專利名稱：一種水流動和水量監測方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及測量領域，尤其涉及一種水流動和水量監測方法及裝置。
背景技術：
在家庭用水過程中，經常會使用普通的水表來監測水流使用量，都是通過動壁容積測量室的直接機械運動過程或水流流速對翼輪的作用以計算流經自來水管道的水流體積，水表是否轉動及水表的示數只能通過人工觀察獲得，無法實現自動的實時監測，對于如何實現水是否流動及流量的自動實時測量，普通家用水表目前尚無解決方法及應用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種水流動和水量監測方法及裝置，以解決上述問題。為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的:一種水流動和水量監測方法，包括如下步驟:發射連續光束投射到水表的葉片上，并接收水表葉片的反射光信號；將接收的所述反射光信號實時轉換成電平信號；預先建立標準電平信號的波形圖與水流量的匹配關系表，根據實時轉換后的所述電平信號的波形圖，查找與所述電平信號的波形圖相匹配的水流量。一種水流動和水量監測裝置，包括光發送和接收模塊、光電轉換模塊和處理模塊，其中:所述光發送和接收模塊，用于發射連續光束投射到水表的葉片上，并接收水表葉片的反射光信號；所述光電轉換模塊，用于將接收的所述反射光信號實時轉換成電平信號；所述處理模塊，用于預先建立標準電平信號的波形圖與水流量的匹配關系表，根據實時轉換后的所述電平信號的波形圖，查找與所述電平信號的波形圖相匹配的水流量。一種水表，包括安裝在葉輪上的葉片，還包括上述水流動和水量監測裝置。與現有技術相比，本發明實施例的優點在于:本發明提供的一種水流動和水量監測方法及裝置，其中方法包括:發射連續光束投射到水表的葉片上，并接收由水表的葉片反射光信號；將接收的反射光信號轉換成電平信號；預先建立標準電平信號的波形圖與水流量匹配關系表，對轉換后的電平信號的波形圖分析，查找與所述電平信號的波形圖相匹配的水流量，確定計算水流量。葉片機械轉動時會反射回來光信號，本方法回收反射光信號并轉化為電平信號，同時通過實驗數據采集了大量關于轉換為電平信號的波形圖與水流量信息后，建立了標準電平信號的波形圖與水流量匹配關系表，分析標準電平信號的波形圖(例如:波形圖中的脈沖數量)與水流量的線性關系，利用上述原理，實時得到當前轉換后的所述電平信號分析，檢索查找對應匹配關系表對應的水流量，確定為水流量數據；其實質是將葉輪機械轉動轉化為電平信號，再利用監測電平信號的波形圖以及波形圖與水流量關系，來確定監測的水流量，實現了水流動及水量的自動監測功能。
圖1為本發明實施例提供的水流動和水量監測方法的流程示意圖；圖2為本發明實施例提供的水流動和水量監測裝置的結構圖。
具體實施例方式下面通過具體的實施例子并結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。參見圖1，本發明實施例提供了一種水流動和水量監測方法，包括如下步驟:步驟100、發射連續光束投射到水表的葉片上，并接收水表葉片的反射光信號；步驟200、將接收的反射光信號實時轉換成電平信號；步驟300、預先建立標準電平信號的波形圖與水流量的匹配關系表，根據實時轉換后的電平信號的波形圖，查找與電平信號的波形圖相匹配的水流量。在本發明實施例中，葉片機械轉動時會反射回來光信號，本方法回收反射光信號并轉化為電平信號，通過實驗數據采集了大量關于轉換為電平信號的波形圖(例如:方波脈沖數量)與水流量信息后，建立了標準電平信號的波形圖與水流量匹配關系表，利用上述原理，實時得到當前轉換后的電平信號分析，檢索查找對應匹配關系表對應的水流量，確定為水流量數據。電平信號的波形圖中方波脈沖數量與水流量成正相關性。進一步地，在查找與電平信號的波形圖相匹配的水流量步驟之后(即步驟300之后)，還包括如下步驟:步驟400、分析實時轉換后的電平信號的波形圖，判斷波形圖中出現連續的方波信號的時間是否大于預設時間，若是，判定當前的用水狀態異常，則發送報警信息(圖1中，未示出該步驟)。