摘要(yào):針對大口徑流(liú)量計
工作環境(jìng)惡劣、難以實時(shí)獲取流量數據(jù)的問題,本㊙️項目(mu)研發🌈了基于MSP430F149單(dān)片機的供水大(da)口徑流量計數(shù)🙇🏻據采集系統。首(shou)先提出了基于(yu)MSP430F149單片機的數據(jù)采集終端的硬(yìng)件架構,然後完(wan)成了用于終‼️端(duan)控制與數據處(chù)理的數據采集(jí)🌈系統功能設計(ji),實現了系統可(ke)視化。該系統可(kě)以對流量采集(jí)終端設備進行(hang)遠程操控并對(duì)流量數據進行(háng)可視化展示。将(jiang)研發的數據采(cǎi)集系統應用于(yú)供水🔅企業,實現(xiàn)了流量數據的(de)🔞有效獲取,對降(jiang)低水耗、節約水(shuǐ)資源有着重要(yao)意義。
供水處理(lǐ)核心技術所需(xu)的基礎數據主(zhǔ)要包括流量、壓(yā)力、電量和水質(zhi)參數等,其中流(liú)量主要有源水(shui)流量、出廠水流(liú)量、用戶流量等(děng)。在供水處理中(zhōng),這些流量數據(jù)被廣泛應用于(yu)其核心處理技(ji)術.中[4。特别是在(zài)降低⭕水耗、節約(yuē)水資源等方面(miàn),大流量計的流(liu)❤️量數據正确采(cai)集尤爲重要。以(yǐ)長沙爲例,DN30以上(shang)流量計(俗稱大(da)流量計)約有2.8萬(wan)塊,僅占整個水(shuǐ)表總數量的2.28%,而(ér)“大流量”計量占(zhàn)整個用水量的(de)🔴81.82%,研制大口徑流(liú)量計數據采集(ji)系統♌成爲供水(shuǐ)企業亟待解決(jue)的課題。
現有的(de)現場大口徑流(liu)量計監控與數(shu)據采集系統.在(zai)工作時,由⛷️于工(gōng)作環境惡劣,導(dao)緻其獲取的流(liú)量數據穩定性(xìng)低❌、精度⭐不高,常(chang)常因數據傳輸(shu)過程中出現GPRS(GeneralPackerRadioService,通(tōng)用無線🐉分組業(ye)務)信道阻塞而(er)🔆發生流量數👉據(jù)漏報甚至丢失(shi)的現象。這些因(yīn)素導緻各種供(gong)水🧑🏽🤝🧑🏻處理計量分(fen)⁉️析系統難以🌈獲(huo)得全面、正确的(de)數值,甚⭐至無法(fǎ)正常工作。
針對(dui)上述問題，基于(yú)MSP430F149單片機的供水(shuǐ)大口徑流量計(jì)數據采集系☔統(tong),提出了數據采(cǎi)集終端的軟硬(ying)件架構,實現了(le)🏃♀️流量🔴數據的可(kě)視化。該系統實(shí)時獲取供⭐水大(da)口徑流量計的(de)流量數據,獲取(qǔ)的數據穩定、精(jīng)度高,爲提💜高供(gòng)水管理的自動(dòng)化水平創造了(le)條件🏃🏻。
1.系統總體(ti)結構設計
一般(bān)大口徑流量計(ji)數據采集系統(tong)主要分爲兩大(da)部分:流量數據(ju)采集和流量數(shu)據可視化。流量(liàng)數據的采集通(tōng)過在流量計上(shang)安裝遠程數據(ju)采集終端系統(tong)來完成,終端系(xì)統負責現場的(de)流🏃♀️量數據采集(jí),将采集到的數(shu)據經過GPRS發送至(zhi)遠程系統,在遠(yuǎn)程系😄統中進行(háng)數據的解析與(yu)存儲;流量數據(ju)可視化主🤩要是(shi)将獲取到的實(shí)時數據通過圖(tú)表等方式更加(jiā)全面直觀地展(zhan)示,主要包含流(liu)量計設備管理(li)、分區管🔆理、管網(wang)流量管理等一(yi)系列功能。
設計(ji)的大口徑流量(liàng)計數據采集系(xi)統總體結.構具(jù)體如圖1所示。該(gāi)系統主要由3個(gè)層次組合:數據(jù)獲取端,即現場(chǎng)的水表及大流(liú)量計;數據監測(ce)端,即遠程監控(kong)及其數據🌈采樣(yàng)終📐端WB-RTU;數據傳輸(shū)端,即公用的遠(yuan)傳無線通🈲信網(wǎng)絡GPRS。由㊙️以上模塊(kuai)構成的流量計(ji)數據采集系統(tong),具有對大口徑(jing)流量計的數據(jù)采集與處理等(děng)功能。
2數據采集(jí)終端硬件架構(gòu)
大口徑流量計(jì)數據采集終端(duān)設計主要包括(kuò)硬件與軟件兩(liǎng)部分，其硬件結(jié)構如圖2所示。由(yóu)于流量計♍大多(duo)采用超聲🤩波或(huò)電磁式管道流(liu)量計,需設計基(jī)😘于RS-485的數字通信(xìn)接口。同時，爲了(le)更好地滿足低(dī)功耗要求，選擇(zé)💋MSP430F149單片機作💞爲其(qi)主要✨控制單元(yuán)🐉。該單片機不僅(jǐn)功耗低,且功能(neng)強大,具有很好(hǎo)的處理運算能(néng)力。
