CN106245041B - 基于物联网的阴极保护远程监测终端及其控制方法 - Google Patents

基于物联网的阴极保护远程监测终端及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的阴极保护远程监测终端及其控制方法,包括微处理器,微处理器通过第一数据端组连接有模数转换模块;模数转换模块连接有数据采集模块;数据采集模块用于采集阴极保护电路的数据;微处理器通过第二数据端组连物联网模块;所述物联网模块用于向用户远程发送监测数据;微处理器通过唤醒控制端连接时钟模块;微处理器通过时钟数据端组连接时钟模块的时钟数据端组;微处理器设置有电源输出端,电源模块通过微处理器的电源输出端为模数转换模块供电;微处理器还设置有电源控制端,微处理器通过电源控制端控制物联网模块开关。本发明通过采用低功耗的物联网模块和定时采集数据技术,能够延长监测终端维护周期。

Description

基于物联网的阴极保护远程监测终端及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及电化学保护中的阴极保护技术领域,具体涉及一种基于物联网的阴极 保护远程监测终端及其控制方法。
背景技术
[0002]本发明所述的阴极指的是埋地金属管道。现在各大城市的燃气管网、自来水管网 分布在各个生活小区、工厂、办公区域;埋地金属管道时间长了会氧化腐蚀,产生泄漏,尤其 是燃气管网发生泄漏后会发生爆炸,危害人民的生命财产安全。因此埋地金属管道需要保 护,免遭氧化腐蚀,延长埋地金属管道的使用寿命。阴极保护就是在金属管线上每隔一定距 离埋设一个阳极,将阳极与金属管道用导线相连。远程监测终端就是监测阳极与金属管道 (阴极)间的电位与电流。目前市面上产品主要采用电池供电与GPRS模块进行远程通信。
[0003] 现有技术存在的不足是:1) GPRS远程通信使用的是手机卡,办卡需要实名制,每个 身份证只能办5张卡,对于单位使用办卡很不方便,也不便于管理。
[0004] 2)手机用的GPRS模块功耗大,电池使用寿命短,由于办卡数量的限制,监测点比较 分散,经常更换电池对用户造成不便。
[0005] 3)由于手机卡对于阴极保护来说有很多不必要的功能,并且容易被人为盗窃。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种基于物联网的阴极保护远程监测终端及其控制方法,通 过采用低功耗的物联网模块和定时采集数据技术,能够延长监测终端维护周期。
[0007] 为了达到上述目的,本发明采取如下技术方案,一种基于物联网的阴极保护远程 监测终端,包括微处理器、模数转换模块、数据采集模块、电源模块;其关键在于:还包括物 联网模块、时钟模块,微处理器设置有第一数据端组,微处理器通过第一数据端组连接模数 转换模块,所述模数转换模块设置有数据输入端组,模数转换模块通过数据输入端组连接 数据采集模块,所述数据采集模块用于采集阴极保护电路的数据;
[0008] 微处理器还设置有第二数据端组,微处理器通过第二数据端组连接物联网模块, 所述物联网模块用于向用户远程发送监测数据;
[0009] 所述微处理器还设置有唤醒控制端,微处理器通过唤醒控制端连接时钟模块的唤 醒中断端,所述微处理器还设置有时钟连接端组,微处理器通过时钟连接端组连接时钟模 块的时钟数据端组;
[0010] 电源模块为微处理器、数据采集模块、物联网模块供电,微处理器设置有电源输出 端,电源模块通过微处理器的电源输出端为模数转换模块供电;微处理器还设置有电源控 制端,微处理器通过电源控制端控制物联网模块开关电源。
[0011] 现有技术中的阴极保护远程监测终端能耗高,使用寿命短,并且使用的是手机卡, 单位使用手机卡办卡也不方便,本发明采用的方法是:通过数据采集模块定时采集阴极保 护电路的数据,并采用物联网模块进行远程通信,向用户端定时发送监控数据,发送完成 后,即转为休眠状态,节省能耗。监控数据是否合格由用户在远程电脑终端进行判断。由于 物联网模块比GPRS模块功耗低,并且物联网卡没有通话与短信功能,只有数据流量功能,办 卡不需要实名制,单位可批量办理,流量费用更低。
[0012] 阴极保护电路包括金属管道即阴极,以及与金属管道连接的阳极,还包括一个极 化探头,在极化探头上设置有参比电极,第一测试电极、第二测试电极,由于阴极保护电路 属于现有技术且不属于装置的一部分所以在本发明中不再详细赘述。
[0013] 所述微处理器还设置有运行方式控制端,微处理器通过运行方式控制端连接有运 行方式控制模块。
[0014] 运行方式控制模块设置有转换开关,通过转换开关可将监测终端转换为正常工作 模式和测试模式,在正常工作模式下微处理器执行正常使用流程,在测试模式下微处理器 执行测试使用流程。
[0015] 所述数据采集模块设置有输入接口组,所述输入接口组设置有阳极端、阴极端、参 比端、第一测试端、第二测试端,阳极端用于连接阴极保护电路的阳极;阴极端用于连接阴 极保护电路的阴极;参比端用于连接阴极保护电路的参比电极;第一测试端用于连接阴极 保护电路的第一测试电极;第二测试端用于连接阴极保护电路的第二测试电极;
[0016] 第二测试端通过电容C1连接第一测试端,所述第一测试端通过电容C2连接参比 端,所述参比端通过电容C3连接阳极端,所述阳极端通过电容C4连接阴极端;
[0017] 第二测试端连接三端滤波电容CF1的输入端,三端滤波电容CF1的输出端作为第二 测试输入端,三端滤波电容CF1的接地端接地;三端滤波电容CF1的输出端还经可变电阻RV1 接地;
[0018] 第一测试端连接三端滤波电容CF2的输入端,三端滤波电容CF2的输出端作为第一 测试输入端,三端滤波电容CF2的接地端接地;三端滤波电容CF2的输出端还经可变电阻RV2 接地;
[0019] 参比端连接三端滤波电容CF3的输入端,三端滤波电容CF3的输出端作为参比输入 端,三端滤波电容CF3的接地端接地;三端滤波电容CF3的输出端还经可变电阻RV3接地;
