基於LoRa技術的（de）無線液體流量計在寒區供暖係統的（de）應用

液體流量計是高精度、高可（kě）靠流量儀表，采用法拉（lā）*電磁感應定律設計（jì）而成，傳感器主要組成部分是：測量管、電*、勵磁線圈、鐵芯與磁軛殼體。流量計主要用（yòng）於測量（liàng）封閉管道中的導電（diàn）液體和漿液中的（de）體積（jī）流量。包括酸、堿、鹽等強腐蝕性的液體。該產品廣泛應用於石（shí）油、化工、冶金、輕紡、造紙（zhǐ）、環（huán）保、食品等工業部門及市政管理，水利建設、河流疏浚等領域的流量計量。
基於（yú） LoRa 技術（shù）的無線流量計（jì）在液體流量計內部安裝（zhuāng） LoRa無線數傳模塊數據發（fā）送端，在用戶計算機（jī）設備上（shàng）接入 LoRa 無線數傳模塊數據接收端，並配套軟件。這種流量計*大地區別於傳統液晶顯示器流量計，具（jù）有其獨特的優勢：投入成本（běn）低，擴展靈活性大，跨越空間阻礙。它可以將流量計所測數據**傳遞到管理人員（yuán）的計（jì）算機終端。一名管理（lǐ）人員（yuán）足不出（chū）戶就可以在其辦公室（shì）內實現（xiàn）對（duì）整（zhěng）片供暖區域的（de）監測管理。基（jī）於 LoRa 技術（shù）的無（wú）線流量計是物流網（wǎng）技術（shù）在供暖係統的創新性應（yīng）用。由於其具（jù）有數據傳輸的即時性和快捷性，這種（zhǒng）流量計在寒區供暖係統（tǒng）中具有廣泛的應用前景。
1 無線流量計的工作原理
1.1 基本結構
1.1.1 將磁場設置（zhì）到液體流量計的管道兩端，依據（jù）法拉*電磁感應定律，當有液（yè）體在（zài）管道中流動時，相當於（yú）導體在做切割磁感線運動，會在兩個檢測電*上產生感應電勢，感（gǎn）應電勢的大小與流速成正比。液（yè）體流（liú）量計的密封性能好，而且（qiě）測量過程（chéng）中不與流體接觸，不影響流體的自（zì）由流動。液體流量（liàng）計由流量傳感（gǎn）模塊和信號轉換模塊兩部分組成（chéng），傳感器可（kě）以將流量數據轉換為感應電勢，信號轉換器把電磁傳感器（qì）輸出的毫伏級電壓信號放大並轉（zhuǎn）換為可被工業儀表接收（shōu）的標準直流電源，電壓或脈衝信（xìn）號輸出，以便與儀器及調節器配合，實現流量的指（zhǐ）示，記錄和運算。1.1.2 LoRa （Long Range），為低功耗廣域網（wǎng）（LowPowerWide Area Network） 通信（xìn）技術的一種，LoRa 無線技術的出現，改變了關於傳輸距離與功耗的（de）折中考慮方式，不僅可以實現（xiàn）遠距離傳（chuán）輸，並且同時具（jù）備低功耗，低成本的優（yōu）點，與 WiFi藍牙、ZigBee 等技術相比，真（zhēn）正實現了大區域物聯網（wǎng）低成本全覆蓋。LoRa 設（shè）備的（de）傳輸距離在（zài）城（chéng）鎮可達 2-5 千米，在郊區可達 15千米。LoRa 無線（xiàn）技術相比於 NB- U/ r 技術，特點更加突出，是更加適合企業部署的一種物聯網技術。LoRa 的覆蓋距離要比 NB- loT 更遠，抗幹擾能力更（gèng）強，由於低功耗采用（yòng）空中喚醒技術，這比縮減數據（jù）幀更加具有實際（jì）意義，針對（duì）供暖管道的（de）部署環境複雜，綜合考慮，LoRa 更適合在寒區供暖係統中（zhōng）使用。
1.2 工作原理。
基於 LoRa 技術（shù）的無線流量計由控製，計（jì）量，通信，電（diàn）源，存儲五個模塊組成。以液體流量計為主體的計量模塊將采集到的供暖管道數據（jù）發送到通信模塊，基於 LoRa 技（jì）術的（de）通（tōng）信模塊將（jiāng）流量數據存儲並且發送到（dào）由管理人（rén）員監控的控製模（mó）塊（kuài），管理人員通過控製模塊和通信模塊向流量計發送指示。電（diàn）源模塊是無線流量計的能源中心，可以為流量計的其他（tā）模塊提供動力支持（chí）。流量計安裝完畢後可在小區內形成控製網（wǎng）絡，網絡示意圖如圖 1 所示。

