龙8国际智能水表的设计与实现

　　基于北斗导航的智能供水管理系统设计与应用目录1.内容概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21.1 研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.2 研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.3 研究方法与技术路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.北斗导航系统概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.1 北斗导航系统简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.2 北斗导航系统特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.3 北斗导航系统在智能供水中的应用潜力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83.智能供水管理系统架构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93.1 系统总体架构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.2 系统功能模块划分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．123.3 系统数据流设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．144.基于北斗导航的智能供水管理硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．154.1 硬件设备选型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.2 硬件设备布局与连接．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．174.3 硬件设备通信接口设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．195.基于北斗导航的智能供水管理软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．205.1 软件功能需求分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．215.2 软件系统架构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.3 软件界面设计与操作流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.系统实现与测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．266.1 系统实现过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.2 系统功能测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．296.3 系统性能测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．307.应用案例分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．317.1 案例背景介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．317.2 系统应用过程描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．327.3 案例应用效果评估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．338.结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．348.1 研究成果总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．358.2 存在问题与改进措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．368.3 未来发展趋势预测．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．381. 内容概要本文档旨在介绍基于北斗导航技术在智能供水管理系统中的应用。

　　智能水表项目计划书一、项目背景随着人们对环境保护的重视以及对节能减排的要求越来越高，水资源的合理利用显得尤为重要。

　　然而，传统的水表无法提供实时数据监测以及用户用水行为的分析，难以帮助用户节约用水。

　　因此，我们计划开展智能水表项目，通过引入先进的物联网技术，将传统水表升级为智能水表，实现对用户用水量的实时监测和管理，促进节水意识的提升。

　　二、项目目标1.开发智能水表系统，能够实时监测用户用水量，并通过数据分析提供用水习惯的优化建议；2.提供可视化的用户界面，用户可以随时查看自己的用水情况和历史数据；3.通过智能水表系统，帮助用户提高节约用水意识，达到节约用水、减少浪费用水的目的；4.降低水资源的浪费程度，提高水资源的利用率。

　　三、项目内容1.设计智能水表硬件系统，包括水表传感器、通信模块等；2.开发智能水表软件系统，实现用户用水数据的实时监测、上传和存储；3.搭建云平台，long8-龙8(国际)唯一官方网站实现用户用水数据的分析和处理，提供个性化用水建议；4.设计用户界面，开发APP或网页端，提供用户用水数据的可视化展示；5.完善智能水表的功能，增加如异常流量检测、漏水报警等功能。

　　四、项目实施计划1.需求分析和项目设计：1个月；2.智能水表硬件系统的设计与制造：2个月；3.智能水表软件系统的开发：3个月；4.云平台的搭建和用户数据处理算法的设计：2个月；5.用户界面的设计与开发：2个月；6.功能完善和测试：1个月；7.上线个月。

　　五、项目预算1.硬件开发成本：50万元；2.软件开发成本：30万元；3.云平台搭建和数据处理算法成本：20万元；4.用户界面开发成本：10万元；5.功能完善和测试成本：10万元；6.上线万元。

　　六、项目风险分析1.技术风险：由于智能水表是比较新颖的技术，可能会在系统设计和开发过程中遇到技术难题；2.市场风险：智能水表市场竞争激烈，需提供更具吸引力的功能和服务；3.数据安全风险：用户用水数据涉及隐私，需要建立完善的安全保护机制。

　　无线远传智能水表及远程抄表完整解决方案目录一、引言 (1)1、概述 (1)2、术语 (2)二、无线远传智能水表及远程抄表系统解决方案 (2)1、无线智能水表抄表及抄表方案介绍 (2)2、无线、系统方案的硬件组成及产品描述 (4)4、后台远程抄表系统 (6)5、后台远程抄表系统的主要功能 (7)6、远传水表系统与自来水公司其他MIS系统的接口 (8)三、无线水表远程抄表的实施 (8)1、项目背景 (8)2、无线远传智能水表及远程抄表的实施 (9)一、引言1、概述从20世纪90年代开始，各种智能型水表、水表抄表系统等产品也开始兴起，尽管目前国内的水表种类形式多种多样，但是从发展角度来看,无线远传智能水表是一种必然的趋势，可以节省人力、物力、财力成本，提高抄表的准确度，更可以实现阶梯化收费，有效的利用有限的水资源。