[0020] 阳极端连接三端滤波电容CF4的输入端,三端滤波电容CF4的输出端作为阳极输入 端,三端滤波电容CF4的接地端接地;三端滤波电容CF4的输出端还经可变电阻RV4接地;
[0021] 阴极端连接三端滤波电容CF5的输入端,三端滤波电容CF5的输出端作为阴极输入 端,三端滤波电容CF5的接地端接地;三端滤波电容CF5的输出端还经可变电阻RV5接地; [0022] 所述微处理器设置有第一接触器控制端,微处理器通过第一接触器控制端连接第 一开关三极管的控制端,第一开关三极管控制第一接触器的线圈通断电,所述第一测试输 入端还经过第一接触器的常闭开关连接阴极输入端;
[0023] 所述微处理器还设置有第二接触器控制端,微处理器通过第二接触器控制端连接 第二开关三极管的控制端,第二开关三极管控制第二接触器的线圈通断电,所述阳极输入 端还经过第二接触器的常闭开关连接阴极输入端;
[0024] 所述微处理器还设置有第三接触器控制端,微处理器通过第三接触器控制端连接 第三开关三极管的控制端,第三开关三极管控制第三接触器的线圈通断电,所述阳极输入 端经过第三接触器的常开开关后,再经过电阻RZ1连接阴极输入端。
[0025] 采用上述电路监测终端可以对输入信号进行滤波处理和信号调节,微处理器还可 以通过第一接触器、第二接触器、第三接触器的开关对需要检测的测量端进行选择。
[0026] 所述模数转换模块设置有模数转换芯片,模数转换芯片的基准输入端连接有基准 电路,模数转换芯片、基准电路均由微处理器的电源输出端供电;
[0027] 所述模数转换芯片设置有第一转换端组,模数转换芯片通过第一转换端组连接有 第一比较电路;第一比较电路的正输入端连接阴极输入端,第一比较电路的负输入端连接 参比输入端;第一比较电路的正输出端连接第一转换端组的正极;第一比较电路的负输出 端连接第一转换端组的负极;
[0028] 所述第一比较电路包括第一双向稳压管,第一比较电路的正输入端、负输入端通 过第一双向稳压管连接,第一比较电路的正输入端还经电阻R6连接电阻R7的一端,电阻R7 的该端还经电容C7接地,电阻R7的另一端作为第一比较电路的正输出端连接第一转换端组 的正极,电阻R7的另一端还经电容C8接地;
[0029] 第一比较电路的负输入端还经电阻R8连接电阻R9的一端,电阻R9的该端还经电容 C11接地,电阻R9的另一端作为第一比较电路的负输出端连接第一转换端组的负极,所述电 阻R9的另一端还经电容C12接地;
[0030] 电阻R6与电阻R7的公共端还经电容C9连接电阻R8与电阻R9的公共端;
[0031] 电阻R7的另一端还经电容C10连接电阻R9的另一端;
[0032]所述模数转换芯片设置有第二转换端组,模数转换芯片通过第二转换端组连接有 第二比较电路;
[0033]第二比较电路的正输入端连接阳极输入端,第二比较电路的负输入端连接参比输 入端;第二比较电路的正输出端连接第二转换端组的正极,第二比较电路的负输出端连接 第二转换端组的负极;
[0034]第二比较电路与第一比较电路的结构相同;
[0035]所述模数转换芯片设置有第三转换端组,模数转换芯片通过第三转换端组连接有 第二比较电路;
[0036]第三比较电路的正输入端连接参比输入端,第三比较电路的负输入端连接第一测 试输入端;第三比较电路的正输出端连接第三转换端组的正极,第三比较电路的负输出端 连接第三转换端组的负极;
[0037] 第三比较电路与第一比较电路的结构相同;
[0038]所述模数转换芯片设置有第四转换端组,模数转换芯片通过第四转换端组连接有 第四比较电路;
[0039]第四比较电路的正输入端连接阳极输入端,第四比较电路的负输入端连接阴极输 入端;第四比较电路的正输出端连接第四转换端组的正极,第四比较电路的负输出端连接 第四转换端组的负极;
[0040] 第四比较电路与第一比较电路的结构相同;
[0041] 所述模数转换芯片设置有第五转换端组,模数转换芯片通过第五转换端组连接有 第五比较电路;
[0042] 第五比较电路的正输入端连接参比输入端,第五比较电路的负输入端连接第二测 试输入端;第五比较电路的正输出端连接第五转换端组的正极,第五比较电路的负输出端 连接第五转换端组的负极;
[0043]第五比较电路与第一比较电路的结构相同。
[0044]采用上述电路结构模数转换模块可以分别获取阳极与阴极短接对参比电极之间 的电压数据、阳极对参比电极之间的电压数据、阳极到阴极的电流数据、参比电极与第一测 试电极之间的电压数据、参比电极与第二测试电极之间的电压数据并进行模数转换,然后 将模数转换后的数据传送给微处理器。微处理器经过分类处理后通过物联网模块发送给用 户。
[0045]所述模数转换芯片设置有第六转换端组,模数转换芯片通过第六转换端组连接有 电压检测电路;
[0046]电压检测电路包括电阻R22,电阻R22的一端连接电源模块的电压输出端VBIN,电 阻R22的另一端经电阻M3接地,电阻R22的另一端还经第二双向稳压管TV8接地,电阻R22的 另一端还连接电阻R24的一端,电阻R24的另一端经电容C31接地,电阻R24的另一端还连接 电阻R25的一端,电阻R25的另一端经电容C32接地,电阻R25的另一端作为电压检测电路的 输出端连接到第六转换端组的正极,第六转换端组的负极接地。
[0047]模数转换模块通过电压检测电路获取电源模块的电压,进行模数转换后传送给微 处理器。微处理器将电源模块的电压通过物联网模块发送给用户。用户在远程终端上判断 电源模块的电压是否正常。
[0048]所述物联网模块设置有M6311物联网芯片,该M6311物联网芯片连接有物联网卡 座。
[0049]由于现在各大营运商正在建设物联网专用网络,采用物联网模块在任何时间传送 数据都不会发生冲突与延迟,并且能耗低。
[00S0] —种基于物联网的阴极保护远程监测终端的控制方法,适用于所述的基于物联网 的阴极保护远程监测终端;其关键在于,微处理器设置有正常使用流程和测试使用流程;所 述测试使用流程需将微处理器连接串行触屏液晶显示器;
