嵌入式供水終端漏水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
2．1 嵌入式工控模板M2080
M2080-U20是高性價(jià)比的MiniARM工控模塊，采用了LPC2220工業(yè)級(jí)嵌入式微控制器，將ARM最小系統(tǒng)、以太網(wǎng)／CAN／USB控制器、電子硬盤(pán)(Flash on Board)等設(shè)備高度集成于小巧的模塊之上，預(yù)裝μC／OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、底層基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫(kù)、中間件軟件函數(shù)庫(kù)(FAT文件管理系統(tǒng)、以太網(wǎng)、CAN-bus、USB Device／Host／OTG、CF／SD／MMC卡、ZLG500、GPRS／CDMA等模塊)，提供總線保護(hù)設(shè)計(jì)，使模塊具有良好的EMC性能及穩(wěn)定性。
2．2 超聲流量檢測(cè)模塊
2．2．1 超聲流量監(jiān)測(cè)的原理
超聲流量監(jiān)測(cè)采用非侵入式或稱夾緊式超聲流量傳感器，安裝在已有管道上，亦可做成管段式。其基本的構(gòu)成如圖3所示。超聲波通過(guò)由塑料制品或金屬材料制成的聲楔進(jìn)入管道和液體，按照斯奈爾定律，始發(fā)的聲波在鋼管的界面上出現(xiàn)橫波和縱波，橫波進(jìn)入液體，而將縱波全反射掉。超聲波進(jìn)入液體后又變成縱波，穿越液體后，經(jīng)斜對(duì)面的管壁、聲楔，被超聲換能器2接收。從超聲換能器1到超聲換能器2的聲信號(hào)為順向；反之為逆向。
時(shí)差法流量測(cè)量是利用測(cè)量超聲波脈沖在液體中順向傳播和逆向傳播的時(shí)間差來(lái)檢測(cè)流量，具體計(jì)算公式與測(cè)量方法見(jiàn)文獻(xiàn)。
圖3超聲流量檢測(cè)原理本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/150881.htm
2．2．2 超聲流量傳感器選擇
系統(tǒng)選用DTFX系列小管徑超聲流量傳感器DN20-50， 它的換能器是突發(fā)至多達(dá)每組約100個(gè)脈沖，提供近100～1000倍的信號(hào)強(qiáng)度，即使發(fā)射脈沖中斷，仍能滿足精確測(cè)量流量所需的足夠信號(hào)，在有一定量的氣泡和懸浮物存在的情況下也能可靠測(cè)量。 它不受流體性質(zhì)變化的影響，這樣就允許單個(gè)的換能器在很寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)射和接收，在管道上使用時(shí)可以發(fā)射不失真、穩(wěn)定性好及高振幅的聲波信號(hào)，單組傳感器即可達(dá)到較高的測(cè)量精度。
2．3 人體探測(cè)與調(diào)理模塊
人體探測(cè)模塊的作用是配合超聲流量傳感器的測(cè)量，判斷是否是非正常用水，即是否存在漏水現(xiàn)象。具體判斷方法：若超聲流量傳感器檢測(cè)到供水終端已經(jīng)打開(kāi)，再通過(guò)人體探測(cè)模塊判斷是否有人在該終端附近，如果有人在，則是正常用水，否則是存在漏水現(xiàn)象，然后延時(shí)十五分鐘再判斷，若仍然無(wú)人關(guān)掉水龍頭，證明該終端確實(shí)存在漏水現(xiàn)象，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試節(jié)點(diǎn)向主控系統(tǒng)發(fā)出漏水的指令，通知維修人員及時(shí)維護(hù)。
人體探測(cè)模塊采用多個(gè)熱釋電傳感器組成的探測(cè)陣列，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)區(qū)域的探測(cè)。每個(gè)供水終端(如：水龍頭)采用一個(gè)熱釋電傳感器，由微處理器輪流采集每個(gè)傳感器的信號(hào)，在一個(gè)區(qū)域(如一個(gè)洗手間，或者衛(wèi)生間)的所有傳感器中只要有一個(gè)探測(cè)到有人存在即可。
熱釋電傳感器及其信號(hào)調(diào)理電路，如圖4所示。利用三級(jí)放大電路，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器W1和W2，可使輸出信號(hào)的幅度為0～3．3V的信號(hào)，然后通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量。
評(píng)論