一種近程自供電管道流體參數監控終端的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及流體監控領域，尤其涉及一種近程自供電管道流體參數監控終端。
【背景技術】
[0002]水是地球上最常見的物質之一，是包括無機化合、人類在內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，一個城市、一個家庭乃至人們的生活時時刻刻都離不開水，我國人均水資源量只有2100立方米，僅為世界人均水平的28%，水資源供需矛盾突出，全國年平均缺水量500多億立方米，三分之二的城市缺水，農村有近3億人口飲水不安全。
[0004]在城市中，水通過供水管網輸送到各家各戶，然而城市供水管網系統在其運行過程中，由于各種無法預測甚至無法控制等因素的影響，會不可避免地受到一定程度的損壞，造成部分自來水的漏失，據統計，我國城市普遍存在供水管網漏失。
[0005]針對如何有效的檢測水管漏水，申請公布號為CN101871834A的一種無線近程漏水探測設備與系統，采用電池供電、能夠實現無線近程漏水監測，相較于傳統的聲波監測來說，能夠更加及時的發現漏水問題以及更準確的發現漏水地點，然而該專利采用電池供電，使得供電系統不能再生，存在局限性;該專利主要針對的是地下水管的漏水監測，需要將該設備放置在地下水管上，在出現設備故障時存在不好維修等問題。
[0006]申請公布號為CN103471654A的自供電流體量監測系統，包括水管、流體發電機、流量監測模塊、集能芯片、電力儲存模塊、升壓電路、單片機、液晶屏，能夠完成流量監測、計費顯示、溫度測量、藍牙傳輸等功能，但該發明有流量監測模塊、升壓模塊以及液晶屏顯示電能，耗能大并且系統復雜，價格昂貴，故而具有明顯的缺陷。
[0007]因此，有必要設計一種功耗和自供電合理、同時支持無線近程流體參數監控、并且結構更加簡單且價格便宜的管道流體監控器。

【發明內容】

[0008]本發明為解決上述問題提供一種近程自供電管道流體參數監控終端，通過流體發電裝置將流體能量轉換為電能，并儲存在充電電池上，實現了自供電和能量保存的技術效果;通過ZigBee模塊或NRF模塊或Bluetooth模塊或紅外模塊，實現了無線近程傳輸的技術效果;通過微控制器來分析流體流速，通過復合傳感器來采集流體溫度、流體壓力信息，從而起到了監控管道流體參數的技術效果，并省掉了流體監控模塊，使結構更加簡單，成本低廉，體積更小；同時該監控器只在有流體流動的情況下才喚醒單片機和無線近程傳輸，不需要持續性的消耗電能，使得自供電系統足以提供用電電路的使用。
[0009]為實現上述目的，達到上述效果，本發明通過以下技術方案實現:
一種近程自供電管道流體參數監控終端，包括流體發電裝置和儲能監測裝置，所述的流體發電裝置通過導線與儲能監測裝置連接，所述的儲能監測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、無線通信模塊和至少能同時檢測流體溫度和流體壓力的復合傳感器，所述的智能控制板通過導線與充電電池、流體發電裝置連接，所述的流體發電裝置連接在管道上，將流體能量轉換為電能，儲存在充電電池上，供智能控制板工作，所述的微控制器根據接收到的電信號得出流體流速信息，根據復合傳感器得到流體溫度、流體壓力信息，并控制無線通信模塊將流體參數實時發送到服務器端，所述的無線通信模塊為ZigBee模塊或NRF模塊或Bluetooth模塊或紅外模塊，可實現近程無線傳輸。
[0010]進一步的，所述的流體發電裝置包括外殼、微型發電機、固定轉軸、水輪機與管道接口，所述的微型發電機通過固定轉軸與水輪機連接，所述的微型發電機包括轉子、定子，所述的定子固定在外殼上，所述的管道接口包括進水口與出水口，所述的進水口、出水口與管道連接。
[0011]進一步的，所述的無線通信模塊可接收服務器端上的控制信號，并將其信息傳輸到微控制器上進行處理，從而控制整個監控器的工作狀態。
[0012]進一步的，所述的智能控制板包括電能收集電路、電池管理電路，所述的流體發電裝置經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]進一步的，所述的微控制器連接有信號整形電路，所述的信號整形電路經整流電路與流體發電裝置連接，所述流體發電裝置的產生的交流電波形經整流電路后變成脈動直流電波形，經信號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的波形為矩形波。
[0014]進一步的，所述的矩形波周期與交流電周期一致或成正比關系。
[0015]進一步的，所述的微控制器根據接收到的電信號得出流體流速信息的工作原理為:所述的管道內的流體推動水輪機旋轉，通過固定轉軸帶動轉子旋轉，與定子切割磁力線，產生交流電，交流電的頻率與流體流速成正比關系，微控制器根據接收到的電信號得出交流電頻率，從而得到流體流速。
[0016]進一步的，所述的儲能監測裝置上連接有指示燈，所述的指示燈與微控制器連接，起到電滿指示以及電滿時消耗電能的作用。
[0017]進一步的，所述的復合傳感器通過探頭與管道內的流體接觸。
[0018]進一步的，所述的充電電池可替換為超級電容，所述的流體發電裝置經整流電路后與超級電容連接。
[0019]本發明的有益效果是:
1、與傳統人工判斷監測漏水來說，本發明適用于包括水、油、氣等管道流體的流量監控，通過微控制器來分析流體信息，并將流體信息通過無線通信模塊，無線近程傳輸到服務器端，由服務器端處理并發出泄漏預警，實現實時自動化監測，使人們能了解自家管道流體的流量使用狀況，從而能更及時的發現流體泄露，相較于人工監測，得到的信息更多、耗費的精力更少、結果更加準確有效，發現流體泄露的速度更快。
[0020]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品來說，通過流體發電裝置將流體能量轉換為電能，并儲存在充電電池上，實現了自供電和能量保存的技術效果，同時該監控器只在有流體流動的情況下才喚醒單片機和無線近程傳輸，不需要持續性的消耗電能，再加上本身電路更加簡單，使得自供電系統足以提供用電電路的使用； 3、目前出現的產品和發明在實現水力發電和流體監測都是分開來完成的，即需要使用水力發電機和流體監測模塊共兩個組件，而本發明通過將交流電波形轉化為矩形波波形，通過微控制器對矩形波波形的處理得出流體流速信息，從而起到了監控管道流體流量的技術效果，在保證能得到有效流體信息的同時，省去了流體監控模塊，使結構更加簡單，成本更加低廉，體積更小；
4、本發明使用ZigBee模塊或NRF模塊或Bluetooth模塊或紅外模塊來作為無線通信模塊，相對于WIFI模塊和GPRS模塊來說，雖然傳輸距離較短，但其功耗更低，價格更加低廉。
[0021]5、本發明設置有復合傳感器，并通過無線通信模塊與服務器端進行信息傳輸，使人們能了解管道內的流體參數，以北方的自來水公司來說，可以根據水溫信息來判斷是否會因水溫過低而結冰，從而避免因結冰而造成的水管堵塞或爆炸等現象;根據高樓層的水壓大小來適當調節水壓，避免高樓層水壓過低造成的水流緩慢或停水，也防止了因盲目加壓所導致的爆管等現象；
綜上，本發明是一種功耗和自供電合理、同時支持無線近程流體參數監控、并且結構更加簡單且價格便宜的管道流體監控器。
[0022]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