CN201054090Y - 水资源无线监控及管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水资源无线监控及管理系统，它包括监测终端装置和控制中心，控制中心包括信息处理计算机和置于计算机内的网络传输装置，监测终端装置包括流量采集器、液位综合采集器、远控阀门、底端采集控制器，底端采集控制器包括无线通讯模块、CPU模块、信息采集控制模块，CPU模块、信息采集控制模块、无线通讯模块三者均双向连接，底端采集控制器的输出通过GPRS网络将数据发送到控制中心，控制中心产生的控制远控阀门的信号通过GPRS网络将远程阀门控制信号输出至底端采集控制器的输入端。本系统具有组网灵活、无需布线、节点可随意变动等特点，节省了投资，而且维护方便、费用低，可实现实时信息监测，生成数据库，方便随时查询和打印。

Description

水资源无线监控及管理系统

技术领域

本实用新型涉及一种对水的使用进行控制的系统，尤其是一种水资源无线监控及管理系统。

背景技术

我国淡水资源匮乏，但对水资源的管理却相对滞后，水资源浪费、污染现象严重。2006年3月22日公开的公开号为CN1749986A的中国发明专利公开了一种水资源信息采集远程监控系统，包括监控终端装置和监控中心信息处理系统两大部分，监控终端装置安装在各企业取水口，监控中心信息处理系统安装在水资源主管部门，由公用通讯网通过调制解调器接入系统和系统中的信息处理服务器，监控中心信息处理系统包括信息处理服务器和操作站，该系统能实现远程监控、付费、控制阀门等功能，但其存在前期投资大，维护费用高等缺点。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供利用GPRS或CDMA网络实现远程水资源无线监控及管理的系统。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

一种水资源无线监控及管理系统，它由监测终端装置和控制中心组成，控制中心包括信息处理计算机和置于计算机内的网络传输装置，监测终端装置包括流量采集器、液位综合采集器、远控阀门、底端采集控制器，底端采集控制器包括无线通讯模块、CPU模块、信息采集控制模块，CPU模块与信息采集控制模块和无线通讯模块均双向连接，信息采集控制模块与无线通讯模块双向连接，底端采集控制器的输出通过GPRS网络将数据发送到控制中心，控制中心产生的控制远控阀门的信号通过GPRS网络将远程阀门控制信号输出至底端采集控制器的输入端。

所述流量采集器可以是电磁、超声波、弯管、千簧管、霍尔元件及无磁传感器中的任意一种。

所述的液位综合采集器具有采集液位、温度、压力等水文信息的传感器。

所述的信息采集控制模块包括电源电路、用户泵检测电路、用户泵控制电路，其电源电路的连接器J1的2脚接地，连接器J1的3脚接电源12V，连接器J1的4脚接用户控制继电器K1，连接器J1的5脚接地，连接器J1的6脚接OUT，连接器J1的7脚接SIGNAL+，连接器J1的8脚接SIGNAL-并且接地，连接器J1的9脚接IN为输入引脚，连接器J1的10脚接BATTREY+，连接器J1的11脚接BATTREY-，连接器J1的12脚接电源5V；连接器J1的1脚接至二极管D6的正极，二极管D6的负极接电源12V，二极管D6、D8、D9串联后接至电阻R9、R11、R12一端，电阻R12另一端与电阻R10串联，电阻R10另一端接三极管Q1基极，电阻R9、R11另一端接三极管Q1集电极，三极管Q1发射极接BATTERY+，二极管D7正极接BATTERY+，二极管D7的负极接电源12V；电源12V接滤波电容C15正极、电源转换芯片U11的输入脚1脚，滤波电容C15负极接地，电源转换芯片U11的3脚、5脚接地，电源转换芯片U11的2脚接滤波电感L1一端、稳压二极管D11负极，滤波电感L1另一端接至电源5V、滤波电容C6正极，稳压二极管D11正极接地，滤波电容C6负极接地；用户泵检测电路的SINGAL+接二极管D1负极，二极管D1正极接地，SINGAL+通过电阻R3接放大器U1的3脚，放大器U1的4脚接电源12V，放大器U1的11脚接地，放大器U1的2脚通过电阻R1接地，放大器U1的输出端1脚通过反馈电阻R2接放大器U1的2脚，放大器U1的1脚通过电阻R4接至比较器U3的5、6脚，电容C1一端接地，电容C1另一端接放大器U1的1脚，电源12V接电位器R8一端、比较器U3的3脚，电位器R8调节端接比较器U3的4、7脚，电位器R8另一端接地，比较器U3的12脚接地，比较器U3的输出2脚通过电阻R15接光耦U2的4脚，电源12V接光耦U2的3脚，电源12V依次通过电阻R5、发光管D5接比较器U3的1脚，光耦U2的5脚接地，光耦U2的6脚接公共节点IN；用户泵控制电路由连接器J1的4脚接继电器RELAY1一组触点公共端，继电器RELAY1一组触点常开端接电源12V，电源12V分别接继电器RELAY1另一组触点公共端、继电器RELAY1线圈一端、二极管D2负极，二极管D2、D10串联，二极管D10正极接继电器RELAY1线圈另一端、三极管Q2的发射集3脚，三极管Q2的集电极2脚接地，电源12V通过电阻R13接光耦U2的1脚，节点OUT接光耦U2的2脚，光耦U2的8脚通过电阻R14接三极管Q2的基集1脚，光耦U2的7脚接地，继电器RELAY1一组触点常闭端依次通过电阻R7、发光二极管D4接地，继电器RELAY1一组触点常开端依次通过电阻R6、发光二极管D3接地。

