专利名称：水流量监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水流量的监测装置。
目前，水用户一般采用由孔板、差压变送器、开方器、比例积算器及动圈指示仪等组成的水流量检测装置测量用水量。但该装置仅能根据输入与水流量相关的差压信号换算和记录水管道中水的瞬时流量及累积流量，如果用户出于为自身局部利益的不良动机而改动用水累积流量，该检测装置则显示与实际用水不相符的虚假计量数值。显而易见，水管部门不能对用户是否按计划合理用水实施有效的监督，容易产生用户超量采水或违法用水，使水资源造成不应有的浪费和损失。
本实用新型的目的是为克服现有技术仅能根据输入与水流量相关的差压信号而测得水的瞬时流量及累积流量，不能对用水情况实行监督的缺点，设计一种既可测量用户水的流量又可监督用户用水情况的水流量监测装置，它可实时输入和存贮动力电流信号与水管道中的瞬时流量，并依需要定时打印出两者的变化曲线，通过比对可分析判断所显示的数字与用户实际用水量是否相符，为水管部门提供监督水用户计划合理用水的有效技术手段。
本实用新型的目的是这样实现的它包括孔板、差压变送器以及电流互感器、交流电流变送器及包括输入电路A、输入电路B、单片机IC1、地址锁存器IC2、程序存贮器IC3、数据存贮器IC4、多路开关IC5、V/F转换器IC6、脉冲整形电路IC7、光电耦合器IC8、总线驱动器IC9、字型驱动器IC10、字位驱动器IC11、硬时钟电路IC12、微型打印机接口IC13、七位数码显示器7×LED、功能开关K1、K2、K3、K4、K5的水流量监测仪，其中孔板镶固在水管道的内周壁上，孔板的中部设有圆锥形透孔，孔板两侧的水差压信号ΔP经引压管接入差压变送器相互隔断的正负容室，由差压变送器转换为0-10mAD.C的电流信号I1接输入电路A后分时与多路开关IC5相联接；在水泵电机输入动力线处设置的电流互感器产生0-5AA.C电流信号接入交流电流变送器，经交流电流变送器转换为0-10mAD.C的电流信号I2接输入电路B后分时与多路开关IC5相联接，IC5的输出端与V/F转换器IC6的输入端相接，IC6的输出端与脉冲整形电路IC7的输入端相接，IC7的输出端与光电耦合器IC8的输入端相接，IC8的输出端接入单片机IC1的输入T0口；单片机IC1的P2口分别与程序存贮器IC3、数据存贮器IC4的高八位地址线相接；单片机IC1的P0口与地址锁存器IC2的输入端相接，其输出端与程序存贮器IC3及数据存贮器IC4的低八位地址线相接，同时P0口还分别与IC3、IC4、硬实时时钟电路IC12、微型打印机接口IC13、总线驱动器IC9各输入端相接，作为数据总线传送数据，总线驱动器IC9的输出端分别与字型驱动器IC10、字位驱动器IC11的输入端相接，字型驱动器IC10的输出端与七位数码显示器7×LED的各数码的八段引脚并联相接，字位驱动器IC11的七个输出端分别与七位数码显示器7×LED的对应码位线相接，字位驱动器IC11其中的五条输出线还分别与功能开关K1、K2、K3、K4、K5中的一个接点相接，各功能开关的公共接点与单片机IC1的输入P1，3口相接，用以实现不同的操作功能。
本实用新型优点主要有1、本装置构思科学，结构合理，加工制作容易，制作成本较低，安装维修管理简便，工作性能可靠性较高，计量较精确；2、本装置接收差压变送器及交流电流变送器输出的两组信号，便于对其进行比对判断，既可测量用户用水量，又可监督用户有计划合理用水，克服了用户改动用水累积量、手动复零及仪表断电等造成的计量不符实际的现象，为水资源管理工作提供了有效的管理手段；3、本装置通过监督自备井用户按计划合理用水，以技术手段与法制管理手段共同有效地推动计划用水和节约用水工作的开展，使保护地下水资源有了切实的保障，通过本装置监督功能实现节约用水，同时本装置比现有装置成本低，也节省了开支，具有显著的社会效益、经济效益以及广阔的推广应用前景。
