摘要(yao):針對大口徑流量(liàng)計 工作環境惡劣(lie)、難以實時獲取流(liu)量數據的問題,本(běn)項目研發了基于(yu)MSP430F149單片機的供水大(dà)口徑流量計數據(ju)采集系統。首先提(tí)出了基于MSP430F149單片機(jī)的數據采集終端(duan)的硬件架構,然後(hou)完成了❌用于終端(duān)控制與數據處理(lǐ)的數據采集系統(tong)功能設計,實現了(le)系統可視化。該系(xì)統可以對流量✌️采(cai)集終端設備進行(háng)遠程‼️操控并對流(liú)✉️量數據進行可視(shi)❓化展示。将研發的(de)數據采集系統應(ying)用于供水企業,實(shí)現了流量數據的(de)有效獲取,對降低(di)水耗、節約水資源(yuán)有👄着重要意義😘。
　　供(gòng)水處理核心技術(shù)所需的基礎數據(jù)主要包括流量、壓(ya)力、電量和水質參(can)數等,其中流量主(zhǔ)要有源水流量、出(chu)廠水流量、用戶流(liu)量等。在供水處理(lǐ)中,這些💚流量數據(ju)被廣🚶泛應用于其(qí)核心處理技術.中(zhōng)[4。特别是在降低水(shuǐ)耗、節約水資源等(děng)方面,大流量計的(de)流量數據正确😄采(cai)集尤爲重要。以長(zhǎng)沙爲例,DN30以上流量(liàng)💘計(俗稱大流量計(jì))約有2.8萬塊,僅🍉占整(zheng)個水表總數量的(de)2.28%,而“大流量”計量占(zhàn)整個用水量的81.82%,研(yán)制大口徑流量計(ji)數據采集系統成(cheng)爲供水企業亟待(dai)解決的課題。
　　現有(yǒu)的現場大口徑流(liú)量計監控與數據(jù)采集系統.在💘工作(zuò)☂️時,由❓于工作環境(jìng)惡劣,導緻其獲取(qǔ)的流量數據穩定(ding)性低、精度不高😄,常(cháng)常因數據傳輸過(guo)程中☁️出現GPRS(GeneralPackerRadioService,通用無(wú)線分組業務)信道(dào)☔阻塞而㊙️發生流量(liàng)數據漏報甚至丢(diu)失的現象。這些因(yīn)素導緻🌈各種供水(shuǐ)處理計量分析系(xi)統難以獲得全面(miàn)、正确的數值,甚至(zhi)無法正常工作。
　　針(zhēn)對上述問題，基于(yu)MSP430F149單片機的供水大(da)口徑流量計數據(jù)采👨‍❤️‍👨集系統,提出了(le)數據采集終端的(de)軟硬件架構,實現(xian)了流量🛀🏻數據的可(ke)視化。該系統實時(shí)獲取供水大口徑(jing)流量計的流量數(shù)據,獲取的數據穩(wěn)定、精度高,爲提高(gao)供水管🧡理的自動(dòng)化水平創🧑🏾‍🤝‍🧑🏼造了條(tiao)件✨。
1.系統總體結構(gou)設計
　　一般大口徑(jìng)流量計數據采集(ji)系統主要分爲兩(liang)大部分:流😘量數據(jù)采集和流量數據(ju)可視化。流量數據(jù)☎️的采集通過在流(liú)量計上安裝遠程(cheng)數據采集終端系(xì)統來完成,終端系(xì)統負責現場的流(liú)量數據采集,将采(cǎi)集到的數據經過(guò)GPRS發送至遠程系統(tong),在遠程系統中進(jìn)行數據的解析與(yu)存儲;流量數據可(ke)視化主⛷️要是将獲(huo)取到的實時數據(ju)通過圖表等方式(shi)更加全面直觀地(di)展示,主要包含流(liú)量計設備管理、分(fèn)區管理、管網流量(liàng)管理等一系列功(gong)能。
　　設計的大口徑(jìng)流量計數據采集(ji)系統總體結.構具(ju)🥰體🈲如圖1所示。該系(xì)統主要由3個層次(cì)組合:數據獲取🛀端(duān),即現場♉的水表及(jí)🏃大流🔴量計;數據監(jian)測端,即遠程監控(kòng)及其數據采樣終(zhong)端WB-RTU;數據傳輸端,即(ji)公用的遠傳無線(xian)通🏃🏻信網絡GPRS。由🤩以上(shang)模塊🈲構成的流量(liàng)計數據♍采集系統(tǒng),具有對大口徑流(liu)量計的數🔱據采集(ji)與處理等功能。
 
2數(shu)據采集終端硬件(jiàn)架構
　　大口徑流量(liàng)計數據采集終端(duān)設計主要包括硬(ying)件☀️與軟件兩部分(fen)，其硬件結構如圖(tu)2所示。由于流量計(jì)大多采用超聲波(bo)或👣電磁式管道流(liu)量計,需設計基于(yú)RS-485的數♍字通信接口(kǒu)。同時，爲了更好地(dì)滿足低功耗要求(qiú)，選擇MSP430F149單片機作爲(wèi)其主要控制單元(yuán)。該單片機不僅功(gong)耗低,且功能強大(da),具有很好的處理(lǐ)運算能力。
 
