CN102737485A - 基于gsm/gprs的工业气体远程数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统，用于远程采集低温液态气体贮罐的现场液位仪表、液位传感器、压力传感器数据并进行现场管理，所述系统包括用以发送远程数据采集指令以及接收远程数据并进行现场管理的远程数据管理平台，以及基于GSM或GPRS网络连接于所述远程数据管理平台的数据采集传输终端，数据采集传输终端用以接收到所述远程数据管理平台发送的远程数据采集指令后进行数据采集作业，并将采集到的数据传输至所述远程数据管理平台，进而实现远程数据采集，降低运行成本和提高管理效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业气体远程数据采集技术，特别是指涉及一种基于GSM/GPRS的低温液态气体贮罐的远程数据采集系统。
背景技术
工业气体的配送以钢瓶周转和低温槽车运输加上现场低温贮罐贮存两种方式为主，其中现场低温贮罐适应于用气量比较大的客户。负责配送的气体公司使用低温槽车将低温液态气体配送给各个客户、并负责充装到设置在客户现场的贮罐内。气体公司要同时负责很多客户，客户分布也比较分散，客户用气量也不均匀。以前大多对贮罐的存量没有实施远程监控，气体公司和客户之间是通过订单或者电话沟通的方式联络气体配送计划的。不仅工作流程过于复杂，还时常由于沟通不完全造成客户停气和气体槽车配送路线不优化的问题，产生很多浪费。近些年出现了通过电话线进行数据采集的远程监控，由于电话线路需要运行成本和维护成本、监控设备也比较昂贵，普及率非常低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统，以实现远程数据采集，降低运行成本和提高管理效率。
为实现上述目的，本发明提供一种基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统，用于远程采集低温液态气体贮罐的现场液位仪表、液位传感器、压力传感器数据并进行现场管理，其特征在于，所述系统包括：远程数据管理平台，用以发送远程数据采集指令，以及接收远程数据并进行现场管理；数据采集传输终端，基于GSM或GPRS网络连接于所述远程数据管理平台，用以接收到所述远程数据管理平台发送的远程数据采集指令后进行数据采集作业，并将采集到的数据传输至所述远程数据管理平台，所述数据采集传输终端包括：MCU模块，包括存储单元以及采集单元，所述存储用于存储所述低温液态气体贮罐的属性信息、近期几次采集的液位数据和压力数据和远程数据管理平台的号码、远程管理者的号码、每日定时上报数据的时间，所述采集单元用于接收到所述远程数据管理平台发送的远程数据采集指令后进行数据采集作业；接口模块，连接于所述MCU模块与所述现场液位仪表、液位传感器、以及压力传感器，包括用以采集所述现场液位仪表之液位数据的多个数字接口单元、用以采集所述液位传感器以及压力传感器之液位和压力数据的多个模拟接口单元；GSM或GPRS传输模块，网络连接于所述MCU模块与所述远程数据管理平台，用以将所述MCU模块采集的数据传输至所述远程数据管理平台。
在本发明基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统中，所述数据采集传输终端还具有键盘，用于输入数据予所述MCU模块。
在本发明基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统中，所述数据采集传输终端还具有显示模块，用于显示采集到的液位数据和压力数据。
在本发明基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统中，所述数据采集传输终端还具有掉电预警模块，内置一超级电容备用电源，用于在外部供电断开时，启动所述超级电容备用电源，将最新的数据和掉电报警信息一起发送给所述远程数据管理平台。
在本发明基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统中，所述MCU模块还包括时钟更新单元，用于在所述数据采集传输终端与远程数据管理平台交换数据时，自所述远程数据管理平台获取时间信息，以更新所述数据采集传输终端的时钟。
在本发明基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统中，所述MCU模块还包括定时上报单元，用于预设时间点，并在该时间点自动采集现场数据并报送给所述远程数据管理平台。
