的信號線，轉接板上的插頭2的3號腳連接水壓傳感器的電源線；用線將型號為NI myDAQ的國家儀器數據採集卡(I)的AIO接線端子引出連接BNC插頭，BNC插頭與轉接板的BNC插槽連接，採用的USB線纜(2)將型號為NI myDAQ的國家儀器數據採集卡(I)和電腦的USB接口連接。
7.按照權利要求6所述的基於單點感知的家庭用水智能監測設備，其特徵在於，所述的轉接板由型號為2. 54mm排針的插頭2、型號為2. 54mm排針的插頭I、型號為LT-BNC-50KY的BNC連接器和導線組成； 型號為2. 54mm排針的插頭2中的3號腳與型號為2. 54mm排針的插頭I中的2號腳同和+5V電壓電線連接，型號為2. 54mm排針的插頭2的I號腳與型號為2. 54mm排針的插頭I中的I號腳同和地端電線連接，型號為2. 54_排針的插頭I中的I號腳與型號為LT-BNC-50KY的BNC連接器的接地端電線連接，型號為2. 54mm排針的插頭2的2號腳與型號為LT-BNC-50KY的BNC連接器的插槽電線連接。
全文摘要
本發明公開了一種基於單點感知的家庭用水智能監測方法及其設備，為克服現有技術設備複雜不便安裝與區分不出類似設備等問題。方法的步驟如下1.監測設備初始化參數；2.監測設備等待用戶讀取用水記錄；3.監測設備等待是否有用水事件發生，如果沒有用水事件發生，繼續等待是否有用水事件發生，有用水事件發生，則進行步驟4；4.監測設備判斷是否為打開閥門的用水事件；5.監測設備判斷出是何種用水事件；6.監測設備判斷是否是已知用水事件；7.監測設備判斷用水事件結束，並對用水事件的用水量進行估計；8.將監測設備存儲器中的數據處理以便於用戶對數據進行讀取；9.等待監測設備的退出命令，沒有退出命令，回到步驟3，以此往復。
文檔編號E03C1/02GK102912829SQ20121039036
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月15日 優先權日2012年10月15日
發明者周求湛, 車遙, 胡繼康, 歐淇源, 李亞強 申請人:吉林大學