　　目前我国很多地方采用将水表安装在用户室内，每月水表入户抄表收费给用户带来很多麻烦,给抄表人员带来烦恼,造成很多不必要麻烦。

　　因此耗能表户外计量呼声越来越高，尤其对高层、豪华居住小区，耗能表户外计量是非常必要的,传统抄表方式已经不能适应今后住宅的发展要求。

　　2、术语1）无线）LORA直序扩频技术:是高安全性、抗干扰的一种无线序列型号传输方式;利用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。

　　3）无线远传智能水表：以干式或湿式水表为计量基表，加装具有远传发讯输出计量数据的自来水计量装置，接收无线抄表主设备（如:无线集中器或抄表机）的抄表指令发射数据.4）点对点或一点对多点的自动集中抄表：主设备(无线手抄器或无线集中器)不经过任何中间节点发送抄表指令给无线水表进行数据抄取、设置的抄表方式.二、无线远传智能水表及远程抄表系统解决方案1、无线智能水表抄表及抄表方案介绍无线远传智能水表采用低频窄带（频段:470MHz—510MHz）的微功率无线通信技术，利用目前最稳定可靠的直扩频技术,保证水表的通信距离一致性；水表数据经过无线集中器采集后利用现在成熟的GPRS／CDMA/3G/4G公网无线通信传输到后台抄表系统，成本便宜，通信稳定，技术成熟。

　　施工组织设计智能水表改造工程第一节编制依据1、对现场勘踏、了解所收集到的关于本工程的相关工程资料。

　　（1）《智能水表技术规程》 CJJ 28-2004 （2）《城镇供水管网工程施工及验收规范》 CJJ 28-2004 （3）《测量规程》 GBJ50026-93（4）《建筑工程施工质量验收统一标准》 GB50300-2001 （5）《建设工程文件归档整理规范》 GB/T50382-2001 （6）《建筑施工工程安全技术规程》国务院（7）《建筑工程施工现场管理规定》建设部15号令（8）《建筑机械使用安全技术规定》 JGB33-86（9）《建筑安全监督管理规定》建设部13号令3、北京嘉洁能科技有限公司《企业及质量管理手册》、《工程施工作业指导书》、《工程施工工艺标准》、《安全生产手册》等企业标准。

　　4、北京嘉洁能科技有限公司现有的施工设备、技术装备、人力资源、安全保障体系以及公司多年来所完成同类优质工程所积累的完善的、成熟的工程实施经验。

　　第二节工程概况一、工程简介工程名称：2013年建设项目建设单位：公司工程地点：西宁市工程内容：对栋既有居住住宅楼，long8-龙8(国际)唯一官方网站总计户住户实施供智能水表改造二、工程特点1、本工程需改造的楼宇多，住户多，智能布线、本工程在西宁市住宅区内施工，所以必须做到文明、安全施工，因此在施工作业中必须做好安全防护、公共设施及环境保护以及施工作业噪音与灰粉尘的有效控制。

　　第三节工程现场组织管理机构一、long8-龙8(国际)唯一官方网站项目管理组织机构根据工程的特点，我方将委派施工经验丰富且在同类工程中担任过负责人的为本工程的项目经理，并从我公司抽调工程管理能力强，责任心强、安全意识高、技术能力过硬、具备同类工程施工经验的骨干管理人员组成本工程的项目管理部，管理部由技术部、质量管理部、材料部、安全生产部组成。

　　６Ｉｓ 同时 ， Ｐ ３ Ｆ １ ； Ｊ ＭＳ ４ ０ ４ ３的 １ ６位 定 时 器 广 泛 应 用 于 工 业控 制 ，

　　如纹 波计数器 、 数字化 电机控制 、 电表、 表和 手持式仪表等 ， 水 其 内置 的硬件乘法器 提供 了软 、 硬件相兼容 的范围 ， 提高了数据处

　　１ ． ＰＡ，高 精 度 集 成 ， 完全 满 足 系 统 低 功 耗 设 计 的 要 求 。 由于 Ｏ

　　ＭＳ ４ ０ ４ Ｐ３Ｆ１ ３工作用 电压 为 ３０ ． Ｖ，long8-龙8(国际)唯一官方网站本 电路采用 Ｒ ５ Ｌ Ｏ Ａ Ｈ Ｒ ３ Ａ 一 电压调 整芯片 ， ４５ 将 ．Ｖ工作 电压 转换为 ３０ 供 ＭＳ ４ ０ ４ ３ ． Ｖ， Ｐ ３ Ｆ １

