CN102829824A

CN102829824A - 流体管道自供电智能传感器

Info

Publication number: CN102829824A
Application number: CN2012102815347A
Authority: CN
Inventors: 曲卫晶; 郝佳; 雷云峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明涉及一种流体管道自供电智能传感器，其技术特点是：包括计算机主板、网络连接器、传感器、电源单元、发电机、蓄电池和涡轮机，计算机主板分别与传感器和网络连接器相连接，发电机与安装在流体管道内的涡轮机相连接并在涡轮机的驱动下发电，电源单元对发电机提供的电能进行稳压处理后为计算机主板、网络连接器和传感器供电，蓄电池与电源单元相连接为计算机主板、网络连接器和传感器供电或者在电源单元的控制下由发电机提供的电能进行充电。本发明设计合理，解决了在没有电力条件下使用流体管道传感器的问题，具有功能强大、用途广泛、使用方便、免维护等特点，在物联网的发展中能够发挥重要作用。

Description

流体管道自供电智能传感器

技术领域

本发明属于物联网技术领域，尤其是一种流体管道自供电智能传感器。

背景技术

物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。随着现代网络技术的发展，物联网的应用时代即将到来。在物联网中，传感器是使物连接进入的主要设备之一，传感器可以分为有源和无源两大类，其中有源传感器是指传感器工作时需要相应的电力供应才能工作。

水、油和燃气等流体通常采用管道方式进行运输，流体运输管道的工作状态需要通过传感器获得，这些传感器通常为有源传感器，如：压力、温度、流量和流体性状等。当进行远距离传输时，流体运输管道经常会通过一些没有电力供用的地方，此时可以使用蓄电池、太阳能及风能发电方式解决。然而，当不具备使用太阳能及风能发电方式，并且蓄电池的充电和更换也不能够满足传感器的能源需求时，就不能安装和使用传感器，也阻碍了流体运输管道的信息化控制和管理工作的实施。因此，在没有电力条件下，使用流体管道传感器是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种流体管道自供电智能传感器，其利用管道内流体的动能驱动涡轮机并带动发电机发电，解决了流体管道传感器的供电问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种流体管道自供电智能传感器，包括计算机主板、网络连接器、传感器、电源单元、发电机、蓄电池和涡轮机，计算机主板分别与传感器和网络连接器相连接，发电机与安装在流体管道内的涡轮机相连接并在涡轮机的驱动下发电，电源单元对发电机提供的电能进行稳压处理后为计算机主板、网络连接器和传感器供电，蓄电池与电源单元相连接为计算机主板、网络连接器和传感器供电或者在电源单元的控制下由发电机提供的电能进行充电。

而且，所述的计算机主板、网络连接器、传感器、电源单元、发电机、蓄电池安装在密封盒内，该密封盒与流体管道安装在一起。

而且，所述的涡轮机垂直安装在流体管道内，该涡轮机的涡轮轴通过密封轴延伸到管道外并与发电机相连接。

而且，所述涡轮机的叶轮安装在流体管道内的专用集流通道内，该集流通道与流体方向一致，其前端为喇叭口形状。

而且，所述的计算机主板采用的是BL1800 Jackrabbit单板机。

而且，所述的网络连接器为GPRS、GSM、CDMA或3G无线通信模块。

而且，所述的传感器为压力传感器、温度传感器或流量传感器。

而且，所述的发电机为直流发电机。

而且，所述的蓄电池12VDC锂电池。

本发明的优点和积极效果是：

1、本智能传感器通过安装在流体管道内的涡轮机驱动发电机发电，实现了为整个传感器系统提供电力的功能，进而保持连续工作状态，解决了流体管道传感器的供电问题。

2、本智能传感器使用通用的计算机主板、网络连接设备和各类传感器，如压力、温度、流量和流体特性等传感器，可灵活地构建应用系统，具有系统构建灵活方便、用途多样、成本低廉、长期工作和免维护的特点。

3、本发明设计合理，解决了在没有电力条件下使用流体管道传感器的问题，任何流体管道均可以通过这种方式获得电力并安装传感器，可广泛适用于水、油和气体等长途管道运输的物质，满足了流体管道的工作状态检测和控制的需求，进而能够实现长途流体管道的信息化控制和管理，也使长距离的流体管道进入物联网领域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的涡轮机与发动机连接示意图；

