用于水泵的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于水泵的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置，包括控制器模塊、電源模塊、通信接口模塊、存儲(chǔ)模塊、模擬量采集模塊和計(jì)量模塊；電源模塊供電；通信接口模塊與控制器模塊連接并提供通信接口；存儲(chǔ)模塊與控制器模塊連接并存儲(chǔ)運(yùn)行參數(shù)和計(jì)量數(shù)據(jù)；模擬量采集模塊與控制器模塊連接并采集模擬量信號(hào)傳入控制器；計(jì)量模塊與控制器模塊連接并計(jì)量被測(cè)水泵電機(jī)的能耗數(shù)據(jù)和上傳控制器模塊。本發(fā)明能夠全程自動(dòng)化地對(duì)水泵的運(yùn)行和狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行采集、計(jì)量、傳輸和存儲(chǔ)，并通過(guò)通信模塊與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，因此能夠全程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)水泵的運(yùn)行狀態(tài)，并且全程對(duì)水泵的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化采集、記錄并上傳。
【專利說(shuō)明】
用于水泵的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明具體涉及一種用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]栗行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性行業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展發(fā)揮著重要作用。栗屬于通用機(jī)械設(shè)備，應(yīng)用面廣，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、礦山、城建、核電和國(guó)防軍工等領(lǐng)域，而且栗的數(shù)量多，作為我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域最主要的耗能設(shè)備之一，其耗電量約占全國(guó)總發(fā)電量的20%左右。因此對(duì)水栗進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，減少水栗故障運(yùn)行時(shí)間，提高水栗運(yùn)行效率也具有重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]目前，水栗使用單位在采購(gòu)栗產(chǎn)品的過(guò)程中，并不關(guān)心水栗的節(jié)能技術(shù)指標(biāo)，而只是關(guān)心產(chǎn)品能否滿足使用要求，價(jià)格是否低廉。為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，使用單位往往選用流量和揚(yáng)程裕量過(guò)大的水栗，結(jié)果是使其不能在高效區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，水栗的實(shí)際運(yùn)行效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水栗的最高效率，造成大馬拉小車的現(xiàn)象。此外，水栗在使用過(guò)程中，由于缺乏健全的管理制度和科學(xué)的檢查規(guī)程，操作養(yǎng)不當(dāng)，或長(zhǎng)期使用的零部件不能及時(shí)修理、更換等，便容易發(fā)生故障，造成大量的能源浪費(fèi)。因此需要對(duì)水栗的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，了解水栗的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)對(duì)水栗進(jìn)行維修和調(diào)整，以提高水栗的運(yùn)行效率。
[0004]目前，節(jié)能服務(wù)公司如果需要對(duì)栗設(shè)備進(jìn)行改造，那么久需要改造前栗設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)為改造方案提供依據(jù);需要監(jiān)測(cè)改造后水栗實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)為項(xiàng)目運(yùn)維和售后提供支持;需要實(shí)時(shí)運(yùn)行的電量值用以節(jié)電結(jié)算。但是，目前并沒(méi)有任何面向水栗運(yùn)行數(shù)據(jù)的專用采集設(shè)備，要獲取數(shù)據(jù)只能采取人工不定期本地抄讀方式，有需要時(shí)甚至安排專人長(zhǎng)期駐守，24小時(shí)監(jiān)控，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且效率極其低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠全程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)水栗的運(yùn)行狀態(tài)，并且全程對(duì)水栗的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化采集、記錄并上傳的用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置。
