CN105469583A - 基于3g/gsm网络的自供电多变量分布式在线监测系统及方法 - Google Patents

基于3g/gsm网络的自供电多变量分布式在线监测系统及方法 Download PDF

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CN105469583A CN201610084129.4A CN201610084129A CN105469583A CN 105469583 A CN105469583 A CN 105469583A CN 201610084129 A CN201610084129 A CN 201610084129A CN 105469583 A CN105469583 A CN 105469583A
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肖晓晖
游鹏辉
成甫
陈潇
姚道金
谢涛
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Wuhan University WHU
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Abstract

本发明公开了一种基于3G/GSM网络的自供电多变量分布式在线监测系统及方法,系统包括下位机和上位机;下位机包括核心控制板、DTU(GSM模块和3G模块)、多种传感器、外部电源和存储单元;下位机采用的加速度传感器、应力传感器、湿度传感器和温度传感器分布于被监测对象的不同监测点,对被监测对象的振动加速度、变形表面应力、表面湿度和所处环境温度进行监测;外部电源用于对下位机各单元供电,上位机包括电脑客户端和手机客户端。其中,电脑客户端可存储和分析下位机传回的信息,并生成实时图形和监测报告;手机客户端可随时随地对下位机进行控制。本发明具有调试方便、工作时间长、省电节能、可移动控制和智能化处理数据的优点。

Description

基于3G/GSM网络的自供电多变量分布式在线监测系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及无线传感和通信技术领域,尤其涉及一种基于3G/GSM网络的自供电多变量分布式在线监测系统及方法。
背景技术
[0002]电力工程、水利工程等是关系国计民生的重要基础产业和公用事业,其安全、稳定运行,是国民经济全面协调、可持续发展的重要保障条件。
[0003]输电线路,尤其是高电压等级的架空输电线路,是电力系统的命脉,其运行状况的好坏直接影响着电网运行的安全和稳定。覆冰、台风等自然灾害是输电线路常见的安全隐患之一,近年来世界范围内极限气候的出现,我国输电线路的风、冰灾害呈现了递增趋势。综上,架空输电线路的运行维护及监测管理工作至关重要,尤其是在台风、冰雪天气等恶劣条件下,保障架空输电线路的正常稳定运行更是重中之重。
[0004]水利工程,尤其是水电闸门,在防洪防汛方面,其安全稳定运行不仅是水电站安全运行的重要保障,而且还是防洪防汛平稳调度、上下游水位控制等事关百姓生命财产安全的可靠屏障。因此水电闸门的实时监测显得尤为重要。
[0005]随着国民经济的不断发展和科学技术水平的不断提升,大型工程设备等在隧道施工、轨道交通建设、市政建设等各方面均取得了较快的发展,其安全稳定运行是工程项目健康、持续进展的重要保障,而这些都离不开能够实时反馈其工况信息的监测系统。