　　于 开 通 状 态 ， ＭＣＵ检 测 到 电 池 电压 小 于 ３ 时 ， 自动 关 闭 当 Ｖ 将

　　门 ： 时 ， 剩余 水 量 为 一 时 ， Ｕ 驱 动 电 机 阀 自动 关 闭 ， 同 当 １ｍ０ ＭＣ

　　贾雅 琼 本 文 以 智 能 ｌ 卡 水 表 系 统 为 研 究 对 象 ， 重 点 探 讨 Ｃ 图如 ｉ 示 ， 统 硬 件 原理 框 图如 ㈠ ２所 示 。 所 系

　　系统采 用三 节干 电池供 电， 为保证整个系统 ， 特别是 阀门的 正 常工 作 ， 需要对 电源进行 实时检测 ， 当电量 不能满足系统要 求 时， 及时报警提醒用 户更换 电池 ， 以免造成不必要的麻烦。 为提高智能水表运行 的可靠性和安全性 ，设计中采用 电源 电压实时监测 电路 ， 原理 图如 ０所示。电压检 测芯片采用 日本

　　２．１ Ｍ ＳＰ４３０Ｆ１４９单 片 机 系统 中单 片 机 的 主要 功 能有 ：对 流量 信 号 进行

　　计 数 ，并计 算 累计 用 水 量 、本 月 用 水 量 和 可用 水 量 ； 从 Ｉｃ卡读 入 购 水 金 额 ，并 计算 购 水 量 ；根 据用 水 量 对 水 表 阀门进 行开关 控 制 ；通过 ＬＣＤ显示 器 显示 相 应 信 息 ；在 低 电压 或 可用 水 量 低 于 阀值 的情 况 下 进 行 报警 。

　　长期 以来 ，我 国居 民所 使 用 的水 表 普 遍 是普 通 机械 旋翼 湿式 水表 ，此方 式存 在着 收 费周期 长 、收 费 困难 、效率 低 下等缺 点 。随着 生 活水平 的不 断提 高 ， 住 宅 智能化 越来 越受 到 人们 的关 注 ，Ｉｃ卡 智 能水 表 实现 了预付 费 功能 ，不但 使物 业管 理更 加人 性化 ，也 方 便 了节 约水 资源 的科 学管 理 ，而且 “一 卡 通 ”安 全 可 靠 ，给人 们 的生活 带来 了便 利 。 因此 ，研 制一种 低 功 耗 、计量 准确 的智 能水 表显 得极 为重 要 。

　　该 智 能 水表 的设 计 原则 是 在 低 功耗 的前 提 下 ， 实 现多 功能 ，组 成框 图如 图 １所 示 。 系统 以价 格 低 廉 、低功耗、性能可靠 的单片机 ＭＳＰ４３０Ｆ１４９作为核 心 控制 芯片 ，完 成 ＩＣ卡读 写 、流量 采 集 、电 压监 测 、 电磁 阀控制 、ＬＣＤ显示 及报 警功 能 。

　　收 稿 日期 ：２０１２—０３—１４ 作者简介 ：沈燕妮 （１９８３），女 ，硕士 研究生 ，主要研 究 自动化仪 器仪表 ，嵌入式 开发 与应用等 。

　　家用水表的数字化改造——硬件件设计毕业论文1绪论水是生命之源，远古之始人类逐水草而居。

　　现代文明使人们可以享用清澈的自来水，甚至直接饮用的纯净水，随之水的正确计量成为必要。

　　1825年以来，发明和制造了成千上万种水表，现代化制造工艺、材料及电子技术促进了水表技术的进一步发展。

　　原理上是利用活动壁的容积室的机械作用或水流推动涡轮等活动元件，使之旋转以连续确定水流量。

　　水表具有结构简单、量程宽、使用方便、成本低廉等特点，我国在有关文件中规定：生活用水要求每家每户装一个水表进行水的计量，并把水表定为强检计量器具之一，受国家技术监督部门的监督管理[1]。