在本发明基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统中，所述低温液态气体贮罐的属性信息包括贮罐的尺寸、运行压力、贮存气体的种类。
在本发明基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统中，所述远程数据管理平台为远程数据管理伺服端或移动通讯装置。
如上所述，本发明的基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统与现有技术相比，本发明基于GSM或GPRS网络远程在接收到所述远程数据管理平台发送的远程数据采集指令后进行数据采集作业，并将采集到的数据传输至所述远程数据管理平台，进而实现远程数据采集，降低运行成本和提高管理效率。
附图说明
图1显示为本发明的基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统架构示意图。
图2显示为本发明中数据采集传输终端的关于数据采集电路图。
图3显示为本发明中数据采集传输终端的电源电路和外部掉电检测电路。
图4显示为本发明中数据采集传输终端的超级电容充电的限流保护电路。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1，图1显示为本发明的基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统架构示意图；需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图所示，本发明提供一种基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统，用于远程采集低温液态气体贮罐的现场液位仪表3、液位传感器4、压力传感器5数据并进行现场管理，其特征在于，所述系统包括：远程数据管理平台1以及数据采集传输终端2。
所述远程数据管理平台1用以发送远程数据采集指令，以及接收远程数据并进行现场管理；在具体的实施方式中，所述远程数据管理平台1为远程数据管理伺服端或移动通讯装置。在本实施方式中，所述远程数据管理平台1为移动通讯装置(手机)，所述远程数据管理平台1发送远程数据采集指令例如为短信，具体实施见后述。
数据采集传输终端2，基于GSM或GPRS网络连接于所述远程数据管理平台1，用以接收到所述远程数据管理平台1发送的远程数据采集指令后进行数据采集作业，并将采集到的数据传输至所述远程数据管理平台1，所述数据采集传输终端2包括：MCU模块21，接口模块22，GSM或GPRS传输模块23，键盘24，显示模块25，掉电预警模块26。
所述MCU模块21包括存储单元211以及采集单元212，所述存储用于存储所述低温液态气体贮罐的属性信息、近期几次采集的液位数据和压力数据和远程数据管理平台1的号码、远程管理者的号码、每日定时上报数据的时间，所述采集单元212用于接收到所述远程数据管理平台1发送的远程数据采集指令后进行数据采集作业；在本实施方式中，所述低温液态气体贮罐的属性信息包括贮罐的尺寸、运行压力、贮存气体的种类。
在MCU模块21内还保存着远程数据管理平台1的号码和有权限对MCU模块21内的设置数据进行变更的远程管理者的号码，以确保数据可以发送给远程数据管理平台1或者远程管理者的手机上，现场安装人员可以通过键盘24改变这些设置数据，也可以在远程通过GSM或GPRS传输模块23改变这些数据。采集到的数据经过计算和整理，作为液位数据的百分比和压力数据一起显示在为LCD显示器的显示模块25上。
所述MCU模块21还包括时钟更新单元213，用于在所述数据采集传输终端2与远程数据管理平台1交换数据时，自所述远程数据管理平台1获取时间信息，以更新所述数据采集传输终端2的时钟。在本实施方式中，在MCU模块21内固化的软件每隔一定时间间隔，会给外部仪表和传感器分别供电采集一次数据，并更新MCU模块21内保存的数据，以确保这些数据是最新的。固化的软件扫描外部供电检测端的电压，一旦外部供电断开，第一时间把系统内保存的数据和掉电报警内容发送给远程数据平台。
所述MCU模块21还包括定时上报单元214，用于预设时间点，并在该时间点自动采集现场数据并报送给所述远程数据管理平台1。在本实施方式中，系统在接到通过移动通讯网络发送过来的短信时，会读取短信内附带的时间信息用以改写MCU模块21内的系统时间，以此进行时间同步。系统通过GPRS与移动通讯网络交换数据时，也可以适时同步更新系统数据。在MCU模块21内固化的软件会适时比对系统时间与自动上报时间的关系，一旦到了自动上报的时间，就会给对应的外部仪表和传感器分别供电以采集相应的数据，等需要采集的数据全部采集完成后，再通过GSM或GPRS传输模块23将数据传送给远程数据管理平台1。
