CN1760779A - 基于微处理器及gsm/gprs的空气压缩机远程监测系统 - Google Patents

Abstract

一种工业控制技术领域的基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统。包括：信息采集模块、人机交互及存储模块、数据无线网络传输模块、远程接收及监控平台，人机交互及存储模块用于设定系统的各种系统参数并启动该系统，信息采集模块将采集到的信息经过处理后与用户设定的参数进行比较，并通过数据无线网络传输模块将异常情况的异常时间及异常类型发送至远程接收及监控平台，远程接收及监控平台将异常数据集中起来进行数据分析，以发现异常产生的原因。本发明采用了高性能微处理器及扩展的人机界面和GSM/GPRS模块系统，成本和功耗都很低，且创新性较强，可靠性高。GSM/GPRS的增值服务可更好的方便服务商及时检测机器的老化程度，方便维护及保养，节省成本。

Description

基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统

技术领域

本发明涉及的是一种工业控制技术领域的系统，具体是一种基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统。

背景技术

空气压缩机控制器是空气压缩机的控制心脏。一台性能优秀的空气压缩机除了自身精密的机械结构外，控制器也是决定性能一个十分重要的因素。做到及时、快速、正确、稳定的响应是一个性能卓越控制器所追求的几个重要指标。在空压机的发展历史过程中，控制器部分先后经历了机械式、低压电器式、PLC式等几个大的变革。近些年来随着微电子技术的飞速发展，微电子技术越来越多的涉及到了控制器内部结构，使得控制器的反映速度越来越快，体积越来越小，功能越来越完善。与此同时，无线网络技术的发展使远程监控控制器的指标参数成为可能。这对压缩机供应商远程监控系统来科学保养、维修以减少售后服务成本，以及为开发下一代产品提供科学数据都具有重要意义。

经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利“高性能空压机智能控制器”，申请号CN03229418.2，发明了一种高性能空压机智能控制器，包括：微处理器、电源电路、故障信号输入电路、数字和指示灯显示电路、控制电路。该发明解决了微处理器接受的温度和压力传感器电信号弱、干扰大和非线化的技术问题。该发明具有以下局限性：(1)没有良好的人机界面，交互性比较差。(2)无法以远程的方式在线监控设备的运行状态，实时性比较差。(3)更无法通过网络方式将分布在各点的设备进行有效的信息网络化采集和网络化管理。

发明内容

本发明的目的在于空气压缩机运行数据监测的重要性及现有技术的缺陷和不足，提供一种基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统，可以不受空间地域、时间、采集点数量限制，实时自动实现控制器运行数据的无人化采集，并通过无线网络实时传到远程监测中心，供相关人员分析、使用。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：信息采集模块、人机交互及存储模块、数据无线网络传输模块、远程接收及监控平台。人机交互及存储模块用于设定系统的各种系统参数并启动该系统，信息采集模块将采集到的信息经过处理后与用户设定的参数进行比较，并通过数据无线网络传输模块将异常情况的异常时间及异常类型发送至远程接收及监控平台，远程接收及监控平台将异常数据集中起来进行数据分析，以方便发现异常产生的原因。

信息采集模块包括：压力传感器、温度传感器、风机转速传感器、油过滤器阻塞传感器、主电机过载传感器、相序故障传感器、AD转换器、IO量接收器、变送器。压力传感器检测气缸内的气体压力，气压值转换为电压信号送入变送器。温度传感器测量排气温度，温度传感器将温度信号变为电压信号送入变送器。风机转速传感器将风机运转速度转变为电压信号送入变送器。变送器将各传感器输出的电压信号转变为0-5V标准电压信号，变送器输出信号进入AD转换器各输入通道。油过滤器阻塞传感器、主电机过载传感器、相序故障传感器是IO量传感器，经由变送器后产生0/5V电压，输入IO数字量接收器各通道。微处理器对该模块进行控制，并对由AD转换器和IO数字量接收器转换的结果进行处理。

人机交互及存储模块包括：微处理器、矩阵式键盘、LCD图形式显示屏、RTC时钟芯片和FLASH存储器。矩阵式键盘是用户用来根据实际需要控制系统的启动、停止及调整各个预设参数。LCD图形式显示屏可以实现中英文两种语言界面，通过显示屏调整参数以及将最终结果反馈给用户，RTC时钟芯片将提供用户当前时间及记录运行总共时间，FLASH存储器将用户设定的数据记录在FLASH存储器中。矩阵式键盘、LCD图形式显示屏、RTC时钟芯片、FLASH存储器都是由微处理器控制，并通过微处理器进行相互之间的交互。

