Medición del uso de agua en tiempo real con monitoreo de presión de agua en vivo

Mi casa comenzó a tener facturas de agua altas recientemente. Mi compañía de agua no proporciona lecturas de medidores de agua en vivo. Hay un medidor de agua en la calle que puedo monitorear mientras se usa el agua, pero me gustaría construir un sistema más completo que pueda presentar el uso de agua en vivo en alguna pantalla. El objetivo final es mostrar cuánta agua se consume en un momento dado, en vivo.

Podría comprar agua inteligente de lujo en el mercado y terminar, pero me gustaría construir el sistema yo mismo. Soy relativamente hábil en ingeniería eléctrica/electrónica/informática (mi profesión) y tengo algunos conocimientos básicos sobre la presión del agua y conceptos físicos relacionados.

Pensé en implementar el sistema de esta manera.

Instalaré un sensor de presión de agua de alta resolución en uno de los grifos dentro de la casa. Esto me mostrará la presión instantánea en vivo en mi casa. Suponiendo que no se consume agua, esta presión de agua muestra el nivel de presión del agua desde la ciudad hasta mi casa. Siempre que haya algún uso de agua, me imagino que la presión caerá desde una línea de base relativamente estable en una cantidad proporcional al caudal. No importaría qué grifo de la casa está drenando agua; Espero que el sensor muestre alguna caída de presión.

Una vez que se reduce la presión, la línea de agua principal de la ciudad intentará recuperar la presión hasta cierto punto (ya sea total o parcialmente). Esto llevará la presión a la línea de base anterior e incluso más allá de la línea de base porque hay un componente de amortiguación que existe en las tuberías de la casa antes de que la presión del agua pueda estabilizarse. Entonces espero ver algunas oscilaciones amortiguadas para este evento; primero comenzando con una caída de presión y luego reduciendo las oscilaciones hasta obtener la estabilidad. El escenario opuesto se desarrolla cuando se cierra el grifo de drenaje. Esto hace que el sensor de presión de agua registre un aumento de presión, que nuevamente después de las oscilaciones, llega a una línea de base. Hice este experimento, recopilé los datos y esto es exactamente lo que veo. Capturé algunos gráficos que puedes ver en esta publicación (para una pregunta relacionada, aunque diferente:https://dsp.stackexchange.com/questions/68328/how-to-detect-a-signal-while-ignoring-another-signal-which-is-a-phase-shifted-ve ).

Soy consciente de que la presión del agua entrante de la ciudad no es constante (los vecinos comparten la línea de agua) pero que la perturbación de la presión del agua sería un ruido aleatorio de alta frecuencia (muchas personas usan al azar en un momento dado). Mi problema ahora es ¿cómo traduzco estos datos a un caudal para mi hogar?

¿Alguna idea?

Sé que el caudal es proporcional a la raíz cuadrada de la presión diferencial del agua. No puedo instalar un sensor de presión de agua antes del medidor de la ciudad para obtener una lectura de presión de agua diferencial, así que estoy buscando otras ideas creativas. ¿Quizás pueda caracterizar el sistema (mide la respuesta al impulso) y luego predecir el caudal?

Respuestas (2)

El sistema de agua de la ciudad está diseñado para mantener una presión casi constante en una amplia gama de caudales. Su sistema de instrumentación luchará contra esto, tratando de extraer una señal útil de un sistema diseñado para minimizarla. Esto es una pérdida de tiempo.

Si tiene acceso al medidor, ¿por qué no simplemente colocar una cámara de vigilancia inalámbrica en una batería dentro del sumidero del medidor? Luego, puede llamar a la cámara en la computadora de su hogar y ver los totales de consumo de agua minuto a minuto y calcular las tasas de flujo correspondientes en el acto.

Preciso y fácil.

Sí, la ciudad intentará llevar la presión de vuelta a la línea de base. Sin embargo, hay cierta demora antes de que se pueda recuperar la presión. Espero analizar esta ventana y deducir el caudal. Sospecho que lo que me falta es algo de teoría de control y/o conceptos básicos del sistema de amortiguación.
ve con la cámara y ahórrate muchos problemas.
También quería agregar que intenté agregar un sistema de cámara simple antes de hacer toda esta instrumentación. Nunca pude obtener suficiente señal WiFi para monitorear la transmisión en vivo. El medidor está a cierta distancia del porche de la calle y debajo de una especie de capa de concreto. Esto básicamente corta la señal. Otra opción que probé fue poner una cámara (como una cámara de tablero) y grabar la pantalla del medidor continuamente, pero eso no es en vivo. La única opción que queda entonces es conectar un cable y llevar la transmisión en vivo directamente a la casa con todos los cables. Tengo miedo de un posible robo, ya que los cables lo hacen evidente.
Puede comprar medidores de flujo que miden con precisión la tasa de galones por minuto a la que el agua viaja a través de una tubería. Estos se utilizan en procesos industriales y se pueden tener tanto en salida analógica como digital. Los modelos digitales se pueden tener en forma de bluetooth. su inconveniente es que cuestan miles de dólares porque son industrialmente resistentes y requieren cortar la tubería principal de agua e injertar el dispositivo. Sin embargo, puede encontrar medidores de flujo semi-hágalo usted mismo en el mundo de los dispositivos arduino, raspberry pi o beaglebone como los que usan los aficionados a la domótica.
¡lástima que la idea de la cámara no funcionó!
Gracias. Miraré alrededor. Todavía estoy abierto a mediciones indirectas a través de algún tipo de sensor de presión de agua. Voy a mirar ambas rutas.

Tengo en mente un proyecto similar al que está haciendo, pero el propósito es ver la salida de presión si hay una fuga.

por lo que leí, la presión de la ciudad iguala la pequeña caída cuando puede haber una fuga. esto haría casi imposible detectar fugas usando un sensor de presión. ¿Cuáles son tus pensamientos? Gracias

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