[发明专利]基于NB-IoT远程监测的能够检测漏水量和漏水速度的终端装置

权利要求书

1.一种基于NB-IoT远程监测的能够检测漏水量和漏水速度的终端装置，其特征在于它包括漏水检测绳、NB-IoT模块、电源管理模块和电子系统单元；其中，所述电子系统单元由信号调理电路模块、ADC模块、MCU模块、时钟电路模块、蜂鸣器模块、显示模块和指示灯模块构成；所述电源管理模块与漏水检测绳、NB-IoT模块及MCU模块连接，为其提供工作电源；所述MCU模块的输入端分别与NB-IoT模块和时钟电路模块连接，其输出端分别连接蜂鸣器模块、显示模块和指示灯模块；所述MCU模块与NB-IoT模块以及ADC模块之间分别呈双向连接；所述信号调理电路模块的输入端与漏水检测绳连接，用于采集漏水检测绳中电流的变化数据，其输出端与ADC模块的输入端连接；

其工作方法包括以下步骤：

①上电，对终端装置进行初始化，即：

(1)对MCU模块、ADC模块、LCD模块及NB-IoT模块的初始化，且由时钟电路模块为MCU模块提供时钟信号；

(2)设置基于NB-IoT远程监测的能够检测漏水量和漏水速度的终端装置的编号device_ID、MCU模块中程序延迟时间Δt秒及漏水检测绳的绳长L米；

(3)初始化漏水检测绳，即对表示漏水检测绳工作电压的变量Vcc及表示其最小电压值的变量Vmin进行赋初值；

②由信号调理电路将漏水检测绳中的电流信号转换成电压信号，由MCU模块驱动ADC模块对信号调理电路输出的电压信号进行采集，得到电压V，并判断该电压V与最小电压值Vmin的大小关系；

③若V＜Vmin，则指示灯模块的蓝灯亮，红灯灭，且蜂鸣器关闭，此时LCD显示模块将显示无漏水，标志变量flag被清零，由MCU模块进行延时处理，以防止LCD屏幕闪烁，重复步骤②；

④若V＞Vmin，MCU模块将进行延时处理，由ADC模块再次进行电压信号采集，得到新电压Vnew，若新电压Vnew＜Vmin，则指示灯模块的蓝灯亮，红灯灭，且蜂鸣器关闭，此时LCD显示模块将显示无漏水，标志变量flag被清零，由MCU模块进行延时处理，以防止LCD屏幕闪烁，重复步骤②；

⑤若新电压Vnew＞Vmin，则指示灯模块的蓝灯灭，红灯亮，且蜂鸣器鸣响，此时，利用公式(5-1)计算漏水检测绳浸水部分长度与绳长的比值，即：

η＝Vnew/Vcc*100％ (5-1)

用η衡量漏水量的大小，对标志变量flag进行加1操作，并判断标志变量flag是否等于1，若flag不等于1，则转向步骤⑥；若标志变量flag等于1，则令Vold＝Vnew，新旧电压之差ΔV＝Vnew-Vold＝0，漏水速度S＝0，并转向步骤⑧；

⑥进一步判断标志变量flag是否等于2，若标志变量flag不等于2，则标志变量flag被清零，并转向步骤⑧；若标志变量flag等于2，则转向步骤⑦；

⑦先计算ΔV＝Vnew-Vold，然后进行新旧电压的更替Vold＝Vnew，

按照公式(7-1)计算漏水速度，单位为m/s：

S＝ΔV*L/(Vcc*Δt) (7-1)

然后，令标志变量flag等于1；

⑧由显示模块对步骤⑤计算得到的漏水量η和由步骤⑤或步骤⑦计算得到的漏水速度S进行实时显示；

⑨将终端装置编号device_ID、漏水量η和漏水速度S信息按循序打包成一条数据，经串口发送AT+Command指令以驱动NB-IoT模块发送信息数据至指定云服务器；

⑩MCU模块中程序按照初始化时设定好的延迟时间Δt秒后，继续转向步骤②进行相应操作。

2.根据权利要求1所述一种基于NB-IoT远程监测的能够检测漏水量和漏水速度的终端装置，其特征在于所述信号调理电路模块是基于电流串联负反馈放大电路的结构，由电流串联负反馈放大电路、差分放大电路、调零放大电路I和量程调节放大电路I构成，其中，所述差分放大电路用于将差分信号变为单端输出信号，所述调零放大电路I用于在无漏水时该电路输出0电压；所述电流串联负反馈放大电路的输出两端分别连接差分放大器电路的差分输入端；所述差分放大电路的输出端连接调零放大电路I的输入端；所述调零放大电路I的输出端连接量程调节放大电路I的输入端；所述量程调节放大电路I的输出端与ADC模块的输入端连接。