水龙头流量无线计量方法与流程

本发明涉及一种计量方法，特别涉及一种水龙头流量无线计量方法。

背景技术：

目前最常用流量测量方法是当流体流经收缩段会产生压差，根据压差来测量流量，包括孔板、喷嘴、文丘里管等标准节流装置。这种节流装置的特点是收缩比不变，流量与节流压差之间的数学关系简单。但是这些装置在工业和家用水龙头上应用存在安装空间不足、测量误差大、费用高等问题。

技术实现要素：

本发明是针对标准节流装置不适用于工业和家用水龙头上的问题，提出了一种水龙头流量无线计量方法，用于测量水龙头的瞬时流量和累计用水量，并能通过应用程序终端(APP)实现实时、移动显示结果，再通过大数据运用，为家庭或者工厂进行合理使用水资源提供支持，从而达到节约水资源的目的。

本发明的技术方案为：一种水龙头流量无线计量方法，具体包括如下步骤：

1）建立采集路线：水龙头前端安装内置无线发射装置的压力传感器，压力传感器测量到水龙头阀前压力之后，输出模拟信号通过无线传播进入采集存储器，并经由WiFi无线网络将信号传输到无线路由器，由路由器将数据经WiFi无线网络进入上位机、终端或手机中的相应APP软件；

2）对流量Q与压力传感器读数P的关系进行实验测试，得到流量Q与压力P的关系式；

3)将步骤2）所得的Q-P关系式设置在上位机、终端或手机中的相应APP软件，上位机、终端或手机实时读取水龙头前端压力传感器数据，通过Q-P关系式转换后实现实时记录流量数据。

所述步骤2）具体包括如下步骤：

A：打开压力传感器，然后将水龙头的开度调至全开状态，记录此时压力传感器读数为P₀，利用水龙头下的容器，称出此开度下容器的水流量质量为M₀，换算成单位时间内的流量为Q₀；

B：一边慢慢调节水龙头，一边注视压力传感器的读数，当其读数为P₀/n时且读数稳定，停止转动水龙头，称出此时容器中的水流量质量为M₁，换算成单位时间内的流量为Q₁，n为水龙头的开度设置的等分数；

C：依照B步骤分别称出压力传感器读数为2P₀/n、3P₀/n、4P₀/n、5P₀/ n……(n-1)P₀/n时所对应的水流量质量分别为M₂、M₃、M₄、M₅……M_n，换算为单位时间内的流量分别为Q₂、Q₃、Q₄、Q₅……Q_n；

D:绘制流量Q与压力P的关系曲线；

E:根据流量Q与压力P的关系曲线求得该水龙头在n等分下的各个阻力系数ξ,拟合Q-P关系式。

本发明的有益效果在于：本发明水龙头流量无线计量方法，记录日常用水量的方法，简单可行，成本较低，满足日常用水量的监控条件。用于测量水龙头的瞬时流量和累计用水量，并能通过应用程序终端(APP)实现实时、移动显示结果，再通过大数据运用，为家庭或者工厂进行合理使用水资源提供支持，从而达到节约水资源的目的。

附图说明

图1为本发明压力传感器的安装示意图；

图2为本发明无线数据采集系统示意图；

图3为本发明实验示意图；

图4为本发明流量Q与压力P关系曲线图。

具体实施方式

水龙头本身是一个阀门，它是一个局部阻力件，当水流经阀门时会产生压差，与固定节流面积的孔板、喷嘴、文丘里管不同的是，阀门的开度变化时，流通面积是变化的，节流压差与流量之间的数学关系相对复杂。

本发明将利用水流经水龙头本身产生的压差来计量瞬时流量，具体方法是：通过一个安装在水龙头的内置无线发射装置的阀前压力传感器，将阀前压力转变成电信号(电流或电压)，将电信号通过无线信号发送到采集存储器，再通过无线信号发射至路由器或云端服务器，然后通过开发的应用程序终端(APP)接收到电信号的数值，并开发相应的软件，通过称重法或容积法对瞬时流量进行标定，建立起阀前压力与瞬时流量之间的关系，最终达到利用手机或其他APP应用终端，可以实时显示水龙头的流量，并通过软件实现累计流量的计量。这些数据还可以存在云端，通过大数据分析，还可以得到家庭或工厂不同个体的水消费习惯，为家庭或者工厂进行合理使用水资源提供支持，从而达到节约水资源的目的。

如图1所示在家庭用水主管道上，水龙头2前端安装内置无线发射装置的压力传感器1，整个无线数据采集见图2所示，压力传感器1测量到阀前压力之后，输出0-5V模拟信号，该信号通过无线传播进入采集存储器4，并经由WiFi无线网络将信号传输到无线路由器5，数据此后经WiFi无线网络进入上位机6、终端7或手机中的相应软件APP 8，通过相应软件计量水流量，在实施过程中，流量Q与压力传感器读数P的关系的建立需要通过实验进行标定，即获得水龙头在不同开度条件下阀前压力P与单位时间水流量Q的关系曲线，在实验中，将此水龙头的开度设置为16等分，分别标定在不同等分开度下压力P与流量Q的关系，其实验示意图如图3所示：

（1）打开压力传感器1，然后将水龙头2的开度调至全开状态，记录此时压力传感器读数为P₀，利用容器9，称出此开度下容器9的水流量质量为M₀，换算成单位时间内的流量为Q₀；

（2） 一边慢慢调节水龙头2，一边注视压力传感器1的读数，当其读数为P₀/16时且读数稳定，停止转动水龙头，称出此时容器9中的水流量质量为M₁，换算成单位时间内的流量为Q₁；

（3） 依照上述方法分别称出压力传感器读数为P₀/8、3P₀/16、P₀/4、5P₀/16……15P₀/16时所对应的水流量质量分别为M₂、M₃、M₄、M₅……M₁₅，换算为单位时间内的流量分别为Q₂、Q₃、Q₄、Q₅……Q₁₅；

（4） 绘制流量Q与压力P的关系曲线如图4所示；

（5） 根据流量Q与压力P的关系曲线求得该水龙头在16等分下的各个阻力系数ξ,拟合Q-P关系式；

（6） 将拟合后的Q-P关系式设置在相应手机软件APP、终端或上位机上，可实现实时记录流量数据。