专利名称：基于单点感知的家庭用水智能监测方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对家庭用水情况的监测方法及其检测 设备，更确切地说，本发明涉及一种基于单点感知的家庭用水智能监测方法及其设备。
背景技术：
目前，智慧家居概念由当初的设想逐步走向现实，水设备监测这一应用领域也逐渐引起了人们的注意。在用水监测方面，目前有三种方法I.使用传统的水表对用水量进行记载，但是只能反映单一用户用水量信息，且没法对用水事件进行识别，不属家居智能范畴。2.使用基于分布式传感网络的设计。3.美国Fogarty等人优先用麦克风贴在家庭主要水管的外侧,用于监听水管里水流的声音，然后通过模式识别理论分辨不同的用水情况。但是，方法I不属家居智能范畴，是最简单的传统记水量方式，精度较差，且反映出的信息单一。方法2设备复杂，不便于安装，且成本较高。方法3不能够区分类似的设备；并且不能识别并行事件，最大的缺点是不能预测每次事件的用水量信息。对于水量的评估，国外也没有提出过很成熟的方法和手段，在工业上实现的水量监测方法由于高昂的价格不能够应用在家庭中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在精度较差、反映出的信息单一、设备复杂不便于安装与不能够区分类似设备等问题，提供了一种基于单点感知的家庭用水智能监测方法及其设备。为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的所述的基于单点感知的家庭用水智能监测方法的步骤如下I.基于单点感知的家庭用水智能监测设备初始化参数操作者将基于单点感知的家庭用水智能监测设备中的数据存储器进行清空，用水时间和用水量归零；2.基于单点感知的家庭用水智能监测设备等待用户随时通过电脑界面读取用水记录;3.基于单点感知的家庭用水智能监测设备等待是否有用水事件发生，如果没有用水事件发生，继续等待是否有用水事件发生，如果有用水事件发生，则进行下一步骤4 ；4.基于单点感知的家庭用水智能监测设备判断是否发生了用水事件；5.基于单点感知的家庭用水智能监测设备判断出是何种用水事件；6.基于单点感知的家庭用水智能监测设备判断是否是已知用水事件；7.基于单点感知的家庭用水智能监测设备判断用水事件结束，并对本次用水事件的用水量进行估计；8.将基于单点感知的家庭用水智能监测设备存储器中的数据处理成电脑可读取的文件输入输出形式，以便于用户对数据进行读取；9.等待整个基于单点感知的家庭用水监测设备的退出命令，如果没有退出命令，则回到步骤3，以此往复，基于单点感知的家庭用水智能监测设备检测用水量的变化；如果有退出命令，则基于单点感知的家庭用水监测设备停止工作。技术方案中所述的基于单点感知的家庭用水智能监测设备判断是否发生了用水事件是指I)非缓慢用水事件判断，当水压值超出一定阈值范围时，利用用水事件开始点的水压值和用水事件结束点的水压值之差作为判断的依据
权利要求
1.一种基于单点感知的家庭用水智能监测方法，其特征在于，所述的基于单点感知的家庭用水智能监测方法的步骤如下1)基于单点感知的家庭用水智能监测设备初始化参数操作者将基于单点感知的家庭用水智能监测设备中的数据存储器进行清空，用水时间和用水量归零；2)基于单点感知的家庭用水智能监测设备等待用户随时通过电脑界面读取用水记录;3)基于单点感知的家庭用水智能监测设备等待是否有用水事件发生，如果没有用水事件发生，继续等待是否有用水事件发生，如果有用水事件发生，则进行下一步骤4)；4)基于单点感知的家庭用水智能监测设备判断是否发生了用水事件；5)基于单点感知的家庭用水智能监测设备判断出是何种用水事件；6)基于单点感知的家庭用水智能监测设备判断是否是已知用水事件；7)基于单点感知的家庭用水智能监测设备判断用水事件结束，并对本次用水事件的用水量进行估计；8)将基于单点感知的家庭用水智能监测设备存储器中的数据处理成电脑可读取的文件输入输出形式，以便于用户对数据进行读取；9)等待整个基于单点感知的家庭用水监测设备的退出命令，如果没有退出命令，则回到步骤3)，以此往复，基于单点感知的家庭用水智能监测设备检测用水量的变化；如果有退出命令，则基于单点感知的家庭用水监测设备停止工作。
2.按照权利要求I所述的基于单点感知的家庭用水智能监测方法，其特征在于，所述的基于单点感知的家庭用水智能监测设备判断是否发生了用水事件是指O非缓慢用水事件判断，当水压值超出一定阈值范围时，利用用水事件开始点的水压值和用水事件结束点的水压值之差作为判断的依据
