一种水流动和水量监测方法及装置的制作方法

文档序号:6232662阅读:198来源:国知局
专利名称:一种水流动和水量监测方法及装置的制作方法
技术领域
本发明涉及测量领域,尤其涉及一种水流动和水量监测方法及装置。
背景技术
在家庭用水过程中,经常会使用普通的水表来监测水流使用量,都是通过动壁容积测量室的直接机械运动过程或水流流速对翼轮的作用以计算流经自来水管道的水流体积,水表是否转动及水表的示数只能通过人工观察获得,无法实现自动的实时监测,对于如何实现水是否流动及流量的自动实时测量,普通家用水表目前尚无解决方法及应用。

发明内容
本发明的目的在于提供一种水流动和水量监测方法及装置,以解决上述问题。为了达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:一种水流动和水量监测方法,包括如下步骤:发射连续光束投射到水表的叶片上,并接收水表叶片的反射光信号;将接收的所述反射光信号实时转换成电平信号;预先建立标准电平信号的波形图与水流量的匹配关系表,根据实时转换后的所述电平信号的波形图,查找与所述电平信号的波形图相匹配的水流量。一种水流动和水量监测装置,包括光发送和接收模块、光电转换模块和处理模块,其中:所述光发送和接收模块,用于发射连续光束投射到水表的叶片上,并接收水表叶片的反射光信号;所述光电转换模块,用于将接收的所述反射光信号实时转换成电平信号;所述处理模块,用于预先建立标准电平信号的波形图与水流量的匹配关系表,根据实时转换后的所述电平信号的波形图,查找与所述电平信号的波形图相匹配的水流量。一种水表,包括安装在叶轮上的叶片,还包括上述水流动和水量监测装置。与现有技术相比,本发明实施例的优点在于:本发明提供的一种水流动和水量监测方法及装置,其中方法包括:发射连续光束投射到水表的叶片上,并接收由水表的叶片反射光信号;将接收的反射光信号转换成电平信号;预先建立标准电平信号的波形图与水流量匹配关系表,对转换后的电平信号的波形图分析,查找与所述电平信号的波形图相匹配的水流量,确定计算水流量。叶片机械转动时会反射回来光信号,本方法回收反射光信号并转化为电平信号,同时通过实验数据采集了大量关于转换为电平信号的波形图与水流量信息后,建立了标准电平信号的波形图与水流量匹配关系表,分析标准电平信号的波形图(例如:波形图中的脉冲数量)与水流量的线性关系,利用上述原理,实时得到当前转换后的所述电平信号分析,检索查找对应匹配关系表对应的水流量,确定为水流量数据;其实质是将叶轮机械转动转化为电平信号,再利用监测电平信号的波形图以及波形图与水流量关系,来确定监测的水流量,实现了水流动及水量的自动监测功能。


图1为本发明实施例提供的水流动和水量监测方法的流程示意图;图2为本发明实施例提供的水流动和水量监测装置的结构图。
具体实施例方式下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。参见图1,本发明实施例提供了一种水流动和水量监测方法,包括如下步骤:步骤100、发射连续光束投射到水表的叶片上,并接收水表叶片的反射光信号;步骤200、将接收的反射光信号实时转换成电平信号;步骤300、预先建立标准电平信号的波形图与水流量的匹配关系表,根据实时转换后的电平信号的波形图,查找与电平信号的波形图相匹配的水流量。在本发明实施例中,叶片机械转动时会反射回来光信号,本方法回收反射光信号并转化为电平信号,通过实验数据采集了大量关于转换为电平信号的波形图(例如:方波脉冲数量)与水流量信息后,建立了标准电平信号的波形图与水流量匹配关系表,利用上述原理,实时得到当前转换后的电平信号分析,检索查找对应匹配关系表对应的水流量,确定为水流量数据。电平信号的波形图中方波脉冲数量与水流量成正相关性。进一步地,在查找与电平信号的波形图相匹配的水流量步骤之后(即步骤300之后),还包括如下步骤:步骤400、分析实时转换后的电平信号的波形图,判断波形图中出现连续的方波信号的时间是否大于预设时间,若是,判定当前的用水状态异常,则发送报警信息(图1中,未示出该步骤)。较佳地,预设时间为20分钟。