摘要(yào):針對大口徑流(liú)量計 工作環境(jing)惡劣、難以實時(shí)獲取流量數據(ju)的問題,本項目(mu)㊙️研發了基于MSP430F149單(dān)片機的供水大(dà)口徑流量計數(shù)據采📧集系統。首(shou)先提😄出了基于(yú)MSP430F149單片機的數據(jù)采集終端的硬(yìng)件架構,然後完(wán)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(ke)以對流量采集(ji)終端設備進行(háng)遠程操控并對(dui)流量數據進行(hang)可視化展示。将(jiāng)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(shui)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(zhu)要包括流量、壓(ya)力、電量和水質(zhì)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(deng)。在供水處理中(zhong),這些🌈流量數據(ju)被廣泛應用于(yú)其核心處理技(ji)術.中[4。特别是在(zài)降低🈲水耗、節約(yue)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(shàng)流量計(俗稱大(dà)流量計)約有2.8萬(wàn)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(liu)量🙇🏻計數據采集(jí)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(zài)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(xing)低、精度不高,常(cháng)常因數據傳輸(shū)過程中出現GPRS(GeneralPackerRadioService,通(tōng)用無線分組業(ye)務)信道阻塞而(ér)㊙️發生流量數據(ju)漏報甚至丢失(shi)的💋現象。這些因(yin)素導緻各種供(gòng)水處理計量分(fèn)🚩析系統難以獲(huo)得全面、正确的(de)數值,甚😍至無法(fa)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(ji)😍數據采集系統(tǒng),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(ke)視化。該系統實(shi)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(ban)大口徑流量計(jì)數據采集系統(tǒng)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(tong)過在🤞流量計上(shàng)安裝遠程數據(jù)采集終端👌系統(tong)來🌈完成,終端系(xi)統負責現場的(de)流量數據采集(ji),将采集到的數(shu)據經過GPRS發送至(zhi)遠程系統,在遠(yuan)程系統中進行(hang)數據的解析與(yu)存儲;流量數據(ju)可視化主要是(shì)将獲取到的實(shí)時數據通過圖(tu)表等方式更加(jiā)全面直觀地展(zhǎn)示,主要包含流(liu)量計♻️設備管理(lǐ)、分區管💃🏻理、管網(wǎng)流量管理🌈等一(yī)系列功能。
　　設計(jì)的大口徑流量(liang)計數據采集系(xì)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(chang)的水表及大流(liu)🚩量計;數據監測(cè)端,即遠程監控(kong)及其數據采樣(yang)終🔞端WB-RTU;數據傳輸(shu)端,即公用的遠(yuǎn)🐕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(tǒng),具🔞有對大口徑(jing)流量計的數據(ju)采集與處‼️理等(deng)功能。
 
2數據采集(jí)終端硬件架構(gou)
　　大口徑流量計(ji)數據采集終端(duān)設計主要包括(kuo)硬件🈚與軟件兩(liang)部分，其硬件結(jié)構如圖2所示。由(yóu)于流量計🙇‍♀️大多(duō)采用超聲波或(huò)電磁式管道流(liú)量計,需設計基(ji)于RS-485的數字通信(xin)👅接口。同時，爲了(le)更好地滿足低(di)功耗要求，選擇(zé)MSP430F149單片機作📞爲其(qí)主要控制單元(yuan)。該單片機不僅(jin)功耗低,且功能(néng)強大,具有很好(hao)的處理運算能(néng)力。
 
　　由于大口徑(jìng)流量計數據采(cai)集的現場環境(jing)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(zhǎng)時間應用在工(gōng)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(jian)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(zhǒng)類型的流量儀(yi)表。無線信道傳(chuán)輸主要是基于(yu)GPRS網㊙️絡,可以通過(guò)公用電信通信(xin)網絡進行數據(jù)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(qiú),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(ju)采集功能:脈沖(chòng)🤞量采集功能,主(zhǔ)要用于單脈沖(chong)、雙脈沖、三脈沖(chong)基表❗累計流量(liàng)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(liu)量計量功能;模(mo)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(jìn)行RS-485通信,可作爲(wèi)MBUS主站與MBUS從站❄️基(jī)表進行通信。
 
　　數(shù)據管理功能:系(xì)統可以按設定(ding)的采集時間間(jian)隔保存曆史數(shù)據,采用Flash存儲方(fang)式，掉電後能保(bǎo)證數據不丢🧡失(shi),并且可以實時(shí)顯示流量數據(ju)。
　　GPRS通信功能:終端(duān)設備可按設定(dìng)的時間間隔通(tōng)過GPRS定🔴時✍️.上報數(shu)❗據,同時可接收(shōu)監控中心下行(háng)命令,從而實現(xiàn)對終端設備校(xiao)🏒時以及曆史數(shù)據補采等功能(néng)。
　　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(shǐ)終端補傳因GPRS信(xin)道不好而未上(shàng)傳的曆史🙇🏻數據(ju)。
　　報警功能:出現(xian)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(jī)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(bao)警信息💰及時處(chù)📞理相應故障。
3.2系(xì)統可視化實現(xian)
　　數據采集系統(tǒng)的主要功能是(shì)獲取流量數據(jù)并展.示👄,同時保(bao)證數據傳輸的(de)實時性和正确(què)率。遠程采集數(shu)據是通過GPRS的無(wú)👄線傳🈲輸來進行(háng)數據的穩定傳(chuán)💘輸,然後對其數(shu)據進行可視化(huà)💜顯示。因此,針對(duì)流量數據的可(kě)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(fen)區計量、區内計(jì)量、出廠計量等(děng)模塊。爲了更好(hǎo)地分析每個流(liú)量計的流量數(shù)❤️據,在系統中将(jiāng)😄獲取的流量數(shu)據進行可視.化(hua)展示。如圖4所示(shi),可以直觀地看(kan)出水量變化,并(bìng)且可以針對其(qi)中出現的異常(cháng)情況進行快速(sù)處理，同時,将流(liú)量數據采用圖(tú)形表示,可以更(geng)好地分析水量(liang)🈲的變化趨🧑🏾‍🤝‍🧑🏼勢。
 
4結(jié)語
　　研發了基于(yu)MSP430F149單片機的供水(shui)大口徑流量計(jì)數據采集系統(tong)💁。首先提出了基(jī)于MSP430F149單片機的數(shù)據采集終端硬(yìng)件架構,然後㊙️完(wán)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(neng)夠📧遠程操控流(liú)量采集終端設(she)備,準确、實時獲(huo)取并可📱視化供(gòng)水流量數據,大(dà)大節約了人力(lì)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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