专利名称：三次采样水量数据采集器及其采样方法
技术领域：
本发明涉及水量数据采集领域。
背景技术：
管网参数的准确测量是管网模型的建立及校核的重要内容，用户用水量是 管网动态信息中最重要、最富于变化、最难于准确确定的信息，对管网模型 的准确性影响极大，无论是管网模型的校核，还是大用户用水量变化规律的 获取，都离不开选定的典型用户的用水量的现场测量，到目前为止，这项工 作还是由人工来完成的，而不是由自动测量系统来完成的，主要由于资金、 测量系统及恶劣的现场条件所致，人工现场实测水量数据的工作存在如下不 足
第一，由于现场实测点多，测试时间长，耗费大量的人力物力；第二， 虽然在测试开始进行了准确对时，但由于连续几天几夜的工作，很难保证严 格的15分钟的采样间隔和同时进行读取数据；第三，由于连续几天几夜的工 作，很有可能在某个采样间隔漏读数据；第四，由于只能进行48小时的测试， 对于一个随机过程数据处理问题显得样本数据不足，同时也无法获得用水量 的周变化规律曲线和月变化规律曲线。
而现有的测量装置中只有"读计数器内容"和"计数器清零"两步操作。 读计数器内容的时刻和计数器清零的时刻是固定的，而磁控式水表传感器发 出的脉冲的上升沿的时刻却是随机的，它们存在如下三种随机对应关系
第一，读计数器内容时脉冲处于高电平，计数器清零时无论脉冲处于高 电平还是低电平状态，在这种情况下都不会丢失脉冲；第二，读计数器内容 时脉冲处于低电平状态，计数器清零时脉冲处于高电平状态，这种情况下会 丢失一个脉冲；第三，读计数器内容时脉冲处于低电平状态，计数器清零时 处于脉冲的上升沿，这种情况下可能会丢失一个脉冲。
发明内容
为了克服现有技术中存在的大量耗费人力物力、很难严格保证采样间隔 和同时进行读取数据、漏读数据和样本数据不足等问题，实现用户用水量的 自动实时采集，本发明提供了一种三次采样水量数据采集器及其采样方法。本发明的技术方案如下
三次采样水量数据采集器包括中断源识别及复位电路、单片机、计数器、 磁控式水表传感器、时钟和存储器，所述中断源识别及复位电路的中断复位 信号输出端与单片机的中断复位信号输入端相连，所述单片机的控制信号输 出端与计数器的控制信号输入端相连，所述计数器的数据信号输出端与单片 机的数据信号输入端相连，磁控式水表传感器的脉冲信号输出端同时与计数 器的脉冲信号输入端和单片机的脉冲信号输入端相连，时钟的时钟信号输出 端与中断源识别及复位电路的时钟信号输入端相连，所述时钟的双向通讯端 与单片机的时钟双向通讯端相连，所述单片机的数据双向通讯端与存储器的 数据双向通讯端相连。
三次采样水量数据采集方法的具体步骤为
步骤一、当时间到达采样间隔点时，中断源识别及复位电路收到时钟发 出的时钟信号，并且中断源识别及复位电路向单片机发出中断信号，此时所 述单片机开始读取磁控式水表传感器发出脉冲的状态；
步骤二、单片机判断步骤一中所述脉冲是否处于高电平状态，是，则执 行步骤三，否，则执行步骤四；
步骤三、单片机读取计数器中的数据，并将所述数据送入存储器中，然 后所述单片机再向计数器发出控制指令，使计数器中的数据清零；并执行步 骤九；
步骤四、单片机读取计数器中的数据，并将所述数据送入存储器中，然 后所述单片机再读取磁控式水表传感器发出脉冲的状态；
步骤五、单片机判断步骤四中所述脉冲是否处于高电平状态，是，则执 行步骤三，否，则执行步骤六； .
