一种远程自供电管道流体流量监控器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及流体监控领域，尤其涉及一种远程自供电管道流体流量监控器。
【背景技术】
[0002]水是地球上最常见的物质之一，是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分，水在生命演化中起到了重要作用，它是一种狭义不可再生，广义可再生资源。
[0003]水是生命之源，一个城市、一个家庭乃至人们的生活时时刻刻都离不开水，我国人均水资源量只有2100立方米，仅为世界人均水平的28%，水资源供需矛盾突出，全国年平均缺水量500多亿立方米，三分之二的城市缺水，农村有近3亿人口饮水不安全。
[0004]在城市中，水通过供水管网输送到各家各户，然而城市供水管网系统在其运行过程中，由于各种无法预测甚至无法控制等因素的影响，会不可避免地受到一定程度的损坏，造成部分自来水的漏失，据统计，我国城市普遍存在供水管网漏失。
[0005]针对如何有效的检测水管漏水，申请公布号为CN101871834A的一种无线远程漏水探测设备与系统，采用电池供电、能够实现无线远程漏水监测，相较于传统的声波监测来说，能够更加及时的发现漏水问题以及更准确的发现漏水地点，然而该专利采用电池供电，使得供电系统不能再生，存在局限性;该专利主要针对的是地下水管的漏水监测，需要将该设备放置在地下水管上，在出现设备故障时存在不好维修等问题；同时该装置不适合家庭个人使用，家庭个人使用中也存在着水龙头水管漏水、忘关水龙头等现象。
[0006]申请公布号为CN103471654A的自供电流体量监测系统，包括水管、流体发电机、流量监测模块、集能芯片、电力储存模块、升压电路、单片机、液晶屏，能够完成流量监测、计费显示、温度测量、蓝牙传输等功能，但该发明有流量监测模块、升压模块以及液晶屏显示电能，耗能大并且系统复杂，价格昂贵，故而具有明显的缺陷。
[0007]因此，有必要设计一种功耗和自供电合理、同时支持无线远程流体流量监测、并且结构更加简单且价格便宜的管道流体监控器。
【发明内容】
[0008]本发明为解决上述问题提供一种远程自供电管道流体流量监控器，通过流体发电装置将流体能量转换为电能，并储存在充电电池上，实现了自供电和能量保存的技术效果；通过WIFE模块或GPRS模块，实现了无线远程传输的技术效果;通过微控制器来分析流体流速信息，从而起到了监控管道流体流量的技术效果，并省掉了流体监控模块，使结构更加简单，成本低廉，体积更小；同时该监控器只在有流体流动的情况下才唤醒单片机和无线远程传输，不需要持续性的消耗电能，使得自供电系统足以提供用电电路的使用。
[0009]为实现上述目的，达到上述效果，本发明通过以下技术方案实现:
一种远程自供电管道流体流量监控器，包括流体发电装置和储能监测装置，所述的流体发电装置通过导线与储能监测装置连接，所述的储能监测装置包括智能控制板和充电电池，所述的智能控制板包括微控制器、无线通信模块，所述的智能控制板通过导线与充电电池、流体发电装置连接，所述的流体发电装置连接在管道上，将流体能量转换为电能，储存在充电电池上，供智能控制板工作，所述的微控制器根据接收到的电信号得出流体流速信息，并控制无线通信模块将流体流量信息实时发送到服务器端，所述的无线通信模块为WIFE模块或GPRS模块，可实现无线远程传输。
[0010]进一步的，所述的流体发电装置包括外壳、微型发电机、固定转轴、水轮机与管道接口，所述的微型发电机通过固定转轴与水轮机连接，所述的微型发电机包括转子、定子，所述的定子固定在外壳上，所述的管道接口包括进水口与出水口，所述的进水口、出水口与管道连接。
[0011]进一步的，所述的无线通信模块可接收服务器端上的控制信号，并将其信息传输到微控制器上进行处理，从而控制整个监控器的工作状态。
[0012]进一步的，所述的智能控制板包括电能收集电路、电池管理电路，所述的流体发电装置经整流电路后与电能收集电路连接，所述的电能收集电路与电池管理电路连接，所述的充电电池与电池管理电路连接。
[0013]进一步的，所述的微控制器连接有信号整形电路，所述的信号整形电路经整流电路与流体发电装置连接，所述流体发电装置的产生的交流电波形经整流电路后变成脉动直流电波形，经信号整形电路后变成矩形波波形，所述的微控制器接收到电信号的波形为矩形波。
[0014]进一步的，所述的矩形波周期与交流电周期一致或成正比关系。
[0015]进一步的，所述的微控制器根据接收到的电信号得出流体流速信息的工作原理为:所述的管道内的流体推动水轮机旋转，通过固定转轴带动转子旋转，与定子切割磁力线，产生交流电，交流电的频率与流体流速成正比关系，微控制器根据接收到的电信号得出交流电频率，从而得到流体流速。
[0016]进一步的，所述的储能监测装置上连接有指示灯，所述的指示灯与微控制器连接，起到电满指示以及电满时消耗电能的作用。
[0017]进一步的，所述的充电电池可替换为超级电容，所述的流体发电装置经整流电路后与超级电容连接。
