摘要:針對(duì)大口徑流(liu)量計 工作(zuò)環境惡劣(liè)、難以實時(shí)獲取流量(liang)數據的問(wen)題,本項目(mù)研😄發了基(jī)于MSP430F149單片機(jī)的供水大(dà)口徑流量(liang)計數據采(cǎi)集系統。首(shǒu)先提出了(le)基于MSP430F149單片(pian)機的數據(jù)采集終端(duān)的硬件架(jia)構,然後完(wan)成了用于(yú)終端控制(zhi)與數㊙️據處(chù)理的數據(jù)采集系統(tong)功能♊設計(ji),實現了系(xì)統可❤️視化(hua)。該系統可(ke)以對流量(liang)采集終端(duān)設☔備進行(hang)遠程操控(kòng)并對流量(liang)數據進行(hang)可視化展(zhan)示。将研發(fā)🌏的數據采(cǎi)集系統應(yīng)用于供水(shui)⚽企業,實現(xiàn)了流量數(shù)據的有效(xiao)獲取,對降(jiàng)低水耗、節(jie)約水資源(yuán)有着重要(yào)意義。
　　供水(shuǐ)處理核心(xin)技術所需(xu)的基礎數(shù)據主要包(bao)括流量、壓(ya)力、電量和(he)水質參數(shu)等,其中流(liu)量主要有(you)源水流量(liang)、出廠水流(liú)量、用戶流(liú)量等。在供(gong)水處理中(zhong),這些流量(liàng)數據被廣(guang)泛應用于(yú)其核心處(chù)理技術.中(zhong)[4。特别是在(zài)降低💘水耗(hao)、節約水資(zī)源等方面(miàn),大流量計(jì)的流量數(shù)據正确采(cai)集尤爲重(zhong)要。以長沙(shā)爲例,DN30以上(shang)流量計(俗(su)稱大流量(liang)計)約有2.8萬(wan)塊,僅占整(zheng)個水表總(zong)數量的2.28%,而(er)“大流量”計(jì)量占整個(gè)用水量的(de)81.82%,研制大口(kǒu)徑流量計(jì)數據采集(ji)系統成爲(wèi)供水企業(yè)亟待解決(jue)的課🧑🏽‍🤝‍🧑🏻題。
　　現(xiàn)有的現場(chang)大口徑流(liu)量計監控(kòng)與數據采(cai)集系統.在(zai)工作🈲時😘,由(you)于工作環(huan)境惡劣,導(dǎo)緻其獲取(qǔ)的流量數(shù)據穩定性(xing)低💰、精度不(bu)高,常常因(yin)數據傳輸(shu)過程中出(chu)現GPRS(GeneralPackerRadioService,通用無(wu)線分組業(yè)🥵務)信道阻(zǔ)塞而發生(sheng)流量數據(ju)漏報甚至(zhì)丢失的現(xian)象。這些因(yin)素導緻各(ge)種供水♈處(chù)理計量分(fèn)析系統難(nan)以獲得全(quán)面、正确的(de)數值,甚至(zhi)無法正常(cháng)工作。
　　針對(dui)上述問題(tí)，基于MSP430F149單片(piàn)機的供水(shui)大口徑流(liú)量計數據(jù)采💃🏻集系統(tong),提出了數(shu)據采集終(zhong)端的軟硬(yìng)件架構,實(shi)現了流量(liàng)數據的可(kě)視化。該系(xi)統實時獲(huo)取供水大(da)口👄徑流量(liàng)計的流量(liang)數據,獲取(qǔ)的數據穩(wen)定、精度高(gāo),爲提高供(gong)水管理的(de)自動化水(shui)平創造了(le)條件。
1.系統(tǒng)總體結構(gou)設計
　　一般(bān)大口徑流(liu)量計數據(ju)采集系統(tong)主要分爲(wei)兩大✂️部分(fèn):流量⚽數🈚據(ju)采集和流(liú)量數據可(kě)視化。流量(liàng)數據💃🏻的采(cǎi)集通過在(zai)流量計上(shàng)安裝遠程(cheng)數據采集(ji)終端系統(tong)來完成,終(zhong)端系統負(fu)責現場的(de)流量數據(jù)采集🌈,将采(cai)集到的數(shù)據經過GPRS發(fa)送至遠程(chéng)系統,在遠(yuǎn)程系❗統中(zhōng)進行數據(ju)的解析與(yǔ)存儲;流量(liang)數據可視(shì)化主✏️要是(shi)将獲取到(dao)的實時數(shù)據通過圖(tú)表等方式(shi)更加全面(mian)直觀地展(zhǎn)示,主要包(bao)♈含流量計(jì)設備管理(li)、分區管理(li)、管網流量(liàng)管理🧑🏽‍🤝‍🧑🏻等一(yi)系列功能(néng)。
　　設計的大(dà)口徑流量(liàng)計數據采(cǎi)集系統總(zong)體結.構具(jù)體如圖1所(suo)示。該系統(tong)主要由3個(gè)層次組合(hé):數據獲取(qu)端,即現場(chǎng)的水💃🏻表及(ji)大流量計(ji);數據監測(cè)端,即遠程(cheng)監控及其(qí)數據采樣(yàng)終🌈端WB-RTU;數據(ju)傳輸端,即(ji)公用的遠(yuǎn)🏒傳無線通(tōng)信網絡GPRS。由(yóu)以上模塊(kuài)構成的流(liú)量計數據(jù)采集系統(tǒng),具㊙️有對大(dà)口徑✉️流量(liang)計的數據(jù)采集與處(chù)⛱️理等功能(néng)。
 
