摘要:針對(duì)大口徑流(liu)量計 工作(zuo)環境惡劣(liè)、難以實時(shi)獲取流量(liàng)數據的問(wen)題,本✏️項目(mu)研發💛了基(ji)于MSP430F149單片機(jī)的供水大(da)口徑流量(liàng)計數據采(cǎi)集系統。首(shǒu)先提出了(le)♈基于MSP430F149單片(piàn)機的數據(jù)采集終端(duān)的硬件架(jià)構,然後完(wán)成了用于(yú)終端控制(zhì)與數據處(chù)理的數據(jù)采集🔴系統(tǒng)功能🈲設計(ji),實現了系(xì)統可視化(huà)。該系統可(kě)以對流量(liàng)采集終端(duān)設備進行(hang)遠程操控(kòng)并對流量(liàng)數據進行(hang)可視化展(zhan)示。将研發(fā)的數據采(cǎi)集系統應(ying)用于供水(shuǐ)企業,實現(xiàn)了流量數(shù)據的有效(xiao)獲取,對降(jiàng)低水耗、節(jie)約水資源(yuan)有👨‍❤️‍👨着重要(yào)意義。
　　供水(shui)處理核心(xīn)技術所需(xū)的基礎數(shu)據主要包(bāo)括流量、壓(yā)力、電量和(hé)水質參數(shu)等,其中流(liú)量主要有(you)源水流量(liàng)、出廠水流(liú)量、用戶流(liu)量等。在供(gong)水處理中(zhōng),這些流量(liàng)數據被廣(guang)泛應用于(yu)其核🔱心處(chù)理🔴技術.中(zhong)[4。特别是在(zai)降低水耗(hào)、節約水資(zī)源等方面(mian),大流量計(ji)的流🌈量數(shu)據正确采(cǎi)集尤爲重(zhòng)要。以長沙(sha)爲例,DN30以上(shàng)流量計(俗(su)稱大流㊙️量(liàng)計)約有2.8萬(wàn)塊,僅占整(zheng)個水表總(zǒng)數量的2.28%,而(er)“大流量”計(ji)量占整個(ge)用水量的(de)81.82%,研制大口(kǒu)徑流👅量計(ji)數據采集(jí)系統🈲成爲(wèi)供水企業(ye)亟待解決(jué)的課題。
　　現(xiàn)有的現場(chang)大口徑流(liú)量計監控(kong)與數據采(cǎi)集系統💃🏻.在(zài)工作🌍時,由(yóu)于工作環(huán)境惡劣,導(dǎo)緻其獲取(qu)的流量數(shu)據穩定性(xìng)低、精度不(bú)高✂️,常常因(yīn)數據傳輸(shū)過程中出(chū)現GPRS(GeneralPackerRadioService,通用無(wú)線分組業(yè)務)信道阻(zu)塞而發生(shēng)流量數據(ju)漏報甚💋至(zhi)丢失的現(xian)象。這些因(yin)素導緻各(gè)種供水🔆處(chu)理計量分(fèn)析系統難(nán)以獲得全(quan)面、正确的(de)數值,甚至(zhì)無法正常(cháng)工作。
　　針對(duì)上述問題(tí)，基于MSP430F149單片(pian)機的供水(shui)大口徑流(liú)量計數據(ju)采集系統(tǒng),提出了數(shu)據采集終(zhōng)端的軟硬(ying)件架構,實(shi)現了流量(liang)數據的可(kě)視化。該系(xì)統實時獲(huo)取供水大(dà)口徑流量(liàng)🌈計的流💋量(liàng)數據👄,獲取(qu)的數據穩(wen)定、精度高(gāo),爲提高供(gong)水管理的(de)自動化水(shui)平創💰造了(le)條件🥰。
1.系統(tǒng)總體結構(gòu)設計
　　一般(bān)大口徑流(liu)量計數據(ju)采集系統(tǒng)主要分爲(wèi)兩大部分(fen):流㊙️量數據(ju)采集和流(liú)量數據可(ke)視化。流量(liàng)數據的采(cǎi)集通⭕過在(zài)流量計上(shang)🌐安裝遠程(chéng)數據采集(ji)終端系統(tǒng)來🔱完成,終(zhong)🈲端系統負(fu)責現場的(de)流量數據(jù)采集,将采(cǎi)集到🤩的數(shù)據經過GPRS發(fa)送至遠程(chéng)系統👄,在遠(yuǎn)程系統中(zhōng)進行數據(ju)的解析與(yu)存儲;流量(liang)數👌據可視(shì)化主🚩要是(shì)将獲取到(dào)的實時數(shù)據通過圖(tú)表等方式(shi)更加全面(mian)直觀地展(zhan)示,主要包(bāo)🥵含流量計(jì)設備管理(lǐ)、分區管理(li)、管網流量(liàng)管理☔等一(yi)系列功能(neng)。
　　設計的大(da)口徑流量(liang)計數據采(cai)集系統總(zong)體結.構具(jù)♋體如圖1所(suo)示。該系統(tong)主要由3個(ge)層次組合(he):數據獲取(qǔ)端,即現場(chǎng)的水🔴表及(jí)大流量計(ji);數據監測(ce)端,即遠程(cheng)💯監控及💞其(qi)數據采樣(yàng)終端WB-RTU;數據(jù)傳輸端,即(ji)公用的遠(yuǎn)傳無線通(tong)🚩信網絡GPRS。由(yóu)以上模塊(kuài)構成的流(liu)🚩量計數據(ju)🤩采集系統(tong),具有對大(da)口徑🌍流量(liàng)計的數據(ju)采集與處(chu)😘理等功能(neng)。
 
