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1、(10)申请公布号 CN 103575330 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103575330 A (21)申请号 201310468777.6 (22)申请日 2013.10.09 G01D 21/02(2006.01) H04L 29/06(2006.01) (71)申请人 无锡锐泰节能系统科学有限公司 地址 214000 江苏省无锡市新区太湖国际科 技园传感网大学科技园立业楼 E 座五 层 (72)发明人 邵伟恩 (54) 发明名称 一种多参数超声波流体测试仪及其使用方法 (57) 摘要 本发明涉及一种多参数超声波流体测试仪及 其使用方法， 包括 ： MSP430 。
2、单片机、 终端传感器、 信号调理电路、 超声波探头、 超声处理电路、 存储 器、 报警输出电路、 数据输出电路、 网关、 云端数据 库 ； 终端传感器通过接口线缆将感知信息接入信 号调理电路， 超声波探头通过接口线缆将差分信 号接入超声处理电路， 信号调理电路、 超声处理电 路、 存储器、 报警输出电路、 数据输出电路分别接 入 MSP430 单片机， 数据输出电路以有线无线方 式与网关相连， 网关通过以太网连接到云端数据 库 ； 本发明专利具有监测管道安全， 操作简单、 施 工方便、 规模控制、 运营成本低等优点， 在节能系 统和公共设施中具有极大的推广价值。 (51)Int.Cl. 权利要。
3、求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103575330 A CN 103575330 A 1/1 页 2 1. 一种多参数超声波流体测试仪， 其特征在于 ： 包括， MSP430 单片机、 终端传感器、 信 号调理电路、 超声波探头、 超声处理电路、 存储器、 报警输出电路、 数据输出电路、 网关、 云端 数据库 ； 终端传感器通过接口线缆将感知信息接入信号调理电路， 超声波探头通过接口线 缆将差分信号接入超声处理电路， 信号调理电路、 超声处理电路、 存储器、 。
4、报警输出电路、 数 据输出电路分别接入 MSP430 单片机， 数据输出电路以有线无线方式与网关相连， 网关通 过以太网连接到云端数据库。 2. 根据权利要求 1 所述的多参数超声波流体测试仪， 其特征在于 ： 所述终端传感器包 括液位传感器、 压力传感器、 水质传感器、 温度传感器。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的多参数超声波流体测试仪， 其特征在于 ： 所述液位传感 器将开关信号接入信号调理电路， 压力传感器将电流信号接入信号调理电路， 水质传感器 将电压信号接入信号调理电路， 温度传感器将电阻信号接入信号调理电路。 4. 一种多参数超声波流体测试仪的使用方法， 包括以下步骤 ： 。
5、第一步 ： 终端传感器采集管道的压力、 温度、 液位、 水质参量， 终端传感器通过接口线 缆将感知信息接入信号调理电路， 信号调理电路进行信号调理 ； 超声波探头采集流量、 流速 参量， 超声波探头通过接口线缆将感知信息接入超声处理电路， 超声处理电路进行信号处 理 ； 第二步 ： MSP430 单片机对信号调理电路、 超声处理电路处理后的信号进行信号判读， 协议分析与转换， 同时和预置阀值进行对比， 如超出预置阀值， 则通过报警输出电路发出警 报， MSP430 单片机将处理后的信号存储至存储器内 ； 第三步 ： 数据输出电路将 MSP430 单片机处理后的信号以有线无线方式传输到网关， 进。
6、行协议转换， 通过以太网发送到云端数据库 ； 第四步 ： 基于云端数据库， 任何一个已授权的管理者通过任一台连接局域网的 PC 机， 可对辖区内的管道状态进行在线的监测和分析， 以便及时进行处理。 5. 根据权利要求 4 所述的多参数超声波流体测试仪的使用方法， 其特征在于 ： 所述数 据输出电路有线方式采用 USB、 串口、 以太网， 无线方式采用 2.4G 或 433M 无线射频信号。 6. 根据权利要求 4 所述的多参数超声波流体测试仪的使用方法， 其特征在于 ： 所述数 据输出电路中有线无线通信采用令牌环。 7. 根据权利要求 4 所述的多参数超声波流体测试仪的使用方法， 其特征在于 。
