一種近程自供電管道流體流量監(jiān)控器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流體監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種近程自供電管道流體流量監(jiān)控器。
【背景技術(shù)】
[0002]水是地球上最常見(jiàn)的物質(zhì)之一，是包括無(wú)機(jī)化合、人類(lèi)在內(nèi)所有生命生存的重要資源，也是生物體最重要的組成部分，水在生命演化中起到了重要作用，它是一種狹義不可再生，廣義可再生資源。
[0003]水是生命之源，一個(gè)城市、一個(gè)家庭乃至人們的生活時(shí)時(shí)刻刻都離不開(kāi)水，我國(guó)人均水資源量只有2100立方米，僅為世界人均水平的28%，水資源供需矛盾突出，全國(guó)年平均缺水量500多億立方米，三分之二的城市缺水，農(nóng)村有近3億人口飲水不安全。
[0004]在城市中，水通過(guò)供管道網(wǎng)輸送到各家各戶(hù)，然而城市供管道網(wǎng)系統(tǒng)在其運(yùn)行過(guò)程中，由于各種無(wú)法預(yù)測(cè)甚至無(wú)法控制等因素的影響，會(huì)不可避免地受到一定程度的損壞，造成部分自來(lái)水的漏失，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城市普遍存在供管道網(wǎng)漏失。
[0005]針對(duì)如何有效的檢測(cè)管道漏水，申請(qǐng)公布號(hào)為CN101871834A的一種無(wú)線(xiàn)近程漏水探測(cè)設(shè)備與系統(tǒng)，采用電池供電、能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線(xiàn)近程漏水監(jiān)測(cè)，相較于傳統(tǒng)的聲波監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，能夠更加及時(shí)的發(fā)現(xiàn)漏水問(wèn)題以及更準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)漏水地點(diǎn)，然而該專(zhuān)利采用電池供電，使得供電系統(tǒng)不能再生，存在局限性;該專(zhuān)利主要針對(duì)的是地下管道的漏水監(jiān)測(cè)，需要將該設(shè)備放置在地下管道上，在出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)存在不好維修等問(wèn)題；同時(shí)該裝置不適合家庭個(gè)人使用，家庭個(gè)人使用中也存在著水龍頭管道漏水、忘關(guān)水龍頭等現(xiàn)象。
[0006]申請(qǐng)公布號(hào)為CN103471654A的自供電流體量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括管道、流體發(fā)電機(jī)、流量監(jiān)測(cè)模塊、集能芯片、電力儲(chǔ)存模塊、升壓電路、單片機(jī)、液晶屏，能夠完成流量監(jiān)測(cè)、計(jì)費(fèi)顯示、溫度測(cè)量、藍(lán)牙傳輸?shù)裙δ?，但該發(fā)明有流量監(jiān)測(cè)模塊、升壓模塊以及液晶屏顯示電能，耗能大并且系統(tǒng)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，故而具有明顯的缺陷。
[0007]因此，有必要設(shè)計(jì)一種功耗和自供電合理、同時(shí)支持無(wú)線(xiàn)近程流體流量監(jiān)測(cè)、并且結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單且價(jià)格便宜的管道流體監(jiān)控器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明為解決上述問(wèn)題提供一種近程自供電管道流體流量監(jiān)控器，通過(guò)流體發(fā)電裝置將流體能量轉(zhuǎn)換為電能，并儲(chǔ)存在充電電池上，實(shí)現(xiàn)了自供電和能量保存的技術(shù)效果；通過(guò)ZigBee模塊或NRF模塊或Bluetooth模塊或紅外模塊，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)近程傳輸?shù)募夹g(shù)效果;通過(guò)微控制器來(lái)分析流體流速信息，從而起到了監(jiān)控管道流體流量的技術(shù)效果，并省掉了流體監(jiān)控模塊，使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，成本低廉，體積更?。煌瑫r(shí)該監(jiān)控器只在有流體流動(dòng)的情況下才喚醒單片機(jī)和無(wú)線(xiàn)近程傳輸，不需要持續(xù)性的消耗電能，使得自供電系統(tǒng)足以提供用電電路的使用。