图3是本发明的管道流体与涡轮机的动能转换关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详述。

一种流体管道自供电智能传感器，如图1和图2所示，包括计算机主板、网络连接器、传感器、电源单元、发电机、蓄电池和涡轮机，计算机主板分别与传感器和网络连接器相连接并通过计算机主板内的控制软件对上述硬件设备进行控制和管理；电源单元分别与发电机和蓄电池相连接，该发电机与安装在流体管道内的涡轮机相连接并在涡轮机的驱动下发电，电源单元对发电机提供的电能进行稳压处理后，电源单元的输出端与计算机主板、网络连接器、传感器相连接并为其提供电源支持，电源单元同时对蓄电池进行充电控制及供电切换，当发电机工作时，其输出的电能为计算机主板、网络通信单元和传感器供电，并且向蓄电池充电；当发电机不工作时，将蓄电池的电力为计算机主板、网络通信单元和传感器供电。

在本实施例中，计算机主板采用BL1800 Jackrabbit单板机，其通过RS232或者其他方式与网络连接器连接，网络连接器采用的是西门子的GPRS模块MC55，也可以采用诸如GSM/CDMA/3G等无线通信模块；计算机主板通过模拟量通道与传感器连接，该传感器采用陶瓷压力传感器或其他类型的传感器，陶瓷压力传感器的供电12VDC，信号输出4-20mA；发电机采用微型12VDC/1W发电机，该发电机为直流发电机，在流体为水的管道环境中，水流动力损失为10L/min；电源单元对发电机的12VDC稳压后输送给计算机主板和陶瓷压力传感器，通过计算机主板的开关稳压器将5VDC输送给GPRS模块MC55；整机工作状态功率小于2W,待机工作状态功率小于0.5W；蓄电池采用12VDC锂电池，视通信状况选择电池容量；在BL1800 Jackrabbit单板机上安装有控制程序实现对整个系统的控制和管理功能，能够将传感器采集的数据通过GPRS模块传输到控制中心。在实际使用时，将上述计算机主板、网络通信单元、传感器、发电机、电源单元和蓄电池安装在一个密封盒内，密封盒底板安装在管道上，并且进行密封处理。

如图2及图3所示，涡轮机安装在流体管道内，该涡轮机的涡轮轴通过密封轴延伸到管道外并与发电机相连接，涡轮机在管道内运动的流体冲击下旋转并通过涡轮轴带动发电机工作，从而将运动流体的动能转换为电能，为智能传感器系统提供电力，涡轮机的形状、尺寸和制造材料将根据不同流体的特性（如流速、腐蚀性和粘滞性等）以及智能传感器的电力需求而设计。涡轮机在安装时，涡轮机的叶轮安装在流体管道内部的专用集流通道内，集流通道与流体方向一致，其前端为集中流体而设计的一个向前扩张的喇叭口形状，用于集中流体，使涡轮获得足够的动能，集流通道的口径、长度、集流口和制造材料将根据不同流体的特性（如流速、腐蚀性和粘滞性等）以及智能传感器的电力需求而设计。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种流体管道自供电智能传感器，其特征在于：包括计算机主板、网络连接器、传感器、电源单元、发电机、蓄电池和涡轮机，计算机主板分别与传感器和网络连接器相连接，发电机与安装在流体管道内的涡轮机相连接并在涡轮机的驱动下发电，电源单元对发电机提供的电能进行稳压处理后为计算机主板、网络连接器和传感器供电，蓄电池与电源单元相连接为计算机主板、网络连接器和传感器供电或者在电源单元的控制下由发电机提供的电能进行充电。

2.根据权利要求1所述的流体管道自供电智能传感器，其特征在于：所述的计算机主板、网络连接器、传感器、电源单元、发电机、蓄电池安装在密封盒内，该密封盒与流体管道安装在一起。

3.根据权利要求1所述的流体管道自供电智能传感器，其特征在于：所述的涡轮机垂直安装在流体管道内，该涡轮机的涡轮轴通过密封轴延伸到管道外并与发电机相连接。

4.根据权利要求3所述的流体管道自供电智能传感器，其特征在于：所述涡轮机的叶轮安装在流体管道内的专用集流通道内，该集流通道与流体方向一致，其前端为喇叭口形状。

5.根据权利要求1至4任一项所述的流体管道自供电智能传感器，其特征在于：所述的计算机主板采用的是BL1800 Jackrabbit单板机。

6.根据权利要求1至4所述的流体管道自供电智能传感器，其特征在于：所述的网络连接器为GPRS、GSM、CDMA或3G无线通信模块。

7.根据权利要求1至4所述的流体管道自供电智能传感器，其特征在于：所述的传感器为压力传感器、温度传感器或流量传感器。

8.根据权利要求1至4所述的流体管道自供电智能传感器，其特征在于：所述的发电机为直流发电机。

9.根据权利要求1至4所述的流体管道自供电智能传感器，其特征在于：所述的蓄电池12VDC锂电池。