[0006]近年来,我国各领域专家学者针对各类工程进行了防灾监控体系研究,并取得了一系列的成果。公开号为CN 1629647A的中国发明专利申请提出了一种高压电网输电线路的智能化实时在线监测系统,主要针对高压输电系统中高压杆塔上绝缘子串的绝缘性能进行实时在线监测。公开号为CN 101586971A的中国发明专利申请提出了一种输电线路覆冰预警及动态增容系统的在线监测装置,针对输电线路工作环境的温度、湿度、风速、风向、日照等环境信息进行监测。公开号为CN 101603850A的中国发明专利申请提出了一种特高压输电线路在线监测系统,针对输电线路导线的综合载荷、绝缘子串泄漏电流、气象信息等进行监测。公开号为CN 102564493A的中国发明专利申请提出了一种架空输电线路舞动在线监测系统,采用加速度传感器对线路舞动进行精确定位,定位数据通过短程射频上传至主站,并通过GPRS将监测到的数据及环境气象数据上传至后台上位机。公开号为CN102818590A的中国发明专利申请提出了一种基于无线传感器网络的输电线路覆冰在线监测系统,通过采集导线及周围环境的状态信息来实现对输电线路覆冰情况远程实时监测。公开号为CN 102193542A的中国发明专利申请公开了一种闸门感知测控智能节点,提出了采用物联网技术,通过数据采集中端采集闸门的各有关数据,能够全面采集闸门状态,并实现快速实时的主动控制策略。武汉大学肖晓晖教授团队提交了申请号为201210573658.2的,基于无线传感网络的多变量分布式在线监测系统,能够采集各种加速度、温度、湿度等信息,并通过zegbee无线传输技术,将采集的信息发送给上位机。
[0007]这些代表性成果针对实际结构工程面临的局部问题进行了深度地分析,并提出了有效的解决方案。尤其是由武汉大学提交的基于无线传感网络的多变量分布式在线监测系统能够对工程结构的振动时间历程、动应力/应变等多变量信息进行在线监测,并通过zegbee无线通信技术传递数据。然而不能为监测设备持续的供电,没有解决由于长期太阳能不足和设备长途运输导致的电池电量损耗过多,而无法启动电池充电电路的问题,也不能最大限度地提高可检测时间范围。同时也不能实现数据的远距离传输。不具有智能的数据处理功能和报告生成功能,不能减少使用者用于分析数据的时间。
[0008]针对现有技术存在的不足,本发明采用基于3G和GSM网络的无线通信技术,提出了两种可切换的供电方式,供电方式一为,太阳能电池板通过电池控制板向锂电池充电,锂电池向电池控制板供电,驱动电池控制板并且向核心控制板供电的模式。锂电池电量过低时,电池控制板为了保护锂电池,而切断锂电池的供电,此时启动第二种供电模式,太阳能电池板直接向电池控制板供电,驱动电池控制板,并且通过电池控制板把电能供给核心控制板。本发明同时提出了,数据存储、数据处理、数据成图和自动生成监测报告的上位机设计方案。
发明内容
[0009]为了解决上述技术问题,本发明采用如下的技术方案:
[0010] 一种基于3G/GSM网络的自供电多变量分布式在线监测系统,包括下位机和上位机;所述下位机包括核心控制板、DTU、多种传感器、外部电源和存储单元,上位机包括电脑客户〗而和手机客户立而;
[0011]所述核心控制板包括主控芯片、信号调理电路、稳压电路、多通道信号传输单元和模数转换电路、电源模块;
[0012]多种传感器与信号调理电路相连,信号调理电路与稳压电路相连,稳压电路与多通道信号传输单元相连,多通道信号传输单元与模数转换电路相连,模数转换电路与主控芯片相连;电源模块分别与主控芯片、信号调理电路、稳压电路和模数转换电路相连;
[0013]存储单元与主控芯片相连;主控芯片通过DTU与电脑客户端、手机客户端相连;
[0014]外部电源与电源模块相连。
[0015]所述的外部电源模块包括遥控开关板、电池控制板、锂电池和太阳能电池板;电池控制板与遥控开关板相连,遥控开关板与电源模块相连;太阳能电池板、锂电池分别与电池控制板相连。
[0016]所述电脑客户端包括数据存储模块、数据分析模块、图形显示模块和报告生成模块;数据存储模块与数据分析模块连接,数据分析模块分别与图形显示模块和报告生成模块连接。
