摘(zhai)要:針對大(da)口徑流量(liang)計 工作環(huan)境惡劣、難(nan)以實時獲(huo)取流量數(shu)據的問題(ti),本項目研(yan)發了基于(yu)MSP430F149單片機的(de)供水大口(kou)徑流量計(ji)數據采集(ji)系統。首先(xian)提出了基(ji)于MSP430F149單片機(ji)的數據采(cai)集終端的(de)硬件架構(gou),然後完成(cheng)了用于終(zhong)端控制與(yu)數據處理(li)的數據采(cai)集💛系統功(gong)能設計,實(shi)現了系統(tong)可💃視化。該(gai)系統可以(yi)對流量采(cai)集終端設(she)備進行遠(yuan)程操控并(bing)對流量數(shu)據進行可(ke)視化展示(shi)。将研發的(de)數據采集(ji)系統應用(yong)于供水企(qi)業,實現了(le)流量數據(ju)的👌有🔴效獲(huo)取,對降低(di)水耗、節約(yue)水資源有(you)着🈲重要意(yi)義。
　　供水處(chu)理核心技(ji)術所需的(de)基礎數據(ju)主要包括(kuo)流量☎️、壓力(li)、電量和水(shui)質參數等(deng),其中流量(liang)主要有源(yuan)水📱流量㊙️、出(chu)廠水流🔴量(liang)、用戶流🔴量(liang)等。在供水(shui)處理中,這(zhe)些流量數(shu)據被廣泛(fan)應用于其(qi)核心處理(li)技術.中[4。特(te)别是在降(jiang)低🛀水耗、節(jie)約水資源(yuan)等方面,大(da)流量計的(de)流💰量數據(ju)正确😍采集(ji)尤爲重要(yao)。以長沙爲(wei)🌈例,DN30以上流(liu)量🙇‍♀️計(俗稱(cheng)大流量計(ji))約有2.8萬塊(kuai),僅👌占整個(ge)水表總數(shu)量的2.28%,而“大(da)流🔞量”計量(liang)💋占整個用(yong)水量的81.82%,研(yan)制大口徑(jing)流量計數(shu)據采集系(xi)統💜成爲供(gong)水企業亟(ji)待解決的(de)課題。
　　現有(you)的現場大(da)口徑流量(liang)計監控與(yu)數據采集(ji)系統.在工(gong)作時,由于(yu)工作環境(jing)惡劣,導緻(zhi)其獲取的(de)流量數據(ju)穩定性低(di)、精度不高(gao),常常因數(shu)據傳輸過(guo)程中出現(xian)GPRS(GeneralPackerRadioService,通用無線(xian)分組業✉️務(wu))信道阻塞(sai)而發生流(liu)量數據漏(lou)報甚至丢(diu)失的現象(xiang)。這些因素(su)導緻各種(zhong)供水處理(li)計量分析(xi)系統難以(yi)✏️獲得全面(mian)、正确的數(shu)值,甚至無(wu)法正常工(gong)💔作。
　　針對上(shang)述問題，基(ji)于MSP430F149單片機(ji)的供水大(da)口徑流量(liang)計數🚶據采(cai)集系統,提(ti)出了數據(ju)采集終端(duan)的軟硬件(jian)架🐅構,實現(xian)了⭐流量數(shu)據🎯的可視(shi)化。該系統(tong)實時獲取(qu)供水大口(kou)徑流量計(ji)的流量數(shu)據,獲取的(de)數據穩定(ding)、精🈲度高,爲(wei)提高供水(shui)管理的自(zi)動化水平(ping)創造了條(tiao)件。
1.系統總(zong)體結構設(she)計
　　一般大(da)口徑流量(liang)計數據采(cai)集系統主(zhu)要分爲兩(liang)大部分:流(liu)量🥰數據采(cai)集和流量(liang)數據可視(shi)化。流量數(shu)據的采♌集(ji)通🌈過在流(liu)量💞計上安(an)裝遠程數(shu)據采集終(zhong)端系統來(lai)完成,終端(duan)系統負責(ze)現❗場的流(liu)量數據采(cai)集,将采集(ji)到的數據(ju)經過GPRS發送(song)至遠程系(xi)統,在遠程(cheng)系統中進(jin)行數據的(de)解析與存(cun)儲;流量數(shu)據可視化(hua)主要是将(jiang)獲取🥰到的(de)實時數據(ju)通過圖表(biao)等方式更(geng)加全面直(zhi)觀地展示(shi),主要包🔴含(han)流量計🐇設(she)備管理、分(fen)區管🔞理、管(guan)網流量管(guan)理📧等一系(xi)列功能。
　　設(she)計的大口(kou)徑流量計(ji)數據采集(ji)系統總體(ti)結.構具體(ti)如圖🚶‍♀️1所示(shi)。該系統主(zhu)要由3個層(ceng)次組合:數(shu)據獲取端(duan),即現場的(de)水表及大(da)流量計;數(shu)據監測端(duan),即遠程監(jian)控及其數(shu)據采樣終(zhong)😘端WB-RTU;數據傳(chuan)輸端,即公(gong)用的遠🚶‍♀️傳(chuan)無線通信(xin)網絡GPRS。由以(yi)上模塊構(gou)成的流量(liang)計數據采(cai)集系統,具(ju)有對大口(kou)徑流量計(ji)的數據采(cai)集與處理(li)等功能。
 