7、： 所述存 储器至少存储 6 个月的数据。 权 利 要 求 书 CN 103575330 A 2 1/3 页 3 一种多参数超声波流体测试仪及其使用方法 技术领域 ： 0001 本发明涉及一种流体测试仪， 特别涉及一种多参数超声波流体测试仪及其使用方 法。 背景技术 ： 0002 随着社会的发展， 人类面临日益恶化的环境， 能源的日益紧缺使得节约变得愈加 重要。在日常生活中， 流体能源占了很大部分， 比如水， 油， 蒸汽 ( 热能 )， 天然气等等。能 源的安全和无损传输是个很复杂的话题， 需要同时监测其流量， 瞬时流量， 压力， 液位， 水质 等， 才能快速定位问题。 0003 目前， 针对。
8、流体的监测， 传统方法多采用叶轮管段和插入式来监测其流量， 费工费 时， 且很多时候无法关断来施工 ； 随着超声波技术的发展， 采用外加式的超声波传感器解决 了施工的难题， 但无法解决远程监测的问题。如果要同时监测管道压力， 需安装压力传感 器 ； 要保证表井渗漏的安全， 需专门安装液位传感器等等 ； 多种传感器的电压， 传输方式的 不一致， 使得同一时间同一地点监测管网要安装多种传感器， 管网安全变得非常复杂， 成本 也非常高。 0004 一旦管网发生问题， 对于快速定位问题， 之前的数据就变得非常重要。 而目前所有 专门的测试仪都无法实现多种数据的存储和联动分析。 发明内容 ： 0005 。
9、本发明是为了克服上述现有技术中缺陷， 提供了一种多参数超声波流体测试仪及 其使用方法。 0006 为了实现上述目的， 本发明提供如下技术方案 ： 0007 一种多参数超声波流体测试仪， 包括 ： MSP430 单片机、 终端传感器、 信号调理电 路、 超声波探头、 超声处理电路、 存储器、 报警输出电路、 数据输出电路、 网关、 云端数据库 ； 终端传感器通过接口线缆将感知信息接入信号调理电路， 超声波探头通过接口线缆将差分 信号接入超声处理电路， 信号调理电路、 超声处理电路、 存储器、 报警输出电路、 数据输出电 路分别接入 MSP430 单片机， 数据输出电路以有线无线方式与网关相连， 。
10、网关通过以太网 连接到云端数据库。 0008 上述技术方案中， 终端传感器包括液位传感器、 压力传感器、 水质传感器、 温度传 感器。 0009 上述技术方案中， 液位传感器将开关信号接入信号调理电路， 压力传感器将电流 信号接入信号调理电路， 水质传感器将电压信号接入信号调理电路， 温度传感器将电阻信 号接入信号调理电路。 0010 一种多参数超声波流体测试仪的使用方法， 包括以下步骤 ： 0011 第一步 ： 终端传感器采集管道的压力、 温度、 液位、 水质参量， 终端传感器通过接口 线缆将感知信息接入信号调理电路， 信号调理电路进行信号调理 ； 超声波探头采集流量、 流 说 明 书 CN。
11、 103575330 A 3 2/3 页 4 速参量， 超声波探头通过接口线缆将感知信息接入超声处理电路， 超声处理电路进行信号 处理 ； 0012 第二步 ： MSP430 单片机对信号调理电路、 超声处理电路处理后的信号进行信号判 读， 协议分析与转换， 同时和预置阀值进行对比， 如超出预置阀值， 则通过报警输出电路发 出警报， MSP430 单片机将处理后的信号存储至存储器内 ； 0013 第三步 ： 数据输出电路将 MSP430 单片机处理后的信号以有线无线方式传输到 网关， 进行协议转换， 通过以太网发送到云端数据库 ； 0014 第四步 ： 基于云端数据库， 任何一个已授权的管理者。
12、通过任一台连接局域网的 PC 机， 可对辖区内的管道状态进行在线的监测和分析， 以便及时进行处理。 0015 上述技术方案中， 数据输出电路有线方式采用 USB、 串口、 以太网， 无线方式采用 2.4G 或 433M 无线射频信号。 0016 上述技术方案中， 数据输出电路中有线无线通信采用令牌环。 0017 上述技术方案中， 存储器至少存储 6 个月的数据。 0018 与现有技术相比， 本发明具有如下有益效果 ： 0019 1) 配置有多种终端传感器， 以及超声波探头， 可以同时采集管道内的流量、 流速、 压力、 温度、 液位多种参量， 终端传感器、 超声波探头实时传输， 使得管网故障非常。