2 無線流量計的優勢
2.1 流量計內沒有可動部（bù）件，測量流體流量時無能量損失，無機械慣（guàn）性，所（suǒ）測得（dé）流量數據受流量計本身影響較小，反應十分靈敏。
2.2 測量（liàng）範圍廣，量程比大部分為幾十到一百比一，流速可測範圍為 0.3 到 10 米每秒。
2.3 流量（liàng）計外接 LoRa 無線射頻模（mó）塊，可將流（liú）量（liàng）數據通過無（wú）線信（xìn）號傳送給幾公裏範圍內的（de）供暖管道管理人員。
2.4 LoRa 技術（shù）在同樣的功耗條件下比其他無（wú）線傳輸方式傳播的距離更廣，它在同樣的功耗下比傳統的無線射頻技術距離擴大三到五倍，真正實現低功耗和遠距離的統一。
2.5 安裝方便，施工簡單，克服了傳統電纜傳播信號的操作困難，安裝易受環境（jìng）影響的缺點，更加（jiā）適用於寒區複雜的（de）小區供暖係統。
3 無（wú）線通信流量計的安裝
3.1 流量計安裝地點（diǎn）說明
3.1.1 傳（chuán）感器不可安裝在供（gòng）暖管道頂點水平管段上，管段*高處易（yì）集聚氣體，易形（xíng）成負氣壓從而影響流（liú）量計所測數據的準確性（xìng）；
3.1.2 避免將（jiāng）液體流量計（jì）安裝在電動機、變壓器和其（qí）他強電源附近，安（ān）裝位置應遠離強磁場，安裝位置附近應無動力（lì）設備或磁力啟動等；
3.1.3 安裝位置應使液體流量計（jì）盡量避免陽光直曬；
3.1.4 安裝時注意 LoRa 無線射（shè）頻模塊發送端與接（jiē）收端的距離，距離不宜超過或接近安裝允許距離。
3.1.5 留（liú）足必要的（de）安裝及檢修（xiū）空（kōng）間。
3.2 流（liú）量（liàng）計安裝過程中注意事項
3.2.1 無線通信液（yè）體流量計結構為一個整體，安裝過程整體並不（bú）複雜，隻是電氣和 LoRa 無線射頻模塊與計算機連接（jiē）方麵的要求較嚴格，過程較為繁瑣（suǒ）；
3.2.2 傳（chuán）感（gǎn）器、轉換器、LoRa 無線射頻模塊、電腦軟件是成套包裝，配套使用，不可隨意更換；
3.2.3為了保證測量精（jīng）度，在閥門、彎頭、變徑、三（sān）通等影響介（jiè）質狀態穩定的管段上，流量計應安裝在前 10D 後 3D 的直管段，條件實在不（bú）能滿足時，上遊直（zhí）管段*少不能低於 5D。3.2.4 管路上的設（shè）置的手動閥或自（zì）動閥應安裝在流量計水（shuǐ）流下遊，避免由於水通過閥門時狀（zhuàng）態（tài）發生變化，從而影響測量精度。
3.2.5 安裝時應保證流量計測管管道內充滿水，避免在（zài）管道（dào）內聚（jù）集氣（qì）泡，否則流量數（shù）據的精度會受到影響。
3.2.6 安裝完畢後，注意進行數據通信的調試，和 LoRa 軟件的兼容性測試。
4 無線（xiàn）流量計的故障（zhàng）分析
無線流量（liàng）計在生產運行中常常會出現以下三類故障，*一類一是由於儀表本身故障造成的儀表指示（shì）錯誤，包括儀表的結構件或元器件損壞等；*二類是由於安裝過（guò）程沒有嚴格按照要（yào）求，儀表（biǎo）安裝環境或（huò）安（ān）裝不規範造成的故障（zhàng），例如傳感器上（shàng）下遊安裝直管段不滿足（zú）要求，被測（cè）介質沒有充（chōng）滿管道，測量（liàng）環境存在電（diàn）磁幹擾等。三是 LoRa 無線模塊在工作時信號收（shōu）到（dào）幹擾（rǎo），數據傳輸的穩定性收到影響。
針對*一類故障（zhàng），*先要做到運輸和安裝過程中輕拿輕放，尤其注意保護流（liú）量計傳感器和（hé） LoRa 無線射（shè）頻模塊這些精密的部分，在（zài）安裝完畢後注意做現場測試，在使用過程中注（zhù）意（yì）及時檢修。*二類故障主要由安裝過程的不規範導致，針對這類故障，要確保安裝過程的每一步都嚴格按照安裝規範，注意上（shàng）文中提到的常見問題（tí）。*三類故障（zhàng）往往是由於流量計信號發（fā）射端與接收端距離過長所致，因此為（wéi）了確保數據傳輸的穩定，把（bǎ）使用距離限製在（zài）穩定距離內就（jiù）顯得尤（yóu）為重要。
結束語
基於 LoRa 技（jì）術的無線流量計將新型的物（wù）聯網技術（shù）與傳（chuán）統的液體流量計相結合，這種智能流量計在寒區供（gòng）暖係統中（zhōng）的使用大大提高了（le）供暖管道（dào）管理人員的工作效率，把以（yǐ）前繁瑣的暖氣檢修工作（zuò）變成工作人員在電腦前的操作，大大減少了資源浪費，提高了供（gòng）暖效率，這種新型流量計必將在我（wǒ）國構建資源（yuán）節約型社會進程中發揮重要作用（yòng）。

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