基于物联网的水表耐久性智能试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于物联网的水表耐久性智能试验装置及方法，涉及流量计量检定领域。所述装置通过立体化结构设计提升了空间利用率；其次基于图像识别技术的机器视觉功能，采用CCD摄像机实现被测水表数据的自动采集；同时运用无线智能水表，实现标准流量信号的无线传输；最后运用移动终端控制程序实现试验过程远程监控。从而实现水表耐久性装置在集成化、自动化、智能化方面的提升。智能化方面的提升。智能化方面的提升。

【技术实现步骤摘要】
基于物联网的水表耐久性智能试验装置及方法


[0001]本专利技术属于流量计量检定领域，尤其涉及基于物联网的水表耐久性智能试验装置及方法。

技术介绍

[0002]民用饮用水冷水水表的计量准确与否直接关系居民利益，国家计量检定规程对此类水表的管理要求只作首次强制检定，限期使用，到期轮换，因此水表在使用一段时间后还能够保持其计量性能十分重要。水表耐久性试验装置通过模拟实际使用状况，对水表进行断续流量寿命性试验和连续流量寿命性试验，来检验水表在周期性流动条件下的耐用性及经受连续、过载流量条件下的耐久性。
[0003]近十多年来，随着硬件软件技术的不断发展，水表耐久性装置历经从第一代到第二代的升级，核心技术是基于步进电机控制断续流量控制阀，通过步进电机控制，可实现阀门开关速度在0.15Q3的精确可控。第二代水表耐久性试验装置较第一代水表耐久性试验装置相比具有以下的改进：(1)工作台加长加宽，实现12台水表4个批次能同时进行试验，而第一代装置只能进行3台1个批次试验；(2)实现监控数据的数字化传输，将第一代装置中监测流量、压力、温度的浮子流量计、压力表、插入式水银温度计分别升级成电磁流量计、温度传感器以及压力变送器，提升信号传输强度和准确度。(3)优化控制系统，实现试验过程部分数据的自动读取、记录和打印。
[0004]尽管如此，现有的第二代装置仍存在以下缺陷：
[0005]1、装置集成化程度低。为增加试验样机数量而加长工作台的长宽尺寸，导致装置的占地面积增大，操作便捷度降低。
[0006]2、装置自动化水平低。试验水表的流量数据仍采用人工读数的方式，工作效率低、数据准确度易受人为因素影响。
[0007]3、装置的智能化能力弱。根据GB/T 778
‑
2018《饮用冷水水表和热水水表》和JJF1777
‑
2019《饮用冷水水表型式评价大纲》，对水表的各检测项目提出更细化的要求，其中对于耐久性试验，断续流量和连续流量试验合计约需1000小时，按每天24小时运行需42天才能完成试验。装置无监控功能、远程控制功能，则需由试验人员定时查看，且存在一定的安全隐患。
[0008]因此，提升装置的集成化、自动化、智能化是第三代水表耐久性装置研究开发的必然趋势。

