一种基于云计算的流量数据采集方法和终端技术

本发明专利技术公开了一种基于云计算的流量数据采集终端和方法，包括：ARM处理器向CPLD芯片发出开始采集流量数据的信息。CPLD芯片接收到该信息后完成超声波信号的发射、接收与处理，并向时差测量芯片发送包括START信号和STOP信号的控制信号来启动和停止时差测量芯片的测量过程。时差测量芯片测量超声波经过待测流体的流体管道时顺流与逆流传播过程中的时间差数据；并将该时间差数据放入时差测量芯片的结果寄存器中。ARM处理器还实时将时间差数据从时差测量芯片的结果寄存器中读出，并根据流体管道的直径和该时差数据计算流体的流量数据，将该流量数据传送给云计算平台。通过本发明专利技术的方案，能够提高流量数据采集终端的数据精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及云计算与嵌入式领域，具体涉及一种基于云计算的流量数据采集方法和终端。
技术介绍
在我国经济与工业技术迅速发展的今天，工业发展的用水量逐年增长，水污染现象也愈来愈严重，城市自来水管理需要精准的水流量控制，环保部门也需要实时监测污水等流体的流量。为满足更高的生产与生活的需求，一种基于云计算的流量控制系统开始逐步应运而生。有效控制各个区域的流量，首先便是要进行有效的流量数据采集，因此，基于云计算的流量数据采集终端便成为流量控制系统的关键。分布在各个地方的流量数据采集终端将采集的流量数据统一传输给云计算平台进行数据处理、管理和监控，实现统筹安排、全面协调，达到充分利用水资源的目的。传统的流量数据采集终端产生流量误差原因有:流体中的微小颗粒、杂质等造成的瞬时误差无法进行有效剔除；测量电路不对称等造成的传播时延等误差。因此，流量数据采集终端采集的流量数据是一系列含有误差的数据序列，需要对其硬件结构和数据处理过程进行有效改进。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于云计算的流量数据采集方法和终端，能够提高流量数据采集终端的数据精度。为了达到上述目的，本专利技术提出了一种基于云计算的流量数据采集终端，该终端包括:高级精简指令集机器ARM处理器、复杂可编程逻辑器件CPLD芯片、流体管道和时差测量芯片。ARM处理器，用于向CPLD芯片发出开始采集流量数据的信息。CPLD芯片，用于接收到该信息后，完成超声波信号的发射、接收与处理，并向时差测量芯片发送包括START信号和STOP信号的控制信号，通过该控制信号来启动和停止时差测量芯片的测量过程。时差测量芯片，用于测量所述超声波经过待测流体的流体管道时顺流与逆流传播过程中的时间差数据；并将该时间差数据放入时差测量芯片的结果寄存器中。ARM处理器，还用于实时将时间差数据从时差测量芯片的结果寄存器中读出，并根据流体管道的直径和该时差数据计算流体的流量数据，并将该流量数据传送给云计算平台。优选地，ARM处理器，还用于在将该流量数据传送给云计算平台之前，采用53H算法与平均滚动滤波算法相结合的方式对流量数据进行预处理。优选地，CPLD芯片包括基于逆压电效应的超声波换能器、基于正压电效应的超声波换能器和后处理电路。CPLD芯片接收到该信息后完成超声波的发射、接收与处理是指:基于逆压电效应的超声波换能器作为超声波发射探头，发射预设频率的超声波信号；基于正压电效应的超声波换能器接收该超声波信号；后处理电路对于接收到的超声波信号进行放大、整形和电平比较处理后获得符合预设标准的超声波信号。优选地，该终端还包括通道选择单元；ARM处理器包括SP1接口和SPIl接口。ARM处理器，还用于通过SPIl接口与通道选择单元相连，对通过不同通道的超声波进行选择。ARM处理器实时将时间差数据从时差测量芯片的结果寄存器中读出是指:ARM处理器通过SP1接口与时差测量芯片进行实时通信，读取时差测量芯片的结果寄存器中的时间差数据。优选地，结果寄存器还用于，在结果寄存器存在能够读取的时差数据时，产生中断。优选地，ARM处理器为S3C2440 ；CPLD芯片为XCR3128 ;时差测量芯片为TDC-GP21 ;通道选择单元为MAX335。为了达到上述目的，本专利技术还提出了一种基于云计算的流量数据采集方法，该方法包括:发出开始采集流量数据的信息。接收到该信息后，完成超声波信号的发射、接收与处理，并发送包括START信号和STOP信号的控制信号，通过该控制信号来启动和停止测量过程。测量超声波经过待测流体的流体管道时顺流与逆流传播过程中的时间差数据；并将该时间差数据放入结果寄存器中。实时将时间差数据从时差测量芯片的结果寄存器中读出，并根据流体管道的直径和该时差数据计算流体的流量数据，并将该流量数据传送给云计算平台。优选地，该方法还包括:在将该流量数据传送给云计算平台之前，采用53H算法与平均滚动滤波算法相结合的方式对流量数据进行预处理。