低功耗水錘記錄系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)低功耗水錘記錄系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括采集模塊、處理模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊、上傳模塊和管理平臺(tái)。采集模塊按設(shè)定的采樣時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采樣，在實(shí)時(shí)采樣的過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)水錘現(xiàn)象，處理模塊將水錘現(xiàn)象的數(shù)據(jù)暫存至采集模塊緩存隊(duì)列中，并打開(kāi)存儲(chǔ)模塊電源，拷貝緩存中的數(shù)據(jù)保存至存儲(chǔ)模塊，在關(guān)閉存儲(chǔ)模塊電源的同時(shí)啟動(dòng)上傳模塊，將數(shù)據(jù)打包發(fā)送至管理平臺(tái)后，關(guān)閉上傳模塊電源，確保系統(tǒng)低功耗，鋰電池供電，降低在安裝過(guò)程中對(duì)市電的要求。
【專利說(shuō)明】低功耗水錘記錄系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水管壓力管理系統(tǒng)，尤其涉及水錘出現(xiàn)時(shí)的記錄系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]水錘又稱水擊。水(或其他液體)在輸送過(guò)程中，由于閥門(mén)突然開(kāi)啟或關(guān)閉、水泵突然停止、驟然啟閉導(dǎo)葉等原因，使流速發(fā)生突然變化，同時(shí)壓強(qiáng)產(chǎn)生大幅度波動(dòng)的現(xiàn)象。壓力出現(xiàn)瞬時(shí)峰值是爆管的主要原因，會(huì)導(dǎo)致修理費(fèi)支出、供水流失和供水中斷。以下列出幾種典型水錘現(xiàn)象:
[0003]1、發(fā)生瞬時(shí)的管道壓力驟增且大于高壓報(bào)警值，并在短時(shí)間內(nèi)又恢復(fù)到正常壓力值的現(xiàn)象(記為:典型正水錘)，例如:正常開(kāi)啟的管道閥門(mén)突然關(guān)閉。
[0004]2、發(fā)生瞬時(shí)的管道壓力驟降且小于低壓報(bào)警值，并在短時(shí)間內(nèi)又恢復(fù)到正常壓力值的現(xiàn)象(記為:典型負(fù)水錘)，例如:正常關(guān)閉的管道閥門(mén)突然開(kāi)啟。
[0005]3、發(fā)生瞬時(shí)的管道壓力驟增且大于高壓報(bào)警值，并在短時(shí)間內(nèi)又發(fā)生瞬時(shí)的管道壓力驟降且小于低壓報(bào)警值，然后長(zhǎng)時(shí)間保持低壓不恢復(fù)的現(xiàn)象(記為:高壓報(bào)警后的長(zhǎng)期低壓報(bào)警)，例如:正常開(kāi)啟的管道閥門(mén)突然關(guān)閉造成管道爆裂，出現(xiàn)管道漏水。
[0006]4、發(fā)生瞬時(shí)的管道壓力驟降且小于低壓報(bào)警值，并長(zhǎng)時(shí)間保持低壓不恢復(fù)的現(xiàn)象(記為:長(zhǎng)期低壓報(bào)警)，例如:正常關(guān)閉的管道閥門(mén)突然開(kāi)啟造成管道癟塌破裂，出現(xiàn)管道漏水。
[0007]5、發(fā)生瞬時(shí)的管道壓力增加且大于高壓報(bào)警值，并長(zhǎng)時(shí)間保持高壓不恢復(fù)的現(xiàn)象(記為:長(zhǎng)期高壓報(bào)警)，例如:供水管道閥門(mén)開(kāi)啟錯(cuò)誤時(shí)出現(xiàn)。
[0008]傳統(tǒng)市場(chǎng)上的水錘記錄系統(tǒng)，一方面由于數(shù)據(jù)采樣頻率不夠快，不能察覺(jué)這些轉(zhuǎn)瞬即逝的壓力變化；另外一方面由于采用市電的供電方式，需安裝在很偏遠(yuǎn)的地方時(shí)，還需拉條專線進(jìn)行供電，在增加了硬件安裝成本的同時(shí)也容易由于漏電現(xiàn)象帶來(lái)的安全問(wèn)題。
[0009]為解決水錘記錄儀的采樣頻率和供電問(wèn)題，減少因水錘現(xiàn)象引起供水管網(wǎng)爆管問(wèn)題帶來(lái)的損失，發(fā)明一款集快速采集、保存、上傳功能于一體的低功耗水錘記錄儀系統(tǒng)勢(shì)在必行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明解決的問(wèn)題是水錘記錄系統(tǒng)的供電問(wèn)題、數(shù)據(jù)快速采集問(wèn)題、數(shù)據(jù)保存問(wèn)題、數(shù)據(jù)上傳和數(shù)據(jù)分析問(wèn)題。