2數據采集(jí)終端硬件(jian)架構
　　大口(kou)徑流量計(jì)數據采集(ji)終端設計(jì)主要包括(kuo)硬件與🔱軟(ruǎn)🥵件兩部分(fèn)，其硬件結(jie)構如圖2所(suo)示。由于流(liu)量計大多(duō)采用🌈超聲(sheng)波或電磁(ci)式管道流(liú)量計,需設(she)計基于RS-485的(de)數字通信(xìn)接口。同時(shi)，爲了更好(hǎo)地滿足低(di)功耗要求(qiú)，選擇MSP430F149單片(piàn)機作爲其(qi)主要控制(zhi)單元。該單(dān)片機不僅(jǐn)功耗低🚶‍♀️,且(qie)功能強大(dà),具有很好(hǎo)的處理運(yun)算能力。
 
　　由(you)于大口徑(jìng)流量計數(shù)據采集的(de)現場環境(jing)無交流電(dian),該系統采(cai)用直流電(dian)源供電方(fang)式,電源實(shí)際使用⛱️總(zong)容🙇‍♀️量爲7.2V/26Ah,可(kě)以長時間(jian)應用在工(gong)業現場,大(dà)大提高🐆了(le)終端的使(shǐ)用壽命。同(tóng)時,考慮多(duō)種接口兼(jiān)容設計,采(cai)用多種數(shu)據輸人/輸(shu)出接口✔️可(ke)以更好地(dì)适應多種(zhong)類型的流(liú)量儀表。無(wu)線信道傳(chuan)輸主要是(shì)基于GPRS網絡(luo),可以通過(guo)公用電信(xìn)通信網絡(luo)進行數據(jù)傳輸。
3數據(ju)采集系統(tong)設計
3.1系統(tong)功能設計(jì)
　　根據大口(kǒu)徑流量計(jì)數據采集(jí)系統的軟(ruǎn)件功能分(fèn)析和現場(chang)❗需求,設計(jì)的系統功(gōng)能詳細展(zhǎn)示如圖3,主(zhu)要實現數(shu)據采💃集功(gong)能、數據管(guǎn)理功能、GPRS通(tōng)信功能、數(shù)據補采功(gōng)能以及報(bao)警功能等(deng)數據采集(jí)功能:脈沖(chòng)🔞量采集功(gōng)能,主要用(yong)✊于單脈沖(chong)🤟、雙脈沖、三(sān)脈沖基表(biao)累計流量(liang)采集,其中(zhong)雙脈沖、三(san)脈沖基表(biao)具有水流(liú)方向判斷(duàn)和正、負流(liu)量計量功(gong)能;模拟量(liang)采集功能(néng),主要，用于(yu)采集瞬♻️時(shi)流量;DC0-10V以及(ji)标準RS-485通信(xin)接口,可以(yǐ)與基表進(jìn)行RS-485通信,可(ke)作爲MBUS主站(zhan)與MBUS從站基(ji)表進行通(tong)信。
 
