光电直读型阶梯水价智能水表系统的设计和开发

摘要

阶梯水价智能水表是全面推行阶梯水价政策的基础条件，对建设资源节约型社会具有重要的意义。在阶梯水价智能水表设计领域，阶梯水价设置理论模型、高效光电直读方法和智能水表管理系统是制约阶梯水价智能水表技术发展的三个关键技术。为解决上述技术难题，本文的主要工作包括：
　　首先，建立了一种阶梯用水量预测模型，并在此基础上提出了一种基于线性规划的阶梯水价制定方法。阶梯用水量预测模型充分考虑了不同阶梯的影响因素。数值计算结果显示：该模型具有用水量预测误差低、计算步骤简单等优点。阶梯水价制定方法以最小化用水量为优化目标，并考虑居民的心理承受能力。数值计算结果显示：该方法能够实现节约用水的目的。
　　其次，实现了一种用于智能水表用水计量的高效光电直读方法。该方法基于光电直读计数模块，将光信号转换为电信号，以格雷码作为编解码方式，并采用灰色理论减小进位误差。实验结果显示：该方法能够实现用水量准确、稳定的计量。此外，本文还阐述了阶梯水价智能水表的硬件结构，设计了电源检测、声音报警、阀门控制、实时时钟四个智能模块，充分体现了智能水表的人性化设计。
　　最后，设计了阶梯水价智能水表的上位机管理系统。该系统采用C＃编程语言设计，调用MySQL数据库，实现对用户信息、购水情况、用水量统计进行增、删、改、查的数据管理。另外，管理系统具有友好的人机界面，实现了新增用户、购水退水、记录查询、制卡读卡和水价方案设置等实用功能。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状

1.3 研究方法

1.4 主要工作和论文内容安排

1.5 本章小结

第二章 阶梯水价的用水量预测及水价制定方法

2.1 阶梯水价的阶梯用水量预测方法

2.2 基于整数线性规划的阶梯水价制定模型

2.3 本章小结

第三章 光电直读型阶梯水价智能水表设计

3.1 硬件总体结构

3.2 基表模块

3.3 光电直读计量模块

3.4 光电直读读取模块

3.5 智能模块

3.6 单片机软件的实现

3.7 本章小结

第四章 智能水表管理系统

4.1 管理系统的总体结构

4.2 系统数据库的设计

4.3 系统客户端设计

4.4 系统的实现

4.4 本章小结

第五章 本文总结和展望

5.1 本文的总结

5.2 下一步研究工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果