　　城市供水事业是城市基础设施的重要组成部分，也是现代化城市建设中必不可少的前导产业。

　　在我国政府和建设部主管部门的关注和支持下，城市自来水事业得到迅猛的发展。

　　1.1智能水表的发展随着社会的不断发展，科学技术不断进步，传统的机械水表由于只能先计量用水量后再收费，既增加了收费的难度，又浪费了人力、物力，目前已逐渐被各种智能水表所代替。

　　现在市场上智能化的水表可谓琳琅满目、五花八门，但是主要可分为水表远传显示系统、智能水表远传抄读系统、IC智能水表管理系统、智能安防抄表系统[2]。

　　1 水表远传显示系统与智能水表远传抄读系统水表远传显示系统是在水表上加装两套电子显示读数系统，一套在水表上让用户查看另一套是在安放在门口或大楼底层，让抄表员在室外抄读数据。

　　而智能水表远传抄表系统则在水表远传显示系统中加入一套与手掌抄表器连用集中传输装置，抄表员抄表时，只需将抄表器与传输系统与传输器连接，成百户水表的资料就会在短时间内全部输入抄表器。

　　2 IC智能水表管理系统其工作原理是首先通过管理机将用户及水表的有关资料录在一张IC卡上，由水表的数据存储单元读取IC卡上的资料，如正确无误后，电动阀门就打开供水，而水费的计收，则通过信号采集单元将水的行度收集了来，通过微电脑自动计算用水电、水费和购水量余额，在显示单元上显示出来，当用户的购水量余额少于微电脑设置的余额值时，则通过电动阀门自动停水，代用户再次购水后，再次将IC卡资料输入数据存储单元，电动阀门又再次打开供水。

　　传统的抄表方式需要人工逐个去用户家中进行抄表，费时费力且容易出现差错，而远程抄表系统通过无线通讯技术和智能管理软件实现了远程抄表，极大地提升了抄表的效率和准确性。

　　随着科技的不断发展和物联网技术的普及应用，远程抄表系统已成为水务管理部门不可或缺的工具。

　　而随着城市化和工业化的发展，用户数量不断增加，传统的抄表方式已无法满足快速高效的管理需求。

　　研究远程抄表系统的背景，不仅可以帮助我们了解其发展历程和应用场景，更可以为我们设计和实现更好更高效的远程抄表系统提供参考和借鉴。

　　本文将深入探讨远程抄表系统的设计与实现，旨在为相关领域的研究和实践工作提供有益的指导和参考。

　　1.2 研究目的远程抄表系统的研究目的是为了解决传统抄表方式存在的诸多问题，如人工误差、效率低下、成本高昂等。

　　通过引入先进的远程监测技术，实现水、电、气等能源的远程抄表，并能将数据实时传输至管理中心，从而提高抄表的准确性和效率。

　　远程抄表系统的研究目的还包括提升能源管理的智能化水平，为用户提供更加便捷的服务体验，降低企业的运营成本，同时为环保节能事业做出贡献。

　　通过本研究，可以进一步推动远程抄表技术的发展，提升其在能源管理领域的应用价值，推动行业发展。

　　【字数：131】1.3 研究意义远程抄表系统的设计与实现在当前社会中具有重要的意义。

　　远程抄表系统的推出可以极大地提高抄表效率和准确性，降低人力资源成本，提高工作效率。

　　通过远程抄表系统的应用，可以实现智能化管理和监控，及时发现和解决问题，提高供水、供电等公共设施的运行效率和质量，确保用户的正常使用。

　　远程抄表系统的推广应用也有利于推动科技进步，促进信息化建设，推动传统行业向现代化转型升级。

　　远程抄表系统的研究与应用具有重大的社会意义和经济效益，在提高行业发展水平、促进社会进步和节约资源方面具有重要的推动作用。

　　随着城市发展供水的规模日益扩大，迫切需要用现代化科学技术手段改变自来水供水管理的落后现状。

　　IC卡水表，实现了用水收费的电子化，从根本上杜绝欠缴、迟缴、漏缴水费的现象，使自来水公司的日常工作和管理流程化、自动化、科学化，提高自来水公司的服务质量和竞争力。