3.按照权利要求I所述的基于单点感知的家庭用水智能监测方法，其特征在于，所述的基于单点感知的家庭用水智能监测设备判断出是何种用水事件是指I)基于单点感知的家庭用水智能监测设备开始对用水事件的水压数据进行采集，通过安装在水管中的水压传感器传过来的电压值，测得实时的水压值，并将所有水压的数据存在一个可读写的存储文件中；2)基于单点感知的家庭用水智能监测设备读取存储文件中的水压数据；3)基于单点感知的家庭用水智能监测设备对存储文件中的数据进行分析，侦测是何种用水事件；4)基于单点感知的家庭用水智能监测设备提取用水事件的结束时间和用水数据，将它们存储在存储器中；5)基于单点感知的家庭用水智能监测设备生成用水事件的原始处理数据，这些数据包括都发生了哪些用水事件和水压传感器将水压转化为电压的原始数据；6)基于单点感知的家庭用水智能监测设备退出该用水事件判断过程。
4.按照权利要求3所述的基于单点感知的家庭用水智能监测方法，其特征在于，所述的基于单点感知的家庭用水智能监测设备对存储文件中的数据进行分析，侦测是何种用水事件是指算法1，由于原始水压力波形振荡数据包含很多高频噪声成分，因此首先通过一个低通滤波器，将滤波后的数据作为原始处理数据，当水压数据信号超过一定的阈值时，表征发生了一个用水事件，这个阈值可以根据每个家庭用户静态水压的不同而调节假设我们有一个已知的用水事件序列X{Xi e Rn, I = 1,2,…，η}和一个未知的用水事件序列Y = Iy1, y2…，yj，为了获得已知用水事件序列中和未知用水事件序列最匹配的用水事件序列，我们将已知用水事件序列都和未知用水事件序列进行内积计算
5.按照权利要求I所述的基于单点感知的家庭用水智能监测方法，其特征在于，所述的基于单点感知的家庭用水智能监测设备判断用水事件结束，并对本次用水事件的用水量进行估计是指 利用泊肃叶定律Q= Δ P/Rf来完成用水量的计算， 其中ΛΡ.代表用水事件前后的压差，单位.Pa ;Rf.液态阻抗，Rf = 8uL/jir4，其中r.代表水管的半径，单位.cm，u.表示液体的粘性，单位.Pa. s, I.表示管子的长度，单位· cm ; 每个用水装置的Rf都是不相同的，即使是同一个用水装置的冷热水阀的Rf都是不相同的，原因是冷热水在水管网络中经历了不同的路径；分别对每个用水装置的水管半径r、液体粘性U、管子长度L进行提前测量，计算出用水装置的液态阻抗Rf，再通过泊肃叶定律评估出用水量。
6.一种执行权利要求I所述的基于单点感知的家庭用水智能监测方法的基于单点感知的家庭用水智能监测设备，其特征在于，所述的基于单点感知的家庭用水智能监测设备包括水压传感器、转接板、型号为NI myDAQ的国家仪器数据采集卡(I)、电脑与USB线缆(2)； 水压传感器中的水龙头接头与家庭用水的水管连接，转接板上的插头I的2号脚接型号为NI myDAQ的国家仪器数据采集卡(I)上的+5V端，转接板上的插头I的I号脚连接型号为NI myDAQ的国家仪器数据采集卡(I)上的接地端；转接板上的插头2的I号脚连接水压传感器的地线，转接板上的插头2的2号脚连接水压传感器的信号线，转接板上的插头2的3号脚连接水压传感器的电源线；用线将型号为NI myDAQ的国家仪器数据采集卡(I)的AIO接线端子引出连接BNC插头，BNC插头与转接板的BNC插槽连接，采用的USB线缆(2)将型号为NI myDAQ的国家仪器数据采集卡(I)和电脑的USB接口连接。
7.按照权利要求6所述的基于单点感知的家庭用水智能监测设备，其特征在于，所述的转接板由型号为2. 54mm排针的插头2、型号为2. 54mm排针的插头I、型号为LT-BNC-50KY的BNC连接器和导线组成； 型号为2. 54mm排针的插头2中的3号脚与型号为2. 54mm排针的插头I中的2号脚同和+5V电压电线连接，型号为2. 54mm排针的插头2的I号脚与型号为2. 54mm排针的插头I中的I号脚同和地端电线连接，型号为2. 54_排针的插头I中的I号脚与型号为LT-BNC-50KY的BNC连接器的接地端电线连接，型号为2. 54mm排针的插头2的2号脚与型号为LT-BNC-50KY的BNC连接器的插槽电线连接。
全文摘要
本发明公开了一种基于单点感知的家庭用水智能监测方法及其设备，为克服现有技术设备复杂不便安装与区分不出类似设备等问题。方法的步骤如下1.监测设备初始化参数；2.监测设备等待用户读取用水记录；3.监测设备等待是否有用水事件发生，如果没有用水事件发生，继续等待是否有用水事件发生，有用水事件发生，则进行步骤4；4.监测设备判断是否为打开阀门的用水事件；5.监测设备判断出是何种用水事件；6.监测设备判断是否是已知用水事件；7.监测设备判断用水事件结束，并对用水事件的用水量进行估计；8.将监测设备存储器中的数据处理以便于用户对数据进行读取；9.等待监测设备的退出命令，没有退出命令，回到步骤3，以此往复。
文档编号E03C1/02GK102912829SQ20121039036
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者周求湛, 车遥, 胡继康, 欧淇源, 李亚强 申请人:吉林大学