优选地，接收到信息后完成超声波的发射、接收与处理是指:通过基于逆压电效应的超声波换能器作为超声波发射探头，发射预设频率的超声波信号；通过基于正压电效应的超声波换能器接收超声波信号；对于接收到的超声波信号进行放大、整形和电平比较处理后获得符合预设标准的超声波信号。优选地，该方法还包括:通过SPIl接口与通道选择单元相连，对通过不同通道的超声波进行选择。实时将时间差数据从时差测量芯片的结果寄存器中读出是指:通过SP1接口与时差测量芯片进行实时通信，读取时差测量芯片的结果寄存器中的所述时间差数据。优选地，该方法还包括:在结果寄存器存在能够读取的时差数据时，产生中断。优选地，该预设频率为1MHZ。与现有技术相比，本专利技术包括:ARM处理器，用于向CPLD芯片发出开始采集流量数据的信息。CPLD芯片，用于接收到该信息后，完成超声波信号的发射、接收与处理，并向时差测量芯片发送包括START信号和STOP信号的控制信号，通过该控制信号来启动和停止时差测量芯片的测量过程。时差测量芯片，用于测量所述超声波经过待测流体的流体管道时顺流与逆流传播过程中的时间差数据；并将该时间差数据放入时差测量芯片的结果寄存器中。ARM处理器，还用于实时将时间差数据从时差测量芯片的结果寄存器中读出，并根据流体管道的直径和该时差数据计算流体的流量数据，并将该流量数据传送给云计算平台。通过本专利技术的方案，能够提高流量数据采集终端的数据精度。【附图说明】下面对本专利技术实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本专利技术的进一步理解，与说明书一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限制。图1为本专利技术的基于云计算的流量数据采集终端的组成框图；图2为本专利技术的基于云计算的流量数据采集终端的结构示意图；图3为本专利技术实施例的流量测量模型示意图；图4本专利技术的基于云计算的流量数据采集方法流程图。【具体实施方式】为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的描述，并不能用来限制本专利技术的保护范围。本专利技术的结构设计主要使用ARM(S3C2440)开发板，丰富的接口资源，简化了硬件电路的设计；CPLD芯片XCR3128实现系统的逻辑控制；流量计算使用高精度时差测量芯片TDC-GP21，提高了流量数据采集终端的数据精度。本专利技术的结构设计方法是ARM(S3C2440)微处理器主要完成流量数据的测量过程并进行流量数据的处理和计算，通过SP1接口与SPIl接口与流量测量电路、流量通道的选择部分进行通信；CPLD芯片XCR3128完成的主要功能是实现了超声波信号的发射与接收、超声波信号的提取以及对时差电路发送控制信号等；高精度时差测量芯片TDC-GP21采集CPLD芯片发送的START和STOP等控制信号，并来计算启动和停止的时间差，这个时间差就是时差法测量方式唯一一个需测量的值，从而可计算需采集的流量数据。终端以ARM作为处理器，利用了主频高，资源丰富的优点，提高了流量数据处理的速度，实现了较复杂的算法，提高了流量数据采集终端的稳定性和可靠性。具体地，为了达到上述目的，本专利技术提出了一种基于云计算的流量数据采集终端01，如图1、图2所示，该终端包括:高级精简指令集机器ARM处理器02、复杂可编程逻辑器件CPLD芯片0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于云计算的流量数据采集终端，其特征在于，所述终端包括：高级精简指令集机器ARM处理器、复杂可编程逻辑器件CPLD芯片、流体管道和时差测量芯片；所述ARM处理器，用于向所述CPLD芯片发出开始采集流量数据的信息；所述CPLD芯片，用于接收到所述信息后，完成超声波信号的发射、接收与处理，并向所述时差测量芯片发送包括START信号和STOP信号的控制信号，通过所述控制信号来启动和停止所述时差测量芯片的测量过程；所述时差测量芯片，用于测量所述超声波经过待测流体的流体管道时顺流与逆流传播过程中的时间差数据；并将所述时间差数据放入所述时差测量芯片的结果寄存器中；所述ARM处理器，还用于实时将所述时间差数据从所述时差测量芯片的结果寄存器中读出，并根据所述流体管道的直径和所述时差数据计算流体的流量数据，并将所述流量数据传送给云计算平台。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜文涛，
申请(专利权)人：浪潮北京电子信息产业有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11