2數(shu)據采集終(zhong)端硬件架(jia)構
　　大口徑(jing)流量計數(shu)據采集終(zhong)端設計主(zhu)要包括硬(ying)件與軟件(jian)🆚兩部分，其(qi)硬件結構(gou)如圖2所示(shi)。由于流量(liang)計大多采(cai)用超聲波(bo)或電磁式(shi)管道流量(liang)計,需設計(ji)基于RS-485的數(shu)字通信♻️接(jie)口。同時，爲(wei)了🌈更好地(di)🐅滿足低功(gong)耗要求，選(xuan)擇MSP430F149單片機(ji)作爲其主(zhu)要控制單(dan)元。該單片(pian)機✂️不僅功(gong)耗低,且功(gong)能強大,具(ju)有很好的(de)處理運算(suan)能力。
 
　　由于(yu)大口徑流(liu)量計數據(ju)采集的現(xian)場環境無(wu)交流電,該(gai)系統♉采用(yong)直流電源(yuan)供電方式(shi),電源實際(ji)使用總容(rong)量爲7.2V/26Ah,可以(yi)長時間應(ying)用在工業(ye)現場,大大(da)提高了終(zhong)端的使用(yong)壽命。同時(shi),考慮多種(zhong)接口兼容(rong)設計,采用(yong)多種數據(ju)輸人🌏/輸出(chu)接口可以(yi)更好地适(shi)應多種類(lei)型的流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量(liang)儀表。無線(xian)信道傳輸(shu)主㊙️要是基(ji)于GPRS網☂️絡,可(ke)以通過🥰公(gong)用電信通(tong)信網絡進(jin)行數據傳(chuan)輸。
3數據采(cai)集系統設(she)計
3.1系統功(gong)能設計
　　根(gen)據大口徑(jing)流量計數(shu)據采集系(xi)統的軟件(jian)功能分🐅析(xi)和現場需(xu)求,設計的(de)系統功能(neng)詳細展示(shi)如圖3,主要(yao)實🌈現數據(ju)采⭕集功能(neng)、數據管理(li)功能、GPRS通信(xin)功能、數🤩據(ju)補采功能(neng)以及報警(jing)功能等♻️數(shu)據采集功(gong)能:脈沖量(liang)采集功能(neng),主要用于(yu)單脈沖、雙(shuang)脈沖、三脈(mo)沖基表🥰累(lei)計流量采(cai)集,其中雙(shuang)脈沖、三脈(mo)沖基表具(ju)有水流👈方(fang)向判斷和(he)正、負流量(liang)計量功能(neng);模拟量采(cai)集功能,主(zhu)要，用于采(cai)集瞬🔞時流(liu)量;DC0-10V以及标(biao)準RS-485通信接(jie)口,可以與(yu)基表進行(hang)RS-485通信,可作(zuo)爲MBUS主站與(yu)MBUS從站基表(biao)進行通信(xin)。
 