进一步地,在发送报警信息(即步骤400)之后,还包括如下步骤:步骤500、将报警信息转发至外界设备实现报警。需要说明的是:当叶片静止时,接收管会接收到稳定的反射光,经光电转换处理,对应出一个稳定的电平;当叶片转动时,由于叶片边缘的影响,接收管会接收到断续的反射光,经光电转换,则对应出高低电平依次变化的方波,且方波的频率反应了叶片转动的快慢。因此通过输出电平的变化即可判断管道内是否有水流动及水流动的速度。进一步地,通过上述原理可以实现家庭用水量检测、停水来水事件检测、漏水事件检测。本方法通过分析家用水表的工作方式来找到如何实时监测水流动的方法。水表的表盘上有一个三角状或齿轮装的叶片,连接到水表内芯的叶轮上,当有水流动时,水流会带动叶轮转,且水流动的快慢与叶轮转动得速度成正比。水表正是通过检测叶轮转动的速度来计算水流量,进而显示到表盘得数字上供用户读取。表盘上的三角状或齿轮装叶片的转动与表芯内叶轮的转动完全同步,可直接指示水的流动及流动的快慢。本方法正式根据水表的这一原理,通过检测表盘上叶片的转动及转速,来检测水是否流动及流量的大小。水表盘叶片的转动及转速的检测是通过光电转换方式来实现。具体方法是通过一组光发送管和一个光接收管组成一个簇,垂直对准水表盘上的叶片,光发送管连续的发射光束到叶片上,反射光由光接收管接收。当叶片静止时,接收管会接收到稳定的反射光,经光电转换处理,对应出一个稳定的电平;当叶片转动时,由于叶片边缘的影响,接收管会接收到断续的反射光,经光电转换,则对应出高低电平依次变化的方波,且方波的频率反应了叶片转动的快慢。因此通过输出电平的变化即可判断管道内是否有水流动及水流动的速度。通过以上水流动的监测,进而实现了家庭用水量检测、停水来水事件检测、漏水事件检测,具体方法如下:实验中通过一定时间内检测到的方波脉冲的数量与实际水流量的测量,即可得到脉冲数量与水流量的线性对应关系,从而在应用中可以通过检测到的脉冲数量来计算水的流量,并向外发出用水量信息。当发生停水时,家庭管道内的水会倒流回户外主管道,水表叶片会短时间的转动。在家中无人的情况下,由于不可能存在人为用水的情况,因此当检测到这种短时间转动时,可以判定可能发生了停水,并向外发出提示信息。在停水的情况下,来水时外部主管道内的水将流入家庭管道内,水表叶片会发生短时间的转动。当家中无人时,当检测到这种短时间的转动,可以判定家中来水,并向外发出提示信息。当管内始终有水流动时,水表叶片会一直转动,检测电路也会一直输出连续的方波信号。基于家庭的一般用水习惯,连续用水的时间(中间无任何间断)一般不超过20分钟,因此当水流的连续时间超过20分钟这一门限值时,可以判定可能发生了漏水或跑水事件,并向外发出告警提示信息。本发明实施例所提供的水流动和水量监测方法,其实质是将叶轮机械转动转化为电平信号,再利用监测电平信号的波形图以及波形图与水流量关系,来确定监测的水流量。这样,采用这种方法,避免了传统依靠机械装置因使用时间的增长机械性能下降,计算精度也相应大幅下降的问题,依靠对转换后的电平信号的波形图分析确定水流量,这种确定方式更加稳定,同时电平信号的变化(例如:跳变)反应敏感度更强,利用电平信号形成的波形图确定水流量数据,更加精确。基于同一发明构思,本发明实施例还提供了水流动和水量监测装置,由于此装置解决问题的原理与前述水流动和水量监测方法相似,因此该装置的功能可以参见前述方法的实施,重复之处不再赘述。本发明实施例提供了一种水流动和水量监测装置1,包括光发送和接收模块2、光电转换模块3、处理模块4,其中:光发送和接收模块2,用于发射连续光束投射到水表的叶片上,并接收水表叶片的反射光信号;光电转换模块3,用于将接收的反射光信号实时转换成电平信号;处理模块4,用于预先建立标准电平信号的波形图与水流量的匹配关系表,根据实时转换后的电平信号的波形图,查找与电平信号的波形图相匹配的水流量。优选的,还包括逻辑判断模块;逻辑判断模块,用于分析实时转换后的电平信号的波形图,判断波形图中出现连续的方波信号的时间是否大于预设时间,若是,判定当前的用水状态异常,则发送报警信