[0006]本發(fā)明提供的這種用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置，包括控制器模塊、電源模塊、通信接口模塊、存儲(chǔ)模塊、模擬量采集模塊和計(jì)量模塊;電源模塊為控制器模塊、通信接口模塊、存儲(chǔ)模塊和計(jì)量模塊供電；通信接口模塊與控制器模塊連接，用于將裝置的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)對(duì)外發(fā)送，和用于接收外部對(duì)裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和發(fā)出控制指令;存儲(chǔ)模塊與控制器模塊連接，用于存儲(chǔ)裝置的運(yùn)行參數(shù)和計(jì)量的水栗運(yùn)行數(shù)據(jù)及參數(shù);模擬量采集模塊與控制器模塊連接，用于采集模擬量信號(hào)并傳入控制器;計(jì)量模塊與控制器模塊連接，用于計(jì)量被測(cè)水栗電機(jī)的用電能耗數(shù)據(jù)，并上傳控制器模塊。
[0007]所述的控制器模塊包括控制器、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和看門狗電路;時(shí)鐘電路與控制器連接并提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位電路與控制器連接，用于系統(tǒng)異?；螂娫吹洚惓Ｇ闆r下的控制器重啟；看門狗電路與控制器連接，用于控制程序出現(xiàn)異常時(shí)使控制程序自動(dòng)重啟。
[0008]所述的模擬量采集模塊包括直流電流采樣電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路;直流電流采樣電路用于對(duì)直流電流模擬信號(hào)進(jìn)行采集并傳入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路;模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將采集的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并傳入控制器。
[0009]所述的計(jì)量模塊用于計(jì)量被測(cè)水栗的電機(jī)的用電能耗數(shù)據(jù)并傳入控制器模塊。
[0010]所述的電源模塊包括整流電路、開(kāi)關(guān)電源電路和濾波電路;外部市電通過(guò)整流電路后輸入開(kāi)關(guān)電源電路，開(kāi)關(guān)電源電路輸出12V電源和5V電源，再經(jīng)過(guò)濾波電路后輸出。
[0011 ]所述的通信接口模塊包括USB通信接口電路、RS-485通信接口電路、紅外接口電路、總線收發(fā)器電路和GPRS/CDMA通信接口電路;USB通信接口電路、RS-485通信接口電路和紅外接口電路與控制器模塊連接，用于對(duì)外提供通信接口 ；GPRS/CDMA通信接口電路通過(guò)總線收發(fā)器電路連接控制器模塊，總線收發(fā)器電路用于防止電流倒灌和進(jìn)行電平匹配。
[0012]所述的控制器為型號(hào)為MB9BF218S的控制器。
[0013]所述的存儲(chǔ)模塊為FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。
[0014]所述的總線收發(fā)器電路為74LV245總線收發(fā)器電路。
[0015]本發(fā)明提供的這種用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置，采用模擬量采集電路對(duì)水栗的運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行采集，同時(shí)采用計(jì)量電路對(duì)水栗所用電機(jī)的用電能耗進(jìn)行計(jì)量，并將結(jié)果送入控制器和存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，控制器能夠控制模擬量采集模塊和計(jì)量模塊自動(dòng)運(yùn)行，并通過(guò)通信模塊與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交互，因此本發(fā)明能夠全程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)水栗的運(yùn)行狀態(tài)，并且全程對(duì)水栗的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化采集、記錄并上傳;同時(shí)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電路安全可靠，成本低廉。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的功能模塊圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的時(shí)鐘電路的一種電路原理圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的復(fù)位電路的一種電路原理圖。
[0019]圖4為本發(fā)明的看門狗電路的一種電路原理圖。
[0020]圖5為本發(fā)明的FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路的一種電路原理圖。
[0021]圖6為本發(fā)明的電源模塊的一種電路原理圖。
