摘(zhai)要:針(zhen)對大(da)口徑(jing)流量(liang)計 工(gong)作環(huan)境惡(e)劣、難(nan)以實(shi)時獲(huo)取流(liu)量數(shu)據的(de)問題(ti),本項(xiang)📞目㊙️研(yan)發❄️了(le)😄基于(yu)MSP430F149單片(pian)機的(de)供水(shui)大口(kou)徑流(liu)量計(ji)數據(ju)采集(ji)系統(tong)。首先(xian)提出(chu)了基(ji)于MSP430F149單(dan)片機(ji)的數(shu)據采(cai)集終(zhong)端的(de)✌️硬件(jian)架構(gou),然後(hou)完成(cheng)了用(yong)于終(zhong)端控(kong)制與(yu)數♈據(ju)處理(li)的數(shu)據采(cai)集系(xi)統功(gong)能設(she)計,實(shi)現了(le)系統(tong)可🈚視(shi)化。該(gai)系統(tong)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻可以(yi)對流(liu)量采(cai)集終(zhong)端設(she)備進(jin)行遠(yuan)程操(cao)控并(bing)對流(liu)量數(shu)據進(jin)行可(ke)視化(hua)展示(shi)。将研(yan)發💔的(de)數據(ju)采集(ji)系統(tong)應用(yong)于供(gong)水企(qi)業,實(shi)現了(le)流量(liang)數據(ju)的有(you)效獲(huo)取,對(dui)降低(di)水❓耗(hao)、節約(yue)水資(zi)源有(you)着重(zhong)要意(yi)義。
　　供(gong)水處(chu)理核(he)心技(ji)術所(suo)需的(de)基礎(chu)數據(ju)主要(yao)包括(kuo)流量(liang)、壓🙇🏻力(li)🚶、電量(liang)和水(shui)質參(can)數等(deng),其中(zhong)流量(liang)主要(yao)有源(yuan)水流(liu)量🔱、出(chu)廠水(shui)流量(liang)、用👣戶(hu)流量(liang)等。在(zai)供水(shui)處理(li)中,這(zhe)些流(liu)量數(shu)據被(bei)廣泛(fan)應用(yong)于其(qi)核心(xin)處理(li)技術(shu).中[4。特(te)别是(shi)在降(jiang)低水(shui)耗、節(jie)約水(shui)資源(yuan)等💃方(fang)面,大(da)流量(liang)計的(de)流量(liang)數據(ju)正确(que)采集(ji)尤爲(wei)重要(yao)。以長(zhang)沙爲(wei)例,DN30以(yi)上流(liu)量計(ji)(俗稱(cheng)大流(liu)量計(ji))約有(you)2.8萬塊(kuai),僅占(zhan)整個(ge)水表(biao)總數(shu)量的(de)2.28%,而“大(da)流量(liang)”計量(liang)🐇占整(zheng)個🐪用(yong)水量(liang)的81.82%,研(yan)制大(da)口徑(jing)流量(liang)🐪計數(shu)據采(cai)集系(xi)統♈成(cheng)爲供(gong)水企(qi)業亟(ji)待解(jie)決的(de)課題(ti)。
　　現有(you)的現(xian)場大(da)口徑(jing)流量(liang)計監(jian)控與(yu)數據(ju)采集(ji)系統(tong).在工(gong)作時(shi),由于(yu)工作(zuo)環境(jing)惡劣(lie),導緻(zhi)其獲(huo)取的(de)流量(liang)😘數據(ju)穩定(ding)性低(di)、精度(du)不高(gao)💔,常常(chang)因數(shu)據傳(chuan)輸過(guo)程中(zhong)出現(xian)GPRS(GeneralPackerRadioService,通用(yong)無線(xian)分組(zu)業務(wu))信道(dao)阻塞(sai)而發(fa)生流(liu)量數(shu)☀️據漏(lou)報甚(shen)至丢(diu)失的(de)現象(xiang)。這些(xie)因素(su)導緻(zhi)🎯各種(zhong)供水(shui)處理(li)計量(liang)分析(xi)系統(tong)難以(yi)⚽獲得(de)全面(mian)、正确(que)的數(shu)值,甚(shen)🔞至無(wu)法正(zheng)常工(gong)㊙️作。