肩、O优选的,还包括报警模块;报警模块,用于接收的逻辑判断模块发送的报警信息后,将报警信息转发至外界设备实现报警。优选的,光发送和接收模块包括光发送管和光接收管。优选的,光电转换模块为光电转换器。优选的,报警模块与外界设备通过无线通信方式连接或RS232或RS485总线方式连接或LAN网络连接。本发明实施例中,检测设备采用干电池供电,只需直接安装在自来水入户的主管道上,不需外接电源,不需要考虑家庭室内的环境,且不易被触碰,可靠性和可行性高。通过预先设定的条件,可以实现家庭用水量、停水来水、漏水跑水事件的综合检测。基于对水表表盘上叶片转动的检测,可以检测到微小水流,从而对室内管道及用水设备的轻微泄露问题实现及时检测。从自来水主管道水流的检测入手,避开了家庭室内环境复杂、普通漏水探测器安装困难的问题。对于家庭用水量检测方法可以使目前使用非智能化水表的家庭实现远程抄表功能。以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种水流动和水量监测方法,其特征在于,包括如下步骤: 发射连续光束投射到水表的叶片上,并接收水表叶片的反射光信号; 将接收的所述反射光信号实时转换成电平信号; 预先建立标准电平信号的波形图与水流量的匹配关系表,根据实时转换后的所述电平信号的波形图,查找与所述电平信号的波形图相匹配的水流量。
2.如权利要求1所述的水流动和水量监测方法,其特征在于, 在所述查找与所述电平信号的波形图相匹配的水流量步骤之后,还包括如下步骤:分析实时转换后的所述电平信号的波形图,判断波形图中出现连续的方波信号的时间是否大于预设时间,若是,判定当前的用水状态异常,则发送报警信息。
3.如权利要求1所述的水流动和水量监测方法,其特征在于, 所述预设时间为20分钟。
4.如权利要求2所述的水流动和水量监测方法,其特征在于, 在所述发送报警信息后,还包括如下步骤: 将报警信息转发至外界设备实现报警。
5.一种水流动和水量监测装置,其特征在于,包括光发送和接收模块、光电转换模块和处理模块,其中: 所述光发送和接收模块,用于发射连续光束投射到水表的叶片上,并接收水表叶片的反射光信号; 所述光电转换模块,用于将接收的所述反射光信号实时转换成电平信号; 所述处理模块,用于预先建立标准电平信号的波形图与水流量的匹配关系表,根据实时转换后的所述电平信号的波形图,查找与所述电平信号的波形图相匹配的水流量。
6.如权利要求5所述的水流动和水量监测装置,其特征在于, 还包括逻辑判断模块; 所述逻辑判断模块,用于分析实时转换后的所述电平信号的波形图,判断波形图中出现连续的方波信号的时间是否大于预设时间,若是,判定当前的用水状态异常,则发送报警信息。
7.如权利要求6所述的水流动和水量监测装置,其特征在于, 还包括报警模块; 所述报警模块,用于接收的所述逻辑判断模块发送的报警信息后,将报警信息转发至外界设备实现报警。
8.如权利要求5所述的水流动和水量监测装置,其特征在于, 所述光发送和接收模块包括光发送管和光接收管; 所述光电转换模块为光电转换器。
9.如权利要求7所述的水流动和水量监测装置,其特征在于, 所述报警模块与所述外界设备通过无线通信方式连接或RS232或RS485总线方式连接。
全文摘要
本发明公开了一种水流动和水量监测方法及装置,方法包括发射连续光束投射到水表的叶片上,并接收所述水表叶片的反射光信号;将接收的所述反射光信号实时转换成电平信号;预先建立标准电平信号的波形图与水流量的匹配关系表,根据所述实时转换后的所述电平信号的波形图,查找与所述电平信号的波形图相匹配的水流量。本发明提供的一种水流动和水量监测方法及装置,将叶轮机械转动转化为电平信号,再利用监测电平信号的波形图以及波形图与水流量关系,来分析监测水流量,使得到数据更加精确。
文档编号G01F15/07GK103196511SQ20131014137
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月22日 优先权日2013年4月22日
发明者洪文亮 申请人:哈尔滨惠恩科技开发有限公司
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