[0051]所述微处理器获取运行方式控制模块的指令,根据运行方式控制模块的指令判断 执行正常使用流程或测试使用流程;
[0052] 正常使用流程包括如下步骤:
[0053] 步骤al:微处理器获取时钟模块的唤醒中断信号,停止休眠;
[0054] 步骤a2:微处理器通过电源输出端为模数转换模块供电,微处理器通过电源控制 端控制物联网模块接通电源;
[0055]步骤a3:微处理器控制数据采集模块采集数据,获取模数转换模块的监测数据,该 监测数据由数据采集模块获取的阴极保护电路的数据模数转换而成;
[0056] 步骤a4:微处理器将监控数据分类处理后传送给物联网模块,物联网模块向用户 远程发送监测数据;
[0057]步骤a5:微处理器停止电源输出端为模数转换模块供电,微处理器通过电源控制 端控制物联网模块关闭电源;
[0058] 步骤a6:微处理器进入休眠状态,等待唤醒,返回步骤al;
[0059]所述测试使用流程包括如下步骤:
[0060]步骤bl:微处理器通过电源输出端为模数转换模块供电,微处理器通过电源控制 端控制物联网模块接通电源;
[0061]步骤b2:微处理器通过物联网模块获取GPRS信号质量;
[0062]步骤b3:微处理器通过串行触屏液晶显示器显示GPRS信号质量;
[0063] 步骤M:微处理器通过物联网模块获取GPRS服务器时间;
[0064] 步骤b5:微处理器根据GPRS服务器时间同步时钟模块的时间;
[0065]步骤b6:微处理器获取串行触屏液晶显示器的报警中断时间,并通过该报警中断 时间设置时钟模块的报警中断时间;
[0066]步骤b7:微处理器控制数据采集模块采集数据,获取模数转换模块的监测数据,该 监测数据由数据采集模块获取的阴极保护电路的数据模数转换而成;
[0067] 步骤b8:微处理器将监控数据分类处理后传送给物联网模块,物联网模块向用户 远程发送监测数据,微处理器还通过串行触屏液晶显示器显示监测数据;
[0068]步骤b9:微处理器停止电源输出端为模数转换模块供电,微处理器通过电源控制 端控制物联网模块关闭电源。
[0069]微处理器在正常使用流程中通过唤醒模式由时钟模块唤醒,采集阴极保护电路数 据并通过物联网模块发送监控数据,发送完数据后,进入休眠状态,节约能量。当安装监测 终端时,使用测试使用流程,由于要对当地的网络信号进行检测,只有有网络信号的地方才 进行安装,对于没有网络信号的地方建议不进行安装,这里的GPRS信号质量指的是网络信 号的强弱,并且需要对时钟模块的时间与网络时间进行同步,以及预设报警中断时间,现场 用仪表对阴极保护电路采集数据,将仪表检测的数据与本发明输出的监测数据相比对,以 核对本发明输出的监测数据的有效性。
[0070] 微处理器既可以通过串行触屏液晶显示器显示监测数据的输出结果,也可以通过 串行触屏液晶显示器输入报警中断时间。当把监测终端调试好之后,就可以不再使用串行 触屏液晶显示器,将其拆出,既可以节约成本,又可以节约监测终端的电源能量。
[0071] 所述微处理器执行正常使用流程和测试使用流程由用户通过运行方式控制模块 进行手动切换。
[0072] 通过运行方式控制模块的转换开关进行转换,微处理器获取转换信号后选择执行 正常使用流程或测试使用流程。
[0073] 所述步骤a3或步骤b7微处理器控制数据采集模块采集数据,获取模数转换模块的 监测数据包括:
[0074]步骤cl:所述微处理器通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈通电,通过第 二开关三极管控制第二接触器的线圈断电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈断 电,通过模数转换模块的第一比较电路获取阳极与阴极短接对参比电极之间的电压数据; [0075]步骤c2:所述微处理器通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈通电,通过第 二开关三极管控制第二接触器的线圈通电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈断 电,通过模数转换模块的第二比较电路获取阳极与参比电极之间的电压数据;
[0076] 步骤c3:所述微处理器通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈通电,通过第 二开关三极管控制第二接触器的线圈通电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈通 电,通过模数转换模块的第四比较电路获取阳极到阴极的电流数据;
[0077] 步骤c4:所述微处理器通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈通电,通过第 二开关三极管控制第二接触器的线圈通电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈断 电,通过模数转换模块的第三比较电路获取参比电极与第一测试电极之间的电压数据; [0078]步骤c5:所述微处理器通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈断电,通过第 二开关三极管控制第二接触器的线圈断电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈断 电;
[0079] 步骤c6:所述微处理器通过模数转换模块的第五比较电路获取参比电极与第二测 试电极之间的电压数据。
[0080]所述微处理器分别在步骤a3、步骤b7中还通过模数转换模块的电压检测电路获取 电源模块的电压数据,分别在步骤a4、步骤b8中通过物联网模块向用户远程发送电源模块 的电压数据,在步骤b8中还通过串行触屏液晶显示器显示电源模块的电压数据。