　　现提出一款具有功耗低，安全性好，可靠性高的IC卡智能水表，希望公司各部门领导给予重视。

　　一、IC卡智能水表的功能1、根据所购水量，自动执行供、停水功能当用户将所购水卡（IC卡）插入水表时，表内系统在确认该卡有效后，自动打开阀门，进行正常供水；一旦用水量达到水卡所购水量，水表将自动关闭阀门，切断供水。

　　2、具有自动报警功能当用户用水量剩下最后一定量时，显示屏指示红灯亮，水表通过喇叭发出声音报警信号，提醒用户及时购水。

　　3、用水量显示功能可随时提供累计用水量，本月用水量、可用水量（本次够水量与表内结余水量进行累计）、本次购得水量及相应的水费信息，用户可通过水表的液晶显示器查看。

　　4、具有自动保护功能当水表被擅自拆卸时，表内自动保护系统将关闭阀门，停止供水，并记录拆卸时间，以备查验。

　　5、断电保护功能一旦外界交流电源停止供电或电池失效，表内的水量、水费等重要参数可保存10年以上。

　　二、IC卡智能水表的基本组成IC智能水表主要由电磁阀、流量传感器、微处理器、存储器芯片、IC卡座、LCD显示器和电源组成。

　　基本结构框图如图（一）所示：图（一）智能水表结构框架图三、IC卡智能水表的硬件选择1、电磁阀阀门是水表的被控对象，控制着进水的开、关状态。

　　常规的电磁阀是靠电的通、断来控制阀门的开、关的，如果要让阀门一直开着，就必须一直通电，造成的电耗较大。

　　因此，我们采用双稳态电磁阀（阀门的开、关控制有电脉冲来实现），这样对阀门的开、关只需要瞬时的供电，从而减少耗电量。

　　它不仅关乎着人们日常生活的便利性和舒适度，还与水资源的合理利用以及环境保护紧密相连。

　　随着科技的不断进步，智能化给排水系统应运而生，为解决传统给排水系统中的诸多问题提供了创新的解决方案。

　　智能化给排水系统是一个融合了先进的传感器技术、自动控制技术、通信技术和数据分析技术的复杂系统。

　　其设计的核心目标是实现给排水过程的自动化监测、控制和优化管理，以提高系统的运行效率、可靠性和水资源的利用效率。

　　例如，对于商业综合体，其用水需求在不同时间段会有较大的波动；而对于住宅小区，用水规律相对较为稳定。

　　这些传感器能够实时采集给排水系统中的各种参数信息，并将其传输给控制系统。

　　例如，在管道的关键节点、水箱的进出口以及水泵的出水口等位置安装传感器，可以及时发现异常情况。

　　控制系统是智能化给排水系统的“大脑”，它负责接收传感器传来的数据，并根据预设的控制策略对给排水设备进行控制。

　　控制策略的制定需要综合考虑多种因素，如用水需求的变化、能源消耗、设备的运行寿命等。

　　例如，通过实时监测水箱水位，可以自动控制水泵的启停，以保持水箱水位在合理范围内，同时避免水泵的频繁启停，延长水泵的使用寿命。

　　集中控制能够实现对整个系统的统一管理和调度，而分布式控制则可以提高系统的可靠性和灵活性，当局部出现故障时，不影响其他部分的正常运行。

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　　西安工程大学本科毕业设计（论文）摘 要长期以来，自来水用户的用水量管理依靠人工抄表，由收费员到各家收费或各用户去银行交费。这种传统收取水费的做法需要的工作人员多，费时、费力、效率低，且常常出现用户欠费、迟缴或漏缴水费等问题，这给自来水公司和用户都带来很多的不方便与矛盾。基于单片机的IC卡智能水表不但可以提高供水部门的工作效率，而且在技术上为节约用水、合理用水创造了条件。由于这些特点，基于单片机的IC智能水表得到了越来越广泛的应用。本论文主要设计基于单片机的IC卡智能水表电路。系统包括以下几个功能模块：供电电源、流量传感器、IC卡读/写器、LCD显示模块、防拆电路、报警电路、主控芯片选用单片机AT89S51。智能水表作为一种顺应自来水行业发展需要的产品，它的出现极大的改善了传统管理模式下存在的抄表难、long8-龙8(国际)唯一官方网站收费难等问题，改变了现有的用水机制，增强了人们的节水意识，实现了供水管理部门高效管理自动化。