摘要:針(zhēn)對大口徑流(liú)量計 工作環(huán)境惡劣、難以(yǐ)實時獲取流(liú)量數據的問(wèn)題,本項目研(yan)發了基于MSP430F149單(dan)片機的供水(shui)大口徑流量(liang)計數據采集(jí)系統。首先提(ti)出了基于MSP430F149單(dan)片機的數據(jù)采集終端的(de)硬件架✨構,然(rán)後完成了用(yòng)于終端控制(zhì)與數🐉據處理(lǐ)的數據采集(ji)系統功能設(she)計,實現了系(xì)統可視化。該(gāi)系統可以對(duì)流量🈲采集終(zhōng)端設備進行(hang)遠程操控并(bìng)對流量數據(jù)進行可視🤩化(hua)展示。将研發(fā)的數據采集(ji)系統應用于(yú)供水企業,實(shi)現了流量數(shu)據的🍓有效獲(huo)取,對降低水(shui)😍耗、節約水資(zī)源有着重要(yao)意義🌐。
　　供水處(chu)理核心技術(shu)所需的基礎(chǔ)數據主要包(bāo)括流量✌️、壓力(li)、電量和水質(zhì)參數等,其中(zhōng)流量主要有(you)源水流量、出(chu)廠水流量、用(yong)戶流🧡量等。在(zai)供水處理中(zhōng),這些流量數(shù)據被廣泛應(yīng)用🚶于其核👈心(xin)處理技術.中(zhōng)[4。特别是在降(jiàng)低水耗、節約(yuē)水資源等方(fāng)面,大流量計(jì)的流🤩量數據(jù)正确采集尤(you)爲重要。以長(zhǎng)沙爲🈚例,DN30以上(shang)流量計(俗稱(cheng)大流量⛱️計)約(yuē)有2.8萬塊,僅占(zhan)整個水表總(zǒng)數量的2.28%,而“大(dà)流量”計量🆚占(zhan)整個用水量(liang)的81.82%,研制大口(kǒu)徑流量計數(shù)據采集系統(tong)❤️成爲供水企(qi)業亟㊙️待解決(jue)的課題。
　　現有(yǒu)的現場大口(kǒu)徑流量計監(jiān)控與數據采(cǎi)集系統.在工(gōng)作時,由于工(gōng)作環境惡劣(liè),導緻其獲取(qu)的流量數據(jù)穩定性低、精(jing)度不高,常常(cháng)因數據傳輸(shū)過程中出現(xian)GPRS(GeneralPackerRadioService,通用無線分(fèn)組業務)信道(dao)阻塞而發生(shēng)流量數據漏(lòu)報甚🔞至丢失(shī)的現象。這些(xiē)因素導緻🌂各(ge)種供水處理(lǐ)計量分析系(xì)統難以🔞獲得(dé)全面、正确的(de)數值,甚至無(wú)法正常工作(zuò)。
　　針對上述問(wen)題，基于MSP430F149單片(pian)機的供水大(da)口徑流量計(ji)數據采集系(xì)統,提出了數(shu)據采集終端(duan)的軟硬件架(jià)構,實現了流(liú)量數據的可(kě)視化。該系統(tong)實時獲取供(gong)水大口徑流(liu)量🔴計的流量(liàng)數據⛷️,獲取的(de)👨‍❤️‍👨數據穩定、精(jīng)度高,爲提高(gao)供水管理的(de)自動⚽化水平(ping)創🔆造了條件(jian)。
1.系統總體結(jié)構設計
　　一般(bān)大口徑流量(liàng)計數據采集(jí)系統主要分(fen)爲兩大部分(fèn)👅:流🈲量數據采(cǎi)集和流量數(shu)據可視化。流(liu)量數據的采(cai)🐪集通過在流(liu)量計上安裝(zhuang)遠程數據采(cai)集終端系統(tǒng)來完成,終端(duan)系統負責現(xiàn)☀️場的流💔量數(shu)據采集,将采(cǎi)集到的數據(ju)經過GPRS發送至(zhì)遠程系統,在(zài)遠程系統中(zhōng)進行數據的(de)解析與存儲(chu);流量數♻️據可(ke)視化主🚩要是(shì)将獲取到的(de)實時數據通(tōng)過圖表等方(fāng)式更加全面(mian)直觀地展示(shi)❄️,主要包含流(liú)量計設備管(guǎn)理、分區管🔴理(lǐ)、管網流量管(guan)理等一系列(lie)功能。
　　設計的(de)大口徑流量(liang)計數據采集(ji)系統總體結(jié).構具體如圖(tu)1所示㊙️。該系統(tǒng)主要由3個層(céng)次組合:數據(jù)獲取♌端,即現(xiàn)場的水✌️表及(jí)大流量計;數(shù)據監測端,即(jí)遠程監控及(ji)其數據✨采樣(yàng)終端WB-RTU;數據傳(chuán)輸端,即公用(yòng)的遠傳無線(xiàn)通信網絡GPRS。由(yóu)🌐以上模塊構(gòu)成的流量計(jì)數據采集系(xi)統,具有對大(dà)口徑💘流量計(jì)的數據采集(ji)與處理等功(gong)能。
 
2數據采集(jí)終端硬件架(jia)構
　　大口徑流(liú)量計數據采(cai)集終端設計(jì)主要包括硬(ying)件🔆與軟件兩(liǎng)部分，其硬件(jiàn)結構如圖2所(suǒ)示。由于流量(liang)計💋大多采用(yong)超聲波或🎯電(diàn)磁式管道流(liu)量計,需設計(ji)基于RS-485的數字(zì)通信接口。同(tóng)時，爲了更好(hao)地滿足低功(gōng)耗🧡要求，選擇(ze)MSP430F149單片機作🔴爲(wèi)其主要控制(zhi)單元。該單片(piàn)機不僅功耗(hào)低,且功能強(qiang)大,具有很好(hao)的處理運算(suàn)能力。
 