[0081]阳极与阴极短接对参比电极之间的电压数据、阳极对参比电极之间的电压数据、 阳极到阴极的电流数据、参比电极与第一测试电极之间的电压数据、参比电极与第二测试 电极之间的电压数据以及电源模块的电压数据是否合格由用户在远程无线终端上进行判 断。
[0082]本发明办卡不需要实名制,单位可批量办理,流量费用更低。本发明电源模块的电 池使用寿命更长。
[0083 ]有益效果:本发明提供了一种基于物联网的阴极保护远程监测终端及其控制方 法,通过采用低功耗的物联网模块和定时采集数据技术,能够延长监测终端维护周期。
附图说明
[0084]图1为本发明的模块结构图;
[0085]图2为微处理器的电路图;
[0086] 图3为数据采集模块的电路图;
[0087] 图4为模数转换模块的电路图;
[0088] 图5为物联网模块的电路图;
[0089] 图6为时钟模块的电路图;
[0090] 图7为运行方式控制模块的电路图;
[0091]图8为电源模块的电路图;
[0092]图9为本发明的方法流程图。
具体实施方式
[0093]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0094]如图1-图9所示,本发明提供了 一种基于物联网的阴极保护远程监测终端及其控 制方法,包括微处理器1、模数转换模块2、数据采集模块3、物联网模块4、时钟模块5、电源模 块6〇
[0095]微处理器1采用的是STM8S208单片机,微处理器1设置有第一数据端组(SCK、M0SI、 MIS0),微处理器1通过第一数据端组(SCK、M0SI、MIS0)连接有模数转换模块2;模数转换模 块2连接有数据采集模块3;数据采集模块3用于采集阴极保护电路的数据;
[0096]微处理器1还设置有第二数据端组(TXD2、RXD2),微处理器1通过第二数据端组 (TXD2、RXD2)连物联网模块4;所述物联网模块4设置有4M6311物联网芯片,所述物联网模块 4用于向用户远程发送监测数据。
[0097] 所述微处理器1还设置有唤醒控制端/INT1,微处理器1通过唤醒控制端/INH连接 时钟模块5的唤醒中断端/INT1;所述时钟模块5设置有S-35390A时钟芯片,微处理器1还设 置有时钟连接端组(SDA、SCL),微处理器1通过时钟连接端组(SDA、SCL)连接S-35390A时钟 芯片传送报警中断时间以及GPRS服务器时间。
[0098]电源模块6为微处理器1、数据采集模块3、物联网模块4供电,微处理器1设置有电 源输出端AD_VCC;电源模块6通过微处理器1的电源输出端AD_VCC为模数转换模块2供电;微 处理器1还设置有电源控制端PG6,微处理器1通过电源控制端PG6控制物联网模块4开关电 源,为了增加隔离效果,电源控制端PG6使用了开关管控制物联网模块4开关电源。
[0099] 如图8所示,电源模块6采用的是MIC290302WU稳压芯片。
[0100] 现有技术中的阴极保护远程监测终端能耗高,使用寿命短,并且使用的是手机卡, 单位使用手机卡办卡也不方便,本发明采用的方法是:通过数据采集模块3定时采集阴极保 护电路的数据,并采用物联网模块4进行远程通信,向用户端定时发送监控数据,发送完成 后,即转为休眠状态,节省能耗。监控数据是否合格由用户在远程电脑终端进行判断。由于 物联网模块4比GPRS模块功耗低,并且物联网卡没有通话与短信功能,只有数据流量功能, 办卡不需要实名制,单位可批量办理,流量费用更低。
[0101]阴极保护电路包括金属管道即阴极,以及与金属管道连接的阳极,还包括一个极 化探头,在极化探头上设置有参比电极,第一测试电极、第二测试电极,由于阴极保护电路 属于现有技术且不属于装置的一部分所以在本发明中不再详细赘述。
[0102]对于物联网模块4由软件控制当有数据传输时唤醒工作,数据传输完成使其休眠。 在不采样、不传输数据时微处理器1也休眠,使其电流消耗降到最低,延长电池使用时间。由 S-35390A时钟芯片定时产生中断唤醒微处理器1进入工作状态。
[0103] 如图2、图7所示,所述微处理器1还设置有运行方式控制端PE6,微处理器1通过运 行方式控制端PE6连接有运行方式控制模块7。运行方式控制模块7设置有转换开关S1,转换 开关S1将运行方式控制端PE6设置为高电平或低电平,给微处理器1发送指令,微处理器1获 取指令后执行正常使用流程或测试使用流程。
[0104]所述数据采集模块3设置有输入接口组XI,所述输入接口组XI设置有阳极端4、阴 极端5、参比端3、第一测试端2、第二测试端1,阳极端4用于连接阴极保护电路的阳极;阴极 端5用于连接阴极保护电路的阴极;参比端3用于连接阴极保护电路的参比电极;第一测试 端2用于连接阴极保护电路的第一测试电极;第二测试端1用于连接阴极保护电路的第二测 试电极;
[0105] 第二测试端1通过电容C1连接第一测试端2,所述第一测试端2通过电容C2连接参 比端3,所述参比端3通过电容C3连接阳极端4,所述阳极端4通过电容C4连接阴极端5;
[0106]第二测试端1连接三端滤波电容CF1的输入端,三端滤波电容CF1的输出端作为第 二测试输入端TEST2,三端滤波电容CF1的接地端接地;三端滤波电容CF1的输出端还经可变 电阻RV1接地;
[0107]第一测试端2连接三端滤波电容CF2的输入端,三端滤波电容CF2的输出端作为第 一测试输入端TEST1,三端滤波电容CF2的接地端接地;三端滤波电容CF2的输出端还经可变 电阻RV2接地;
[0108] 参比端3连接三端滤波电容CF3的输入端,三端滤波电容CF3的输出端作为参比输 入端CBD,三端滤波电容CF3的接地端接地;三端滤波电容CF3的输出端还经可变电阻RV3接 地;
[0109] 阳极端4连接三端滤波电容CF4的输入端,三端滤波电容CF4的输出端作为阳极输 入端YJD,三端滤波电容CF4的接地端接地;三端滤波电容CF4的输出端还经可变电阻RV4接 地;
[0110] 阴极端5连接三端滤波电容CF5的输入端,三端滤波电容CF5的输出端作为阴极输 入端YYJD,三端滤波电容CF5的接地端接地;三端滤波电容CF5的输出端还经可变电阻RV5接 地;