[0017] 所述的外部电源,具有两种电能流通方式;流通方式一:锂电池电量充足时,锂电池为电池控制板提供电能驱动,太阳能电池板的电能经过电池控制板充入锂电池;流通方式二:锂电池电量不足时,太阳能电池板电压经过降压,驱动电池控制板,太阳能电池板的电能经过电池控制板为核心控制板供电,同时为锂电池充电。
[0018] 所述的多种传感器包括加速度传感器、应力传感器、湿度传感器和温度传感器。
[0019]所述的上位机与多台下位机建立通信连接。
[0020] —种基于上述监测系统的监测方法,包括以下步骤;[0021 ]步骤一,下位机向电脑客户端发送心跳数据包;
[0022]步骤二,电脑客户端根据各下位机心跳数据包的地址标记码将采样频率和采集信号类型发送至全部或指定的下位机,下位机依据采样频率和采集信号类型控制对应的传感器节点进行现场采样;
[0023]步骤三,传感器节点现场采集的多变量信息实时存储于下位机的存储单元中,采集的多变量信息根据电脑客户端的指令回传或不回传至电脑客户端。
[0024]所述步骤二中,在设置采样频率后,选择停止采样模式为手动停止还是自动停止;若选择手动停止,则下位机接收到电脑客户端发送的停止采样指令后停止采样;若选择自动停止,则通过电脑客户端选择采样时间,当到达采样时间后停止采样。
[0025]所述步骤三中,电脑客户端通过控制多通道信号传输单元的通道的导通和关闭来选择接受某一类或几类的采集信号。
[0026]所述步骤三中,若采集的多变量信息回传至电脑客户端,则将相同下位机的同一通道的采集信号存储于下位机的同一数据库中,并生成被监控对象的实况监控图和监测报生口 ο
[0027]与现有技术相比,本发明具有以下特点和有益效果:
[0028]本发明方法可应用于工程结构,例如输电线路、水电站闸门,用来监控对其结构有影响的参数,例如风振速度、风振加速度、动应力、动应变、温度、风速等多变信息,保留了实际工程结构灾害发生全过程的时域和频域信息,实现工程结构的实时监控,并可以获得灾害形成、工程结构病变和工程结构损坏全过程的数据,为实际工程结构的灾害预警机制提供了一种有效的技术手段。本发明提出了 3G和GSM网络的通信方式,弥补zegbee无线通信技术不能远程通信的不足,并且提出了更加节能的3G和GSM网络切换的通信技术。本发明采用了太阳能电池板向锂电池充电和太阳能电池板直接驱动电池控制板,从而为核心控制板提供电能,两种供电方案。解决了锂电池电量过低导致设备报废的问题。
附图说明
[0029]图1是本发明的整体方案图;
[0030]图2是本发明电脑客户端与单个下位机的组成框图;
[0031 ]图3是本发明供电方案组成框图;
[0032]图4是本发明核心控制板组成框图;
[0033]图5是电脑客户端的程序流程图;
具体实施方式
[0034] 一、基于3G和GSM网络的自供电多变量分布式在线监测系统
[0035]系统包括下位机和上位机。下位机包括核心控制板、DTU、多种传感器、外部电源和存储单元。其中,核心控制板包括主控芯片、接口电路、信号调理电路、稳压电路、多通道信号传输单元和模数转换电路;DTU利用串口接收数据,发送到上位机的电脑客户端或者手机客户端,同时可将从上位机发来的指令转化为串口指令,发送给主控芯片;本发明下位机采用的加速度传感器、应力传感器、湿度传感器和温度传感器分布于被监测设备或建筑的不同监测点,对被监测设备或建筑的振动加速度、变形表面应力、表面湿度和所处环境温度进行监测;外部电源用于对下位机各单元供电,外部电源包括遥控开关、电池控制板、太阳能电池板和锂电池。通过无线遥控遥控开关板的通断,切断和连通电源,电池控制板用于控制电池的充放电,保护锂电池不受损害,太阳能电池板将太阳能转化为电能存储到锂电池中。上位机包括电脑客户端和手机客户端。其中,电脑客户端用于存储和分析下位机传回的信息,并生成实时图形和监测报告。
[0036] 上述上位机可与多台下位机建立通信连接。