較佳地，預設時間為20分鐘。進一步地，在發送報警信息(即步驟400)之后，還包括如下步驟:步驟500、將報警信息轉發至外界設備實現報警。需要說明的是:當葉片靜止時，接收管會接收到穩定的反射光，經光電轉換處理，對應出一個穩定的電平；當葉片轉動時，由于葉片邊緣的影響，接收管會接收到斷續的反射光，經光電轉換，則對應出高低電平依次變化的方波，且方波的頻率反應了葉片轉動的快慢。因此通過輸出電平的變化即可判斷管道內是否有水流動及水流動的速度。進一步地，通過上述原理可以實現家庭用水量檢測、停水來水事件檢測、漏水事件檢測。本方法通過分析家用水表的工作方式來找到如何實時監測水流動的方法。水表的表盤上有一個三角狀或齒輪裝的葉片，連接到水表內芯的葉輪上，當有水流動時，水流會帶動葉輪轉，且水流動的快慢與葉輪轉動得速度成正比。水表正是通過檢測葉輪轉動的速度來計算水流量，進而顯示到表盤得數字上供用戶讀取。表盤上的三角狀或齒輪裝葉片的轉動與表芯內葉輪的轉動完全同步，可直接指示水的流動及流動的快慢。本方法正式根據水表的這一原理，通過檢測表盤上葉片的轉動及轉速，來檢測水是否流動及流量的大小。水表盤葉片的轉動及轉速的檢測是通過光電轉換方式來實現。具體方法是通過一組光發送管和一個光接收管組成一個簇，垂直對準水表盤上的葉片，光發送管連續的發射光束到葉片上，反射光由光接收管接收。當葉片靜止時，接收管會接收到穩定的反射光，經光電轉換處理，對應出一個穩定的電平；當葉片轉動時，由于葉片邊緣的影響，接收管會接收到斷續的反射光，經光電轉換，則對應出高低電平依次變化的方波，且方波的頻率反應了葉片轉動的快慢。因此通過輸出電平的變化即可判斷管道內是否有水流動及水流動的速度。通過以上水流動的監測，進而實現了家庭用水量檢測、停水來水事件檢測、漏水事件檢測，具體方法如下:實驗中通過一定時間內檢測到的方波脈沖的數量與實際水流量的測量，即可得到脈沖數量與水流量的線性對應關系，從而在應用中可以通過檢測到的脈沖數量來計算水的流量，并向外發出用水量信息。當發生停水時，家庭管道內的水會倒流回戶外主管道，水表葉片會短時間的轉動。在家中無人的情況下，由于不可能存在人為用水的情況，因此當檢測到這種短時間轉動時，可以判定可能發生了停水，并向外發出提示信息。在停水的情況下，來水時外部主管道內的水將流入家庭管道內，水表葉片會發生短時間的轉動。當家中無人時，當檢測到這種短時間的轉動，可以判定家中來水，并向外發出提示信息。當管內始終有水流動時，水表葉片會一直轉動，檢測電路也會一直輸出連續的方波信號。基于家庭的一般用水習慣，連續用水的時間(中間無任何間斷)一般不超過20分鐘，因此當水流的連續時間超過20分鐘這一門限值時，可以判定可能發生了漏水或跑水事件，并向外發出告警提示信息。本發明實施例所提供的水流動和水量監測方法，其實質是將葉輪機械轉動轉化為電平信號，再利用監測電平信號的波形圖以及波形圖與水流量關系，來確定監測的水流量。這樣，采用這種方法，避免了傳統依靠機械裝置因使用時間的增長機械性能下降，計算精度也相應大幅下降的問題，依靠對轉換后的電平信號的波形圖分析確定水流量，這種確定方式更加穩定，同時電平信號的變化(例如:跳變)反應敏感度更強，利用電平信號形成的波形圖確定水流量數據，更加精確。基于同一發明構思，本發明實施例還提供了水流動和水量監測裝置，由于此裝置解決問題的原理與前述水流動和水量監測方法相似，因此該裝置的功能可以參見前述方法的實施，重復之處不再贅述。本發明實施例提供了一種水流動和水量監測裝置1，包括光發送和接收模塊2、光電轉換模塊3、處理模塊4，其中:光發送和接收模塊2，用于發射連續光束投射到水表的葉片上，并接收水表葉片的反射光信號；光電轉換模塊3，用于將接收的反射光信號實時轉換成電平信號；處理模塊4，用于預先建立標準電平信號的波形圖與水流量的匹配關系表，根據實時轉換后的電平信號的波形圖，查找與電平信號的波形圖相匹配的水流量。優選的，還包括邏輯判斷模塊；邏輯判斷模塊，用于分析實時轉換后的電平信號的波形圖，判斷波形圖中出現連續的方波信號的時間是否大于預設時間，若是，判定當前的用水狀態異常，則發送報警信