数据无线网络传输模块包括：第一GSM/GPRS无线通讯模块、第一SIM卡、第一天线、第一逻辑控制电路。将处理后的传感器信息数据送入第一GSM/GPRS无线通讯模块，并对该模块进行控制，使其以GPRS或GSM方式将数据通过天线发出，第一SIM卡为可充值卡，第一GSM/GPRS无线通讯模块与其相联，通过它与电信网联接，第一逻辑控制电路用以产生特定时序，控制第一GSM/GPRS无线通讯模块的启动。

远程接收及监控平台包括：监测服务器、第二GSM/GPRS无线传输模块、第二SIM卡、第二天线、第二逻辑控制电路。其中，第二GSM/GPRS无线传输模块、第二SIM卡、第二天线、第二逻辑控制电路构成一个接收模块。监测服务器内装有接收程序和监控网页，本身有固定的IP地址，当采用GPRS方式工作时，监测数据经无线网络传输直接送入监测服务器的IP端口，经接收程序解析后在监控网页上显示及处理。当采用GSM方式工作时，监测数据经无线网络、第二天线，进入接收第二GSM/GPRS无线通讯模块，再经第二逻辑控制电路进入服务器接收程序，解析后在监控网页上显示及处理。第二SIM卡为可充值卡，第二GSM/GPRS无线通讯模块与其相联，通过它与电信网联接，第二逻辑控制电路用以产生特定时序，控制第二GSM/GPRS无线通讯模块的启动。

本发明的有益效果是：以微处理器为核心的空气压缩机控制器打破了传统的低压电器及PLC式控制器，成本低，编程灵活，可扩展性强。同时该系统增加了SIEMENS公司的TC45型号GSM/GPRS无线通讯模块可以将运行时的异常时间及类型发送至远程接收及监控平台，这为厂商分析异常提供了有利的数据保障，不仅为更新换代产品提供科学依据，而且也可以借此更有针对性的提供售后服务。

附图说明

图1为本发明组成结构框图；

图2为人机交互及存储模块组成框图；

图3为本发明数据无线网络传输模块组成框图；

图4为本发明远程接收及监控平台框图；

图5为本发明信息采集模块框图。

图中，信息采集模块1、人机交互及存储模块2、无线网络传输模块3、远程接收及监控平台4、微处理器5、矩阵式键盘6、LCD图形式显示屏7、RTC时钟芯片8、FLASH存储器9、GSM/GPRS无线通讯模块10、SIM卡11、天线12、逻辑控制电路13、监测服务器14、GSM/GPRS无线通讯模块15、SIM卡16、天线17、逻辑控制电路18、IO数字量接收器19、AD转换器20、压力传感器21、温度传感器22、风机转速传感器23、油过滤器阻塞传感器24、主电机过载传感器25、相序故障传感器26、变送器27。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括：信息采集模块1、人机交互及存储模块2、数据无线网络传输模块3、远程接收及监控平台4。人机交互及存储模块2用于设定系统的各种系统参数并启动该系统，信息采集模块1将采集到的信息经过处理后与用户设定的参数进行比较，并通过数据无线网络传输模块3将异常情况的异常时间及异常类型发送至远程接收及监控平台4，远程接收及监控平台4将异常数据集中起来进行数据分析，以发现异常产生的原因。

信息采集模块1包括：IO数字量接收器19、AD转换器20、压力传感器21、温度传感器22、风机转速传感器23、油过滤器阻塞传感器24、主电机过载传感器25、相序故障传感器26、变送器27。压力传感器21检测气缸内的气体压力，气压值转换为电压信号送入变送器27。温度传感器22测量排气温度，温度传感器22将温度信号变为电压信号送入变送器27。风机转速传感器23将风机运转速度转变为电压信号送入变送器27。变送器27将各传感器输出的电压信号转变位0-5V标准电压信号，变送器27输出信号进入AD转换器20各输入通道。油过滤器阻塞传感器24、主电机过载传感器25、相序故障传感器26是IO量传感器，经由变送器后产生0/5V电压，输入IO数字量接收器19各通道。微处理器5对该模块进行控制，并对由AD转换器20和IO数字量接收器19转换的结果进行处理。

人机交互及存储模块2包括：微处理器5、矩阵式键盘6、LCD图形式显示屏7、RTC时钟芯片8和FLASH存储器9。矩阵式键盘6是用户用来根据实际需要控制系统的启动、停止及调整各个预设参数。LCD图形式显示屏7可以实现中英文两种语言界面，通过显示屏调整参数以及将最终结果反馈给用户，RTC时钟芯片8将提供用户当前时间及记录运行总共时间，FLASH存储器9将用户设定的数据记录在FLASH存储器9中。矩阵式键盘6、LCD图形式显示屏7、RTC时钟芯片8、FLASH存储器9都是由微处理器5控制，并通过微处理器5进行相互之间的交互。