13、迅速的被 推送到管理者面前， 提高了服务质量， 缩短了定位时间， 最大程度的保证了管网安全。 0020 2) 采用 MSP430 单片机， 高性能的单片机预留多种接口， 可以非常方便的接入其他 的传感器， 轻松实现扩展。 0021 3) 网关使得系统扩展变得便捷， 从而实现了对大量设备的集中管控， 节省了大量 的人力成本。 0022 4) 用户操作简单， 只需要在任意地方连入 Internet， 登陆界面， 输入身份认证信 息便可完成操作， 不需要特殊的设备， 也不需要安装特殊的软件， 操作简单， 易于掌握。 0023 5) 采用有线无线通信采用令牌环， 保证的通信的可靠性。 0024 6) 。
14、施工简单， 无需破管， 不停水， 在很多特殊场合非常实用。 附图说明 ： 0025 图 1 为本发明一种多参数超声波流体测试仪的结构示意图 ； 0026 图 2 为本发明一种多参数超声波流体测试仪的工作流程图。 0027 图中， 1-MSP430 单片机、 2- 终端传感器、 3- 信号调理电路、 4- 超声波探头、 5- 超声 处理电路、 6- 存储器、 7- 报警输出电路、 8- 数据输出电路、 9- 网关、 10- 云端数据库。 具体实施方式 ： 0028 如图所示， 根据本发明的一种多参数超声波流体测试仪， 包括 ： MSP430 单片机 1、 终端传感器 2、 信号调理电路 3、 超。
15、声波探头 4、 超声处理电路 5、 存储器 6、 报警输出电路 7、 数据输出电路 8、 网关 9、 云端数据库 10 ； 终端传感器 2 通过接口线缆将感知信息接入信号 调理电路 3， 超声波探头 4 通过接口线缆将差分信号接入超声处理电路 5， 信号调理电路 3、 超声处理电路 5、 存储器 6、 报警输出电路 7、 数据输出电路 8 分别接入 MSP430 单片机 1， 数 据输出电路 8 以有线无线方式与网关 9 相连， 网关 9 通过以太网连接到云端数据库 10。 说 明 书 CN 103575330 A 4 3/3 页 5 0029 一种多参数超声波流体测试仪的使用方法， 包括以下。
16、步骤 ： 0030 第一步 ： 液位传感器、 压力传感器、 水质传感器、 温度传感器分别采集管道的液位、 压力、 水质、 温度参量， 液位传感器、 压力传感器、 水质传感器、 温度传感器分别通过接口线 缆将液位、 压力、 水质、 温度参量接入信号调理电路 3， 信号调理电路 3 进行信号调理 ； 超声 波探头 4 采集流量、 流速参量， 一个超声波探头 4 发射信号穿过管壁、 介质、 另一侧管壁后， 被另一个超声波探头4接收到， 同时， 第二个超声波探头4同样发射信号被第一个超声波探 头4接收到， 由于受到介质流速的影响， 二者存在时间差t， 根据推算可以得出流速V和时 间差 t 之间的换算关。
17、系 V (C2 2L)t， 进而可以得到流量值 Q， 超声波探头 4 通过 接口线缆将感知信息接入超声处理电路 5， 超声处理电路 5 进行信号处理 ； 0031 第二步 ： MSP430单片机1对信号调理电路3、 超声处理电路5处理后的信号进行信 号判读， 协议分析与转换， 同时和预置阀值进行对比， 如超出预置阀值， 则通过报警输出电 路 7 发出警报， MSP430 单片机 1 将处理后的信号存储至存储器 6 内 ； 0032 第三步 ： 数据输出电路8将MSP430单片机1处理后的信号由串口通过屏蔽双绞线 传输或者由 2.4G 433M 无线射频信号传输到网关 9， 进行协议转换， 通过。
18、以太网发送到云 端数据库 10 ； 0033 第四步 ： 基于云端数据库 10， 任何一个已授权的管理者通过任一台连接局域网的 PC 机， 可对辖区内的管道状态进行在线的监测和分析， 以便及时进行处理。 0034 该一种多参数超声波流体测试仪及其使用方法具有安全、 快捷、 运营成本低、 管理 方便、 用户操作简单等优点， 尤其便于在大量存在的水表等管道能耗设备的统计监管， 节省 了人力成本和能源， 在高校和公共设施的节能管理中具有极大的推广价值。 0035 以上公开的仅为本发明的几个具体实施例， 但是， 本发明并非局限于此， 任何本领 域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103575330 A 5 1/2 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103575330 A 6 2/2 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 103575330 A 7 。