技术实现思路

[0009]针对上述技术不足，本专利技术提供一种基于物联网的水表耐久性智能试验装置及方法，以提升现有水表耐久性装置的集成化、自动化和智能化程度。
[0010]本专利技术首先通过立体化结构设计提升了空间利用率；其次基于图像识别技术的机器视觉功能，实现被测水表数据的自动采集；同时运用无线智能水表，实现标准流量信号的
无线传输；最后运用移动终端控制程序实现试验过程远程监控。
[0011]为了实现本专利技术的目的，具体采用以下方案：
[0012]本专利技术中的基于物联网的水表耐久性智能试验装置包括控制系统、供水系统和管道系统。
[0013]所述供水系统包括水箱、第一自动球阀、立式水泵、进水阀、排水阀。
[0014]所述管道系统包括压力传感器、温度传感器、第二自动球阀、夹表器、第三自动球阀、无线流量计、流量调节阀。
[0015]所述控制系统包括PLC控制器、上位机、中继器、CCD摄像机。
[0016]所述水箱通过第一自动球阀与立式水泵的进水口相连接；所述的立式水泵有三台，每台立式水泵的出水口与一只第二自动球阀相连接，且在靠近每个第二自动球阀的管道上设置有压力传感器和温度传感器；每个第二自动球阀的另一端出水口与夹表器进水口相连接；被测水表串联放置，最外面两端由夹表器夹紧；夹表器出水口与一个第三自动球阀进水口相连接；每个第三自动球阀出水口连接一只无线流量计；每只无线流量计的出水口通过流量调节阀与水箱连接；所述水箱设置进水阀、排水阀，用于进水和排水。
[0017]所述PLC控制器连接第一自动球阀、立式水泵、压力传感器、温度传感器、第二自动球阀、第三自动球阀、流量调节阀和上位机。
[0018]所述无线流量计的信号传输至中继器，所述中继器的信号上传至上位机。
[0019]所述CCD摄像机设置在被测水表表盘上方，对表盘进行数字读取，与上位机相连接；
[0020]所述上位机中执行图像处理软件来识别被测水表显示的指示体积量并作数据储存；所述图像处理软件包括自动定位单元、自动识别单元。
[0021]所述自动定位单元包括边缘检测单元、角度检测单元以及字符分割单元，其中边缘检测单元用于将表盘的字轮边框凸显出来，以便于上下边界的检测；角度检测单元用于从边缘图像中将字轮框检测出来；字符分割单元用于记录字轮框中每一行或者每一列对应的像素的个数，根据个数判断边界。
[0022]所述的自动识别单元包括字符提取单元、字符识别单元，所述字符提取单元用于对灰度图像进行阈值操作得到二值图，进行最外层轮廓检测；遍历所有检测到的轮廓，得到每一个轮廓的外接矩形；所述字符识别单元利用模板匹配法进行字符的识别。
[0023]进一步说，每个被测水表表位处固定设置有所述CCD摄像机。
[0024]进一步说，单个所述管道系统设置一个CCD摄像机，并采用步进电机控制CCD摄像机沿管道推进，用于实现表盘拍摄。
[0025]进一步说，根据需要设置1～3个管道系统同时进行耐久性试验。
[0026]进一步说，所述无线流量计采用LoRa无线超声波智能水表。
[0027]进一步说，多个LoRa无线超声波智能水表通过配接GSM无线数据采集器，利用GSM网络进行数据上传至中继器，构成无线监测系统。
[0028]本专利技术中的基于物联网的水表耐久性智能试验的方法，包括以下步骤：
[0029]Step1：根据试验需求，完成水表耐久性智能试验装置上对多批次被测水表的安装；
[0030]Step2：根据水表耐久性试验要求，在上位机设置相关参数；设置每24小时拍摄一
次被测水表读数值；
[0031]Step3：上位机控制立式水泵开启并供水；
[0032]Step4：上位机读取被测水表上游水压、被测水表上游水温、流经被测水表的流量、断续流量试验中每一循环四个阶段的持续时间、循环次数、被测水表的指示体积量；如中断一次需重新读取一次，并写入数据库；
[0033]Step5：将采集的数据或者异常报警信息保存并发送给使用用户手机端；
[0034]Step6：完成全部试验要求后停止试验。
[0035]本专利技术的有益效果在于：
[0036](1)立体化结构设计，提升实验室空间利用率；
[0037](2)无线数据传输读取标准流量信号；
[0038](3)图像识别技术定时拍摄识别读取被试水表读数，实现人工智能；
[0039](4)移动端控制程序实现平台化远程监控，数据读取、查看，异常数据区别显示、修改，关键试验状态短信提醒，实现试验过程无人化操作。
附图说明
[0040]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于物联网的水表耐久性智能试验装置，其特征在于，包括控制系统、供水系统、管道系统；所述供水系统包括水箱、第一自动球阀、立式水泵、进水阀、排水阀；所述管道系统包括压力传感器、温度传感器、第二自动球阀、夹表器、第三自动球阀、无线流量计、流量调节阀；所述控制系统包括PLC控制器、上位机、中继器、CCD摄像机；所述水箱通过第一自动球阀与立式水泵的进水口相连接；所述的立式水泵有三台，每台立式水泵的出水口与一只第二自动球阀相连接，且在靠近每个第二自动球阀的管道上设置有压力传感器和温度传感器；每个第二自动球阀的另一端出水口与夹表器进水口相连接；被测水表串联放置，最外面两端由夹表器夹紧；夹表器出水口与一个第三自动球阀进水口相连接；每个第三自动球阀出水口连接一只无线流量计；每只无线流量计的出水口通过流量调节阀与水箱连接；所述水箱设置进水阀、排水阀，用于进水和排水；所述PLC控制器连接第一自动球阀、立式水泵、压力传感器、温度传感器、第二自动球阀、第三自动球阀、流量调节阀和上位机；所述无线流量计的信号传输至中继器，所述中继器的信号上传至上位机；所述 CCD摄像机设置在被测水表表盘上方，对表盘进行数字读取，与上位机相连接；所述上位机中执行图像处理软件来识别被测水表显示的指示体积量并作数据储存；所述图像处理软件包括自动定位单元、自动识别单元；所述自动定位单元包括边缘检测单元、角度检测单元以及字符分割单元，其中边缘检测单元用于将表盘的字轮边框凸显出来，以便于上下边界的检测；角度检测单元用于从边缘图像中将字轮框检测出来；字符分割单元用于记录字轮框中每一行或者每一列对应的像素的个数，根据个数判断边界；所述的自动识别单元包括字符提取单元、字符识别单元，所述字符提取单元用于对灰度图像进行阈值操作得到二值图...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈果夫，季杰强，吴晓杰，徐兵，张宁宁，徐达，
申请(专利权)人：浙江省计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：