所述的远程控制阀门可以为电动球阀、电动蝶阀及电磁阀中任意一种

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型系统利用先进的GPRS或CDMA网络通讯技术实现了抄表、付费、控阀全自动化；只要有GPRS或CDMA信号的地方就可以安装，具有组网灵活、无需布线、节点可随意变动等特点，节省了投资，而且维护方便、费用低。控制中心计算机采用微软的SQL2000数据库，具有稳定性好、可靠性高的特点，GPRS/CDMA传输误码率低、连接稳定、传输速率高，可实现实时信息监测，生成数据库，方便随时查询和打印，无线传输增加了数据安全性，数据传输进行加解密处理，防止被破译，该系统不与公共网进行硬件连接，增加其安全性。

附图说明

图1是本实用新型的整体网络图；

图2是本实用新型的底端采集控制器原理框图；

图3是本实用新型的底端采集控制器的信息采集控制模块原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

如图1、2、3所示，在控制中心的控制下，流量采集器将流量信息传递给底端采集控制器，液位综合采集器将液位、温度、压力等水文信息传送至底端采集控制器。流量采集器可以是电磁、超声波、弯管、干簧管、霍尔元件及无磁传感器中的任意一种。底端采集控制器将流量采集器和液位综合采集器采集上来的数据进行编码、格式化后，通过GPRS网络发送装置发送至控制中心。并监听控制中心通过网络发送的远程阀门控制信号，并驱动远控阀门，实现自动开启和关闭，远控阀门可以是电动球阀、电动蝶阀及电磁阀中的任意一种。控制中放心完成各个点数据的汇总、统计、报表制作，及各点设定参数的存储、与实际值进行比对进行逻辑判断，发出远程阀门控制指令。GPRS网络可实现点多点、点对多点的数据双向传送。

系统电源通过连接器J1接二极管D6连接到内部电源12V，为整个系统提供电源，D6防止用户将电源接反。内部12V电源通过两个串联二极管D8、D9降压后(降至10.6V)接到由电阻R12、R10、R9、R11、三极管Q1组成的蓄电池自动充电电路。当蓄电池电压较低时Q1的3脚电压较低，同时由于1脚电压固定造成Q1的1脚、3脚电压差较大流过Q1的电流较大，蓄电池充电电流较大，当蓄电池电压达到饱和电压时Q1的3脚电压较高，同时由于Q1的1脚电压固定造成Q1的1脚、3脚电压差较小流过Q1的电流较小，蓄电池充电电流较小，从而达到自动调节充电电流的目的。U11为高精度电源转换芯片，输出电压为5V，电容C6、C15、电感L1、为电源滤波，稳压管D11稳压。当用户外部断电时蓄电池通过二极管D7为整个系统供电，形成断电供电电路。