　　數據管(guan)理功能:系(xì)統可以按(an)設定的采(cai)集時間間(jian)隔保存🐪曆(lì)🔴史💋數據,采(cǎi)用Flash存儲方(fāng)式，掉電後(hou)能保證數(shù)據不丢失(shi),并且可以(yǐ)實時顯示(shi)流量數據(jù)。
　　GPRS通信功能(néng):終端設備(bèi)可按設定(dìng)的時間間(jian)隔通過GPRS定(ding)時.上報數(shù)據,同時可(ke)接收監控(kong)中心下行(hang)命令,從而(ér)實現對終(zhong)端設備校(xiao)🥵時以及曆(li)史數據補(bǔ)采等功能(néng)。
　　數據補采(cǎi)功能:通過(guo)系統軟件(jian)對數據采(cǎi)集終端發(fā)送曆史數(shu)據補采命(ming)令,使終端(duan)補傳因GPRS信(xin)道不好而(er)未上傳的(de)曆史數據(jù)。
　　報警功能(néng):出現電池(chi)電量不足(zu)、水表倒流(liú)、水表停走(zou)👈、數據采🐅集(ji)異常、終端(duan)與基表通(tōng)信故障等(deng)情況時,終(zhōng)☁️端數據采(cai)集系統會(huì)産生🌐相應(yīng)的報警信(xìn)息,提示操(cāo)作人員根(gen)據報警信(xìn)息及時處(chù)理相應故(gù)障。
3.2系統可(ke)視化實現(xiàn)
　　數據采集(jí)系統的主(zhu)要功能是(shi)獲取流量(liang)數據并展(zhan).示,同時保(bǎo)證數據傳(chuan)輸的實時(shí)性和正确(que)率。遠程采(cai)集數據是(shi)通過GPRS的無(wu)線傳輸來(lai)進行數據(ju)的穩定傳(chuan)輸,然後對(duì)其數據進(jin)行可視化(huà)顯示。因此(ci),針對流量(liàng)數據的可(kě)視化實現(xiàn),系統界面(mian)進行描述(shù)，主要有系(xi)統管理、遠(yuǎn)傳🔞水表、分(fèn)區計量、區(qū)内計量、出(chu)廠計量等(děng)🙇‍♀️模塊。爲了(le)更好地分(fen)析每個流(liú)量計的流(liú)量數據,在(zài)系統中将(jiang)獲取的流(liu)量數據進(jìn)行可視.化(hua)展示。如圖(tú)🈲4所示,可以(yǐ)直觀地看(kan)出水量變(bian)化,并且可(ke)以針對其(qi)中出現的(de)🤟異常情況(kuàng)進🛀行快速(sù)💁處理，同時(shi),将流量數(shu)據采用圖(tu)形表示,可(ke)以更好地(di)分析水量(liàng)的變化趨(qu)勢。
 
4結語
　　研(yan)發了基于(yú)MSP430F149單片機的(de)供水大口(kǒu)徑流量計(ji)數據采集(ji)系🔞統。首先(xiān)提出了基(ji)于MSP430F149單片機(ji)的數據采(cai)集終端硬(ying)件架構,然(rán)後完成了(le)數據采集(ji)系統功能(neng)設計,實現(xiàn)了系統可(ke)視化。該系(xi)統能夠遠(yuǎn)程操控流(liu)量采集終(zhōng)端設備,準(zhǔn)确、實時獲(huò)取并可視(shì)化供水流(liu)量數據,大(da)大節約了(le)人力物力(li),對降低水(shuǐ)耗、節約水(shuǐ)資源具📧有(yǒu)重要意義(yì)。

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