[0022]圖7為本發(fā)明的總線收發(fā)器電路的一種電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示為本發(fā)明的功能模塊圖:本發(fā)明提供的這種用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置，包括控制器模塊、電源模塊、通信接口模塊、存儲(chǔ)模塊、模擬量采集模塊和計(jì)量模塊；電源模塊為控制器模塊、通信接口模塊、存儲(chǔ)模塊和計(jì)量模塊供電；通信接口模塊與控制器模塊連接，用于將裝置的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)對(duì)外發(fā)送，和用于接收外部對(duì)裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和發(fā)出控制指令;存儲(chǔ)模塊與控制器模塊連接，用于存儲(chǔ)裝置的運(yùn)行參數(shù)和計(jì)量的水栗運(yùn)行數(shù)據(jù)及參數(shù);所述的模擬量采集模塊包括直流電流采樣電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用于對(duì)傳感器輸入的直流電流模擬信號(hào)進(jìn)行采集，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳入控制器;計(jì)量模塊與控制器模塊連接，用于計(jì)量被測(cè)水栗電機(jī)的用電能耗數(shù)據(jù)，并上傳控制器模塊;控制器模塊包括控制器、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和看門狗電路;時(shí)鐘電路與控制器連接并提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位電路與控制器連接，用于系統(tǒng)異?；螂娫吹洚惓Ｇ闆r下的控制器重啟；看門狗電路與控制器連接，用于控制程序出現(xiàn)異常時(shí)使控制程序自動(dòng)重啟；模擬量采集模塊包括直流電流采樣電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路;計(jì)量模塊包括電能計(jì)量電路;直流電流采樣電路用于對(duì)傳感器輸入的直流電流模擬信號(hào)進(jìn)行采集，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于對(duì)模擬量進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；電能計(jì)量電路用于計(jì)量被測(cè)水栗的用電能耗數(shù)據(jù)并傳入控制器模塊;電源模塊包括整流電路、開(kāi)關(guān)電源電路和濾波電路;外部市電通過(guò)整流電路后輸入開(kāi)關(guān)電源電路，開(kāi)關(guān)電源電路輸出12V電源和5V電源，再經(jīng)過(guò)濾波電路后輸出；通信接口模塊包括總線收發(fā)器電路、USB通信接口電路、RS485通信接口電路、紅外接口電路、GPRS/CDMA通信接口電路和電能表通信接口電路;USB通信接口電路、RS-485通信接口電路和紅外接口電路與控制器模塊連接，用于對(duì)外提供通信接口 ；GPRS/CDMA通信接口電路通過(guò)總線收發(fā)器電路連接控制器模塊，總線收發(fā)器電路用于防止電流倒灌和進(jìn)行電平匹配。
[0024]如圖2所示為本發(fā)明的時(shí)鐘電路的一種電路原理圖:時(shí)鐘電路就是一個(gè)振蕩器，給CPU提供一個(gè)節(jié)拍，CPU執(zhí)行各種操作必須在這個(gè)節(jié)拍的控制下才能進(jìn)行，保證CPU內(nèi)部各組件同步工作；本實(shí)施例中，主時(shí)鐘電路由無(wú)源晶振(圖中標(biāo)示X2)組成，無(wú)源晶振頻率為12MHZ，其兩個(gè)弓I腳并聯(lián)兩個(gè)20PF的起振電容(圖中標(biāo)示C4和C5 )。
[0025]如圖3所示為本發(fā)明的復(fù)位電路的一種電路原理圖:當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)或電源跌落等異常時(shí)，控制器可以通過(guò)復(fù)位電路進(jìn)行重啟，保證系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)正常工作；在該實(shí)施例中，復(fù)位電路為電源監(jiān)測(cè)電路，用于監(jiān)控主系統(tǒng)3.3V電源:當(dāng)3.3V電源電壓跌落到3.08V以下時(shí)，此電路立即輸出低電平復(fù)位信號(hào)使系統(tǒng)重新復(fù)位，復(fù)位電路主要由型號(hào)為TCM809的電壓監(jiān)測(cè)芯片組成。
[0026]如圖4所示為本發(fā)明的看門狗電路的一種電路原理圖:看門狗電路主要由型號(hào)為MAX706的芯片組成，其輸出的復(fù)位信號(hào)PW_EN直接控制控制器的使能管腳，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常導(dǎo)致MAX706的6腳WDI沒(méi)有喂狗信號(hào)時(shí)，此時(shí)MAX706芯片的7腳RESET管腳立即輸出低電平信號(hào)斷開(kāi)主系統(tǒng)電源，使系統(tǒng)重啟。
[0027]如圖5所示為本發(fā)明的FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路的一種電路原理圖:由于控制器本身的FLASH存儲(chǔ)器過(guò)小，無(wú)法滿足對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求，這里采用外擴(kuò)的NAND FLASH存儲(chǔ)器，可用作程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ);在該實(shí)施例中，采用型號(hào)為TC 58N VG0S3ETAIB的FLASH存儲(chǔ)芯片，芯片的29腳?44腳為8路輸入信號(hào)，芯片的7?9腳、16?19腳為芯片控制引腳，12腳和37腳為電源引腳，連接3.3V電源;6腳、13腳和36腳為接地引腳，6腳通過(guò)電阻接地，13腳和36腳直接與地連接。
