摘要(yào):針對大口徑流(liú)量計 工作環境(jìng)惡劣、難以實時(shi)獲取流量數據(jù)的問題,本🍉項目(mù)研‼️發了🈲基于MSP430F149單(dān)片機的供水大(dà)口徑流量計數(shu)據采集系⭐統。首(shou)先提出了🌏基于(yu)MSP430F149單片機的數據(ju)采集終端的硬(ying)件架🥵構,然後完(wán)成了用于終端(duan)控制與數據處(chu)理的數據采集(ji)系統功能設計(ji),實現了系統可(ke)視化。該系統可(kě)以對流量采集(ji)終端設備進行(hang)遠程操控并對(duì)流量數據進行(háng)可視化展示。将(jiāng)研發的數據采(cai)集系統應用于(yu)供水企業,實現(xiàn)了流量數據的(de)有效獲取,對降(jiàng)低水耗、節約水(shui)資源有💃🏻着🔱重要(yao)意義。
　　供水處理(lǐ)核心技術所需(xu)的基礎數據主(zhu)要包括流量、壓(yā)力、電量和水質(zhì)參數等,其中流(liu)量主要有源水(shui)流量、出廠水流(liú)量、用戶流🤩量等(děng)。在供水處理中(zhong),這些流量數據(ju)被廣泛應用于(yú)其核♉心處理技(jì)術.中[4。特别是在(zài)降低水耗、節約(yuē)水資源等方面(miàn),大流量計的流(liú)量數據正确❓采(cai)集尤爲重要。以(yǐ)長沙爲例,DN30以上(shang)流量🆚計(俗稱大(da)流量計)約有2.8萬(wan)塊,僅占整個水(shui)表總☔數量的2.28%,而(er)“大流量”計量⭐占(zhan)整個用水量的(de)81.82%,研制大口徑流(liu)量計數據采集(jí)系統📱成爲供水(shuǐ)企業亟待解決(jue)的課題。
　　現有的(de)現場大口徑流(liu)量計監控與數(shù)據采集系統.在(zai)工作時,由于工(gong)作環境惡劣,導(dao)緻其獲取的流(liú)量數據穩定性(xing)低、精度不高,常(cháng)常因數據傳輸(shū)過程中出現GPRS(GeneralPackerRadioService,通(tōng)用無線分組業(ye)務)信道阻塞而(ér)發生流量數據(jù)漏報甚至丢失(shi)的現象。這些因(yīn)素導緻各種供(gòng)水處理計量分(fèn)析系統難以獲(huò)得全面、正确的(de)數值,甚🚶‍♀️至無法(fa)正常工作。
　　針對(duì)上述問題，基于(yu)MSP430F149單片機的供水(shuǐ)大口徑流量計(ji)數據采集系統(tǒng),提出了數據采(cai)集終端的軟硬(yìng)件架構,實現了(le)📧流量數據的可(kě)視化。該系統實(shi)時獲取供🏒水大(da)口徑流量計的(de)流💋量數據,獲取(qu)的✍️數據穩定、精(jing)度高,爲提高供(gòng)水管理的自動(dong)化水平創⭕造了(le)條件。
1.系統總體(tǐ)結構設計
　　一般(ban)大口徑流量計(jì)數據采集系統(tǒng)主要分爲兩大(da)部分:流量數據(jù)采集和流量數(shù)據可視化。流量(liàng)數據😘的采集通(tōng)🔆過在流量計上(shàng)安裝遠程數據(ju)采集終端♊系統(tǒng)來完成,終端系(xi)統負責現場的(de)流🚶量數據采集(ji),将采集到的數(shù)據經過GPRS發送至(zhi)遠程系統,在遠(yuan)程系❄️統中進行(háng)數據的解析與(yu)存儲;流量數據(jù)可視化主要是(shi)将獲取到的實(shi)時數據通過圖(tú)表等方式更加(jiā)全面直觀地展(zhǎn)示🐪,主要包含流(liú)量計設備管理(li)、分區管理、管網(wǎng)流量管理等一(yī)系列功能。
　　設計(ji)的大口徑流量(liang)計數據采集系(xì)統總體結.構具(ju)體如圖1所示。該(gai)系統主要由3個(gè)層次組合:數據(jù)獲取端,即現場(chǎng)的水表及大流(liu)量計;數據監測(cè)端,即遠程監控(kong)及其數據💃🏻采樣(yàng)終端WB-RTU;數據傳輸(shū)端👄,即公用的遠(yuǎn)傳無線通信網(wǎng)絡GPRS。由以上模塊(kuai)構成的流量計(ji)數據采集系統(tǒng),具有對大口徑(jing)流量計的數💘據(jù)采集與處理等(děng)功能。
 
2數據采集(jí)終端硬件架構(gòu)
　　大口徑流量計(ji)數據采集終端(duan)設計主要包括(kuo)硬件與軟🔞件兩(liang)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻部🍉分，其硬件結(jié)構如圖2所示。由(yóu)于流量計大多(duō)采用超聲波或(huo)電磁式管道流(liú)量計,需設計基(ji)于RS-485的數字通信(xìn)接口。同時，爲了(le)更好地滿足低(di)功耗要求，選擇(zé)MSP430F149單片機作爲其(qi)主要控制單元(yuan)。該單片機不僅(jin)功耗低,且功能(néng)強大,具有很好(hao)的處理運算能(néng)📱力。
 