电流互感器信号接到连接器J1的7、8脚，8脚接到系统地。放大器U1A、电阻R1、R2、R3、R4、电容C1组成放大电路，将电流互感器信号放大，二极管D1防止互感器电压过高将U1损坏。比较器U3A、电位器R8组成电压比较电路，与电位器R8预设的电压进行比较，如果电位器R8预设电压大，则比较器U3A的2脚为高电平用户电流互感器没有电流通过，表示用户没有开泵，反之则U3A的2脚为低电平证明用户已经开泵。当比较器U3A的2脚为高电平时则由光耦U2B、电阻R15组成的光电隔离电路为截止状态，光耦U2B的6脚为高电平。反之则光耦U2B的6脚为低电平，光耦U2B的6脚与连接器J1上9脚相连。比较器U3B与比较器U3A并联可以复制比较器U3A的逻辑状态，当用户关泵时比较器U3B的1脚电压为高电平，发光管D5不亮，表示用户没有开泵。当用户开泵时比较器U3B的1脚电压为低电平，发光管D5亮，表示用户开泵。

用户泵控制信号由CPU模块给出，当信号为高电平时为允许用户开泵，当信号为低电平时为不允许用户开泵。电阻R13、光耦U2A组成光电隔离电路，当光耦U2A的1脚为高电平时光耦U2A不导通，U2A的8脚为高电平，反之U2A8脚为低电平。三极管Q2、电阻R14组成驱动电路驱动继电器。当U2A的8脚为低电平时三极管Q2有电流通过，反之三极管Q2没有电流通过。当Q2有电流通过时继电器RELAY1线圈有电流通过，继电器RELAY1得电，反之继电器RELAY1失电。当继电器RELAY1的一组触点与电阻R6、R7、二极管D3、D4组成控制电路状态指示电路，当继电器RELAY1得电时12V电源接至D3端D3灯亮，表示不允许用户开泵。当继电器RELAY1得电时12V电源接至D4端D4灯亮，表示允许用户开泵，继电器RELAY1得电时，另一组触点的K1为12V电源，继电器RELAY1失电时，K1为系统地，二极管D2、D10为放电二极管防止继电器断开瞬间电流过大烧坏继电器。

用户流量表的RS485信号通过接线端子接到GPRS模块，通过GPRS模块与上位机软件进行通讯，用户流量表电源由5V供给。用户电流互感器SINGAL+接到SINGAL+端用来给泵状态检测电路提供信号。SINGAL-接到GND为电路提供回路。

本系统采用微软的SQL2000数据库，SQL数据库具有稳定性好可靠性高的特点，GPRS/CDMA传输误码率低、连接稳定、传输速率高等特点。GPRS远程控制系统使用具有静态IP地址的主机通过公用互联网与带有GPRS终端的发送和接收装置相连，从而省去了租用GPRS专用网络所带来设备购置和专线铺设的费用，具有覆盖范围广，投资比较小的优点。系统采用的GPRS数据远传模块为唐山平升电子技术开发有限公司生产的。蓄电池为铅锌蓄电池12V、6Ah。系统电源为开关电源模块，输入220VAC、输出12V、1A。

本实用新型的工作原理是：底端采集控制器接收到采集数据的命令后将命令传送至流量采集器，流量采集器将采集到的流量数据通过RS-485网络传送到底端采集控制器，底端采集控制器接收到数据后，将数据进行编码、加密后通过GPRS或CDMA网络发送至控制中心；控制中心将接收到的数据进行解码、解密后显示在控制中心计算机屏幕上，同时存入数据库备查；同时通过软件内部的逻辑判断系统把实际数据与系统内预存的设置参数进行比较，比较完成后系统产生远控阀门的控制信号，控制中心将控制信号进行编码、加密后通过GPRS或CDMA网络发送至底端采集控制器；底端采集控制器接收到控制信号后进行解码、解密，分析命令后通过单片机I/O口对远程阀门进行控制，使阀门完成关阀或开阀动作。

Claims (5)

