創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國家發(fā)明授權(quán)專利——一種物聯(lián)網(wǎng)智能水表。該專利由成都尊華榮域科技有限公司申請(qǐng)，并于2018年1月26日獲得授權(quán)公告。
 
　　內(nèi)容說明
 
　　本發(fā)明涉及流量計(jì)領(lǐng)域，具體的說，是一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能水表。
 
　　發(fā)明背景
 
　　現(xiàn)階段的物聯(lián)網(wǎng)水表、智能水表和電子抄表水表，使用非電量的電測技術(shù)，將機(jī)械水表測量得到的流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成最終的數(shù)字電子信號(hào)；例如：在轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械計(jì)量齒輪上安裝永磁鐵，相近部位安裝干簧管，將水表的機(jī)械計(jì)量檢測的水量這一非電量模擬數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成電子電路可操作、可識(shí)別的電子脈沖數(shù)字量，由此實(shí)現(xiàn)模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換。機(jī)械式計(jì)量檢測的是機(jī)械模擬信號(hào)，并最終以機(jī)械數(shù)字字輪來顯示累計(jì)供水量；而收費(fèi)和收費(fèi)后的管理控制是電子數(shù)字信號(hào)，電子數(shù)字量再轉(zhuǎn)換成供水的模擬量(D/A轉(zhuǎn)換)。這種在機(jī)械式計(jì)量器進(jìn)行模/數(shù)(A/D)、數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換并用于電子控制的工作模式，存在重大缺陷，同時(shí)存在兩種計(jì)量數(shù)據(jù)，兩種計(jì)量結(jié)果，其檢測精確度還有待提高。從而導(dǎo)致監(jiān)控中心不能得到準(zhǔn)確有效的水表流量信息。
 
　　發(fā)明內(nèi)容
 
　　本發(fā)明的目的在于提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能水表，不僅能讓監(jiān)控中心無線遠(yuǎn)程查詢管道流量的參數(shù)，而且在檢測精確度上得到大幅度提升。
 

圖為本發(fā)明的原理框圖

 
　　本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能水表，包括微處理器、LCD顯示器、流量傳感器、無線通信模塊、電磁閥、電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊、智能網(wǎng)關(guān)、監(jiān)控中心；微處理器分別與流量傳感器、LCD顯示器、無線通信模塊、電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊電性連接；無線通信模塊通過智能網(wǎng)關(guān)與監(jiān)控中心通訊連接；流量傳感器包括依次連接的控制模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、超聲波換能器、信號(hào)調(diào)理電路；信號(hào)調(diào)理電路還與微處理器連接。
 
　　信號(hào)調(diào)理電路包括依次連接的電壓放大電路、帶通濾波電路、自增益放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；電壓放大電路主要由RC電路與運(yùn)算放大器連接而成。其使用時(shí)：首先流量傳感器對(duì)用水管道進(jìn)行流量檢測，流量傳感器中的控制模塊發(fā)送檢測驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信息通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將驅(qū)動(dòng)信號(hào)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)被超聲波換能器接收后，超聲波換能器中的發(fā)射器把電能轉(zhuǎn)化為超聲波能量，超聲波能量在用水管內(nèi)反射后，再由超聲波換能器中的接收器進(jìn)行接收，接收到反射的超聲波能量以后，再由信號(hào)調(diào)制電路進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，經(jīng)過信號(hào)放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換以后，得到檢測到的數(shù)字信號(hào)。
 
　　檢測到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)過微處理器接收并處理以后得到最終的流量數(shù)據(jù)，流量數(shù)據(jù)一方面通過與微處理器相連接的LCD顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；另一方面通過無線通信模塊發(fā)送至智能網(wǎng)關(guān)，智能網(wǎng)關(guān)收集統(tǒng)一多個(gè)智能水表信息后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換，并把統(tǒng)一過后的信息發(fā)送至控制中心以供信息查詢，并且可以通過查詢結(jié)果控制電磁閥實(shí)現(xiàn)水流量的開啟和關(guān)閉。
 
　　為了更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，進(jìn)一步地，無線通信模塊為ZigBee模塊。這里采用ZigBee模塊是因?yàn)樗啾容^于同類無線技術(shù)如WIFI和藍(lán)牙，ZigBee模塊具有低功耗、短時(shí)延、高可靠性的特點(diǎn)，并且網(wǎng)絡(luò)容量大，能夠容納六萬多個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，非常適用于作為傳感器網(wǎng)絡(luò)，成本也不高，具有極高的性價(jià)比?？刂颇K為FPGA最小系統(tǒng)模塊，F(xiàn)PGA最小系統(tǒng)包括芯片EP4CE10E22C8N、分別與芯片EP4CE10E22C8N電性連接的復(fù)位電路、第一時(shí)鐘電路、Flash存儲(chǔ)模塊，通過芯片EP4CE10E22C8N對(duì)整個(gè)流量計(jì)工作過程地良好控制，復(fù)位電路、第一時(shí)鐘電路、Flash存儲(chǔ)模塊保證其FPGA最小系統(tǒng)穩(wěn)定正常運(yùn)行，即使出錯(cuò)也能及時(shí)恢復(fù)。電磁閥驅(qū)動(dòng)電路主要由三極管Q1和繼電器K1連接而成。通過三極管和繼電器組成的電磁閥驅(qū)動(dòng)電路，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且控制精度高，非常實(shí)用。微處理器為單片機(jī)處理器。具體采用AT89C51不僅體積小巧便于安裝，而且具有功耗低、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
 
　　本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：本發(fā)明通過FPGA最小系統(tǒng)作為控制模塊，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的高速存儲(chǔ)和高速處理，并且能夠得到高精度的計(jì)算結(jié)果極大程度提升了流量計(jì)的準(zhǔn)確度，而且通過設(shè)置無線通信模塊，實(shí)現(xiàn)抄表信息的遠(yuǎn)程查詢以及對(duì)水流量的精準(zhǔn)控制，避免了人工上門檢查，提高了工作效率。