所述接口模块22连接于所述MCU模块21与所述现场液位仪表3、液位传感器4、以及压力传感器5，包括用以采集所述现场液位仪表3之液位数据的多个数字接口单元221、用以采集所述液位传感器4以及压力传感器5之液位和压力数据的多个模拟接口单元222(A/D电路)；请参阅图2，关于数据采集电路如图2所示，在本实施方式中，液位传感器4和压力传感器5传输过来的信号有电压信号和电流信号两种。如果是电压信号则R32为100K，传感器信号经过R31、C31、C32滤波整理后，保持原值不变输入到P3.3进行A/D转换，其中D31是A/D电路的保护电路，防止万一出现过高或者过低信号损坏A/D电路。A/D转换并进行换算后求出传感器传输过来的信号的电压值并换算成差压数据。在安装时，会将贮罐尺寸、气体种类、工作压力和传感器的参数输入到MCU模块21里，MCU模块21会计算出每个贮罐满充装时的差压数据SU和空罐时的差压数据SD，采集到的差压数据SS如果介于SU和SD之间，则可利用(SS-SD)/(SU-SD)×100％求出当前数据对应的贮罐液位的百分比。采集到的压力数据经一定线性换算就可以直接保存和使用了。这两个数据就是这个贮罐的运行数据。如果传感器是电流信号的，比如4-20mA传感器，则R32为250欧姆的采样电阻，4-20mA的电流会在电阻R32两端产生1-5V电压，分别对应量程的0％-100％。数据处理方式与电压型传感器相同。
所述GSM或GPRS传输模块23网络连接于所述MCU模块21与所述远程数据管理平台1，用以将所述MCU模块21采集的数据传输至所述远程数据管理平台1。
所述键盘24用于输入数据予所述MCU模块21。在本实施方式中，
所述显示模块25用于显示采集到的液位数据和压力数据。所述显示模块25为LCD显示器
掉电预警模块26内置一超级电容备用电源，用于在外部供电断开时，启动所述超级电容备用电源，将最新的数据和掉电报警信息一起发送给所述远程数据管理平台1。请参阅图3及图4，其中，图3是数据采集传输终端2的电源电路和外部掉电检测电路，图4是数据采集传输终端2的超级电容充电的限流保护电路，如图3所示，外部交流供电经U21的AC/DC转化后变成直流供给传感器和现场仪表。这里的V21连接到外部掉电检测电路，V22供给传感器和现场仪表。V22经过U22的DC/DC转化后给MCU模块21、显示模块25等电路供电。当外部交流供电电路断开时时，V21的电压或迅速下降，进而P3.2端的电压也会迅速下降，而MCU模块21和GSM或GPRS传输模块23等部分由于超级电容储存的电力开始释放而保持工作。MCU模块21通过P3.2端检测到外部供电断开后第一时间发送报警信息给远程平台。
如图4所示，当外部开始供电时，IN端加以供电电压，C41和C42开始充电。由于R41的限流保护作用，外部供电电路不会因为C41和C42吸收过大电流而出现限流保护，从而使一开始的预充电过程很平稳进行。当C41和C42完成预充电以后，提供给MCU模块21的电压也达到一定数值，可以使其正常工作。MCU模块21经过初始化和一定延时后，使能P3.1端，并使K41的线圈通电吸合。这是由于C41和C42已经完成预充电，其正极的电压值会迅速升高到5V，从而保证整个系统的工作电压达到正常。如果外部断电，继电器线圈由于缺少供电而断开，D41也会阻止超级电容里面的电力向供电电路回流，从而避免C41和C42通过供电电路放电。
在具体的实施方式中，通过GSM短信修改内部设置的短信示例如下：
修改第二通道的贮罐设置，为移动通讯装置(手机)的远程数据管理平台1，发送短信：
ZGSZ 2 4502 2010 162 AR
则数据采集传输终端2解读为将第二个通道的贮罐参数修改为高4502mm、直径2010mm、运行压力为16.2Bar、气体种类为氩气。数据采集传输终端2设置好以后回复短信：
ZGSZ 2 4502 2010 162 AR：OK
修改自动上报时间，发送短信：
ZDSB 0610 1020 1305 1710 1910
则数据采集传输终端2解读为分别在6:10、10:20、13:05、17:10、19:10这5个时间节点采集数据，并将数据发送给远程数据管理平台1号码。数据采集传输终端2设置好以后回复短信：