[0011]為解決上述問(wèn)題，減少因水錘現(xiàn)象引起供水管網(wǎng)爆管問(wèn)題帶來(lái)的損失，發(fā)明一款集快速采集、保存、上傳、分析功能于一體的低功耗水錘記錄儀系統(tǒng)勢(shì)在必行。該系統(tǒng)包括采集模塊、處理模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊、上傳模塊和管理平臺(tái)，其中，采集模塊采用低功耗壓力變送器，每隔40ms采樣一次；處理模塊采用TI的微處理器(MCU)，型號(hào)為MSP430F5418 ；時(shí)鐘模塊，系統(tǒng)時(shí)鐘的產(chǎn)生源，用于定時(shí)和時(shí)間獲取；存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)水錘現(xiàn)象的數(shù)據(jù)和正常工作的歷史數(shù)據(jù)；上傳模塊，采用WIFI或GRPS模組，將終端數(shù)據(jù)無(wú)線上傳管理平臺(tái)；管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)和水錘記錄儀之間的數(shù)據(jù)交互，對(duì)終端上發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、設(shè)置、分析等功能。
[0012]進(jìn)一步的，所述采集模塊按設(shè)定的采樣時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采樣，在實(shí)時(shí)采樣的過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)水錘現(xiàn)象，處理模塊將水錘現(xiàn)象的數(shù)據(jù)暫存至采集模塊的緩存隊(duì)列中，防止數(shù)據(jù)丟失，并打開(kāi)存儲(chǔ)模塊電源，拷貝緩存中的數(shù)據(jù)保存至存儲(chǔ)模塊，在關(guān)閉存儲(chǔ)模塊電源的同時(shí)啟動(dòng)上傳模塊，將數(shù)據(jù)打包發(fā)送至管理平臺(tái)后，關(guān)閉上傳模塊電源，確保系統(tǒng)低功耗。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、為降低在安裝過(guò)程中對(duì)市電的要求，適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，整個(gè)系統(tǒng)采用低功耗設(shè)計(jì)，鋰電池供電，外殼采用ABS材質(zhì)，防腐蝕，并達(dá)到IP68防護(hù)等級(jí)，只需定期(半年)對(duì)設(shè)備進(jìn)行一次電池檢查或更換即可；
[0015]2、低功耗硬件芯片選型，處理器采用TI的低功耗處理器MSP430F5418，存儲(chǔ)器采用鐵電存儲(chǔ)器FM24CL64，實(shí)時(shí)時(shí)鐘采用軍用級(jí)低功耗芯片PCF8563，以及外部的液晶屏、電源芯片均采用低功耗設(shè)計(jì)；
[0016]3、采集模塊采用低功耗的壓力變送器，低電壓供電，高精度采集，對(duì)管網(wǎng)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣(40ms采樣間隔)，大大提高了數(shù)據(jù)采樣頻率，能隨時(shí)將水錘現(xiàn)象記錄下來(lái)，通過(guò)存儲(chǔ)模塊，將數(shù)據(jù)進(jìn)行保存；
[0017]4、在鋰電池容量以及結(jié)構(gòu)大小受局限性的前提下，除了硬件選型低功耗的芯片夕卜，合理的系統(tǒng)工作流程和多線程任務(wù)處理也成為降低系統(tǒng)整機(jī)功耗的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。當(dāng)采集模塊開(kāi)始工作時(shí)，除了時(shí)鐘模塊產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)間，處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，上傳模塊和存儲(chǔ)模塊都處于關(guān)閉狀態(tài)，如出現(xiàn)水錘現(xiàn)象，防止數(shù)據(jù)丟失，會(huì)暫存在采集模塊的緩存中，再打開(kāi)存儲(chǔ)模塊，將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，再打開(kāi)上傳模塊，將數(shù)據(jù)打包上傳，上傳至管理平臺(tái)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明低功耗水錘記錄系統(tǒng)的原理框圖；
