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论述智能水表发展方向、水表技术及其应用实践

当前栏目:行业资讯日期:2019-03-08 10:31:35浏览量:17

今天小编就简要分析智能水表未来发展方向的基础上,提出了一款基于单片机的无线远传水表,并对该水表的设计进行了论述。希望能够对促进我国智能水表整体性能的提升及大范围普及应用有所帮助。

论述智能水表发展方向、水表技术及其应用实践

一.智能水表的发展方向分析

随着智能水表硬件配置的不断升级,加之网络技术的融入,使智能水表呈现出了如下发展趋势,即实时双向和数据共享。

1.实时双向

想要使智能水平达到实时双向的目标,需要网络与通讯两大技术的支撑,智能水表的远传功能主要是给水表的管理人员和用户使用的,正因如此,使得实时双向功能的实现对智能水表的发展具有重要的现实意义。从国内目前的总体情况上看,远传智能水表的使用能够便于管理人员获取水表的数据信息,这个过程是实时单向的,用户作为水表的使用者,却无法借助网络途径对所用的智能水表进行管理与操作,所以在智能水表的未来发展方向上,实时双向成为必然,通过网络技术,能够使智能水表实现远程数据读取、阀门控制等操作,数据通信网络的建立,则是智能水表实时双向功能实现的重要前提和基础。

2.数据共享

目前,在国家大力提倡节约用水的背景下,水资源的集约化管理程度不断提升,相关数据的共享性要求也随之增加,对水资源的利用现已成为全社会关注的热点问题,数据共享的重要性日益凸显。然而,国内水务管理部门使用的后台数据处理软件存在诸多缺陷,如数据接口没有实现标准化、管理流程不明确等等,鉴于此,在未来一段时期,水务管理后台数据处理系统的模块化设计将成为数据共享目标实现的必由之路。通过标准化能够使数据采集模式达到一致,模块化则能使水务管理功能的多样化需求得到满足,有助于实现水务跨区域管理的目标。

二.智能水表技术及其应用

1.系统设计目标

本文所设计的系统需要达到以下目标:实现对用户水表数据的远传集抄;实现对用户水表及阀门运行状态的采集与故障诊断;实现对水表内置电池的电压检测;能够在指定的日期对用户水表的读数进行抄读;可以对用户水表的阀门进行远程控制;实现“先用水、后付费”的用水消费模式;对远传智能水表日流量数据进行实时采集;按月对用户的用水量进行统计,为阶梯水价机制的实现奠定基础。

2.系统设计的总体方案

远传智能水表是一种无线网络与智能设备相结合的新型水表,设计过程中应用了单片机和外围硬件模块,并以GPRS完成数据的发送与接收,之所以采用这种设计方案,一方面是为了满足智能水表的需求,另一方面是凸显出水表的各种优势,如操控智能化、数据反馈实时化、阀门控制远程化等等。

3.设计原则

在本次开发中,应遵循以下几点原则:

(1)可靠性

远传智能水表数据传输必须具备足够高的可靠性,这是该水表的基本功能,也是实现远程抄送数据和水表控制的重要途径。

(2)经济性

由于本文所开发的这款智能水表是需要面向市场和用户的,所以它的市场竞争力是设计时必须予以充分考虑的问题,也就是说,在设计开发中,要本着性价比高的原则,故此,在设计时,要对核心处理器,即单片机的价格与性能进行评估。

(3)可扩展性

该水表的核心处理器为单片机,为达到可扩展性的需求,并综合考虑性价比的问题,通过比选后,决定采用MSP430系列单片机,它拥有数量较多的引脚和多个数据通道,由此为系统功能的增添提供了方便,不仅缩短了开发周期,还使系统具备了可扩展的能力,有助于水表的长期运行及后期完善。

论述智能水表发展方向、水表技术及其应用实践

4.水表具备的功能

远传智能水表具备如下功能:

(1)计量

应当能够准确记录水表的水量信息,如剩余水量、已用水量等等。

(2)保存

水表应具备总线传输功能,单片机能够与外围模块进行总线传输,从而确保命令与数据的发送和接收能实时进行。

(3)设置

允许相关管理人员借助手持式设备对水表进行检测或校准。

(4)报警

当水表出现各类故障问题时,如阀门故障、总线故障、芯片故障等,能自行对故障进行记录,并发出报警提示,借助GPRS将故障编号发送给监控管理系统。

(5)远传

利用单片机和GPRS模块的连接,实现GPRS的远传功能,系统具备双向全双工通信机制。

(6)显示

通过单片机与LCD屏的连接,实现水表状态信息的显示,未达到节能降耗的目的,单片机处于低功耗模式下,LCD屏为睡眠状态。

(7)非接触式IC读写卡

该水表的这一功能同时面向管理人员和用户,能提高工作效率。

5.设计要点

本文所提出的远传智能水表的硬件设计是以MSP430系列单片机为核心,对外围各个模块进行集成,主要包括以下几个模块:LCD屏、传感器、GPRS、电动阀门控制、非接触式IC读写卡、电压检测等等。

(1)单片机

本次设计中选用了MSP430单片机,其基本配置为闪存:32KB;SRAM:2KB;ADC10_A通道:8个;16位定时器:4个;实时时钟(带有报警功能);增强型通用串口:4个;总引脚:100个(I/O引脚72个)。

(2)其它硬件

LED显示屏选用的是带有汉显功能及9位数字显示的低功耗液晶屏;非接触式IC读写卡采用的是国内某公司自主研发的MFRC522射频卡;GPRS选用的是HAC-DP无线传输模块,它是基于GPRS网络平台的工业级通讯模块,具备短信报警功能。

三.结论

目前,该水表已在某小区内进行了试应用,自该水表应用后,减轻了水务管理人员的劳动强度,工作效率也获得了显著提升,水表运行较为稳定。由此可见,该智能水表具有一定的推广使用价值。


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