ZDSB 0610 1020 1305 1710 1910：OK
远程数据管理平台1采集数据，发送短信：
SJCJ
则数据采集传输终端2解读为需要采集数据并发送给这个号码，首先核对这个号码是否是合法远程数据管理者，如果不是，则回复内容为“NO”的短信给这个号码，如果是则马上给外部仪表和传感器供电采集数据，并回复一条类似下面内容的短信给这个远程管理者号码：
AR：95％16.0Bar
N2：100％12.5Bar
CO2：100％13.2Bar
O2：85％12.4Bar
数据采集传输终端2供电正常。
这个是最简单的数据回复短信内容，信息内容是1-4个通道的气体种类、液位数据和运行压力，实际应用时还有有很多用气量和贮罐压力的统计数据、系统运行状态数据一同发送出来。
综上所述，本发明基于GSM或GPRS网络远程在接收到所述远程数据管理平台发送的远程数据采集指令后进行数据采集作业，并将采集到的数据传输至所述远程数据管理平台，进而实现远程数据采集，降低运行成本和提高管理效率，所以，与现有技术相比，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟习此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统，用于远程采集低温液态气体贮罐的现场液位仪表、液位传感器、压力传感器数据并进行现场管理，其特征在于，所述系统包括：
远程数据管理平台，用以发送远程数据采集指令，以及接收远程数据并进行现场管理；
数据采集传输终端，基于GSM或GPRS网络连接于所述远程数据管理平台，用以接收到所述远程数据管理平台发送的远程数据采集指令后进行数据采集作业，并将采集到的数据传输至所述远程数据管理平台，其包括：
MCU模块，包括存储单元以及采集单元，所述存储用于存储所述低温液态气体贮罐的属性信息、近期几次采集的液位数据和压力数据和远程数据管理平台的号码、远程管理者的号码、每日定时上报数据的时间，所述采集单元用于接收到所述远程数据管理平台发送的远程数据采集指令后进行数据采集作业；
接口模块，连接于所述MCU模块与所述现场液位仪表、液位传感器、以及压力传感器，包括用以采集所述现场液位仪表之液位数据的多个数字接口单元、用以采集所述液位传感器以及压力传感器之液位和压力数据的多个模拟接口单元；
GSM或GPRS传输模块，网络连接于所述MCU模块与所述远程数据管理平台，用以将所述MCU模块采集的数据传输至所述远程数据管理平台。
2.根据权利要求1所述的基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统，其特征在于：所述数据采集传输终端还具有键盘，用于输入数据予所述MCU模块。
3.根据权利要求1所述的基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统，其特征在于：所述数据采集传输终端还具有显示模块，用于显示采集到的液位数据和压力数据。
4.根据权利要求1所述的基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统，其特征在于：所述数据采集传输终端还具有掉电预警模块，内置一超级电容备用电源，用于在外部供电断开时，启动所述超级电容备用电源，将最新的数据和掉电报警信息一起发送给所述远程数据管理平台。
5.根据权利要求1所述的基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统，其特征在于：所述MCU模块还包括时钟更新单元，用于在所述数据采集传输终端与远程数据管理平台交换数据时，自所述远程数据管理平台获取时间信息，以更新所述数据采集传输终端的时钟。
6.根据权利要求1所述的基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统，其特征在于：所述MCU模块还包括定时上报单元，用于预设时间点，并在该时间点自动采集现场数据并报送给所述远程数据管理平台。
7.根据权利要求1所述的基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统，其特征在于：所述低温液态气体贮罐的属性信息包括贮罐的尺寸、运行压力、贮存气体的种类。
8.根据权利要求1所述的基于GSM/GPRS的工业气体远程数据采集系统，其特征在于：所述远程数据管理平台为远程数据管理伺服端或移动通讯装置。
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