[0037] 上述多种传感器与信号调理电路相连,信号调理电路与稳压电路相连,稳压电路与模数转换电路相连,模数转换电路与主控芯片相连。信号调理电路对加速度传感器、应力传感器、温度传感器和湿度传感器传回的电压信号进行滤波和去毛刺处理,进而提供给稳压电路稳压后,进入模数转换电路转换为数字信号,数字信号进入主控芯片,主控芯片根据上位机的指令将数据存储到存储单元或者发送给上位机。
[0038] 上述存储单元与主控芯片相连。
[0039]上述电源模块中,电池控制板与遥控开关板相连,遥控开关板与核心控制板相连。通过无线遥控器可以控制遥控开关板的闭合与断开,实现切断与接通电源的功能。不仅可以在设备长途运输过程中关掉电源,节省电能,而且可以实现重启和复位下位机。该设计可以实现不拆设备的情况下,复位和重启下位机,尤其适用于高压输电杆塔这种高难度安装环境,为安装调试和维修提供了极大方便。
[0040]上述电源模块中,太阳能电池板将太阳能转化为电能,通过电池控制板存储到锂电池中。锂电池通过电池控制板向核心控制板供电,锂电池还需要向电池控制板供电,驱动电池控制板。长期缺乏阳光和长途运输等原因导致锂电池电量过低时,电池控制板会停止向外部供电。若此时锂电池的电压不足以驱动电池控制板,则无法通过电池控制板向锂电池充电,下位机设备也无法获得电能,从而导致下位机设备报废。因此,本发明提出一种既可以用锂电池驱动电池控制板,也可以直接用太阳能电池板的电能驱动电池控制板的方法。所述技术包括太阳能电池板输出电能经过电池控制板,输入锂电池,锂电池再驱动电池控制板,并向核心控制板供电的供电技术。也包括直接利用太阳能电池板电能降压驱动电池控制板,从而向核心控制板供电,同时,太阳能电池板提供的电能还可以为锂电池充电。
[0041]上述上位机包括电脑客户端和手机客户端,电脑客户端可以通过3G和GSM网络与下位机通信;手机客户端可以通过GSM网络与下位机通信。上述下位机在没有收到传送数据命令时,自动采用低功耗的GSM网络向上位机发送心跳数据包,当收到上位机传输数据的命令时,采用3G网络快速传输数据。
[0042]上述电脑客户端为c#编写的具有数据接收、存储、分析和成图功能的上位机软件,可以运行在windowXP及以上版本的Windows操作系统中;上述手机客户端可以通过发送命令短信的方式远程控制下位机,包括但不限于控制下位机启动采样,设置采样率和设置采样时间。
[0043]上述电脑客户端包括数据存储模块、数据分析模块、图形显示模块和报告生成模块;
[0044]上述数据存储模块将数据存储为.dat类型的文件,文件名称为数据采样时间和采样下位机编号;
[0045]上述数据分析模块首先分析出设备的噪声频率,通过滤波的数据处理方式,将频率过高的数据滤除,算出滤波后数据的标准差;
[0046]上述图形显示模块将下位机传回的监测数据分为加速度、应力、温度和湿度几个窗口,每个窗口按照不同的设备编号和不同的传感器编号,以曲线的形式显示实时图形;
[0047]上述报告生成模块将数据处理模块处理的数据与设定的监测对象振动安全值进行比对,生成振动报告,上述报告生成模块将数据处理模块处理的数据代入温湿度和疲劳计算公式,得出设备表面锈蚀报告,和疲劳报告。
[0048] 二、基于上述监测系统的监测方法,用于采集影响工程结构的参数从而获取实况监控数据,包括步骤:
[0049]步骤一,下位机向电脑客户端发送心跳数据包;
[0050]步骤二,电脑客户端根据各下位机心跳数据包的地址标记码将采样频率和采集信号类型发送至全部或指定的下位机,下位机依据采样频率和采集信号类型控制对应的传感器节点进行现场采样;
[0051]步骤三,传感器节点现场采集的多变量信息实时存储于下位机的存储模块中,采集的多变量信息根据电脑客户端的指令回传或不回传至电脑客户端。