　　數據管理(li)功能:系統(tong)可以按設(she)定的采集(ji)時間間隔(ge)保存曆史(shi)數據,采用(yong)Flash存儲方式(shi)，掉電後能(neng)保證數據(ju)不丢失,并(bing)且可以實(shi)時顯示流(liu)量數據。
　　GPRS通(tong)信功能:終(zhong)端設備可(ke)按設定的(de)時間間隔(ge)通過GPRS定時(shi).上報數據(ju)🎯,同時可接(jie)收監控中(zhong)心下行命(ming)令,從而⭐實(shi)現對終端(duan)設備校時(shi)以及曆史(shi)數據補采(cai)等功能。
　　數(shu)據補采功(gong)能:通過系(xi)統軟件對(dui)數據采集(ji)終端發送(song)曆史數據(ju)補采命令(ling),使終端補(bu)傳因GPRS信道(dao)不好而未(wei)上🤞傳的曆(li)史數據。
　　報(bao)警功能:出(chu)現電池電(dian)量不足、水(shui)表倒流、水(shui)表停走✂️、數(shu)據采集異(yi)常、終端與(yu)基表通信(xin)故障等情(qing)況時,終端(duan)數據采集(ji)系統會産(chan)生相應的(de)報警信息(xi),提示操🧑🏽‍🤝‍🧑🏻作(zuo)人員根據(ju)報警信息(xi)及時處理(li)相應故障(zhang)。
3.2系統可視(shi)化實現
　　數(shu)據采集系(xi)統的主要(yao)功能是獲(huo)取流量數(shu)據并展💃.示(shi),同時⭐保證(zheng)數據傳輸(shu)的實時性(xing)和正确率(lü)。遠程采集(ji)數據是通(tong)過GPRS的無線(xian)傳輸來進(jin)行數據的(de)穩定傳輸(shu),然後對其(qi)數據進行(hang)🔴可視化顯(xian)示。因此,針(zhen)對流量數(shu)據的可視(shi)化實現,系(xi)統界面進(jin)行描述，主(zhu)要有系統(tong)管理、遠傳(chuan)水表、分區(qu)計量、區内(nei)計量、出廠(chang)計量等模(mo)塊。爲了更(geng)好地分析(xi)每個流量(liang)計的流量(liang)數據,在系(xi)統中将獲(huo)取的流量(liang)數據進行(hang)可視.化展(zhan)示。如圖4所(suo)示,可以直(zhi)觀地看出(chu)水量變化(hua),并且可以(yi)針對其中(zhong)出現的異(yi)常情況進(jin)行快速🔴處(chu)理，同時,将(jiang)流🧡量數💛據(ju)采用圖形(xing)表示👣,可以(yi)更好地分(fen)析水量的(de)變化趨勢(shi)。
 
4結語
　　研發(fa)了基于MSP430F149單(dan)片機的供(gong)水大口徑(jing)流量計數(shu)據采集系(xi)統。首先提(ti)出了基于(yu)MSP430F149單片機的(de)數據采集(ji)終端硬件(jian)架構,然後(hou)完成了數(shu)🚩據采集系(xi)統功能設(she)計,實現了(le)系統可視(shi)化。該系統(tong)能夠遠程(cheng)操控流量(liang)采集終端(duan)設備,準确(que)、實時獲取(qu)并可視化(hua)供水流量(liang)數據,大大(da)節約了📐人(ren)力物力,對(dui)降低水耗(hao)、節約水資(zi)源具有重(zhong)要意義。

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