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智能防漏水卡式水表

专家
2013-01-28 14:11:11     打赏

作者:潍坊工程职业学院 李艳 唐敬虎 吕增文
指导教师:郇新 马永青

  作品简介  

 

  该产品是一种利用现代微电子技术、现代传感技术、智能IC卡技术对用水量进行计量并进行用水数据传递及结算交易的新型水表。与传统水表一般只具有流量采集和机械指针显示用水量的功能相比,是很大的进步。智能水表除了可对用水量进行记录和电子显示外,还可以按照约定对用水量进行控制,并且自动完成阶梯水价的水费计算,同时可以进行用水数据存储的功能。在我们的日常生活中我们可以随时控制我们的家居用水量,避免生活中无意间的浪费。
  主要特点有:
  1.使用步进电机带动阀门,可以有效控制阀门的大小及开关,我们加入水量预定功能,当上水量达到设定值时,通过步进电机控制将阀门关闭,可以用到太阳能上水、水塔上水等需要控制水量的场合,防止水量过量,有效节水。
  2.液晶模块上设有状态、余量、时间和阀值。状态控制水表的开和关,余量为我们的剩余用水量,时间和阀值为可控程序。
  3.可以设置用水时间以及该时间内的所需用水,如果在所需时间内用水量未达到设定值则阀值清零,如果在所需时间内用水量多于阀值设定值则状态提示:OFF。

  平台选型说明

  本系统采用单片机开发板(以STC15F2K61S2芯片为控制核心)

  设计说明

  1.原理图  

 

  2.设计原理
  市场上的智能卡使水表一般在工厂、学校等使用,另外智能卡水表单表自带采集、电源部分、电磁阀(电动阀)控制、由智能卡读入可用水量。它具有限量用水、解决用水收费纠纷的功能 。而我们实在市场上普遍使用的智能水表的基础上,加上了两大控制模块。实现智水表可控、可存储的功能。本产品在用水数据存储功能模块和约定用水量模块实现对智能卡式水表的检测和控制。重要部分是对用水量及设定时间的操作。
  1)从用户的角度看,智能IC卡水表的使用应简单明了,一看就会。实际上,智能IC卡水表的使用也很简单,用户对智能IC卡水表的使用就是持卡交费购水和向水表中插入(或感应)一下IC卡卡片。为了方便用户使用,智能IC卡水表的液晶显示屏应设置有多种提示符号,并具有人性化的提示功能,比如友好的语音提示功能,有些水表已经具有了这样的功能,应考虑普遍采用。另外,智能IC卡水表应当具有造型美观,美化家居的特点。当然,也应当有一定的坚固性。最好设置报警金额。设置报警金额的好处是对用户进行购水提示,以防止节假日断水。这样做,可以帮助用户合理安排购水时间,以免耽误用户的正常用水。
  2)从管理部门的角度看。IC卡水表应当具备一些基本功能。
  统计功能:最好是采用每个月进行一次统计的方案。比如,每个月的最后一天,水表会将本月份的用水数据进行汇总并进行存储。当用户将IC卡插入(或感应)水表时,这些数据会自动回写到IC卡卡片上并通过卡片回写到计算机内。水表应当可以存储用户十年中每个月的用水量。这个功能对于供水部门系统掌握用户用水的情况具有十分重要的意义。
  基础水量和超计划用水管理设定功能:某些自来水公司出于某种原因,会提出基础水量的设置要求,该基础水量的含义为,当用户的用水量没有达到基础水量时,按基础水量进行计量和收费。当超出基本水量,超出的水量可按高于基础水量计价和收费。
  一户一卡的功能:通过设立用户密码和用户校验码的方式实现一户一卡。即一个水表只能使用一个用户专用卡,其它卡片无效。这对提高水表使用的安全性具有帮助。
  3)从保护性和安全性角度看
  阀门定时开闭功能。阀门定期开闭有利于阀门的长期正常工作。
  防磁性干扰功能。磁性材料由于有成本低廉的特点,所以被广泛采用。但磁性材料比较容易受干扰,因此应当加以考虑。智能IC卡水表在遇到磁性物质干扰后,应会将阀门作关闭处理,关闭的时间和开启的时间可以根据需要进行设定。当然也可以通过采用非磁性信号方式来解决这个问题。
  卡座抗攻击保护功能。当有人将金属类具有破坏性的卡片插入卡座时,应不会对水表的正常使用产生影响,包括电量消耗。
  掉电自动保护数据功能。掉电后,数据依然可以被保存。当恢复供电后,数据自动恢复。
  欠电自动关闭系统的功能。当电池电压或电池容量掉到规定数值后,意味着电池可能已经快没有电了,此时,水表应会自动将阀门关闭并使系统处于休眠状态,并显示相应信息和提示。
  3.设计方案
  本设计采用STC15F2K61S2单片机作为主控芯片,输出模块采用1602显示,的硬件设计原则是在低功耗的前提下,实现多种功能设计。硬件电路由液晶显示控制电路、电磁阀控制电路、安全保护电路组成,以大赛指定的STC开发板为核心控制芯片,完成整个水表信号的读、写处理,监控水表工作的功能。该CPU芯片内置4K的程序存储器,有32个多功能的I/O口,具有多个可编程的中断I/O口和数据串行通信口。并且,该芯片功耗低,特别适用于水表控制线路多、功能全、功耗低的要求。它能方便地读取储存的数据,并控制电磁阀和液晶显示器的工作,大大地提高了该水表的智能化的功能。本水表采用电池供电。
  IC卡水表的外观与一般水表的外观基本相似,其安装过程也基本相同。IC卡水表的使用很简单,从用户的角度看,就时把IC卡卡片向水表里插一下。 IC 卡水表的工作过程一般如下:将含有金额的IC卡片插入水表中的IC卡读写器,经微机模块识别和下载金额后,阀门开启,用户可以正常用水。当用户用水时,水量采集装置开始对用水量进行采集,并转换成所需的电子信号供给微机模块进行计量,并在LCD显示模块上显示出来。如超过用水金额,则微机模块会自动将电控阀门关闭,切断供水。直至用户插入已经交费的IC卡片重新开始开启阀门进行供水。

  作品特色

  1.实现智能化控制,对通过水表的流量和时间进行有效控制,有效节约水资源。
  2.该智能水表通过单片机的控制,实现了对水的流量和流水时间的时时控制,可以有效的防止由于人为疏忽忘记关闭水管阀门的情况下自动关闭水流。
  3. 采用液晶模块实时显示余量、时间、阀值以及控制水表的开和关,采用数字化设计,测量精度高,显示直观。
  4.安装方式和普通水表相同,安装方便快捷。

系统演示视频:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2740




关键词: 智能     漏水     卡式     水表     用水量     进行     用水     数据         

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