[0019]圖2是本發(fā)明低功耗水錘記錄系統(tǒng)的工作流程圖；
[0020]圖3是本發(fā)明低功耗水錘記錄系統(tǒng)中上傳模塊工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實(shí)施例并配合附圖予以詳細(xì)說(shuō)明。
[0022]請(qǐng)參閱圖1，圖2和圖3，本發(fā)明低功耗水錘記錄系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括采集模塊1、管理平臺(tái)2、處理模塊3、時(shí)鐘模塊4、存儲(chǔ)模塊5和上傳模塊6，其中，采集模塊I采用低功耗壓力變送器，當(dāng)設(shè)定的采樣時(shí)間到，采集模塊I開(kāi)始工作，最快可間隔40ms進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣一次(可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)定)；讀取到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)經(jīng)處理器分析，如發(fā)現(xiàn)有水錘現(xiàn)象，處理模塊3將水錘現(xiàn)象的數(shù)據(jù)暫存至采集模塊緩存隊(duì)列中，處理模塊3打開(kāi)存儲(chǔ)模塊5電源，將緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)完后，處理模塊3關(guān)閉存儲(chǔ)模塊5電源，當(dāng)存儲(chǔ)模塊5空間將滿時(shí)，處理模塊3打開(kāi)上傳模塊6電源電源，經(jīng)過(guò)WIFI模組或GRPS模組，發(fā)送到管理平臺(tái)2，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工分析，發(fā)送完數(shù)據(jù)后，及時(shí)關(guān)閉上傳模塊6電源，控制整個(gè)系統(tǒng)的模塊工作，能使工作電流降低，節(jié)約電源，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了低功耗。
[0023]當(dāng)出現(xiàn)典型正水錘和典型負(fù)水錘時(shí)，采集模塊I將采集到的水錘現(xiàn)象發(fā)生時(shí)的數(shù)據(jù)、時(shí)間，以及水錘現(xiàn)象消失時(shí)的數(shù)據(jù)，同時(shí)將水錘現(xiàn)象出現(xiàn)前2s的壓力數(shù)據(jù)、水錘壓力數(shù)據(jù)、水錘現(xiàn)象消失后2s的壓力數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到采集模塊I的緩存中，處理模塊3打開(kāi)存儲(chǔ)模塊5電源，將緩存上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊5上，存儲(chǔ)完后，關(guān)閉存儲(chǔ)模塊5電源，當(dāng)存儲(chǔ)模塊5空間滿時(shí)，處理模塊3打開(kāi)上傳模塊電源，將存儲(chǔ)模塊5里的數(shù)據(jù)打包通過(guò)上傳模塊6的WIFI模組或GRPS模組，發(fā)送到管理平臺(tái)2，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工分析。
[0024]當(dāng)出現(xiàn)高壓報(bào)警后的長(zhǎng)期低壓報(bào)警(例如:正常開(kāi)啟的管道閥門(mén)突然關(guān)閉造成管道爆裂，出現(xiàn)管道漏水)和長(zhǎng)期低壓報(bào)警(例如:正常關(guān)閉的管道閥門(mén)突然開(kāi)啟造成管道癟塌破裂，出現(xiàn)管道漏水)，處理模塊3打開(kāi)存儲(chǔ)模塊5的電源，將采集模塊I將采集到的水錘現(xiàn)象發(fā)生時(shí)的數(shù)據(jù)、時(shí)間，以及水錘現(xiàn)象消失時(shí)的數(shù)據(jù)，及水錘現(xiàn)象出現(xiàn)前2s的壓力數(shù)據(jù)、水錘壓力數(shù)據(jù)、水錘現(xiàn)象消失后2s的壓力數(shù)據(jù)從采集模塊I的緩存中，存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊5，處理模塊3打開(kāi)上傳模塊電源，將存儲(chǔ)模塊5里的數(shù)據(jù)打包通過(guò)上傳模塊6經(jīng)過(guò)WIFI模組或GRPS模組，發(fā)送到管理平臺(tái)2，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工分析；在數(shù)據(jù)發(fā)送期間，采集模塊I會(huì)繼續(xù)采集長(zhǎng)期低壓報(bào)警的壓力數(shù)據(jù)，當(dāng)填滿存儲(chǔ)模塊5時(shí)，數(shù)據(jù)經(jīng)上傳模塊6經(jīng)過(guò)WIFI模組或GRPS模組，發(fā)送到管理平臺(tái)2。