[發(fā)明專利]一種基于紅外測(cè)距的室內(nèi)防漏水系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010426805.8
• 申請(qǐng)日: 2020-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111637950A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚吉鋒;張楊;余粞淼;夏思遠(yuǎn);別文宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01F23/292
• 分類(lèi)號(hào): G01F23/292;F16K31/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明一種基于紅外測(cè)距的室內(nèi)防漏水系統(tǒng)，包括主控芯片模塊、紅外激光發(fā)射模塊、紅外激光接收模塊以及報(bào)警關(guān)水模塊；所述主控芯片模塊包括主控芯片、控制鍵盤(pán)模塊(11)以及顯示模塊，所述紅外激光發(fā)射模塊包括紅外激光發(fā)射器及驅(qū)動(dòng)模塊，所述紅外激光接收模塊包括紅外激光接收機(jī)及信號(hào)調(diào)理電路，所述報(bào)警關(guān)水模塊包括警報(bào)燈與警報(bào)鈴組成的警報(bào)裝置、解除警報(bào)按鍵、水閥關(guān)閉控制器及短信模塊。本發(fā)明通過(guò)線性調(diào)頻信號(hào)調(diào)制的紅外激光進(jìn)行接收及相位測(cè)定，從而實(shí)現(xiàn)水深測(cè)量的目的，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的干預(yù)處理以及消息通報(bào)。避免因漏水、忘記關(guān)閉水流以及室內(nèi)漏雨等問(wèn)題造成的財(cái)產(chǎn)損失，還可以將其作為精確水量貯存控制儀器進(jìn)行使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種室內(nèi)防漏水系統(tǒng)，具體設(shè)計(jì)一種基于紅外測(cè)距的室內(nèi)防漏水系統(tǒng)，屬于紅外測(cè)距領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前人們工作忙碌，經(jīng)常出現(xiàn)忘記關(guān)閉衛(wèi)生間水龍頭、浴缸放水裝置等現(xiàn)象，而且北方寒冷地區(qū)使用暖氣存在漏水可能。并且由于現(xiàn)如今城區(qū)基本為樓房建筑，漏水可能造成的財(cái)產(chǎn)損失較之以前發(fā)生了幾何倍的增長(zhǎng)。而如何高效、低成本且快速的防止漏水情況發(fā)生就成為一個(gè)城市住戶所需考量的問(wèn)題。

紅外激光測(cè)距方法由來(lái)已久，是利用紅外激光傳感器發(fā)射紅外激光，并利用接受傳感器采集物體反射的紅外激光，通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲得目標(biāo)距離實(shí)現(xiàn)測(cè)距。一般采用兩種方式來(lái)測(cè)量距離：脈沖法和相位法。脈沖法測(cè)距的過(guò)程為發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)量物體的反射后又被測(cè)距儀接收，測(cè)距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間。光速和往返時(shí)間的乘積的一半，就是測(cè)距儀和被測(cè)量物體之間的距離。相位法測(cè)距過(guò)程為將紅外激光經(jīng)過(guò)連續(xù)調(diào)制后發(fā)射，通過(guò)計(jì)算返回信號(hào)相位與原始相位相比較獲得目標(biāo)距離。當(dāng)調(diào)制頻率高時(shí)，測(cè)量精度高但距離短。當(dāng)調(diào)制頻率低時(shí)，測(cè)量距離遠(yuǎn)但精度低，因此可以采用頻率混頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)保證測(cè)量距離及測(cè)量精度。

2018年12月河海大學(xué)提出一種全方位測(cè)距裝置CN208255408U，將紅外激光測(cè)距技術(shù)與移動(dòng)組件(電機(jī)與舵機(jī))相結(jié)合，通過(guò)脈沖法獲得可進(jìn)行全方位測(cè)距的裝置；2019年2月廣東省雙旗設(shè)計(jì)提出一種紅外測(cè)距式的新型隱形伸縮晾衣繩裝置CN109385852A，利用雙紅外測(cè)距裝置獲得等高定位點(diǎn)；2019年4月上海谷柏特汽車(chē)科技有限公司提出一種紅外感應(yīng)回彈式汽車(chē)清洗刷頭(CN208745969U)，利用紅外激光測(cè)距技術(shù)的相位法實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量距離和相應(yīng)控制；2019年4月西南交通大學(xué)提出一種基于紅外測(cè)距的防凍型雨量計(jì)(CN208752228U)，利用紅外測(cè)距技術(shù)時(shí)間法實(shí)現(xiàn)雨量測(cè)量。

線性調(diào)頻(LFM)是一種不需要偽隨機(jī)編碼序列的擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)。因?yàn)榫€性調(diào)頻信號(hào)占用的頻帶寬度遠(yuǎn)大于信息帶寬，所以也可以獲得很大的系統(tǒng)處理增益。線性調(diào)頻信號(hào)也稱為鳥(niǎo)聲(Chirp)信號(hào)，因?yàn)槠漕l譜帶寬落于可聽(tīng)范圍，聽(tīng)著像鳥(niǎo)聲，所以又稱Chirp擴(kuò)展頻譜(CSS)技術(shù)。線性調(diào)頻技術(shù)在雷達(dá)、聲納技術(shù)中有廣泛應(yīng)用，例如，在雷達(dá)定位技術(shù)中，它可用來(lái)增大射頻脈沖寬度、加大通信距離、提高平均發(fā)射功率，同時(shí)又保持足夠的信號(hào)頻譜寬度，不降低雷達(dá)的距離分辨率。對(duì)接收的線性調(diào)頻信號(hào)的檢測(cè)方法有多種，原理上應(yīng)用匹配濾波器概念進(jìn)行檢測(cè)。匹配濾波方法可以利用原始信號(hào)為基準(zhǔn)通過(guò)時(shí)延相關(guān)性檢測(cè)信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的相似程度。同時(shí)由于匹配濾波方法的時(shí)延相關(guān)性質(zhì)可以簡(jiǎn)便的獲得信號(hào)相位。由于線性調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率隨時(shí)間的變化而產(chǎn)生線性變化，因此與單頻信號(hào)相比較可以有效避免因信號(hào)周期不同而導(dǎo)致的相位誤判事件發(fā)生。

水深測(cè)量與空間測(cè)距存在一定區(qū)別。當(dāng)在空間進(jìn)行距離測(cè)定時(shí)，需要對(duì)信號(hào)的發(fā)射與接收時(shí)間進(jìn)行明確存儲(chǔ)于計(jì)算，對(duì)時(shí)間的精確度由較高需求，同時(shí)需要一個(gè)極高的計(jì)算速度，否則容易產(chǎn)生距離測(cè)量誤差較大，因此對(duì)數(shù)據(jù)處理器的要求較為苛刻。然而，即便計(jì)算速度足夠高也會(huì)由于存在計(jì)算時(shí)間且光速過(guò)快而產(chǎn)生較大誤差。由于室內(nèi)所需水深較低，當(dāng)誤差無(wú)法滿足精確度時(shí)可能會(huì)造成無(wú)法彌補(bǔ)的損失。因此，提出相位差法計(jì)算水深。其主要功能為利用匹配濾波方法計(jì)算反射信號(hào)相位，由于接收端會(huì)采集到水底和水面兩組反射信號(hào)，因此匹配濾波結(jié)果會(huì)存在兩個(gè)明顯峰值，通過(guò)計(jì)算峰值差異可以精確測(cè)量水深，對(duì)數(shù)據(jù)處理芯片計(jì)算速度無(wú)過(guò)分需求。