以下结合附图给出的实施例，对本实用新型作进一步说明
图1为水流量监测装置的结构原理示意图。
参照图1所示，如前文所述，本装置包括孔板1、差压变送器2，还包括电流互感器3、交流电流变送器4及含有输入电路A、输入电路B、单片机IC1、地址锁存器IC2、程序存贮器IC3、数据存贮器IC4、多路开关IC5、V/F转换器IC6、脉冲整形电路IC7、光电耦合器IC8、总线驱动器IC9、字型驱动器IC10、字位驱动器IC11、硬时钟电路IC12、微型打印机接口IC13、七位数码显示器7×LED、功能按键K1、K2、K3、K4、K5组成的水流量监测仪，其中在主水管道上装设固定有孔板1，由水泵抽出的地下水流入主水管道，在孔板1两侧形成的差压信号ΔP经引压管引入差压变送器2的正负容室中，差压变送器2的差压-电流转换机构将ΔP信号转换为0-10mAD.C的标准统一电流信号I1。根据流量测量原理，水管道内的瞬时流量q与孔板1两侧的差压信号ΔP的平方根成正比，而差压变送器2输入的差压信号ΔP与输出的0-10mAD.C电流信号I1成正比，因此q与I1的平方根成正比。I1电流信号经输入电路A送入水流量监测仪后，经其对I1实现开方运算并经一定的标度变换即可得出瞬时流量q的大小，对该瞬时流量可以显示，又可随时间进行积分得出水的累积流量Q，完成对水流量的测量。
水泵电机的交流电流i经电流互感器3转换成0-5AA.C，送入交流电流变送器4转换为0-10mAD.C电流信号I2，电流互感器3输出的0-5AA.C交流电流信号与交流电流i及经过交流电流变送器4转换为0-10mAD.C的直流电流信号I2均成正比。I2电流信号经输入电路B送入水流量监测仪，将I2转换为数字量并经一定的标度变换而完成对交流电流i的测量。
本装置的交流电流变换器4采用市场通用的标准件，水流量监测仪包括前文已述的各部分，它采用MCS-51系列单片微型计算机作为智能元件，配备有外围电路，借助软件开发来完成对水流量的测量和监督。本实施例采用的元器件是IC1单片机-MCS-51系列8031IC2地址锁存器-74LS373IC3程序存贮器-2764 IC4数据存贮器-2864IC5多路开关-CD4051 IC6V/F转换器-LM331IC7脉冲整形电路-CD40106BIC8光电耦合器-4N25IC9总线驱动器-74LS245 IC10字型驱动器-74LS373IC11字位驱动器-74LS373 IC12硬时钟电路-MC146818IC13-TPμP40A微型打印机接口七位数码显示器-7×LEDK1、K2、K3、K4、K5功能开关采用按键开关。
由差压变送器2输出的0-10mAD.C电流信号I1及交流电流变送器4输出的0-10mAD.C电流信号I2分别通过输入电路A及B转换成电压信号V1、V2经过多路开关IC5分时送入V/F转换器IC6转换为脉冲信号，再输入脉冲整形电路IC7经过脉冲整形后，送入光电耦合器IC8内消除信号干扰接入单片机IC1的T0口。
自单片机IC1的T0口输入的上述两组信号，经软件运算得出瞬时流量q与交流电流i，将这两个参数定时存贮在数据存贮器IC4内并使数据在其掉电后不会丢失。本数据存贮器如果设定每半小时存贮一组数据，可连续存贮两个月以上的容量。硬实时时钟电路IC12在初始设定后，当掉电后又上电时，具有可给出上电时的日期和时间的功能，使其掉电后再上电时不需要重新设定日期和时间，并保留原累积流量值，即可接续对水流量的测量和记录，时钟按实时日期和时间继续运行。通过微型打印机接口IC13可实现打印瞬时流量q及交流电流以i的曲线，七位数码器7×LED用以显示累积流量，瞬时流量、日期、时间等参数。