由于大口徑(jìng)流量計數據采(cǎi)集的現場環境(jìng)無交流♋電,該系(xì)統采用直流電(dian)源供電方式,電(dian)源實際使用總(zong)容量爲7.2V/26Ah,可以長(zhang)時間應用在工(gong)業現場,大大提(tí)高了終端⁉️的使(shi)用壽命。同時,考(kǎo)慮多種接🛀🏻口兼(jiān)容設計,采用多(duo)種數據輸人/輸(shu)出接口可以更(gèng)好🔅地适應多種(zhong)類型的流量儀(yi)表。無線🏃信道傳(chuán)輸主要是基于(yú)GPRS網絡,可以通過(guo)公用電信通信(xìn)網❌絡進行數據(ju)傳🤩輸。
3數據采集(jí)系統設計
3.1系統(tǒng)功能設計
根據(ju)大口徑流量計(jì)數據采集系統(tǒng)的軟件功能分(fèn)析和現👈場需求(qiu),設計的系統功(gōng)能詳細展示如(ru)圖3,主要實現數(shu)據采集功能、數(shu)據管理功能、GPRS通(tong)信功能、數據補(bu)采功能以及報(bào)警😍功能等數據(jù)采集功能:脈沖(chòng)量采集功🆚能,主(zhǔ)要用于單脈沖(chòng)🥵、雙脈沖、三脈沖(chòng)基表累計流量(liang)采集,其中雙脈(mò)沖、三脈沖基表(biǎo)具有水流方向(xiàng)判斷和🧑🏽🤝🧑🏻正、負流(liú)量計量功㊙️能;模(mó)拟量采集功能(néng),主要，用于采集(jí)瞬時流量;DC0-10V以及(jí)标準RS-485通信接口(kou),可以與基表進(jin)行RS-485通信,可📞作爲(wei)MBUS主站與MBUS從站基(ji)表進行通信。
數(shu)據管理功能:系(xi)統可以按設定(dìng)的采集時間間(jian)隔保存曆史🔴數(shu)💘據,采用Flash存儲方(fāng)式，掉電後能保(bǎo)證數據不丢失(shi),并且可以實時(shi)顯示流量數據(ju)。
GPRS通信功能:終端(duān)設備可按設定(ding)的時間間隔通(tōng)過GPRS定時.上報數(shu)據,同時可接收(shou)監控中心下行(háng)命令,從而實現(xian)對終端設備校(xiao)時以及曆史數(shu)據補采等功能(neng)。
數據補采功能(néng):通過系統軟件(jiàn)對數據采集終(zhōng)端發送曆史數(shu)💋據補采命令,使(shi)終端補傳因GPRS信(xìn)道不好而♊未上(shàng)傳的曆史數據(ju)。
報警功能:出現(xiàn)電池電量不足(zú)、水表倒流、水表(biao)停走、數據采集(jí)異常、終端與基(ji)表通信故障等(deng)情況時,終端數(shù)據采集系統會(huì)産生相應的報(bào)警信息,提示操(cāo)作人員根據報(bào)警信息及時處(chu)理相應故障。
3.2系(xi)統可視化實現(xiàn)
數據采集系統(tong)的主要功能是(shi)獲取流量數據(ju)并展🏃♀️.示🈚,同時保(bao)證數據傳輸的(de)實時性和正确(que)率。遠程采集數(shù)據是通過GPRS的無(wú)線傳輸來進行(háng)數據的穩定傳(chuan)輸,然後對其數(shù)據進行⛷️可視化(hua)顯示。因此,針對(dui)流量數據的可(ke)視化實現,系統(tǒng)界面進行描述(shù)，主要有系🏃🏻統管(guan)理、遠傳水表、分(fèn)區計量、區内計(ji)量、出廠計量等(deng)🔆模塊。爲了更好(hǎo)地分析每個流(liu)量計的流量數(shù)據,在系統中将(jiang)獲取的流量數(shu)據進行可🔆視.化(hua)展示。如圖4所🌈示(shì),可以直觀地看(kàn)出水量變化,并(bìng)且可以針對其(qi)中出現的異常(chang)情況進行快速(sù)處理，同時,将流(liú)量數據采用圖(tu)形表示,可以更(gèng)好地分析水量(liang)的變化趨勢。
4結(jié)語
研發了基于(yú)MSP430F149單片機的供水(shuǐ)大口徑流量計(jì)數據采集系⭐統(tong)。首先提出了基(ji)于MSP430F149單片機的數(shu)據采集終端硬(yìng)件架構🈲,然後完(wan)成了數據采集(ji)系統功能設計(ji),實現了系統可(ke)視🔞化。該系統能(néng)夠遠程操控流(liú)量采集終端設(shè)備,準确、實時獲(huo)取并可視化供(gong)水流量數據,大(dà)大節約了人力(li)物力,對降低水(shui)耗、節約水資源(yuán)具有重要意義(yi)。
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