步骤六、单片机向计数器发出控制指令，使计数器中的数据清零，然后 所述单片机再读取磁控式水表传感器发出脉冲的状态；
步骤七、单片机判断步骤六中所述脉冲是否处于高电平状态，是，则执 行步骤八，否，则执行步骤九；
步骤八、单片机向存储器发送数据控制信号，使存储器中数据加1，然 后所述单片机向计数器发出控制指令，使计数器中的数据清零；
步骤九、单片机结束中断处理程序，存储器中存储的数据为采集得到的水量数据。
所述三次采样水量数据采集器及其采样方法实现了水量数据的自动采 集，大量节约了人力物力，同时可保证采样间隔和同时进行读取数据，避免 了漏读数据和样本数据不足的问题。
图1为三次采样水量数据采集器的结柚示意图，图2为三次采样水量数 据采集方法的流程图，图3为读计数器内容的时刻和计数器清零的时刻与磁 控式水表传感器发出的脉冲的上升沿的时刻的三种随机时序对应关系图，图 3中的a是第一种随机时刻的脉冲，b是第二种随机时刻的脉冲，c是第三种 随机时刻的脉冲，A是第一次读脉冲状态，B是读计数器内容，C是第二次 读脉冲状态，D是计数器清零，E是第三次读脉冲状态，t是时间，图4为实 施方式三中所述磁控式水表传感器的电路结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一参见图1说明本实施方式。本实施方式所述的三次采
样水量数据采集器包括中断源识别及复位电路1、、单片机2、计数器3、磁控 式水表传感器4、串口通讯电路5、时钟6和存储器7，所述中断源识别及复 位电路1的中断复位信号输出端与单片机2的中断复位信号输入端相连，所 述单片机2的控制信号输出端与计数器3的控制信号输入端相连，所述计数 器3的数据信号输出端与单片机2的数据信号输入端相连，磁控式水表传感 器4的脉冲信号输出端同时与计数器3的脉冲信号输入端和单片机2的脉冲 信号输入端相连，串口通讯电路5的输出端与中断源识别及复位电路1的串 口通讯电路输入端相连，所述串口通讯电路5的两个数据通讯端分别与单片 机2的串口端和PC8的串口端相连，时钟6的时钟信号输出端与中断源识别 及复位电路1的时钟信号输入端相连，所述时钟、6的双向通讯端与单片机2 的时钟双向通讯端相连，所述单片机2的数据双向通讯端与存储器7的数据 双向通讯端相连。
所述三次采样水量数据采集器的数据采集过程如下 在时间到达采样间隔时间点之前，磁控式水表传感器4发出脉冲信号， 计数器3根据脉冲信号的上升沿读取脉冲信号并计数，当时间到达采样间隔 时间点时，中断源识别及复位电路1根据时钟6输出的时钟信号输出向单片机2的中断复位信号输入端输出中断信号，单片机2读取磁控式水表传感器 4发出的脉冲状态信号并读取计数器3内的数据，将读取的数据存储到存储 器7内并将计数器内容清零，时钟6与单片机2的双向通讯用于时钟6与单 片2的时钟信号的同步。
具体实施方式
二参见图2和图3说明本实施方式。
本实施方式的具体步骤为
步骤一、当时间到达采样间隔点时，中断源识别及复位电路1收到时钟 6发出的时钟信号，并且中断源识别及复位电路l向单片机2发出中断信号， 此时所述单片机2开始读取磁控式水表传感器4发出脉冲的状态；
步骤二、单片机2判断步骤一中所述脉冲是否处于高电平状态，是，则 执行步骤三；否，则执行步骤四；
步骤三、单片机2读取计数器3中的数据，并将所述数据送入存储器7 中，然后所述单片机2再向计数器3发出控制指令，使计数器3中的数据清 零；并执行步骤九；
步骤四、单片机2读取计数器3中的数据，并将所述数据送入存储器7 中，然后所述单片机2再读取磁控式水表传感器4发出脉冲的状态；
步骤五、单片机2判断步骤四中所述脉冲是否处于高电平状态，是，则 执行步骤三；否，则执行步骤六；
步骤六、单片机2向计数器3发出控制指令，使计数器3中的数据清零， 然后所述单片机2再读取磁控式水表传感器4发出脉冲的状态；
步骤七、单片机2判断步骤六中所述脉冲是否处于高电平状态，是，则 执行步骤八；否，则执行步骤九；
步骤八、单片机2向存储器7发送数据控制信号，使存储器7中数据加 1，然后所述单片机2向计数器3发出控制指令，使计数器3中的数据清零;
步骤九、单片机2结束中断处理程序，存储器7中存储的数据即为采集 得到的水量数据。
本实施方式提出了在现有测量系统中的读计数器内容和计数器清零这两 部操作的基础上增加三次读取脉冲状态操作的方法，这样就避免了在传统方 法中可能丢失脉冲的问题。
具体实施方式
三参见图4说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式
一不同点在于本实施方式中的磁控式水表传感器4采用潍坊市潍微科技有 限公司生产的磁控式水表传感器。