[0111] 所述微处理器1设置有第一接触器控制端PB3,微处理器1通过第一接触器控制端 PB3连接第一开关三极管Q1的控制端,第一开关三极管Q1控制第一接触器J4的线圈通断电, 所述第一测试输入端TEST1还经过第一接触器J4的常闭开关1接阴极输入端YYJD;
[0112] 所述微处理器1还设置有第二接触器控制端PB2,微处理器1通过第二接触器控制 端PB2连接第二开关三极管Q2的控制端,第二开关三极管Q2控制第二接触器J5的线圈通断 电,所述阳极输入端YJD还经过第二接触器J5的常闭开关连接阴极输入端YYJD;
[0113] 所述微处理器1还设置有第三接触器控制端PB1,微处理器1通过第三接触器控制 端连接第三开关三极管Q3的控制端,第三开关三极管Q3控制第三接触器J6的线圈通断电, 所述阳极输入端YJD经过第三接触器J6的常开开关后,再经过电阻RZ1连接阴极输入端 YYJD。
[0114] 所述模数转换模块2设置有模数转换芯片AD7794BRU,模数转换芯片AD7794BRU的 基准输入端VREF+连接有基准电路,基准电路设置有基准电压芯片ADR291G/LM285D,模数转 换芯片AD7794BRU、基准电压芯片ADR291G/LM285D均由微处理器1的电源输出端AD_VCC供 电;
[0115] 所述模数转换芯片设置有第一转换端组(AI0+、AI0-),模数转换芯片通过第一转 换端组(AI0+、AI0-)连接有第一比较电路;第一比较电路的正输入端连接阴极输入端YYGD, 第一比较电路的负输入端连接参比输入端CBD;第一比较电路的正输出端连接第一转换端 组的正极AI0+;第一比较电路的负输出端连接第一转换端组的负极AI0-;
[0116] 所述第一比较电路包括第一双向稳压管TV4,第一比较电路的正输入端、负输入端 通过第一双向稳压管TV4连接,第一比较电路的正输入端还经电阻R6连接电阻R7的一端,电 阻R7的该端还经电容C7接地,电阻R7的另一端作为第一比较电路的正输出端连接第一转换 端组的正极AI0+,电阻R7的另一端还经电容C8接地;
[0117] 第一比较电路的负输入端还经电阻R8连接电阻R9的一端,电阻R9的该端还经电容 C11接地,电阻R9的另一端作为第一比较电路的负输出端连接第一转换端组的负极AI0-,所 述电阻R9的另一端还经电容C12接地;
[0118] 电阻R6与电阻R7的公共端还经电容C9连接电阻R8与电阻R9的公共端;
[0119] 电阻R7的另一端还经电容C10连接电阻R9的另一端;
[0120]所述模数转换芯片设置有第二转换端组(AI1 +、AIH,模数转换芯片通过第二转 换端组(AI1+、AI1_)连接有第二比较电路;
[0121] 第二比较电路的正输入端连接阳极输入端YJD,第二比较电路的负输入端连接参 比输入端CBD;第二比较电路的正输出端连接第二转换端组的正极AI1+,第二比较电路的负 输出端连接第二转换端组的负极All-;
[0122] 第二比较电路与第一比较电路的结构相同;不再详述。
[0123] 所述模数转换芯片设置有第三转换端组(AI2+、AI2_),模数转换芯片通过第三转 换端组(AI2+、AI2_)连接有第三比较电路;
[0124] 第三比较电路的正输入端连接参比输入端CBD,第三比较电路的负输入端连接第 一测试输入端TEST1;第三比较电路的正输出端连接第三转换端组的正极AI2+,第三比较电 路的负输出端连接第三转换端组的负极AI2-;
[0125] 第三比较电路与第一比较电路的结构相同;不再详述。
[0126] 所述模数转换芯片设置有第四转换端组(AI3+、AI3_),模数转换芯片通过第四转 换端组(AI3+、AI3-)连接有第四比较电路;
[0127] 第四比较电路的正输入端连接阳极输入端YJD,第四比较电路的负输入端连接阴 极输入端YYJD;第四比较电路的正输出端连接第四转换端组的正极AI3+,第四比较电路的 负输出端连接第四转换端组的负极AI3-;
[0128] 第四比较电路与第一比较电路的结构相同;不再详述。
[0129] 所述模数转换芯片设置有第五转换端组(AI5+、AI5_),模数转换芯片通过第五转 换端组(AI5+、AI5_)连接有第五比较电路;
[0130] 第五比较电路的正输入端连接参比输入端CBD,第五比较电路的负输入端连接第 二测试输入端TEST2;第五比较电路的正输出端连接第五转换端组的正极AI5+,第五比较电 路的负输出端连接第五转换端组的负极AI5-;
[0131]第五比较电路与第一比较电路的结构相同;不再详述。
[0132]所述模数转换芯片设置有第六转换端组(AI4+、AI4_),模数转换芯片通过第六转 换端组(AI4+、AI4_)连接有电压检测电路;
[0133] 电压检测电路包括电阻R22,电阻R22的一端连接电源模块6的电压输出端VBIN,电 阻R22的另一端经电阻R23接地,电阻R22的另一端还经第二双向稳压管TV8接地,电阻R22的 另一端还连接电阻R24的一端,电阻R24的另一端经电容C31接地,电阻R24的另一端还连接 电阻R25的一端,电阻R25的另一端经电容C32接地,电阻R25的另一端作为电压检测电路的 输出端连接到第六转换端组的正极AI4+,第六转换端组的负极接地。
[0134] 所述物联网模块4设置有M6311物联网芯片,该M6311物联网芯片连接有物联网卡 座 SnW06-219P。 t〇135] 一种基于物联网的阴极保护远程监测终端的控制方法,适用于所述的基于物联网 的阴极保护远程监测终端;微处理器1设置有正常使用流程和测试使用流程;所述测试使用 流程需将微处理器1连接串行触屏液晶显示器;
[0136]所述微处理器1获取运行方式控制模块7的指令,根据运行方式控制模块7的指令 判断执行正常使用流程或测试使用流程; t〇137] 正常使用流程包括如下步骤:
[0138] 步骤al:微处理器1获取时钟模块5的唤醒中断信号,停止休眠;
[0139]步骤a2:微处理器1通过电源输出端为模数转换模块2供电,微处理器1通过电源控 制端控制物联网模块4接通电源;