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，達(dá)到上述效果，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種近程自供電管道流體流量監(jiān)控器，包括流體發(fā)電裝置和儲(chǔ)能監(jiān)測(cè)裝置，所述的流體發(fā)電裝置通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與儲(chǔ)能監(jiān)測(cè)裝置連接，所述的儲(chǔ)能監(jiān)測(cè)裝置包括智能控制板和充電電池，所述的智能控制板包括微控制器、無(wú)線(xiàn)通信模塊，所述的智能控制板通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與充電電池、流體發(fā)電裝置連接，所述的流體發(fā)電裝置連接在管道上，將流體能量轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存在充電電池上，供智能控制板工作，所述的微控制器根據(jù)接收到的電信號(hào)得出流體流速信息，并控制無(wú)線(xiàn)通信模塊將流體流量信息實(shí)時(shí)發(fā)送到服務(wù)器端，所述的無(wú)線(xiàn)通信模塊為ZigBee模塊或NRF模塊或Bluetooth模塊或紅外模塊，可實(shí)現(xiàn)近程傳輸。
[0010]進(jìn)一步的，所述的流體發(fā)電裝置包括外殼、微型發(fā)電機(jī)、固定轉(zhuǎn)軸、水輪機(jī)與管道接口，所述的微型發(fā)電機(jī)通過(guò)固定轉(zhuǎn)軸與水輪機(jī)連接，所述的微型發(fā)電機(jī)包括轉(zhuǎn)子、定子，所述的定子固定在外殼上，所述的管道接口包括進(jìn)水口與出水口，所述的進(jìn)水口、出水口與管道連接。
[0011]進(jìn)一步的，所述的無(wú)線(xiàn)通信模塊可接收服務(wù)器端上的控制信號(hào)，并將其信息傳輸?shù)轿⒖刂破魃线M(jìn)行處理，從而控制整個(gè)監(jiān)控器的工作狀態(tài)。
[0012]進(jìn)一步的，所述的智能控制板包括電能收集電路、電池管理電路，所述的流體發(fā)電裝置經(jīng)整流電路后與電能收集電路連接，所述的電能收集電路與電池管理電路連接，所述的充電電池與電池管理電路連接。
[0013]進(jìn)一步的，所述的微控制器連接有信號(hào)整形電路，所述的信號(hào)整形電路經(jīng)整流電路與流體發(fā)電裝置連接，所述流體發(fā)電裝置的產(chǎn)生的交流電波形經(jīng)整流電路后變成脈動(dòng)直流電波形，經(jīng)信號(hào)整形電路后變成矩形波波形，所述的微控制器接收到電信號(hào)的波形為矩形波。
[0014]進(jìn)一步的，所述的矩形波周期與交流電周期一致或成正比關(guān)系。
[0015]進(jìn)一步的，所述的微控制器根據(jù)接收到的電信號(hào)得出流體流速信息的工作原理為:所述的管道內(nèi)的流體推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)固定轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，與定子切割磁力線(xiàn)，產(chǎn)生交流電，交流電的頻率與流體流速成正比關(guān)系，微控制器根據(jù)接收到的電信號(hào)得出交流電頻率，從而得到流體流速。
[0016]進(jìn)一步的，所述的儲(chǔ)能監(jiān)測(cè)裝置上連接有指示燈，所述的指示燈與微控制器連接，起到電滿(mǎn)指示以及電滿(mǎn)時(shí)消耗電能的作用。
[0017]進(jìn)一步的，所述的充電電池可替換為超級(jí)電容，所述的流體發(fā)電裝置經(jīng)整流電路后與超級(jí)電容連接。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
1、與傳統(tǒng)人工判斷監(jiān)測(cè)漏水來(lái)說(shuō)，本發(fā)明適用于包括水、油、氣等管道流體的流量監(jiān)控，通過(guò)微控制器來(lái)分析流體流速信息，并將流體流量信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊，無(wú)線(xiàn)近程傳輸?shù)椒?wù)器端，由服務(wù)器端處理并發(fā)出泄漏預(yù)警，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，使人們能了解自家管道流體的流量使用狀況，從而能更及時(shí)的發(fā)現(xiàn)流體泄露，相較于人工監(jiān)測(cè)，得到的信息更多、耗費(fèi)的精力更少、結(jié)果更加準(zhǔn)確有效，發(fā)現(xiàn)流體泄露的速度更快；
2、與使用電池供電或采用流體供電卻使用大功耗用電電路的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，通過(guò)流體發(fā)電裝置將流體能量轉(zhuǎn)換為電能，并儲(chǔ)存在充電電池上，實(shí)現(xiàn)了自供電和能量保存的技術(shù)效果，同時(shí)該監(jiān)控器只在有流體流動(dòng)的情況下才喚醒微控制器和無(wú)線(xiàn)通信模塊，不需要持續(xù)性的消耗電能，再加上本身電路更加簡(jiǎn)單，使得自供電系統(tǒng)足以提供用電電路的使用；
3、目前出現(xiàn)的產(chǎn)品和發(fā)明在實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電和流體監(jiān)測(cè)都是分開(kāi)來(lái)完成的，即需要使用水力發(fā)電機(jī)和流體監(jiān)測(cè)模塊共兩個(gè)組件，而本發(fā)明通過(guò)將交流電波形轉(zhuǎn)化為矩形波波形，通過(guò)微控制器對(duì)矩形波波形的處理得出流體流速信息，從而起到了監(jiān)控管道流體流量的技術(shù)效果，在保證能得到有效流體流量信息的同時(shí)，省去了流體監(jiān)控模塊，使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，成本更加低廉，體積更??；