2數據采集(ji)終端硬件(jiàn)架構
　　大口(kou)徑流量計(ji)數據采集(ji)終端設計(ji)主要包括(kuo)硬件與⛷️軟(ruǎn)♊件💚兩部分(fèn)，其硬件結(jié)構如圖2所(suǒ)示。由于流(liú)量計❓大多(duō)采用🌂超聲(shēng)波或電磁(ci)式管道流(liu)量計,需設(shè)計基于RS-485的(de)數🚶字通信(xìn)接口。同時(shi)，爲了更好(hao)地滿足低(dī)功耗要求(qiú)，選擇MSP430F149單片(piàn)機作爲其(qi)主要控制(zhi)單元。該單(dan)片機不僅(jǐn)功耗低,且(qie)功能強大(da),具有很好(hao)的☂️處理運(yun)算能力。
 
　　由(you)于大口徑(jing)流量計數(shu)據采集的(de)現場環境(jìng)無交流電(diàn),該系統采(cai)用直流電(dian)源供電方(fāng)式,電源實(shí)際使用總(zong)容量爲7.2V/26Ah,可(kě)以🥰長時間(jian)應用在工(gōng)業現場,大(da)大提高了(le)終端的使(shi)用壽命。同(tong)時,考慮多(duo)種接口兼(jiān)容設計,采(cǎi)用多種數(shu)據輸人/輸(shu)出接口可(ke)以更好地(dì)适應多☎️種(zhong)類型的流(liu)🤞量儀表。無(wú)線信道傳(chuán)輸主要是(shi)基于GPRS網絡(luò),可以通過(guò)✉️公💛用電信(xin)通信網絡(luò)進行數據(ju)傳⁉️輸。
3數據(ju)采集系統(tǒng)設計
3.1系統(tong)功能設計(ji)
　　根據大口(kǒu)徑流量計(ji)數據采集(jí)系統的軟(ruan)件功能分(fèn)👈析和現場(chǎng)需求,設計(jì)的系統功(gong)能詳細展(zhan)示如圖3,主(zhu)🔞要實現數(shù)據采集功(gōng)❤️能、數據管(guan)理功能、GPRS通(tōng)信功能、數(shu)據補采功(gōng)能以及報(bào)警🌈功能等(děng)⛷️數據采集(jí)功能:脈沖(chòng)量采集功(gōng)能,主要用(yòng)于單脈沖(chòng)💰、雙脈沖、三(san)脈沖基表(biao)累計流量(liàng)采集,其中(zhong)雙脈沖、三(sān)脈沖基表(biao)具有水流(liu)方向判斷(duan)和正🛀🏻、負流(liú)量計量功(gōng)能;模拟量(liang)采集功能(neng),主要，用于(yu)采集瞬時(shí)流量;DC0-10V以及(jí)标準RS-485通信(xìn)接口,可以(yi)與基表進(jìn)行RS-485通信,可(kě)🥰作爲MBUS主站(zhàn)與MBUS從站基(jī)表進行通(tong)信。
 