数据无线网络传输模块3包括：GSM/GPRS无线通讯模块10、SIM卡11、天线12、逻辑控制电路13。微处理器5将处理后的传感器信息数据送入GSM/GPRS无线通讯模块10，并对该模块进行控制，使其以GPRS或GSM方式将数据通过天线12发出，SIM卡11为可充值卡，GSM/GPRS无线通讯模块10与其相联，通过它与电信网联接，逻辑控制电路13用以产生特定时序，控制GSM/GPRS无线通讯模块10的启动。

远程接收及监控平台4包括：监测服务器14、GSM/GPRS无线传输模块15、SIM卡16、天线17、逻辑控制电路18。监测服务器14内装有接收程序和监控网页，本身有固定的IP地址，当采用GPRS方式工作时，监测数据经无线网络传输直接送入监测服务器14的IP端口，经接收程序解析后在监控网页上显示及处理。当采用GSM方式工作时，监测数据经无线网络、天线17，进入接收GSM/GPRS无线通讯模块15，再经逻辑控制电路18进入监测服务器14接收程序，解析后在监控网页上显示及处理。SIM卡16为可充值卡，GSM/GPRS无线通讯模块15与其相联，通过它与电信网联接，逻辑控制用以产生特定时序，控制GSM/GPRS无线通讯模块15的启动。

变送器27将输入进的各个传感器信号变换后转换成0~5V及0/5V的可被微处理器5接收的电压信号。微处理器5对AD转换器20、IO数字量接收器19进行控制，分别将转换结果输出送入微处理器5进行处理。微处理器5将处理好的数据送入GSM/GPRS无线通讯模块10、GSM/GPRS无线通讯模块10在微处理器5控制下工作，使处理后的数据以GPRS或GSM方式将数据通过天线12发出。SIM卡11为可充值卡，GSM/GPRS无线通讯模块10与SIM卡11相联，通过SIM卡11与电信网联接。逻辑控制电路13用以产生特定时序，控制GSM/GPRS无线通讯模块10的启动。

数据无线网络传输模块3发出的数据通过无线网络到达远程接收及监控平台模块4，监测服务器14内装有接收程序和监控网页，本身有固定的IP地址，当采用GPRS方式工作时，监测数据经无线网络传输直接送入监测服务器14的IP端口，经接收程序解析后在监控网页上显示及处理。当采用GSM方式工作时，监测数据经无线网络、天线17进入GSM/GPRS无线传输模块15，经过逻辑控制电路18进入服务器14的接收程序，解析后在监控网页上显示及处理。SIM卡16为可充值卡，GSM/GPRS无线传输模块15与SIM卡16相联，通过SIM卡16与电信网联接。逻辑控制电路18用以产生特定时序，控制电路GSM/GPRS无线传输模块15的启动。

矩阵式键盘6可通过LCD图形式显示屏7进行RTC时钟芯片8、FLASH存储器9的格式设置、数据无线网络传输模块3是否开启、各个AD信号的门槛电压值、监测服务器14的IP地址及端口、恢复出厂设置等功能的设置。RTC时钟芯片8可在开机时刻记录每次开机时间及使用时间，记录在FLASH存储器9中，并且累积计算出自出厂以来的总使用时间。FLASH存储器9中，除了最后几个扇区的数据留个系统程序调用以外，其他空间都是用来本地记录故障时间、故障类型等信息。矩阵式键盘6、LCD图形式显示屏7、RTC时钟芯片8、FLASH存储器9都是由微处理器5控制，并通过微处理器5进行相互之间的交互。

本发明中，GSM/GPRS无线传输模块10、15为SIEMENS公司的TC45型号GSM/GPRS无线通讯模块。逻辑控制电路13、18为SIEMENS公司提供的逻辑电路。

Claims (9)

1、一种基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统，包括：信息采集模块(1)、人机交互及存储模块(2)、数据无线网络传输模块(3)、远程接收及监控平台(4)，其特征在于，人机交互及存储模块(2)用于设定系统的各种系统参数及存储格式并启动该系统，信息采集模块(1)将采集到的信息经过处理后与用户设定的参数进行比较，并通过数据无线网络传输模块(3)将异常情况的异常时间及异常类型发送至远程接收及监控平台(4)，远程接收及监控平台(4)将异常数据集中起来进行数据分析，以发现异常产生的原因。