[0052]上述步骤二中,在设置采样频率后,选择停止采样模式为手动停止还是自动停止;若选择手动停止,则下位机接收到电脑客户端发送的停止采样指令后停止采样;若选择自动停止,则通过电脑客户端选择采样时间,当到达采样时间后停止采样
[0053]步骤三中,电脑客户端可通过控制多通道信号传输单元的通道的导通和关闭来选择接受某一类或几类的采集信号。
[0054]步骤三中,若采集的多变量信息回传至电脑客户端,则将相同下位机的同一通道的采集信号存储于下位机PC机中的同一数据库中,并生成被监控对象的实况监控图和监测ί艮胃。
[0055]当停止采样后,针对需要长期实时监控的情况,采用低功耗模式,当开始采样时,恢复正常模式。当电脑客户端一段时间内没有向下位机发送指令后,下位机采用GSM网络发送心跳数据包,从而降低能耗。
[0056]下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0057]参见图1,本发明的基于3G和GSM网络的自供电多变量分布式在线监测系统的整体方案为,下位机的电脑客户端和手机客户端,通过3G和GSM网络与多台下位机通信。其中电脑客户端通过TCP协议与下位机通信。电脑客户端必须具有固定IP和端口号,下位机通过向该固定IP和端口号发送数据包,从而建立与电脑客户端的通信。手机客户端通过向下位机发送指令短信,从而设置下位机参数,包括但不限于采样时间、采样频率和采样间隔;手机客户端也可以通过命令短信命令下位机启动采样。
[0058]参见图2,本发明具体组成为包括下位机和电脑客户端。下位机包括核心控制板、DTU、多种传感器、外部电源和存储单元。其中,核心控制板包括主控芯片、接口电路、信号调理电路、稳压电路和模数转换电路;DTU利用串口接收数据,发送到下位机的电脑客户端或者手机客户端,同时可将从电脑客户端发来的指令转化为串口指令,发送给主控芯片;本发明下位机采用的加速度传感器、应力传感器、湿度传感器和温度传感器分布于被监测设备或建筑的不同监测点,对被监测设备或建筑的振动加速度、变形表面应力、表面湿度和所处环境温度进行监测;外部电源用于对下位机各单元供电,包括遥控开关、电池控制板、太阳能电池板和锂电池,通过无线遥控遥控开关板的通断,切断和连通电源,电池控制板用于控制电池的充放电,保护锂电池不受损害,太阳能电池板将太阳能转化为电能存储到锂电池中。下位机包括电脑客户端和手机客户端。其中,电脑客户端用于存储和分析下位机传回的信息,并生成实时图形和监测报告。
[0059]参见图3,本发明的供电方案为,太阳能电池板将太阳能转化为电能,电能经过充电跟踪电路进入锂电池。当锂电池充满后,电池保护电路会切断充电电路,保护电池。电池通过输出接口向控制板输出电能,当电池电量过低时,电池保护电路切断电池向外输出电能的电路,保护电池。当电池电量过低,而太阳能电池板获得太阳能后,可以直接通过太阳能电池板经过充电跟踪电路和输出接口,向核心板输出电能。因此,即使锂电池失效,只要有充足的阳光,设备依然能够工作。遥控开关用于短距离遥控电池对外输出电路的通断。电池输出的电流经过遥控开关后进入核心板的稳压电路,稳压后,电压经过不同的电压转换电路,分别转换成12V、5v和3.3v电压。三种不同电压再次被稳压后,为相应的控制电路供电。
[0060]参见图4,本发明的核心控制板方案为,核心控制板由开关电路、信号调理电路、稳压电路、模数转换电路、基准电压电路、电源模块、主控芯片、DTU接口电路、存储单元接口电路及其它辅助电路组成。电源模块在电源解决方案部分介绍。下面介绍其它模块的功能。
[0061] 传感器输入的模拟信号经过DB25接口进入控制板的信号调理电路。经过调理电路处理后的信号再通过开关电路进入后续电路,开关电路可由主控芯片控制断开或者闭合,在不需要采样时开关断开,节省电能。经过开关电路的信号进入稳压电路稳压后,进入模数转换电路。模数转换电路将模拟信号转换为数字信号,发送给主控芯片。模数转换电路从主控芯片获得转换的相应指令。基准电压电路为模数转换芯片提供4.096v精确基准电压。