　　數據管(guan)理功能:系(xì)統可以按(an)設定的采(cǎi)集時間間(jian)隔保👅存曆(lì)史數據,采(cai)用Flash存儲方(fāng)式，掉電後(hou)能保證數(shù)據不丢失(shi),并且可以(yi)實⭐時顯示(shì)流量數據(jù)。
　　GPRS通信功能(neng):終端設備(bei)可按設定(ding)的時間間(jiān)隔通過GPRS定(dìng)時🚶.上報💔數(shù)🏃🏻據,同時可(kě)接收監控(kong)中心下行(hang)命令,從而(ér)實現對終(zhōng)端設備校(xiao)時以及曆(li)史數據補(bu)采等功能(neng)。
　　數據補采(cǎi)功能:通過(guo)系統軟件(jiàn)對數據采(cǎi)集終端發(fa)送曆史數(shù)據補采命(mìng)令,使終端(duan)補傳因GPRS信(xin)道不好而(er)未上🐪傳的(de)曆史數據(jù)。
　　報警功能(neng):出現電池(chí)電量不足(zú)、水表倒流(liú)、水表停走(zǒu)、數據采集(ji)異✨常、終端(duan)與基表通(tōng)信故障等(deng)情況時,終(zhōng)🍓端數據采(cǎi)集系統會(hui)産生相應(ying)的報警信(xìn)息,提示操(cao)作人員根(gen)據報♉警信(xin)息🈲及時處(chù)🔴理相應✔️故(gu)障。
3.2系統可(ke)視化實現(xiàn)
　　數據采集(ji)系統的主(zhǔ)要功能是(shi)獲取流量(liang)數據并展(zhan).示,同時保(bao)證數據傳(chuan)輸的實時(shí)性和正确(què)率。遠程采(cǎi)集數據是(shi)通過🔞GPRS的無(wu)🆚線傳輸來(lái)進行數據(jù)的穩定傳(chuan)輸,然後對(duì)其數據進(jìn)行🧑🏽‍🤝‍🧑🏻可視化(huà)顯示。因此(ci),針對流量(liàng)數據的可(ke)☁️視化實現(xiàn),系統界面(miàn)進行描述(shu)🏒，主要有系(xì)🔴統管理、遠(yuǎn)傳☂️水表、分(fèn)區計量、區(qu)内計量✍️、出(chu)廠計量等(děng)♉模塊。爲了(le)更好地分(fen)析每個流(liú)量計的流(liú)量數據,在(zài)系統中将(jiāng)獲取的流(liu)量數據進(jìn)行可視.化(huà)展示。如圖(tu)4所示,可以(yi)直觀地看(kan)出水量變(biàn)化,并且可(ke)以針對其(qí)🔞中出現的(de)異常情況(kuang)進行快速(sù)🐕處理，同時(shi),将流量數(shu)據采用圖(tu)形表示,可(kě)以更好地(dì)分析水量(liang)的變化趨(qu)勢。
 
4結語
　　研(yan)發了基于(yu)MSP430F149單片機的(de)供水大口(kǒu)徑流量計(ji)數據采📞集(jí)💜系統。首先(xian)提出了基(ji)于MSP430F149單片機(jī)的數據采(cǎi)集終端硬(ying)件架構,然(ran)後完成了(le)數據采集(ji)系統功能(néng)設計,實現(xian)了系統可(ke)視化。該系(xi)統能夠遠(yuan)程操🥵控流(liu)量采集🔅終(zhong)端設備,準(zhun)确、實時🏃‍♀️獲(huò)取并可♻️視(shi)化供水流(liu)量數據,大(dà)大節約了(le)人力物力(li),對降低水(shuǐ)耗、節約水(shui)資源具有(you)重要意義(yì)。

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