CN111474203A - 一种基于云组态的便携式无人值守土壤热物性检测仪 - Google Patents

一种基于云组态的便携式无人值守土壤热物性检测仪 Download PDF

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CN111474203A
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Inventor
许东来
秦欣凯
胡旭东
张硕瑞
李明飞
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Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/054—Input/output
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network

Abstract

本发明设计了一台基于云组态的便携式无人值守土壤热物性检测仪。该检测仪的结构主要包括：主箱体(1)、功率显示器(2)、PLC触摸屏一体机(3)、加热器(4)、水泵(5)。本仪器有以下两个特点：一是实现土壤热物性检测仪的便携化，便于单人携带，运输方便，进而可以快速响应工程的需要。二是无人值守，仪器密封性好、可靠性高，可以适应户外恶劣的工作环境，并且基于云组态技术通过4G网络实现远距离数据传输，达到一人远程控制多台测量仪器的效果，从而极大提高工作效率，有效降低研究人员户外辅助工作量及出差次数。

Description

一种基于云组态的便携式无人值守土壤热物性检测仪
技术领域
本发明是一种基于云组态的便携式无人值守土壤热物性检测仪，涉及土壤源热泵系统的前期测量，能有效测量当地土壤导热系数。
背景技术
能源和环境问题是当今世界各国面临的重大问题，清洁能源的利用问题更成为我们面临的重要课题。而地热资源潜力大，对环境很少污染。利用地热资源的方式有多种，土壤源热泵是其中一种有效的方式。
设计土壤源热泵系统的地热换热器需要知道土壤的导热系数、热扩散率、和体积比热(单位体积热容量)等一系列参数。如果物性参数不准确,则设计的系统可能不能满足负荷需要,也可能规模过大,从而大大增加初投资。所以，为了降低施工成本，有必要准确的知道土壤导热系数。
传统的热物性测量仪过于笨重，不适合单人携带，且不具有远程操作功能，随着5G时代的到来，各种云技术应运而来，为本发明提供了技术保障，因此设计一台基于云组态的便携式无人值守土壤热物性检测仪具有重要意义。
发明内容
本发明具有便携性，高效性，独立性三个特点，适合单人携带，无人值守，远程控制能够快速响应工程需要。
一种基于云组态的便携式无人值守土壤热物性检测仪，包括左右两个主箱体，起到干湿分离的左右保证运行更加安全可靠，其中左箱体主要包括：功率显示器2、PLC触摸屏一体机3；右箱体主要包括加热器4、水泵5。其中主箱体1应具有良好的密闭性，防潮防水，但又不能阻隔信号：并且主箱体上同时附带一个小箱体用来存放各种管路及必备工具；该箱体不大配备万向轮，适合单人携带；功率显示器2用来显示加热器的实时功率；PLC触摸屏一体机3具有无线远程传输功能，通过流量卡可接入互联网与云组态相连，便于无线远程操控；加热器4具有即热式功能，最大功率8千瓦能使水充分加热；水泵5管路循环系统的动力源，用于水循环。
PLC触摸屏一体机3具有无线传输功能，是本设备的核心部件。PLC通过控制热水器的功率及水流量可以有效控制水温，且具有数据记录及报警功能；触摸屏提供人机交互界面，使操作者能够轻松应对，本装置的最大特点就是能够实现远程监控设备，远程操作设备，以及远程传输测量数据，因此PLC触摸屏一体机具有远程数据传输功能，可以实现与云组态平台的实时互联，在云端也可以轻松操作设备，记录数据。
基于云组态技术本设备可实现多平台同步操作功能，当设备通过4G网络接入云平台后，可以实现本地触摸屏，PC客户端，微信小程序，安卓app四平台同步操控。同时可以多台设备同时接入云平台，实现在不同地点不同设备上操控多台设备的功能，极大减少操控人员的工作量，提高效率。
基于上述设计，本设备满足了便携性和远程操作性。
附图说明
图1整体框架图
图2系统流程图
图3硬件连接图
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，该系统主要包括采集模块和无线通信模块，仪器通过收集各传感器采集的数据，将数据进行线下储存，通过TCP/IP与具有无线远程数据传输的触摸屏连接，将数据传送至云平台，实现云端设备的远程操控功能。
如图2所示系统流程如下，包括1入水口，2第一温度传感器，3平衡阀，4补水箱，5旁通阀，6第二压力传感器，7加热器，8流量计，9第三压力传感器，10第二温度传感器，11水泵，12第一压力传感；由所需测量位置的井与本装置相连，经入水口流入，在第一温度传感器处测量进水温度；平衡阀及补水箱检测水位变化并及时补充水量；两个压力传感器检测水压变化，及时报警防止设备损坏；水流流经加热器加热，进入地井，进入之前采集出水温度，之后水流经过地井在返回本装置，如此循环，记录多次出入水温度，通过计算便可计算出当地土壤导热系数。
如图3所示，为本检测仪的硬件连接图。

Claims (2)

1.一种基于云组态的便携式无人值守土壤热物性检测仪，其结构特征在于：包括左右两个主箱体，起到干湿分离的左右保证运行安全可靠，其中左箱体包括：功率显示器、PLC触摸屏一体机；右箱体包括加热器、水泵。左右两个主箱体具有密闭性，防潮防水，但又不能阻隔信号：并且主箱体上同时附带一个小箱体用来存放各种管路及必备工具；该箱体不大配备万向轮，适合单人携带；功率显示器用来显示加热器的实时功率；PLC触摸屏一体机具有无线远程传输功能，通过流量卡接入互联网与云组态相连，便于无线远程操控；加热器具有即热式功能；水泵管路循环系统的动力源，用于水循环。
2.根据权利要求1所述的一种基于云组态的便携式无人值守土壤热物性检测仪，其特征在于：具有远程数据传输功能，PLC通过控制热水器的功率及水流量可以有效控制水温，且具有数据记录及报警功能；触摸屏提供人机交互界面，实现远程监控设备，远程操作设备，以及远程传输测量数据。
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