[0028]如圖6所示為本發(fā)明的電源模塊的一種電路原理圖:交流電能經(jīng)過(guò)整流電路后輸出兩路電源信號(hào)(圖中標(biāo)示V+和V-);在經(jīng)過(guò)共模濾波電感濾除共模干擾后，輸入到開(kāi)關(guān)電源電路模塊(圖中標(biāo)示Dl);開(kāi)關(guān)電源電路模塊輸出5路信號(hào)，其中包括兩路地信號(hào)(圖中標(biāo)示GND和AGND)，一路5V電源信號(hào)和一路12V電源信號(hào)，還有一路信號(hào)懸空；5V電源信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波電感(圖中標(biāo)示LI)和一組濾波電容(圖中標(biāo)示C5~C9)后，在經(jīng)過(guò)保護(hù)二極管(圖中標(biāo)示V16和V17)對(duì)外提供5V電源;另一路12V電源信號(hào)經(jīng)過(guò)保護(hù)電阻(圖中標(biāo)示R4)、濾波電容(圖中標(biāo)示C9和C10)后，對(duì)外提供獨(dú)立的12V電源信號(hào)。
[0029]如圖7所示為本發(fā)明的總線收發(fā)器電路的一種電路原理圖:當(dāng)遠(yuǎn)程通信模塊出現(xiàn)異常，此時(shí)控制器會(huì)通過(guò)通信模塊電源控制管腳，斷開(kāi)遠(yuǎn)程通信模塊的電源，之后過(guò)段時(shí)間再次上電；在斷電這段時(shí)間，如果控制器串口或其他控制信號(hào)直接與通信模塊相連，此時(shí)主系統(tǒng)的3.3V電源會(huì)通過(guò)串口或控制信號(hào)給通信模塊I/O口供電，有些通信模塊受此影響，會(huì)導(dǎo)致下次上電開(kāi)機(jī)失敗;此外，由于部分串口或控制信號(hào)不是3.3V電平，因此為防止電流倒灌和進(jìn)行電平匹配，本發(fā)明采用了型號(hào)為74LV245總線收發(fā)器進(jìn)行電平匹配和防止電流倒灌。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于包括控制器模塊、電源模塊、通信接口模塊、存儲(chǔ)模塊、模擬量采集模塊和計(jì)量模塊；電源模塊為控制器模塊、通信接口模塊、存儲(chǔ)模塊和計(jì)量模塊供電;通信接口模塊與控制器模塊連接，用于將裝置的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)對(duì)外發(fā)送，和用于接收外部對(duì)裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和發(fā)出控制指令;存儲(chǔ)模塊與控制器模塊連接，用于存儲(chǔ)裝置的運(yùn)行參數(shù)和計(jì)量的水栗運(yùn)行數(shù)據(jù)及參數(shù);模擬量采集模塊與控制器模塊連接，用于采集模擬量信號(hào)并傳入控制器;計(jì)量模塊與控制器模塊連接，用于計(jì)量被測(cè)水栗電機(jī)的用電能耗數(shù)據(jù)，并上傳控制器模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的控制器模塊包括控制器、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和看門狗電路;時(shí)鐘電路與控制器連接并提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào);復(fù)位電路與控制器連接，用于系統(tǒng)異?；螂娫吹洚惓Ｇ闆r下的控制器重啟;看門狗電路與控制器連接，用于控制程序出現(xiàn)異常時(shí)使控制程序自動(dòng)重啟。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的模擬量采集模塊包括直流電流采樣電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路;直流電流采樣電路用于對(duì)直流電流模擬信號(hào)進(jìn)行采集并傳入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路;模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將采集的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并傳入控制器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的電源模塊包括整流電路、開(kāi)關(guān)電源電路和濾波電路;外部市電通過(guò)整流電路后輸入開(kāi)關(guān)電源電路，開(kāi)關(guān)電源電路輸出12V電源和5V電源，再經(jīng)過(guò)濾波電路后輸出。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的通信接口模塊包括USB通信接口電路、RS-485通信接口電路、紅外接口電路、總線收發(fā)器電路和GPRS/CDMA通信接口電路;USB通信接口電路、RS-485通信接口電路和紅外接口電路與控制器模塊連接，用于對(duì)外提供通信接口；GPRS/CDMA通信接口電路通過(guò)總線收發(fā)器電路連接控制器模塊，總線收發(fā)器電路用于防止電流倒灌和進(jìn)行電平匹配。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的控制器為型號(hào)為MB9BF218S的控制器。7.根據(jù)權(quán)利要求1?5之一所述的用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的存儲(chǔ)模塊為FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于水栗的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于所述的總線收發(fā)器電路為74LV245總線收發(fā)器電路。
【文檔編號(hào)】G01R22/10GK105927527SQ201610441250
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】李靚, 王 鋒
【申請(qǐng)人】湖南睿勝能效管理技術(shù)有限公司