　　由于大(dà)口徑流量計(jì)數據采集的(de)現場環境無(wú)交流電,該系(xì)統采用直流(liu)電源供電方(fāng)式,電源實際(jì)使用總容量(liàng)爲7.2V/26Ah,可以長時(shí)間應🏃🏻用在工(gong)業現場,大大(dà)提高🏃了終端(duan)的使用㊙️壽命(mìng)。同時,考慮㊙️多(duo)種接口兼容(rong)設計,采用多(duo)種數據輸人(rén)/輸出接口可(ke)以更好‼️地适(shì)應多種類型(xíng)的流量儀表(biǎo)。無線⭐信道傳(chuán)輸主🐇要是基(jī)于GPRS網🧑🏽‍🤝‍🧑🏻絡,可以(yǐ)通過公用電(dian)信通信網絡(luò)進行數據傳(chuan)輸。
3數據采集(jí)系統設計
3.1系(xì)統功能設計(jì)
　　根據大口徑(jing)流量計數據(ju)采集系統的(de)軟件功能分(fèn)😄析和現場需(xu)✔️求,設計的系(xì)統功能詳細(xì)展示如圖3,主(zhǔ)要實❄️現數據(ju)采集功能、數(shu)據管理功能(néng)、GPRS通信功能、數(shu)據補采功能(néng)以及報警☀️功(gōng)能等數據采(cǎi)集功能:脈沖(chong)🚶量采集功能(neng),主要用🔴于單(dan)脈沖、雙脈沖(chòng)、三脈沖基表(biao)累計流量采(cai)集,其中雙脈(mo)沖、三脈沖基(ji)🤟表具有水流(liu)方向判斷和(hé)正、負流量計(jì)量功能;模拟(ni)量采集🔞功能(néng),主要，用于⁉️采(cǎi)集瞬🔴時流量(liang);DC0-10V以及标準RS-485通(tōng)信接口,可以(yǐ)與基表進行(háng)RS-485通信,可🌈作爲(wèi)MBUS主站與MBUS從站(zhan)基表進行通(tong)信。
 
　　數據管理(lǐ)功能:系統可(kě)以按設定的(de)采集時間間(jian)隔保㊙️存曆史(shi)數據,采用Flash存(cun)儲方式，掉電(dian)後能保證數(shu)據不丢失,并(bing)🔆且可以實時(shí)顯示流量數(shù)據。
　　GPRS通信功能(néng):終端設備可(ke)按設定的時(shí)間間隔通過(guò)GPRS定時.上報數(shù)據,同時可接(jiē)收監控中心(xin)下行命令,從(cóng)而實現對終(zhōng)端設💯備校時(shi)以及曆史數(shù)據補采等功(gōng)能。
　　數據補采(cai)功能:通過系(xi)統軟件對數(shù)據采集終端(duan)發送曆史數(shù)據補采命令(lìng),使終端補傳(chuan)因GPRS信道不好(hǎo)而📱未上傳的(de)📧曆史數據。
　　報(bao)警功能:出現(xian)電池電量不(bú)足、水表倒流(liú)、水表停走、數(shu)據采集異常(chang)、終端與基表(biao)通信故障等(deng)情況時,終端(duan)數據采集系(xì)統會産生相(xiang)應的報警信(xìn)息,提示操作(zuò)人員根據報(bào)警信息及時(shí)處理相應故(gù)障。
3.2系統可視(shì)化實現
　　數據(ju)采集系統的(de)主要功能是(shi)獲取流量數(shù)據并展.示,同(tong)‼️時保證數據(ju)傳輸的實時(shí)性和正确率(lǜ)。遠程采🌍集數(shu)據是通過GPRS的(de)無線傳輸來(lái)進行數據的(de)穩定傳輸,然(rán)後對其數據(ju)進行可視化(hua)顯示。因此,針(zhen)對流量☀️數據(ju)的可視化實(shí)現,系統界面(mian)進行描述，主(zhu)要有系統管(guan)理、遠傳水表(biǎo)、分區計量、區(qū)内計量、出廠(chang)計量等模塊(kuài)。爲了更💔好地(di)分析每個流(liu)量計的流量(liàng)數♻️據,在系統(tǒng)中将獲取的(de)流量數據進(jìn)行可視.化展(zhǎn)示。如圖㊙️4所🐉示(shi),可以直觀地(dì)看出水量變(biàn)化,并且可以(yǐ)針對其中出(chu)現的異常情(qíng)況進行快速(sù)處理，同時,将(jiang)流👅量數✍️據采(cai)用圖形表示(shi),可以更好地(dì)分析水量🍓的(de)變化趨勢。
 
4結(jie)語
　　研發了基(ji)于MSP430F149單片機的(de)供水大口徑(jìng)流量計數據(jù)采集系統。首(shou)先提出了基(jī)于MSP430F149單片機的(de)數據采集終(zhōng)端硬件架構(gòu),然後完成了(le)數據采集系(xì)統功能設計(ji),實現了系統(tong)可視化。該系(xi)統能夠遠程(chéng)操控流量采(cǎi)集終端設備(bèi),準确、實時獲(huò)取并可視化(hua)供水流量數(shu)據✏️,大大節約(yuē)了⁉️人力物力(lì),對降低水耗(hao)、節🔞約水資源(yuan)具有重要意(yì)義。

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