　　由于大口徑(jìng)流量計數據采(cai)集的現場環境(jing)無交流🆚電,該系(xì)統采🚶‍♀️用直流電(diàn)源供電方式,電(dian)源實際使用總(zǒng)容量爲7.2V/26Ah,可以❓長(zhang)時間應用在工(gōng)業現場,大大提(tí)高了終端的使(shǐ)用壽命。同時,考(kǎo)慮多種接口兼(jiān)容設計,采用多(duō)種♈數據輸人/輸(shū)出接口可以更(geng)好地适應多種(zhǒng)類型的流量儀(yi)表。無線信道傳(chuan)輸主要是基于(yu)GPRS網⁉️絡,可以通過(guo)♉公用電信通信(xìn)網絡進行數據(ju)傳輸。
3數據采集(ji)系統設計
3.1系統(tong)功能設計
　　根據(ju)大口徑流量計(jì)數據采集系統(tong)的軟件功能分(fèn)🌈析和現場需求(qiu),設計的系統功(gōng)能詳細展示如(rú)圖3,主💁要實🈲現數(shu)據采集功能、數(shù)據管理功能、GPRS通(tōng)信功能、數據補(bǔ)采功能以及報(bào)警功能等數據(ju)采集功能:脈沖(chòng)量采集功能,主(zhǔ)要用于單脈沖(chòng)、雙脈沖、三脈沖(chòng)基表累計流量(liàng)采集,其中雙脈(mò)🔴沖、三脈沖基表(biǎo)具有水流方向(xiàng)判斷和🐕正、負流(liú)量計量功能;模(mó)拟量采集功能(neng),主要，用于采集(jí)瞬🤩時流量;DC0-10V以及(jí)标準RS-485通信接口(kǒu),可以與基表進(jin)行RS-485通信,可作爲(wei)MBUS主站與MBUS從站基(ji)表進行通信。
 
　　數(shu)據管理功能:系(xì)統可以按設定(dìng)的采集時間間(jiān)隔♈保😘存📞曆史數(shu)🔞據,采用Flash存儲方(fāng)式，掉電後能保(bao)證數據不丢失(shī),并且可以實時(shi)顯示流量數據(ju)。
　　GPRS通信功能:終端(duan)設備可按設定(ding)的時間間隔通(tōng)過GPRS定時.上報👨‍❤️‍👨數(shù)🏃‍♂️據,同時可接收(shōu)監控中心下行(háng)命令,從而實現(xiàn)❓對終端設備校(xiao)時以及曆史數(shu)據補采等功能(neng)。
　　數據補采功能(neng):通過系統軟件(jian)對數據采集終(zhōng)端發送曆史數(shu)據補采命令,使(shi)終端補傳因GPRS信(xìn)道不好而未上(shang)傳的曆史數據(ju)。
　　報警功能:出現(xian)電池電量不足(zu)、水表倒流、水表(biǎo)停走、數據采集(ji)異常、終端與基(ji)表通信故障等(deng)情況時,終💞端數(shù)據采集系統會(huì)☁️産生相應的報(bào)警信息,提示操(cāo)作人員☀️根據報(bao)警信息📧及時處(chù)理相應故障。
3.2系(xi)統可視化實現(xian)
　　數據采集系統(tong)的主要功能是(shì)獲取流量數據(jù)并展.示,同時保(bao)證數據傳輸的(de)實時性和正确(què)率。遠程采集數(shu)據是通過GPRS的無(wu)線傳輸來進行(háng)數據的穩定傳(chuán)輸,然後對其數(shu)據進行可視化(huà)顯示。因此,針對(dui)流量🆚數據的可(kě)視化實現,系統(tǒng)界面進行描述(shu)，主要有系🛀🏻統管(guan)理、遠傳水表、分(fen)區計量、區内計(jì)量、出廠計量等(děng)♋模塊。爲了更好(hǎo)地分析每個流(liú)量計的流量數(shù)♉據,在系統中将(jiang)獲取的流量數(shù)據進行可視.化(huà)展示。如圖4所示(shi),可以直觀地看(kàn)❌出水量變化,并(bing)且可以針對其(qí)📧中出現的異常(cháng)情況進行快速(sù)處理，同時,将流(liu)量數據采用圖(tú)形表示,可以更(gèng)🔞好地分析水量(liàng)的變化趨✏️勢。
 
4結(jie)語
　　研發了基于(yu)MSP430F149單片機的供水(shuǐ)大口徑流量計(ji)數據采集系統(tong)。首先提出了基(ji)于MSP430F149單片機的數(shù)據采集終端硬(ying)件♊架構,然後完(wan)成了數👌據采集(jí)系統功能設計(ji),實🏃🏻‍♂️現了系統可(ke)視化。該系統能(néng)夠✂️遠程操控流(liu)量采集終端設(shè)備💘,準确、實時獲(huò)取并可視化供(gong)水流量數據,大(dà)大節約了人力(lì)物力,對降低水(shuǐ)耗、節約水資源(yuan)具有重要意義(yì)。

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