接下來(lái)分兩種情況分析:如果接下來(lái)依然存在長(zhǎng)期低壓報(bào)警狀態(tài)，則系統(tǒng)會(huì)每隔10分鐘后再次發(fā)送一條實(shí)時(shí)壓力數(shù)據(jù)到管理平臺(tái)2 ;如果接下來(lái)出現(xiàn)報(bào)警恢復(fù)現(xiàn)象，系統(tǒng)則將報(bào)警恢復(fù)點(diǎn)前4s和后2s的壓力數(shù)據(jù)打包發(fā)送至管理平臺(tái)2。
[0025]出現(xiàn)長(zhǎng)期高壓報(bào)警(例如:供水管道閥門(mén)開(kāi)啟錯(cuò)誤時(shí)出現(xiàn))時(shí)，采集模塊I將采集到的報(bào)警時(shí)的時(shí)間和壓力數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到緩存中，處理模塊3打開(kāi)存儲(chǔ)模塊5電源，將緩存中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊5，當(dāng)存儲(chǔ)模塊5空間滿時(shí)，處理模塊3打開(kāi)上傳模塊6的電源，同時(shí)將報(bào)警之前2s的壓力數(shù)據(jù)和報(bào)警之后12s的壓力數(shù)據(jù)打包發(fā)送至管理平臺(tái)2。同時(shí)，每隔10分鐘發(fā)送一次實(shí)時(shí)壓力數(shù)據(jù)，直至報(bào)警恢復(fù)。
[0026]同時(shí)出現(xiàn)上述多種情況時(shí)，低功耗水錘記錄系統(tǒng)會(huì)將現(xiàn)象自動(dòng)分段匹配成各典型情況進(jìn)行處理。
【權(quán)利要求】
1.低功耗水錘記錄系統(tǒng)，其特征是:該系統(tǒng)包括采集模塊、處理模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊、上傳模塊和管理平臺(tái)，其中: 所述采集模塊，采用低功耗壓力變送器(低電壓供電，高精度采集)，每隔40ms采樣一次； 所述處理模塊，采用TI的微處理器(MCU)，型號(hào)為MSP430F5418 ； 所述時(shí)鐘模塊，系統(tǒng)時(shí)鐘的產(chǎn)生源，用于定時(shí)和時(shí)間獲??； 所述存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)水錘現(xiàn)象的數(shù)據(jù)和正常工作的歷史數(shù)據(jù)； 所述上傳模塊，采用WIFI或GRPS模組，實(shí)現(xiàn)終端數(shù)據(jù)無(wú)線上傳； 所述管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)和水錘記錄儀之間的數(shù)據(jù)交互，對(duì)終端上發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、設(shè)置、分析等功能。
2.如權(quán)利要求1所述低功耗水錘記錄系統(tǒng)，其特征是:采集模塊按設(shè)定的采樣時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采樣，在實(shí)時(shí)采樣的過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)水錘現(xiàn)象，處理模塊將水錘現(xiàn)象的數(shù)據(jù)暫存至采集模塊緩存隊(duì)列中，并打開(kāi)存儲(chǔ)模塊電源，拷貝緩存中的數(shù)據(jù)保存至存儲(chǔ)模塊，在關(guān)閉存儲(chǔ)模塊電源的同時(shí)啟動(dòng)上傳模塊，將數(shù)據(jù)打包發(fā)送至管理平臺(tái)后，關(guān)閉上傳模塊電源，確保系統(tǒng)低功耗。
【文檔編號(hào)】G01L23/32GK104458113SQ201410771601
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】郭軍, 楊海峰, 陸福明 申請(qǐng)人:浙江和達(dá)科技股份有限公司