2、根据权利要求1所述的基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统，其特征是，信息采集模块(1)包括：IO数字量接收器(19)、AD转换器(20)、压力传感器(21)、温度传感器(22)、风机转速传感器(23)、油过滤器阻塞传感器(24)、主电机过载传感器(25)、相序故障传感器(26)、变送器(27)，压力传感器(21)检测气缸内的气体压力，气压值转换为电压信号送入变送器(27)，温度传感器(22)测量排气温度，温度传感器(22)将温度信号变为电压信号送入变送器(27)，风机转速传感器(23)将风机运转速度转变为电压信号送入变送器(27)，变送器(27)输出信号进入AD转换器(20)各输入通道；油过滤器阻塞传感器(24)、主电机过载传感器(25)、相序故障传感器(26)经由变送器(27)后产生电压输入IO数字量接收器(19)各通道，微处理器(5)对该模块进行控制，并对由AD转换器(20)和IO数字量接收器(19)转换的结果进行处理。

3、根据权利要求2所述的基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统，其特征是，变送器(27)将压力传感器(21)、温度传感器(22)、风机转速传感器(23)输出的电压信号转变位0-5V标准电压信号；油过滤器阻塞传感器(24)、主电机过载传感器(25)、相序故障传感器(26)是IO量传感器，经由变送器后产生0/5V电压。

4、根据权利要求1所述的基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统，其特征是，人机交互及存储模块(2)包括：微处理器(5)、矩阵式键盘(6)、LCD图形式显示屏(7)、RTC时钟芯片(8)和FLASH存储器(9)，矩阵式键盘(6)是用户用来根据实际需要控制系统的启动、停止及调整各个预设参数，LCD图形式显示屏(7)实现中英文两种语言界面，通过显示屏调整参数以及将最终结果反馈给用户，RTC时钟芯片(8)将提供用户当前时间及记录运行总共时间，FLASH存储器(9)将用户设定的数据记录在FLASH存储器(9)中，矩阵式键盘(6)、LCD图形式显示屏(7)、RTC时钟芯片(8)、FLASH存储器(9)都是由微处理器(5)控制，并通过微处理器(5)进行相互之间的交互。

5、根据权利要求1所述的基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统，其特征是，数据无线网络传输模块(3)包括：GSM/GPRS无线通讯模块(10)、SIM卡(11)、天线(12)、逻辑控制电路(13)，微处理器(5)将处理后的传感器信息数据送入GSM/GPRS无线通讯模块(10)，并对该模块进行控制，使其以GPRS或GSM方式将数据通过天线(12)发出，SIM卡(11)为可充值卡，GSM/GPRS无线通讯模块(10)与其相联，通过它与电信网联接，逻辑控制电路(13)用以产生特定时序，控制GSM/GPRS无线通讯模块(10)的启动。

6、根据权利要求1所述的基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统，其特征是，远程接收及监控平台(4)包括：监测服务器(14)、GSM/GPRS无线传输模块(15)、SIM卡(16)、天线(17)、逻辑控制电路(18)，监测服务器(14)内装有接收程序和监控网页，本身有固定的IP地址，当采用GPRS方式工作时，监测数据经无线网络传输直接送入监测服务器(14)的IP端口，经接收程序解析后在监控网页上显示及处理；当采用GSM方式工作时，监测数据经无线网络、天线(17)，进入接收GSM/GPRS无线通讯模块(15)，再经逻辑控制电路(18)进入监测服务器(14)接收程序，解析后在监控网页上显示及处理，SIM卡(16)为充值卡，GSM/GPRS无线通讯模块(15)与其相联，通过它与电信网联接，逻辑控制用以产生特定时序，控制GSM/GPRS无线通讯模块(15)的启动。

7、根据权利要求2或者4所述的基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统，其特征是，AD转换器(20)将传感器信号通过变送器(27)变换为微处理器(5)能接收到数字信号，与IO数字量一同输入至微处理器(5)，微处理器(5)在接收到各路数字信号后通过与用户设定的系统设置进行比较，从而判断出当前状态是否处于正常运行状态，如果异常出现，则微处理器(5)从RTC时钟芯片(8)中读取当前时间，并且按规定格式存储在FLASH存储器(9)中，同时通过GSM/GPRS无线模块(10)发送该异常信息至远端的接收及远程监控平台(4)，接收及远程监控平台(4)整理这些异常数据，并对此进行分析处理。

8、根据权利要求2或者4所述的基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统，其特征是，微处理器(5)通过矩阵按键(6)和LCD显示屏(7)进行人机交互，籍此更改微处理器(5)中的各项系统设置，并在随后的作业过程中借此来观察系统工作状态和实时运转信息。

9、根据权利要求5所述的基于微处理器及GSM/GPRS的空气压缩机远程监测系统，其特征是，GSM/GPRS无线模块(10)通过与SIM卡(11)、天线(12)的正确连接，并由逻辑控制电路(13)进行控制从而保证模块的正常工作。

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