嵌入式供水終端漏水監(jiān)測節(jié)點及網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
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2．1 嵌入式工控模板M2080
M2080-U20是高性價比的MiniARM工控模塊，采用了LPC2220工業(yè)級嵌入式微控制器，將ARM最小系統(tǒng)、以太網(wǎng)／CAN／USB控制器、電子硬盤(Flash on Board)等設(shè)備高度集成于小巧的模塊之上，預(yù)裝μC／OS-II實時操作系統(tǒng)、底層基礎(chǔ)驅(qū)動函數(shù)庫、中間件軟件函數(shù)庫(FAT文件管理系統(tǒng)、以太網(wǎng)、CAN-bus、USB Device／Host／OTG、CF／SD／MMC卡、ZLG500、GPRS／CDMA等模塊)，提供總線保護設(shè)計，使模塊具有良好的EMC性能及穩(wěn)定性。
2．2 超聲流量檢測模塊
2．2．1 超聲流量監(jiān)測的原理
超聲流量監(jiān)測采用非侵入式或稱夾緊式超聲流量傳感器，安裝在已有管道上，亦可做成管段式。其基本的構(gòu)成如圖3所示。超聲波通過由塑料制品或金屬材料制成的聲楔進入管道和液體，按照斯奈爾定律，始發(fā)的聲波在鋼管的界面上出現(xiàn)橫波和縱波，橫波進入液體，而將縱波全反射掉。超聲波進入液體后又變成縱波，穿越液體后，經(jīng)斜對面的管壁、聲楔，被超聲換能器2接收。從超聲換能器1到超聲換能器2的聲信號為順向；反之為逆向。
時差法流量測量是利用測量超聲波脈沖在液體中順向傳播和逆向傳播的時間差來檢測流量，具體計算公式與測量方法見文獻。
圖3超聲流量檢測原理本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/150881.htm
2．2．2 超聲流量傳感器選擇
系統(tǒng)選用DTFX系列小管徑超聲流量傳感器DN20-50， 它的換能器是突發(fā)至多達每組約100個脈沖，提供近100～1000倍的信號強度，即使發(fā)射脈沖中斷，仍能滿足精確測量流量所需的足夠信號，在有一定量的氣泡和懸浮物存在的情況下也能可靠測量。 它不受流體性質(zhì)變化的影響，這樣就允許單個的換能器在很寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)射和接收，在管道上使用時可以發(fā)射不失真、穩(wěn)定性好及高振幅的聲波信號，單組傳感器即可達到較高的測量精度。
2．3 人體探測與調(diào)理模塊
人體探測模塊的作用是配合超聲流量傳感器的測量，判斷是否是非正常用水，即是否存在漏水現(xiàn)象。具體判斷方法：若超聲流量傳感器檢測到供水終端已經(jīng)打開，再通過人體探測模塊判斷是否有人在該終端附近，如果有人在，則是正常用水，否則是存在漏水現(xiàn)象，然后延時十五分鐘再判斷，若仍然無人關(guān)掉水龍頭，證明該終端確實存在漏水現(xiàn)象，再通過現(xiàn)場測試節(jié)點向主控系統(tǒng)發(fā)出漏水的指令，通知維修人員及時維護。
人體探測模塊采用多個熱釋電傳感器組成的探測陣列，實現(xiàn)相應(yīng)區(qū)域的探測。每個供水終端(如：水龍頭)采用一個熱釋電傳感器，由微處理器輪流采集每個傳感器的信號，在一個區(qū)域(如一個洗手間，或者衛(wèi)生間)的所有傳感器中只要有一個探測到有人存在即可。
熱釋電傳感器及其信號調(diào)理電路，如圖4所示。利用三級放大電路，通過調(diào)節(jié)電位器W1和W2，可使輸出信號的幅度為0～3．3V的信號，然后通過單片機內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量。
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