　　針(zhen)對上(shang)述問(wen)題，基(ji)于MSP430F149單(dan)片機(ji)的供(gong)水大(da)口徑(jing)流量(liang)計數(shu)據采(cai)集系(xi)統,提(ti)出了(le)數據(ju)采集(ji)終端(duan)的軟(ruan)硬件(jian)架構(gou),實現(xian)了流(liu)量數(shu)據的(de)可視(shi)化。該(gai)系統(tong)實時(shi)獲取(qu)供水(shui)大口(kou)徑流(liu)量計(ji)的流(liu)量數(shu)據,獲(huo)取的(de)數據(ju)穩定(ding)、精度(du)高,爲(wei)提高(gao)供水(shui)管理(li)的自(zi)動化(hua)水平(ping)創💔造(zao)了條(tiao)件。
1.系(xi)統總(zong)體結(jie)構設(she)計
　　一(yi)般大(da)口徑(jing)流量(liang)計數(shu)據采(cai)集系(xi)統主(zhu)要分(fen)爲兩(liang)大部(bu)分:流(liu)量數(shu)據采(cai)集和(he)流量(liang)數據(ju)可視(shi)化。流(liu)量數(shu)據的(de)采集(ji)通過(guo)在流(liu)量✏️計(ji)上安(an)裝遠(yuan)程數(shu)據采(cai)集終(zhong)端系(xi)統來(lai)✏️完成(cheng),終端(duan)系統(tong)負責(ze)現場(chang)的流(liu)量數(shu)據采(cai)集,将(jiang)采集(ji)到的(de)數據(ju)經過(guo)GPRS發送(song)至遠(yuan)程系(xi)統☂️,在(zai)遠程(cheng)系👅統(tong)中進(jin)行數(shu)據的(de)解析(xi)與存(cun)儲;流(liu)量數(shu)據可(ke)視化(hua)主🈲要(yao)是将(jiang)獲取(qu)到的(de)實時(shi)數據(ju)通過(guo)圖表(biao)等方(fang)式更(geng)加全(quan)面直(zhi)觀地(di)展示(shi),主要(yao)包含(han)流量(liang)計設(she)備管(guan)理、分(fen)區管(guan)理、管(guan)網流(liu)量管(guan)理🤞等(deng)一系(xi)列功(gong)能。
　　設(she)計的(de)大口(kou)徑流(liu)量計(ji)數據(ju)采集(ji)系統(tong)總體(ti)結.構(gou)具體(ti)如圖(tu)1所示(shi)。該系(xi)統主(zhu)要由(you)3個層(ceng)次組(zu)合:數(shu)據獲(huo)取🈲端(duan),即現(xian)場的(de)水表(biao)及大(da)流量(liang)計;數(shu)據監(jian)測端(duan),即遠(yuan)程監(jian)控及(ji)其數(shu)據采(cai)樣終(zhong)端WB-RTU;數(shu)據傳(chuan)輸端(duan)📱,即公(gong)用的(de)遠傳(chuan)無線(xian)通信(xin)網絡(luo)GPRS。由以(yi)上模(mo)塊構(gou)成的(de)流量(liang)計數(shu)據✊采(cai)集系(xi)統,具(ju)有對(dui)大口(kou)徑♋流(liu)量計(ji)的數(shu)據采(cai)集與(yu)處理(li)等功(gong)能。
 
2數(shu)據采(cai)集終(zhong)端硬(ying)件架(jia)構
　　大(da)口徑(jing)流量(liang)計數(shu)據采(cai)集終(zhong)端設(she)計主(zhu)要包(bao)括硬(ying)件與(yu)軟件(jian)兩🈲部(bu)分，其(qi)硬件(jian)結構(gou)如圖(tu)2所示(shi)。由于(yu)流量(liang)計大(da)多采(cai)用超(chao)聲波(bo)或㊙️電(dian)磁式(shi)管道(dao)流量(liang)計,需(xu)設計(ji)基🚶‍♀️于(yu)RS-485的數(shu)字通(tong)信接(jie)口。同(tong)時，爲(wei)了更(geng)好地(di)滿足(zu)低功(gong)耗要(yao)求，選(xuan)擇MSP430F149單(dan)片機(ji)作爲(wei)其主(zhu)要控(kong)制單(dan)元。該(gai)單片(pian)機不(bu)僅功(gong)耗低(di),且功(gong)能強(qiang)大,具(ju)有很(hen)好的(de)處理(li)運算(suan)能力(li)。
 