[0140] 步骤a3:微处理器1控制数据采集模块3采集数据,获取模数转换模块2的监测数 据,该监测数据由数据采集模块3获取的阴极保护电路的数据模数转换而成;
[0141] 步骤a4:微处理器1将监控数据分类处理后传送给物联网模块4,物联网模块4向用 户远程发送监测数据;
[0142] 步骤a5:微处理器1停止电源输出端为模数转换模块2供电,微处理器1通过电源控 制端控制物联网模块4关闭电源;
[0143] 步骤a6:微处理器1进入休眠状态,等待唤醒,返回步骤al;
[0144] 所述测试使用流程包括如下步骤:
[0145] 步骤b 1:微处理器1通过电源输出端为模数转换模块2供电,微处理器1通过电源控 制端控制物联网模块4接通电源;
[0146] 步骤b2:微处理器1通过物联网模块4获取GPRS信号质量;
[0147] 步骤b3:微处理器1通过串行触屏液晶显示器显示GPRS信号质量;
[0148] 步骤M:微处理器1通过物联网模块4获取GPRS服务器时间;
[0149] 步骤b5:微处理器1根据GPRS服务器时间同步时钟模块5的时间;
[0150]步骤b6:微处理器1获取串行触屏液晶显示器的报警中断时间,并通过该报警中断 时间设置时钟模块5的报警中断时间,通过串行触屏液晶显示器显示报警中断时间;
[0151]步骤b7:微处理器1控制数据采集模块3采集数据,获取模数转换模块2的监测数 据,该监测数据由数据采集模块3获取的阴极保护电路的数据模数转换而成;
[0152]步骤b8:微处理器1将监控数据分类处理后传送给物联网模块4,物联网模块4向用 户远程发送监测数据,微处理器1还通过串行触屏液晶显示器显示监测数据;
[0153]步骤b9:微处理器1停止电源输出端为模数转换模块2供电,微处理器1通过电源控 制端控制物联网模块4关闭电源。
[0154]所述微处理器1执行正常使用流程和测试使用流程由运行方式控制模块7进行手 动切换。
[0155]所述步骤a3或步骤b7微处理器1控制数据采集模块3采集数据,获取模数转换模块 2的监测数据包括:
[0156] 步骤cl:所述微处理器1通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈通电,通过第 二开关三极管控制第二接触器的线圈断电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈断 电,通过模数转换模块2的第一比较电路获取阳极与阴极短接对参比电极之间的电压数据; [0157]步骤c2:所述微处理器1通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈通电,通过第 二开关三极管控制第二接触器的线圈通电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈断 电,通过模数转换模块2的第二比较电路获取阳极与参比电极之间的电压数据;
[0158]步骤c3:所述微处理器1通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈通电,通过第 二开关三极管控制第二接触器的线圈通电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈通 电,通过模数转换模块2的第四比较电路获取阳极到阴极的电流数据;
[0159]步骤c4:所述微处理器1通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈通电,通过第 二开关三极管控制第二接触器的线圈通电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈断 电,通过模数转换模块2的第三比较电路获取参比电极与第一测试电极之间的电压数据; [0160]步骤c5:所述微处理器1通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈断电,通过第 二开夫二扱管控制第二接触器的线圈断电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈断 电;
[0161]步骤c6:所述微处理器1通过模数转换模块2的第五比较电路获取参比电极与第二 测试电极之间的电压数据。
[0162]所述微处理器分别在步骤a3、步骤b7中还通过模数转换模块的电压检测电路获取 电源模块6的电压数据,分别在步骤a4、步骤b8中通过物联网模块向用户远程发送电源模块 6的电压数据,在步骤b8中还通过串行触屏液晶显示器显示电源模块6的电压数据。
[0163] GPRS信号质量是指GPRS信号的强弱,微处理器1将监控数据分类处理是指将模数 转换模块2转换后的数据,分为阳极与阴极短接对参比电极之间的电压数据、阳极对参比电 极之间的电压数据、阳极到阴极的电流数据、参比电极与第一测试电极之间的电压数据、参 比电极与第二测试电极之间的电压数据、电源模块6的电压数据,分别传送给物联网模块4。 [0164]综上所述,本发明提供了一种基于物联网的阴极保护远程监测终端及其控制方 法,通过采用低功耗的物联网模块和定时采集数据技术,能够延长监测终端维护周期。

Claims (8)