[0018]本发明的有益效果是:
1、与传统人工判断监测漏水来说，本发明适用于包括水、油、气等管道流体的流量监控，通过微控制器来分析流体流速信息，并将流体流量信息通过无线通信模块，无线近程传输到服务器端，由服务器端处理并发出泄漏预警，实现实时自动化监测，使人们能了解自家管道流体的流量使用状况，从而能更及时的发现流体泄露，相较于人工监测，得到的信息更多、耗费的精力更少、结果更加准确有效，发现流体泄露的速度更快；
2、与使用电池供电或采用流体供电却使用大功耗用电电路的产品来说，通过流体发电装置将流体能量转换为电能，并储存在充电电池上，实现了自供电和能量保存的技术效果，同时该监控器只在有流体流动的情况下才唤醒微控制器和无线通信模块，不需要持续性的消耗电能，再加上本身电路更加简单，使得自供电系统足以提供用电电路的使用；
3、目前出现的产品和发明在实现水力发电和流体监测都是分开来完成的，即需要使用水力发电机和流体监测模块共两个组件，而本发明通过将交流电波形转化为矩形波波形，通过微控制器对矩形波波形的处理得出流体流速信息，从而起到了监控管道流体流量的技术效果，在保证能得到有效流体流量信息的同时，省去了流体监控模块，使结构更加简单，成本更加低廉，体积更小；
综上，本发明是一种功耗和自供电合理、同时支持无线远程流体流量监测、并且结构更加简单且价格便宜的管道流体监控器。
[0019]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后，本发明的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。
【附图说明】
[0020]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明涉及的一种远程自供电管道流体流量监控器的框架示意图；
图2为本发明涉及的一种远程自供电管道流体流量监控器连接在管道上的示意图；
图3为本发明涉及的储能监测装置的内部示意图；
图4为本发明涉及的流体发电装置的内部结构示意图；
图5为本发明涉及的无线通信模块与服务器端通信时的示意图；
图6为本发明涉及的微控制器采集流体流量信息的电路示意图；
图7为本发明涉及的流体发电装置自供电的电路示意图；
图8为本发明涉及的交流电波形经整流电路、信号整形电路后的波形变化示意图；
图9为与本发明配合使用的服务器端根据流体流速所进行漏水检测的流程示意图；
图10为本发明涉及的流体发电装置的可选实施例示意图。
[0021]图2-图5、图10中，流体发电装置1、外壳11、微型发电机12、转子121、定子122、固定转轴13、水轮机14、管道接口 15、空腔16、进水口 151、出水口 152、指示灯2、储能监测装置3、智能控制板31、微控制器311、无线通信模块312、充电电池32、管道4、服务器端5。
[0022]图6-图7中，Dl为整流桥，VTl为NPN型的三极管，R1、R2为电阻，MCU为微控制器，VCC为工作电压。
[0023]图9中，Vt为实时水流流速、VO为漏水预警流速值、St为实时水流体积、SO为漏水预警体积值。
【具体实施方式】
[0024]下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明:
如图1-图10所示，一种远程自供电管道流体流量监控器，包括流体发电装置I和储能监测装置3，所述的流体发电装置I通过导线与储能监测装置3连接，所述的储能监测装置3包括智能控制板31和充电电池32，所述的智能控制板31包括微控制器311、无线通信模块312，所述的智能控制板31通过导线与充电电池32、流体发电装置I连接，所述的流体发电装置I连接在管道4上，将流体能量转换为电能，储存在充电电池32上，供智能控制板31工作，所述的微控制器311根据接收到的电信号得出流体流速信息，并控制无线通信模块312将流体流量信息实时发送到服务器端5，所述的无线通信模块312为WIFE模块或GPRS模块，可实现无线远程传输。
[0025]进一步的，所述的流体发电装置I包括外壳11、微型发电机12、固定转轴13、水轮机14与管道接口 15，所述的微型发电机12通过固定转轴13与水轮机14连接，所述的微型发电机12包括转子121、定子122，所述的定子122固定在外壳11上，所述的管道接口 15包括进水口 151与出水口 152，所述的进水口 151、出水口 152与管道4连接。
[0026]进一步的，所述的无线通信模块312可接收服务器端5上的控制信号，并将其信息传输到微控制器311上进行处理，从而控制整个监控器的工作状态。
[0027]进一步的，所述的智能控制板31包括电能收集电路、电池管理电路，所述的流体发电装置I经整流电路后与电能收集电路连接，所述的电能收集电路与电池管理电路连接，所述的充电电池32与电池管理电路连接。
[0028]进一步的，所述的微控制器311连接有信号整形电路，所述的信号整形电路经整流电路与流体发电装置I连接，所述流体发电装置I的产生