　　由于大(dà)口徑流量計數據(jù)采集的現場環境(jìng)無交流電,該系統(tong)☀️采用直流電源供(gòng)電方式,電源實際(ji)使用總容量爲7.2V/26Ah,可(ke)以長時間應用在(zai)工業現場,大大提(tí)高了終端的使用(yong)壽命。同時,考慮多(duo)種接口兼容設計(jì),采用多種數據輸(shū)人😄/輸出接口㊙️可以(yi)更好地适應多種(zhong)類型的流量儀表(biǎo)。無線信道傳輸主(zhǔ)要是基于GPRS網絡,可(kě)以通過🏒公用電信(xìn)通信網🌈絡進行數(shu)據傳輸。
3數據采集(ji)系統設計
3.1系統功(gōng)能設計
　　根據大口(kǒu)徑流量計數據采(cǎi)集系統的軟件功(gōng)能分析和⛹🏻‍♀️現場需(xū)求,設計的系統功(gong)能詳細展示如圖(tu)3,主要實現數💋據采(cai)🤩集功能、數據管理(li)功能、GPRS通信功能、數(shu)據補采功能以及(jí)報警功能等🈲數據(jù)采集功能:脈沖量(liàng)采集功能,主要用(yòng)于單脈沖、雙脈沖(chòng)、三脈沖基表累計(jì)流量采集,其中雙(shuang)脈👌沖、三脈沖基表(biǎo)具有水流⭕方向判(pàn)斷和正、負流量計(jì)量功能;模拟量采(cǎi)集功能🤟,主要，用于(yu)采集瞬時流量;DC0-10V以(yǐ)及标準RS-485通信接口(kou),可以與基表進行(hang)RS-485通信,可作爲MBUS主站(zhan)與MBUS從站基表進行(hang)通信。
 
　　數據管理功(gōng)能:系統可以按設(shè)定的采集時間間(jian)隔保存曆史數據(jù),采用Flash存儲方式，掉(diào)電後能保證數據(jù)不丢失,并🌈且可🈲以(yǐ)實時顯示流量數(shu)據。
　　GPRS通信功能:終端(duan)設備可按設定的(de)時間間隔通過GPRS定(ding)時.上✂️報數據,同時(shí)可接收監控中心(xin)下行命令,從而㊙️實(shi)現對終端設備校(xiao)時以及曆史數據(jù)補采等功能。
　　數據(ju)補采功能:通過系(xi)統軟件對數據采(cǎi)集終端發送曆史(shǐ)數據㊙️補采命令,使(shi)終端補傳因GPRS信道(dao)不好而未上傳的(de)曆史🔴數據。
　　報警功(gong)能:出現電池電量(liàng)不足、水表倒流、水(shuǐ)表停走、數據采集(jí)異常、終端與基表(biao)通信故障等情況(kuang)時,終端數據采集(ji)系統會産生相應(yīng)的報警信息,提示(shì)操作人員根據報(bào)警信息及時處理(li)相應故障。
3.2系統可(ke)視化實現
　　數據采(cai)集系統的主要功(gōng)能是獲取流量數(shu)據并展.示,同時🍓保(bǎo)證數據傳輸的實(shí)時性和正确率。遠(yuǎn)程采集數✂️據是🤞通(tong)過GPRS的無線傳輸來(lái)進行數據的穩定(ding)傳輸,然後對其數(shu)據進行可視化顯(xian)示。因此,針對流量(liang)數據的可視化實(shi)現,系統界面進行(hang)描述，主要有系♊統(tǒng)管理、遠傳水表、分(fen)區計💚量、區内計量(liàng)、出廠計量等模塊(kuai)。爲了更好地分析(xi)每個流量計的流(liú)量數據,在系統中(zhōng)将獲取的流量數(shù)據進行可視.化展(zhan)示。如圖4所示,可以(yi)直觀地看出水量(liang)變化,并且可以針(zhen)對其中出現的異(yì)常情況進行快速(su)處理，同時,将流量(liàng)數據采用圖形表(biao)示,可以更好地分(fèn)析水量的變化趨(qū)勢。
 
4結語
　　研發了基(ji)于MSP430F149單片機的供水(shuǐ)大口徑流量計數(shu)據采集系統💘。首先(xiān)提出了基于MSP430F149單片(pian)機的數據采集終(zhōng)端硬件架構,然後(hòu)⚽完成了數據采集(ji)系統功能設計,實(shí)現了系統可視化(huà)。該系統能夠遠程(cheng)操控流量采集📧終(zhong)端設備,準确、實時(shi)獲取并可🔞視化供(gòng)水流量數據,大大(dà)節約了🤟人力物力(lì),對㊙️降低水耗、節約(yue)水資源具有重要(yào)意義。

文章來源于(yu)網絡,如有侵權聯(lián)系即删除！