水流量监测仪各元器件及电路均装设在一个仪表壳体内。
本装置是通过对瞬时流量q与交流电流i进行测量、存贮和记录。当需要打印时，将微型打印机接在微型打印接口处，按动对应的功能按键，即打印出水的瞬时流量q与交流电流i的曲线，将两曲线进行比较就可判断出水用户的用水情况，实现对水用户用水情况进行监测。当交流电流i没有变化或较大而瞬时流量q过小时，说明瞬时流量q表示的不真实，即可认为水用户在用水方面存在问题，如果两曲线中交流电流i增大，瞬时流量q亦增大且增幅相当，则说明记录的瞬时流量q是符合实际的，表明记录的是水用户的实际用水量。
本装置经实际试验和试用达到了设计指标和要求，取得了好效果。
权利要求1.一种包括孔板(1)、差压变送器(2)的水流量监测装置，其特征为还包括电流互感器(3)、交流电流变送器(4)及包括输入电路A、输入电路B、单片机IC1、地址锁存器IC2、程序存贮器IC3、数据存贮器IC4、多路开关IC5、V/F转换器IC6、脉冲整形电路IC7、光电耦合器IC8、总线驱动器IC9、字型驱动器IC10、字位驱动器IC11、硬时钟电路IC12、微型打印机接口IC13、七位数码显示器7×LED、功能开关K1、K2、K3、K4、K5的水流量监测仪，其中孔板(1)镶固在水管道的内周壁上，孔板(1)的中部设有圆锥形透孔，孔板(1)两侧的水差压信号ΔP经引压管接入差压变送器(2)相互隔断的正负容室，由差压变送器(2)转换为0-10mAD.C的电流信号I1接输入电路A后分时与多路开关IC5相联接；在水泵电机输入动力线处设置的电流互感器(3)产生0-5AA.C电流信号接入交流电流变送器(4)，经交流电流变送器(4)转换为0-10mAD.C的电流信号I2接输入电路B后分时与多路开关IC5相联接，IC5的输出端与V/F转换器IC6的输入端相接，IC6的输出端与脉冲整形电路IC7的输入端相接，IC7的输出端与光电耦合器IC8的输入端相接，IC8的输出端接入单片机IC1的输入T0口；单片机IC1的P2口分别与程序存贮器IC3、数据存贮器IC4的高八位地址线相接；单片机IC1的P0口与地址锁存器IC2的输入端相接，其输出端与程序存贮器IC3及数据存贮器IC4的低八位地址线相接，同时P0口还分别与IC3、IC4、硬实时时钟电路IC12、微型打印机接口IC13、总线驱动器IC9各输入端相接，总线驱动器IC9的输出端分别与字型驱动器IC10、字位驱动器IC11的输入端相接，字型驱动器IC10的输出端与七位数码显示器7×LED的各数码的八段引脚并联相接，字位驱动器IC11的七个输出端分别与七位数码显示器7×LED的对应码位线相接，字位驱动器IC11其中的五条输出线还分别与功能开关K1、K2、K3、K4、K5中的一个接点相接，各功能开关的公共接点与单片机IC1的输入P1，3口相接。
专利摘要本实用新型公开了一种水流量监测装置。主要包括孔板、差压变送器、电流互感器、交流电流变送器,还设置了单片微型计算机及其外围电路。借助硬件与软件开发可定时对瞬时流量与动力电流曲线进行比对,实现对水流量的测量和监督,使用户合理开采和计划用水为有效地保护地下水资源提供了切实的保障,具有显著的社会效益和经济效益及广阔的推广应用前景;本装置还具有成本较低,制作安装使用都较简便,工作性能可靠,计量较精确的优点。
文档编号G01F1/56GK2288421SQ9721366
公开日1998年8月19日 申请日期1997年4月9日 优先权日1997年4月9日
发明者曹洪禄, 赵秋山, 闫宗禄, 魏恒君, 张洪金 申请人:石家庄市节约用水办公室, 石家庄市计量测试学会