所述磁控式水表传感器4由脉冲发射器件、电阻4-3和电容4-4组成， 电阻4-3的一端接3.0V电源，电阻4-3的另一端同时与所述脉冲发射器件的 一端和电容4-4的正极相连，即为磁控式水表传感器4的脉冲信号输出端， 所述脉冲发射器件的另一端和电容4-4的负极同时接地。
脉冲发射器件由干簧管4-2和磁针4-l组成，水流推动磁针10旋转，旋 转一圈即发送一个脉冲。具体过程如下磁针4-l被水流推动靠近干簧管4-2 时，磁针4-1的磁场使干簧管4-2磁化，干簧管4-2的K的动接点和静接 点接点部分就分别感应出极性相反的磁极，异性相吸。当吸引力大于干 簧管4-2的弹力时，接点就会吸合；当磁力较小到一定程度时，接点被干 簧管4-2的弹力打开。当干簧管4-2的K接点打开时，A点电平为3V，即 输出信号为高电平；当干簧管4-2的K接点关闭时，A点电平为0V，即输出 信号为低电平。根据计数器3对脉冲信号数量的计数即可知水量的多少。
权利要求
1、一种三次采样水量数据采集器，其特征在于所述三次采样水量数据采集器包括中断源识别及复位电路(1)、单片机(2)、计数器(3)、磁控式水表传感器(4)、时钟(6)和存储器(7)，所述中断源识别及复位电路(1)的中断复位信号输出端与单片机(2)的中断复位信号输入端相连，所述单片机(2)的控制信号输出端与计数器(3)的控制信号输入端相连，所述计数器(3)的数据信号输出端与单片机(2)的数据信号输入端相连，磁控式水表传感器(4)的脉冲信号输出端同时与计数器(3)的脉冲信号输入端和单片机(2)的脉冲信号输入端相连，时钟(6)的时钟信号输出端与中断源识别及复位电路(1)的时钟信号输入端相连，所述时钟(6)的双向通讯端与单片机(2)的时钟双向通讯端相连，所述单片机(2)的数据双向通讯端与存储器(7)的数据双向通讯端相连。
2、 根据权利要求1所述的一种三次采样水量数据采集器，其特征在于它 还包括串口通讯电路(5)，所述串口通讯电路(5)的输出端与中断源识别及 复位电路(1)的串口通讯电路输入端相连，所述串口通讯电路(5)的两个数 据通讯端分别与单片机(2)的串口端和PC (8)'的串口端相连。
3、 利用权力要求1所述的三次采样水量数据采集器的三次采样水量数据 采集方法，其特征在于它的具体步骤为步骤一、当时间到达采样间隔点时，中断源识别及复位电路(1)收到时 钟(6)发出的时钟信号，并且中断源识别及复位电路(1)向单片机(2)发 出中断信号，此时所述单片机(2)开始读取磁控式水表传感器(4)发出脉冲 的状态；步骤二、单片机(2)判断步骤一中所述脉冲是否处于高电平状态，是， 则执行步骤三；否，则执行步骤四；步骤三、单片机(2)读取计数器(3)中的敎据，并将所述数据送入存储 器(7)中，然后所述单片机(2)再向计数器(3)发出控制指令，使计数器 (3)中的数据清零；并执行步骤九；步骤四、单片机(2)读取计数器(3)中的数据，并将所述数据送入存储 器(7)中，然后所述单片机(2)再读取磁控式水表传感器(4)发出脉冲的 状态；步骤五、单片机(2)判断步骤四中所述脉冲是否处于高电平状态，是，则执行步骤三；否，则执行步骤六；步骤六、单片机(2)向计数器(3)发出控制指令，使计数器(3)中的 数据清零，然后所述单片机(2)再读取磁控式水表传感器(4)发出脉冲的状 态；步骤七、单片机(2)判断步骤六中所述脉冲是否处于高电平状态，是， 则执行步骤八；否，则执行步骤九；步骤八、单片机(2)向存储器(7)发送数扭控制信号，使存储器(7) 中数据加1，然后所述单片机(2)向计数器(3)发出控制指令，使计数器(3) 中的数据清零；步骤九、单片机(2)结束中断处理程序，存储器(7)中存储的数据即为采集 得到的水量数据。
全文摘要
本发明的三次采样水量数据采集器及其采样方法，属于水量数据采集领域。它解决了现有技术中存在的大量耗费人力物力、很难严格保证采样间隔和同时进行读取数据、漏读数据和样本数据不足等问题。其中单片机的五个输入端分别连中断源识别及复位电路的输出端、计数器的输出端、磁控式水表传感器的输出端、时钟的输出端和存储器的输出端，单片机的三个输出端分别连时钟的输入端、存储器的输入端和计数器的输入端，其脉冲信号输入端连磁控式水表传感器的输出端。三次采样水量数据采集方法在现在技术的“读取计数器内容”和“计数器清零”操作的基础上增加了三次“读取磁控式水表传感器发出脉冲的状态”的操作。本发明应用于采集用户用水量数据。
文档编号G01F15/06GK101619996SQ200910072638
公开日2010年1月6日 申请日期2009年8月4日 优先权日2009年8月4日
发明者进 张, 张建利, 明 赵 申请人:哈尔滨工业大学