1. 一种基于物联网的阴极保护远程监测终端,包括微处理器(1)、模数转换模块(2)、数 据采集模块(3)、电源模块(6);其特征在于:还包括物联网模块⑷、时钟模块(5),微处理器 (1)设置有第一数据端组,微处理器⑴通过第一数据端组连接模数转换模块(2),巧述模数 转换模块(2)设置有数据输入端组,模数转换模块(2)通过数据输入端组连接数据采集模块 (3),所述数据采集模块(3)用于采集阴极保护电路的数据; 微处理器(1)还设置有第二数据端组,微处理器(1)通过第二数据端组连接物联网模块 ⑷,所述物联网模块⑷用于向用户远程发送监测数据; 所述微处理器(1)还设置有唤醒控制端,微处理器(1)通过唤醒控制端连接时钟模块 ⑸的唤醒中断端,所述微处理器(1)还设置有时钟连接端组,微处理器(1)通过时钟连接端 组连接时钟模块(5)的时钟数据端组; 电源模块(6)为微处理器(1)、数据采集模块(3)、物联网模块⑷供电,微处理器⑴设 置有电源输出端,电源模块^3)通过微处理器(1)的电源输出端为模数转换模块(2)供电;微 处理器(1)还设置有电源控制端,微处理器(1)通过电源控制端控制物联网模块(4)开关电 源; 所述数据采集模块(3)设置有输入接口组,所述输入接口组设置有阳极端、阴极端、参 比端、第一测试端、第二测试端,阳极端用于连接阴极保护电路的阳极;阴极端用于连接阴 极保护电路的阴极;参比端用于连接阴极保护电路的参比电极;第一测试端用于连接阴极 保护电路的第一测试电极;第二测试端用于连接阴极保护电路的第二测试电极; 第二测试端通过电容C1连接第一测试端,所述第一测试端通过电容C2连接参比端,所 述参比端通过电容C3连接阳极端,所述阳极端通过电容C4连接阴极端; 第二测试端连接三端滤波电容CF1的输入端,三端滤波电容CF1的输出端作为第二测试 输入端,三端滤波电容CF1的接地端接地;三端滤波电容CF1的输出端还经可变电阻RV1接 地; 第一测试端连接三端滤波电容CF2的输入端,三端滤波电容CF2的输出端作为第一测试 输入端,三端滤波电容CF2的接地端接地;三端滤波电容CF2的输出端还经可变电阻RV2接 地; 参比端连接三端滤波电容CF3的输入端,二端滤波电容CF3的输出端作为参比输入端, 三端滤波电容CF3的接地端接地;三端滤波电容CF3的输出端还经可变电阻RV3接地; 阳极端连接三端滤波电容CF4的输入端,三端滤波电容CF4的输出端作为阳极输入端, 三端滤波电容CF4的接地端接地;三端滤波电容CF4的输出端还经可变电阻RV4接地; 阴极端连接三端滤波电容CF5的输入端,三端滤波电容CF5的输出端作为阴极输入端, 三端滤波电容CF5的接地端接地;三端滤波电容CF5的输出端还经可变电阻RV5接地; 所述微处理器(1)设置有第一接触器控制端,微处理器(1)通过第一接触器控制端连接 第一开关三极管的控制端,第一开关三极管控制第一接触器的线圈通断电,所述第一测试 输入端还经过第一接触器的常闭开关连接阴极输入端; 所述微处理器(1)还设置有第二接触器控制端,微处理器(1)通过第二接触器控制端连 接第二开关三极管的控制端,第二开关三极管控制第二接触器的线圈通断电,所述阳极输 入端还经过第二接触器的常闭开关连接阴极输入端; 所述微处理器(1)还设置有第三接触器控制端,微处理器(1)通过第三接触器控制端连 接第三开关三极管的控制端,第三开关三极管控制第三接触器的线圈通断电,所述阳极输 入端经过第三接触器的常开开关后,再经过电阻RZ1连接阴极输入端。
2. 根据权利要求1所述的基于物联网的阴极保护远程监测终端,其特征在于:所述微处 理器(1)还设置有运行方式控制端,微处理器(1)通过运行方式控制端连接有运行方式控制 模块⑺。
3. 根据权利要求1所述的基于物联网的阴极保护远程监测终端,其特征在于:所述模数 转换模块(2)设置有模数转换芯片,模数转换芯片的基准输入端连接有基准电路,模数转换 芯片、基准电路均由微处理器(1)的电源输出端供电; 所述模数转换芯片设置有第一转换端组,模数转换芯片通过第一转换端组连接有第一 比较电路;第一比较电路的正输入端连接阴极输入端,第一比较电路的负输入端连接参比 输入端;第一比较电路的正输出端连接第一转换端组的正极;第一比较电路的负输出端连 接第一转换端组的负极; 所述第一比较电路包括第一双向稳压管,第一比较电路的正输入端、负输入端通过第 一双向稳压管连接,第一比较电路的正输入端还经电阻R6连接电阻R7的一端,电阻R7的该 端还经电容C7接地,电阻R7的另一端作为第一比较电路的正输出端连接第一转换端组的正 极,电阻R7的另一端还经电容C8接地; 第一比较电路的负输入端还经电阻R8连接电阻R9的一端,电阻R9的该端还经电容C11 接地,电阻R9的另一端作为第一比较电路的负输出端连接第一转换端组的负极,所述电阻 R9的另一端还经电容C12接地; 电阻R6与电阻R7的公共端还经电容C9连接电阻R8与电阻R9的公共端; 电阻R7的另一端还经电容CIO连接电阻R9的另一端; 所述模数转换芯片设置有第二转换端组,模数转换芯片通过第二转换端组连接有第二 比较电路; 第二比较电路的正输入端连接阳极输入端,第二比较电路的负输入端连接参比输入 端;第二比较电路的正输出端连接第二转换端组的正极,第二比较电路的负输出端连接第 二转换端组的负极; 第二比较电路与第一比较电路的结构相同; 所述模数转换芯片设置有第三转换端组,模数转换芯片通过第三转换端组连接有第三 比较电路; 第三比较电路的正输入端连接参比输入端,第三比较电路的负输入端连接第一测试输 入端;第三比较电路的正输出端连接第三转换端组的正极,第三比较电路的负输出端连接 第三转换端组的负极; 第三比较电路与第一比较电路的结构相同; 所述模数转换芯片设置有第四转换端组,模数转换芯片通过第四转换端组连接有第四 比较电路; 第四比较电路的正输入端连接阳极输入端,第四比较电路的负输入端连接阴极输入 端;第四比较电路的正输出端连接第四转换端组的正极,第四比较电路的负输出端连接第 四转换端组的负极; 第四比较电路与第一比较电路的结构相同; 所述槙数转换芯片设置有第五转换端组,模数转换芯片通过第五转换端组连接有第五 比较电路; 第五比较电路的正输入端连接参比输入端,第五比较电路的负输入端连接第二测试输 入端;第五比较电路的正输出端连接第五转换端组的正极,第五比较电路的负输出端连接 第五转换端组的负极; 第五比较电路与第一比较电路的结构相同。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的阴极保护远程监测终端,其特征在于:所述模数 转换芯片设置有第六转换端组,模数转换芯片通过第六转换端组连接有电压检测电路; 电压检测电路包括电阻R22,电阻R22的一端连接电源模块(6)的电压输出端VBIN,电阻 R22的另一端经电阻R23接地,电阻R22的另一端还经第二双向稳压管TV8接地,电阻R22的另 一端还连接电阻R24的一端,电阻R24的另一端经电容C31接地,电阻R24的另一端还连接电 阻R25的一端,电阻似5的另一端经电容C32接地,电阻R25的另一端作为电压检测电路的输 出端连接到第六转换端组的正极,第六转换端组的负极接地。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的阴极保护远程监测终端,其特征在于:所述物联 网模块⑷设置有M6311物联网芯片,该M6311物联网芯片连接有物联网卡座。