1.水资源无线监控及管理系统，它包括监测终端装置和控制中心，控制中心包括信息处理计算机和置于计算机内的网络传输装置，其特征在于：监测终端装置包括流量采集器、液位综合采集器、远控阀门、底端采集控制器，底端采集控制器包括无线通讯模块、CPU模块、信息采集控制模块，CPU模块、信息采集控制模块、无线通讯模块三者之间均双向连接，底端采集控制器的输出端通过GPRS网络将数据发送到控制中心，控制中心产生的控制远控阀门的信号通过GPRS网络将远程阀门控制信号输出至底端采集控制器的输入端。

2.根据权利要求1所述的水资源无线监控及管理系统，其特征在于：所述流量采集器可以是电磁、超声波、弯管、干簧管、霍尔元件及无磁传感器中的其中一种。

3.根据权利要求1所述的水资源无线监控及管理系统，其特征在于：所述的液位综合采集器为具有采集液位、温度、压力水文信息的传感器。

4.根据权利要求1所述的水资源无线监控及管理系统，其特征在于：所述信息采集控制模块包括电源电路、用户泵检测电路、用户泵控制电路，其电源电路的连接器J1的2脚接地，连接器J1的3脚接电源12V，连接器J1的4脚接用户控制继电器K1，连接器J1的5脚接地，连接器J1的6脚接OUT，连接器J1的7脚接SIGNAL+，连接器J1的8脚接SIGNAL-并且接地，连接器J1的9脚接IN为输入引脚，连接器J1的10脚接BATTREY+，连接器J1的J1脚接BATTREY-，连接器J1的12脚接电源5V；连接器J1的1脚接至二极管D6的正极，二极管D6的负极接电源12V，二极管D6、D8、D9串联后接至电阻R9、R11、R12一端，电阻R12另一端与电阻R10串联，电阻R10另一端接三极管Q1基极，电阻R9、R11另一端接三极管Q1集电极，三极管Q1发射极接BATTERY+，二极管D7正极接BATTERY+，二极管D7的负极接电源12V；电源12V接滤波电容C15正极、电源转换芯片U11的输入脚1脚，滤波电容C15负极接地，电源转换芯片U11的3脚、5脚接地，电源转换芯片U11的2脚接滤波电感L1一端、稳压二极管D11负极，滤波电感L1另一端接至电源5V、滤波电容C6正极，稳压二极管D11正极接地，滤波电容C6负极接地；用户泵检测电路的SINGAL+接二极管D1负极，二极管D1正极接地，SINGAL+通过电阻R3接放大器U1的3脚，放大器U1的4脚接电源12V，放大器U1的11脚接地，放大器U1的2脚通过电阻R1接地，放大器U1的输出端1脚通过反馈电阻R2接放大器U1的2脚，放大器U1的1脚通过电阻R4接至比较器U3的5、6脚，电容C1一端接地，电容C1另一端接放大器U1的1脚，电源12V接电位器R8一端、比较器U3的3脚，电位器R8调节端接比较器U3的4、7脚，电位器R8另一端接地，比较器U3的12脚接地，比较器U3的输出2脚通过电阻R15接光耦U2的4脚，电源12V接光耦U2的3脚，电源12V依次通过电阻R5、发光管D5接比较器U3的1脚，光耦U2的5脚接地，光耦U2的6脚接公共节点IN；用户泵控制电路由连接器J1的4脚接继电器RELAY1一组触点公共端，继电器RELAY1一组触点常开端接电源12V，电源12V分别接继电器RELAY1另一组触点公共端、继电器RELAY1线圈一端、二极管D2负极，二极管D2、D10串联，二极管D10正极接继电器RELAY1线圈另一端、三极管Q2的发射集3脚，三极管Q2的集电极2脚接地，电源12V通过电阻R13接光耦U2的1脚，节点OUT接光耦U2的2脚，光耦U2的8脚通过电阻R14接三极管Q2的基集1脚，光耦U2的7脚接地，继电器RELAY1一组触点常闭端依次通过电阻R7、发光二极管D4接地，继电器RELAY1一组触点常开端依次通过电阻R6、发光二极管D3接地。

5.根据权利要求1所述的水资源无线监控及管理系统，其特征在于：所述的远程控制阀门可以为电动球阀、电动蝶阀及电磁阀中任意一种。

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