肩、O優選的，還包括報警模塊；報警模塊，用于接收的邏輯判斷模塊發送的報警信息后，將報警信息轉發至外界設備實現報警。優選的，光發送和接收模塊包括光發送管和光接收管。優選的，光電轉換模塊為光電轉換器。優選的，報警模塊與外界設備通過無線通信方式連接或RS232或RS485總線方式連接或LAN網絡連接。本發明實施例中，檢測設備采用干電池供電，只需直接安裝在自來水入戶的主管道上，不需外接電源，不需要考慮家庭室內的環境，且不易被觸碰，可靠性和可行性高。通過預先設定的條件，可以實現家庭用水量、停水來水、漏水跑水事件的綜合檢測。基于對水表表盤上葉片轉動的檢測，可以檢測到微小水流，從而對室內管道及用水設備的輕微泄露問題實現及時檢測。從自來水主管道水流的檢測入手，避開了家庭室內環境復雜、普通漏水探測器安裝困難的問題。對于家庭用水量檢測方法可以使目前使用非智能化水表的家庭實現遠程抄表功能。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種水流動和水量監測方法，其特征在于，包括如下步驟: 發射連續光束投射到水表的葉片上，并接收水表葉片的反射光信號； 將接收的所述反射光信號實時轉換成電平信號； 預先建立標準電平信號的波形圖與水流量的匹配關系表，根據實時轉換后的所述電平信號的波形圖，查找與所述電平信號的波形圖相匹配的水流量。
2.如權利要求1所述的水流動和水量監測方法，其特征在于， 在所述查找與所述電平信號的波形圖相匹配的水流量步驟之后，還包括如下步驟:分析實時轉換后的所述電平信號的波形圖，判斷波形圖中出現連續的方波信號的時間是否大于預設時間，若是，判定當前的用水狀態異常，則發送報警信息。
3.如權利要求1所述的水流動和水量監測方法，其特征在于， 所述預設時間為20分鐘。
4.如權利要求2所述的水流動和水量監測方法，其特征在于， 在所述發送報警信息后，還包括如下步驟: 將報警信息轉發至外界設備實現報警。
5.一種水流動和水量監測裝置，其特征在于，包括光發送和接收模塊、光電轉換模塊和處理模塊，其中: 所述光發送和接收模塊，用于發射連續光束投射到水表的葉片上，并接收水表葉片的反射光信號； 所述光電轉換模塊，用于將接收的所述反射光信號實時轉換成電平信號； 所述處理模塊，用于預先建立標準電平信號的波形圖與水流量的匹配關系表，根據實時轉換后的所述電平信號的波形圖，查找與所述電平信號的波形圖相匹配的水流量。
6.如權利要求5所述的水流動和水量監測裝置，其特征在于， 還包括邏輯判斷模塊； 所述邏輯判斷模塊，用于分析實時轉換后的所述電平信號的波形圖，判斷波形圖中出現連續的方波信號的時間是否大于預設時間，若是，判定當前的用水狀態異常，則發送報警信息。
7.如權利要求6所述的水流動和水量監測裝置，其特征在于， 還包括報警模塊； 所述報警模塊，用于接收的所述邏輯判斷模塊發送的報警信息后，將報警信息轉發至外界設備實現報警。
8.如權利要求5所述的水流動和水量監測裝置，其特征在于， 所述光發送和接收模塊包括光發送管和光接收管； 所述光電轉換模塊為光電轉換器。
9.如權利要求7所述的水流動和水量監測裝置，其特征在于， 所述報警模塊與所述外界設備通過無線通信方式連接或RS232或RS485總線方式連接。
全文摘要
本發明公開了一種水流動和水量監測方法及裝置，方法包括發射連續光束投射到水表的葉片上，并接收所述水表葉片的反射光信號；將接收的所述反射光信號實時轉換成電平信號；預先建立標準電平信號的波形圖與水流量的匹配關系表，根據所述實時轉換后的所述電平信號的波形圖，查找與所述電平信號的波形圖相匹配的水流量。本發明提供的一種水流動和水量監測方法及裝置，將葉輪機械轉動轉化為電平信號，再利用監測電平信號的波形圖以及波形圖與水流量關系，來分析監測水流量，使得到數據更加精確。
文檔編號G01F15/07GK103196511SQ20131014137
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月22日 優先權日2013年4月22日
發明者洪文亮 申請人:哈爾濱惠恩科技開發有限公司