6.—种基于物联网的阴极保护远程监测终端的控制方法,适用于权利要求2所述的基 于物联网的阴极保护远程监测终端;其特征在于,微处理器(1)设置有正常使用流程和测试 使用流程;所述测试使用流程需将微处理器(1)连接串行触屏液晶显示器; 所述微处理器(1)获取运行方式控制模块(7)的指令,根据运行方式控制模块(7)的指 令判断执行正常使用流程或测试使用流程; 正常使用流程包括如下步骤: 步骤al:微处理器⑴获取时钟模块⑸的唤醒中断信号,停止休眠; 步骤a2:微处理器⑴通过电源输出端为模数转换模块⑵供电,微处理器⑴通过电源 控制端控制物联网模块⑷接通电源; 步骤a3:微处理器(1)控制数据采集模块(¾采集数据,获取模数转换模块⑵的监测数 据,该监测数据由数据采集模块(3)获取的阴极保护电路的数据模数转换而成; 步骤a4:微处理器(1)将监控数据分类处理后传送给物联网模块(4),物联网模块(4)向 用户远程发送监测数据; 步骤a5:微处理器⑴停止电源输出端为模数转换模块⑵供电,微处理器⑴通过电源 控制端控制物联网模块⑷关闭电源; 步骤a6:微处理器(1)进入休眠状态,等待唤醒,返回步骤al; 所述测试使用流程包括如下步骤: 步骤bl:微处理器⑴通过电源输出端为模数转换模块⑵供电,微处理器⑴通过电源 控制端控制物联网模块⑷接通电源; 步骤b2:微处理器⑴通过物联网模块⑷获取GPRS信号质量; 步骤b3:微处理器⑴通过串行触屏液晶显示器显示GPRS信号质量; 步骤b4:微处理器⑴通过物联网模块⑷获取GPRS服务器时间; 步骤b5:微处理器⑴根据GPRS服务器时间同步时钟模块⑸的时间; 步骤b6:微处理器(1)获取串行触屏液晶显示器的报警中断时间,并通过该报警中断时 间设置时钟模块⑸的报警中断时间; 步骤b7:微处理器⑴控制数据采集模块(3)采集数据,获取模数转换模块(2)的监测数 据,该监测数据由数据采集模块(3)获取的阴极保护电路的数据模数转换而成; 步骤b8:微处理器(1)将监控数据分类处理后传送给物联网模块(4),物联网模块(4)向 用户远程发送监测数据,微处理器(1)还通过串行触屏液晶显示器显示监测数据; 步骤b9:微处理器(1)停止电源输出端为模数转换模块(2)供电,微处理器(1)通过电源 控制端控制物联网模块⑷关闭电源。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的阴极保护远程监测终端的控制方法,其特征在 于,所述步骤a3或步骤b7微处理器(1)控制数据采集模块(3)采集数据,获取模数转换模块 ⑵的监测数据包括: 步骤cl:所述微处理器(1)通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈通电,通过第二 开关三极管控制第二接触器的线圈断电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈断 电,通过模数转换模块(2)的第一比较电路获取阳极与阴极短接对参比电极之间的电压数 据; 步骤c2:所述微处理器(1)通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈通电,通过第二 开关三极管控制第二接触器的线圈通电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈断 电,通过模数转换模块(2)的第二比较电路获取阳极与参比电极之间的电压数据; 步骤c3:所述微处理器(1)通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈通电,通过第二 开关三极管控制第二接触器的线圈通电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈通 电,通过模数转换模块(2)的第四比较电路获取阳极到阴极的电流数据; 步骤c4:所述微处理器(1)通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈通电,通过第二 开关三极管控制第二接触器的线圈通电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈断 电,通过模数转换模块(2)的第三比较电路获取参比电极与第一测试电极之间的电压数据; 步骤c5:所述微处理器(1)通过第一开关三极管控制第一接触器的线圈断电,通过第二 开关三极管控制第二接触器的线圈断电,通过第三开关三极管控制第三接触器的线圈断 电; 步骤c6:所述微处理器(1)通过模数转换模块(¾的第五比较电路获取参比电极与第二 测试电极之间的电压数据。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的阴极保护远程监测终端的控制方法,其特征在 于:所述微处理器(1)分别在步骤a3、步骤b7中还通过模数转换模块(2)的电压检测电路获 取电源模块(6)的电压数据,分别在步骤a4、步骤bS中通过物联网模块(4)向用户远程发送 电源模块⑹的电压数据,在步骤b8中还通过串行触屏液晶显示器显示电源模块⑹的电压 数据。
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