　　由于(yu)大口(kou)徑流(liu)量計(ji)數據(ju)采集(ji)的現(xian)場環(huan)境無(wu)交流(liu)電,該(gai)🌈系🚩統(tong)采用(yong)直流(liu)電源(yuan)供電(dian)方式(shi),電源(yuan)實際(ji)使用(yong)🐕總容(rong)量爲(wei)7.2V/26Ah,可以(yi)長時(shi)✨間應(ying)用在(zai)工業(ye)現場(chang),大大(da)提高(gao)了終(zhong)端的(de)使用(yong)壽命(ming)。同時(shi),考慮(lü)📱多種(zhong)接口(kou)兼容(rong)設計(ji)🆚,采用(yong)多種(zhong)數據(ju)輸人(ren)/輸出(chu)接口(kou)可以(yi)更好(hao)💁地适(shi)應多(duo)✨種類(lei)型的(de)流量(liang)儀表(biao)。無線(xian)信道(dao)傳輸(shu)主要(yao)是基(ji)于GPRS網(wang)🔆絡,可(ke)以通(tong)過公(gong)用電(dian)信通(tong)信網(wang)絡進(jin)行數(shu)據傳(chuan)輸。
3數(shu)據采(cai)集系(xi)統設(she)計
3.1系(xi)統功(gong)能設(she)計
　　根(gen)據大(da)口徑(jing)流量(liang)計數(shu)據采(cai)集系(xi)統的(de)軟件(jian)功能(neng)分析(xi)和💁現(xian)場需(xu)求,設(she)計的(de)系統(tong)功能(neng)詳細(xi)展示(shi)如圖(tu)3,主要(yao)實現(xian)數📞據(ju)采集(ji)功能(neng)、數據(ju)管理(li)功能(neng)、GPRS通信(xin)功能(neng)、數據(ju)補采(cai)功能(neng)以及(ji)報警(jing)功能(neng)等數(shu)據采(cai)👅集功(gong)能:脈(mo)沖量(liang)采集(ji)功能(neng),主要(yao)用于(yu)單脈(mo)沖、雙(shuang)脈沖(chong)、三脈(mo)沖基(ji)表累(lei)計流(liu)量采(cai)☂️集,其(qi)中雙(shuang)脈沖(chong)、三脈(mo)沖基(ji)表具(ju)有水(shui)流方(fang)向判(pan)斷和(he)正、負(fu)流量(liang)計量(liang)功能(neng);模拟(ni)量采(cai)集功(gong)能,主(zhu)要，用(yong)于采(cai)集瞬(shun)👌時流(liu)量;DC0-10V以(yi)及标(biao)準RS-485通(tong)信接(jie)口,可(ke)以與(yu)基表(biao)進行(hang)RS-485通信(xin),可🍉作(zuo)爲MBUS主(zhu)站與(yu)MBUS從站(zhan)基表(biao)進行(hang)通信(xin)。
 
　　數據(ju)管理(li)功能(neng):系統(tong)可以(yi)按設(she)定的(de)采集(ji)時間(jian)間隔(ge)保存(cun)曆史(shi)數據(ju),采用(yong)Flash存儲(chu)方式(shi)，掉電(dian)後能(neng)保證(zheng)數據(ju)不丢(diu)✨失,并(bing)且可(ke)📱以實(shi)時顯(xian)示流(liu)量數(shu)據。
　　GPRS通(tong)信功(gong)能:終(zhong)端設(she)備可(ke)按設(she)定的(de)時間(jian)間隔(ge)通過(guo)GPRS定時(shi).上報(bao)數據(ju),同時(shi)可接(jie)收監(jian)控中(zhong)心下(xia)行命(ming)令,從(cong)而💔實(shi)現對(dui)終端(duan)設備(bei)校時(shi)以及(ji)曆史(shi)數據(ju)補采(cai)等功(gong)能。