4、本發(fā)明使用ZigBee模塊或NRF模塊或Bluetooth模塊或紅外模塊來(lái)作為無(wú)線(xiàn)通信模塊，相對(duì)于WIFI模塊和GPRS模塊來(lái)說(shuō)，雖然傳輸距離較短，但足夠家庭使用或小型包公室的使用，而且其功耗更低，價(jià)格更加低廉；
綜上，本發(fā)明是一種功耗和自供電合理、同時(shí)支持無(wú)線(xiàn)近程流體流量監(jiān)測(cè)、并且結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單且價(jià)格便宜的管道流體監(jiān)控器。
[0019]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。
【附圖說(shuō)明】
[0020]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明涉及的一種近程自供電管道流體流量監(jiān)控器的框架示意圖；
圖2為本發(fā)明涉及的一種近程自供電管道流體流量監(jiān)控器連接在管道上的示意圖；
圖3為本發(fā)明涉及的儲(chǔ)能監(jiān)測(cè)裝置的內(nèi)部示意圖；
圖4為本發(fā)明涉及的流體發(fā)電裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明涉及的無(wú)線(xiàn)通信模塊與服務(wù)器端通信時(shí)的示意圖；
圖6為本發(fā)明涉及的微控制器采集流體流量信息的電路示意圖；
圖7為本發(fā)明涉及的流體發(fā)電裝置自供電的電路示意圖；
圖8為本發(fā)明涉及的交流電波形經(jīng)整流電路、信號(hào)整形電路后的波形變化示意圖；
圖9為與本發(fā)明配合使用的服務(wù)器端根據(jù)流體流速所進(jìn)行漏水檢測(cè)的流程示意圖；
圖10為本發(fā)明涉及的流體發(fā)電裝置的可選實(shí)施例示意圖。
[0021]圖2-圖5、圖10中，流體發(fā)電裝置1、外殼11、微型發(fā)電機(jī)12、轉(zhuǎn)子121、定子122、固定轉(zhuǎn)軸13、水輪機(jī)14、管道接口 15、空腔16、進(jìn)水口 151、出水口 152、指示燈2、儲(chǔ)能監(jiān)測(cè)裝置3、智能控制板31、微控制器311、無(wú)線(xiàn)通信模塊312、充電電池32、管道4、服務(wù)器端5。
[0022]圖6-圖7中，Dl為整流橋，VTl為NPN型的三極管，R1、R2為電阻，MCU為微控制器，VCC為工作電壓。
[0023]圖9中，Vt為實(shí)時(shí)水流流速、VO為漏水預(yù)警流速值、St為實(shí)時(shí)水流體積、SO為漏水預(yù)警體積值。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明:
如圖1-圖10所示，一種近程自供電管道流體流量監(jiān)控器，包括流體發(fā)電裝置I和儲(chǔ)能監(jiān)測(cè)裝置3，所述的流體發(fā)電裝置I通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與儲(chǔ)能監(jiān)測(cè)裝置3連接，所述的儲(chǔ)能監(jiān)測(cè)裝置3包括智能控制板31和充電電池32，所述的智能控制板31包括微控制器311、無(wú)線(xiàn)通信模塊312，所述的智能控制板31通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與充電電池32、流體發(fā)電裝置I連接，所述的流體發(fā)電裝置I連接在管道4上，將流體能量轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存在充電電池32上，供智能控制板31工作，所述的微控制器311根據(jù)接收到的電信號(hào)得出流體流速信息，并控制無(wú)線(xiàn)通信模塊312將流體流量信息實(shí)時(shí)發(fā)送到服務(wù)器端5，所述的無(wú)線(xiàn)通信模塊312為ZigBee模塊或NRF模塊或Bluetooth模塊或紅外模塊，可實(shí)現(xiàn)近程傳輸。
[0025]進(jìn)一步的，所述的流體發(fā)電裝置I包括外殼11、微型發(fā)電機(jī)12、固定轉(zhuǎn)軸13、水輪機(jī)14與管道接口 15，所述的微型發(fā)電機(jī)12通過(guò)固定轉(zhuǎn)軸13與水輪機(jī)14連接，所述的微型發(fā)電機(jī)12包括轉(zhuǎn)子121、定子122，所述的定子122固定在外殼11上，所述的管道接口 15包括進(jìn)水口 151與出水口 152，所述的進(jìn)水口 151、出水口 152與管道4連接。
[0026]進(jìn)一步的，所述的無(wú)線(xiàn)通信模塊312可接收服務(wù)器端5上的控制信號(hào)，并將其信息傳輸?shù)轿⒖刂破?11上進(jìn)行處理，從而控制整個(gè)監(jiān)控器的工作狀態(tài)。
[0027]進(jìn)一步的，所述的智能控制板31包括電能收集電路、電池管理電路，所述的流體發(fā)電裝置I經(jīng)整流電路后與電能收集電路連接，所述的電能收集電路與電池管理電路連接，所述的充電電池32與電池管理電路連接。
[0028]進(jìn)一步