[0062]主控芯片根据电脑客户端发来的指令将收到的数字信号存储到存储单元或者直接通过DTU发送给电脑客户端。主控芯片和DTU用串口通信。
[0063]参见图5,本发明上位机中的电脑客户端的运行过程为,当电脑客户端接收到包含下位机IP地址和端口号信息的心跳数据包后,用户可以输入了采样频率、采样时长、采样时间间隔等参数,对下位采样进行设置。用户通过电脑客户端发送采样指令,下位机接收到指令后开始采样。用户通过电脑客户端发送上传数据指令,下位机将指定的数据上传到电脑客户端。电脑客户端对数据进行处理后,存储为.dat格式的文件。当用户点击生成实时曲线按钮时,电脑客户端将处理的实时数据,生成实时曲线。当用户点击生成监测报告按钮后,电脑客户端通过报告生成算法,生成txt格式的监测报告,该报告将评估出被监测设备的损坏情况,包括锈蚀情况、破坏点数、预计寿命、是否需要维修等。本发明上位机的手机客户端通过发送短信命令控制下位机。
[0064]本发明所用存储单元既可以是存储卡也可以是U盘,存储模块预留有存储卡和U盘模块接口。核心控制板嵌入程序中预留有读写和管理存储卡程序,也预留有读写和管理U盘程序。
[0065]本发明所采用传感器都是输出电压信号。输出电压范围为0-15v。各传感器与核心控制板用航空插头相连。
[0066]本发明方法可应用于工程结构,例如输电线路、水电站闸门。使用时,将传感器节点分布于工程结构上。需要进行采样时,开启系统,并由电脑客户端对下位机进行校验,校验成功后,电脑客户端向下位机发送采集指令,下位机根据指令控制多变量信息采集单元(即多种不同类型的传感器节点)进行数据采集。所采集的多变量信息实时存储于存储模块中,并根据电脑客户端的指令选择返回或不返回电脑客户端。电脑客户端可通过控制多通道信号传输单元的通道的导通和关闭来选择接受某一类或几类的采集信号。
[0067]下面将结合应用实施例来说明本发明的有益效果。
[0068] 实施例1
[0069]本发明系统于2014年7〜11月应用于监测云南某水电站闸门,采用加速度传感器监测闸门升起和降落过程,并将监测到的数据实时回传到武汉的电脑客户端,生成闸门起降过程的实时信息图,验证了本发明方法在复杂电磁环境和高湿度、强振动环境下工作的可靠性及采集数据的有效性。本发明可保留闸门起降全过程的时域和频域信息,为闸门起降调度及灾害预警提供了有效的参考依据。
[0070] 实施例2
[0071]本发明系统于2015年11月至今,应用于监测广东某地高压输电杆塔在台风、高湿、高温环境下的状态。成功获得杆塔的有效信息。并生成杆塔健康状况监测报告。可见本发明可以对输电杆塔等高层建筑及高湿高压环境下的设备和建筑进行监测,并提出维护建议和改进意见。
[0072]以上所述仅为本发明的实施例,并不用于限制本发明,显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于3G/GSM网络的自供电多变量分布式在线监测系统,其特征是:包括下位机和上位机;所述下位机包括核心控制板、DTU、多种传感器、外部电源和存储单元,上位机包括电脑客户〗而和手机客户; 所述核心控制板包括主控芯片、信号调理电路、稳压电路、多通道信号传输单元和模数转换电路、电源模块; 多种传感器与信号调理电路相连,信号调理电路与稳压电路相连,稳压电路与多通道信号传输单元相连,多通道信号传输单元与模数转换电路相连,模数转换电路与主控芯片相连;电源模块分别与主控芯片、信号调理电路、稳压电路和模数转换电路相连; 存储单元与主控芯片相连;主控芯片通过DTU与电脑客户端、手机客户端相连; 外部电源与电源模块相连。