　　數(shu)據補(bu)采功(gong)能:通(tong)過系(xi)統軟(ruan)件對(dui)數據(ju)采集(ji)終端(duan)發送(song)✍️曆史(shi)♋數💔據(ju)補采(cai)命令(ling),使終(zhong)端補(bu)傳因(yin)GPRS信道(dao)不好(hao)而未(wei)上傳(chuan)的曆(li)史數(shu)據。
　　報(bao)警功(gong)能:出(chu)現電(dian)池電(dian)量不(bu)足、水(shui)表倒(dao)流、水(shui)表停(ting)走、數(shu)據采(cai)集異(yi)常、終(zhong)端與(yu)基表(biao)通信(xin)故障(zhang)等情(qing)況時(shi),終端(duan)數據(ju)采集(ji)系統(tong)會産(chan)生相(xiang)應的(de)報警(jing)信息(xi),提示(shi)操作(zuo)人員(yuan)根據(ju)報警(jing)信息(xi)及時(shi)處♉理(li)相應(ying)故障(zhang)。
3.2系統(tong)可視(shi)化實(shi)現
　　數(shu)據采(cai)集系(xi)統的(de)主要(yao)功能(neng)是獲(huo)取流(liu)量數(shu)據并(bing)展.示(shi),同時(shi)❌保🧑🏾‍🤝‍🧑🏼證(zheng)🏃‍♂️數據(ju)傳輸(shu)的實(shi)時性(xing)和正(zheng)确率(lü)。遠程(cheng)采集(ji)數據(ju)是通(tong)過GPRS的(de)無線(xian)傳輸(shu)來進(jin)行數(shu)據的(de)穩定(ding)傳輸(shu),然後(hou)對其(qi)數據(ju)進行(hang)可視(shi)化顯(xian)示。因(yin)此,針(zhen)對流(liu)量數(shu)據的(de)可視(shi)化實(shi)現🏒,系(xi)統界(jie)面進(jin)行描(miao)述‼️，主(zhu)要有(you)系統(tong)管理(li)、遠傳(chuan)水表(biao)、分區(qu)計量(liang)、區内(nei)計量(liang)、出廠(chang)計量(liang)等🌍模(mo)塊。爲(wei)了更(geng)♉好地(di)分析(xi)每個(ge)流量(liang)計的(de)流量(liang)數💋據(ju),在系(xi)統中(zhong)将獲(huo)取的(de)流量(liang)數據(ju)進行(hang)可視(shi).化展(zhan)示。如(ru)圖4所(suo)🐆示,可(ke)以直(zhi)觀地(di)看出(chu)水量(liang)變化(hua),并且(qie)可👨‍❤️‍👨以(yi)針對(dui)其㊙️中(zhong)出現(xian)的異(yi)常情(qing)況進(jin)行快(kuai)速處(chu)理，同(tong)時,将(jiang)流量(liang)數⭕據(ju)采用(yong)圖形(xing)表示(shi),可以(yi)更好(hao)地分(fen)析水(shui)量🏃🏻‍♂️的(de)變化(hua)趨🧑🏽‍🤝‍🧑🏻勢(shi)。
 
4結語(yu)
　　研發(fa)了基(ji)于MSP430F149單(dan)片機(ji)的供(gong)水大(da)口徑(jing)流量(liang)計數(shu)據采(cai)集系(xi)🥵統。首(shou)❌先🛀提(ti)出了(le)基于(yu)MSP430F149單片(pian)機的(de)數據(ju)采集(ji)終端(duan)硬件(jian)✉️架構(gou)😘,然後(hou)完成(cheng)了數(shu)據采(cai)集系(xi)統功(gong)能設(she)計,實(shi)🌈現了(le)系統(tong)可視(shi)化。該(gai)系統(tong)能夠(gou)遠程(cheng)操🧡控(kong)流量(liang)采集(ji)終端(duan)設備(bei),準确(que)、實時(shi)獲取(qu)并可(ke)視化(hua)供水(shui)流量(liang)數據(ju),大大(da)節約(yue)了人(ren)力物(wu)力,對(dui)降低(di)水耗(hao)、節❗約(yue)水資(zi)源具(ju)有重(zhong)要意(yi)義。

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