2.根据权利要求1所述的基于3G/GSM网络的自供电多变量分布式在线监测系统,其特征是:所述的外部电源包括遥控开关板、电池控制板、锂电池和太阳能电池板;电池控制板与遥控开关板相连,遥控开关板与电源模块相连;太阳能电池板、锂电池分别与电池控制板相连。
3.如权利要求2所述的基于3G/GSM网络的自供电多变量分布式在线监测系统,其特征是:所述的外部电源,具有两种电能流通方式;流通方式一:锂电池电量充足时,锂电池为电池控制板提供电能驱动,太阳能电池板的电能经过电池控制板充入锂电池;流通方式二:锂电池电量不足时,太阳能电池板电压经过降压,驱动电池控制板,太阳能电池板的电能经过电池控制板为核心控制板供电,同时为锂电池充电。
4.如权利要求3所述的基于3G/GSM网络的自供电多变量分布式在线监测系统,其特征是:所述DTU,是3G模块加GSM模块实现上位机和下位机间的通信;下位机与上位机间采用两种可切换的通信网络,下位机不需要与上位机大量传递信息时,采用GSM网络间歇地向上位机发送心跳数据包,减少系统功耗;下位机收到上位机传输数据的指令后,切换到3G网络快速传输数据。
5.如权利要求4所述的基于3G/GSM网络的自供电多变量分布式在线监测系统,其特征是: 所述上位机电脑客户端能与下位机通信,发送采样指令,设置采样频率、采样间隔和采样时间等参数,同时电脑客户端可以通过3G网络接收下位机传回的信息和数据; 所述上位机手机客户端也可以向下位机发送短信采集指令,设置采集参数,实现移动控制下位机。
6.根据权利要求5所述的基于3G/GSM网络的自供电多变量分布式在线监测系统,其特征是:所述电脑客户端为c#编写的具有数据接收、存储、分析和成图功能的上位机软件,运行在windowXP及以上版本的操作系统中; 所述电脑客户端包括数据存储模块、数据分析模块、图形显示模块和报告生成模块;数据存储模块与数据分析模块连接,数据分析模块分别与图形显示模块和报告生成模块连接; 所述数据存储模块将数据存储为.dat类型的文件,文件名称为数据采样时间和采样下位机编号; 所述数据分析模块首先分析出设备的噪声频率,通过滤波处理,将频率过高的数据去除,算出滤波后数据的标准差; 所述图形生成模块将下位机传回的监测数据分为加速度、应力、温度和湿度几个窗口,每个窗口按照不同的设备编号和不同的传感器编号,以曲线的形式显示实时图形; 所述报告生成模块将数据处理模块处理的数据与设定的监测对象振动加速度安全值进行比对,生成振动报告,所述报告生成模块将数据处理模块处理的数据代入温湿度和疲劳计算公式,得出设备表面锈蚀报告,和疲劳报告。
7.一种基于权利要求6所述监测系统的监测方法,其特征是:包括以下步骤; 步骤一,下位机向电脑客户端发送心跳数据包; 步骤二,电脑客户端根据各下位机心跳数据包的地址标记码将采样频率和采集信号类型发送至全部或指定的下位机,下位机依据采样频率和采集信号类型控制对应的传感器节点进行现场采样; 步骤三,传感器节点现场采集的多变量信息实时存储于下位机的存储单元中,采集的多变量信息根据电脑客户端的指令回传或不回传至电脑客户端。
8.根据权利要求7所述的监测方法,其特征是: 所述步骤二中,在设置采样频率后,选择停止采样模式为手动停止还是自动停止;若选择手动停止,则下位机接收到电脑客户端发送的停止采样指令后停止采样;若选择自动停止,则通过电脑客户端选择采样时间,当到达采样时间后停止采样。
9.根据权利要求7所述的监测方法,其特征是: 所述步骤三中,电脑客户端通过控制多通道信号传输单元的通道的导通和关闭来选择接受某一类或几类的采集信号。
10.根据权利要求7所述的监测方法,其特征是: 所述步骤三中,若采集的多变量信息回传至电脑客户端,则将相同下位机的同一通道的采集信号存储于下位机的同一数据库中,并生成被监控对象的实况监控图和监测报告。
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