CN201616016U - 水源井自动保护智能监控仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水源井自动保护智能监控仪，包括数据处理模块、数据采集模块、报警指示模块、执行机构模块、通讯模块、人机界面模块以及为各模块提供电能的电源模块。所述数据采集模块通过A/D转换电路与数据处理模块连接，所述报警指示模块和执行机构模块均与数据处理模块连接，所述通讯模块和人机界面模块经驱动电路与数据处理模块连接；这种监控仪不但采用380V供电，而且能够增加智能监控装置的保护、控制功能，并可以与单极启动、自耦降压两级启动、软启动三种启动方式的控电柜配合使用，提高了通用性。

Description

水源井自动保护智能监控仪

技术领域

本实用新型属于水源井控电柜保护领域，涉及一种监控仪装置，尤其是一种水源井自动保护智能监控仪。

背景技术

目前水源井控电柜中采用的保护装置主要有机械式的热继电器、一些简单的靠电位器调节设定电流的电子保护装置等，这些装置设定精度差、保护时间长，如果潜水泵发生抽空、卸载等电流降低的故障，就根本起不到任何保护作用；也有一些采用单片机开发的智能保护装置，可以实现抽空、卸载保护停机，但这些装置往往属于定制产品，只能与一种启动方式的控电柜配合使用，不具有通用性。

另外目前的电子保护装置多采用220V及以下的供电方式供电，在现场无零线的时候就无法使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种水源井自动保护智能监控仪，这种监控仪不但采用380V供电，而且能够增加智能监控装置的保护、控制功能，并可以与单极启动、自耦降压两级启动、软启动三种启动方式的控电柜配合使用，提高了通用性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种水源井自动保护智能监控仪，包括数据处理模块、数据采集模块、报警指示模块、执行机构模块、通讯模块、人机界面模块以及为各模块提供电能的电源模块。所述数据采集模块通过A/D转换电路与数据处理模块连接，所述报警指示模块和执行机构模块均与数据处理模块连接，所述通讯模块和人机界面模块经驱动电路与数据处理模块连接；所述数据处理模块为CPU；所述数据采集模块由传感器和信号输入电路组成，所述传感器的信号输出端与信号输入电路的输入端连接，所述信号输入电路的输出端与CPU连接，所述传感器包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、流量传感器、压力传感器和液位传感器；所述信号输入电路由多个单支路电路并联组成，每个单支路电路的信号输入端连接有一个传感器；所述报警指示模块由LED指示灯和蜂鸣器组成；所述执行机构模块为继电器；所述通讯模块为RS485通讯接口；所述人机界面模块由OLED中文显示屏和键盘组成；所述电源模块由多绕组变压器、5V整流滤波电路和±12V整流滤波电路组成，所述多绕组变压器包括铁心和绕于铁心上的原绕组、第一副绕组、第二副绕组和第三副绕组，所述原绕组与AC380V电源连接，所述第一副绕组为5V整流滤波电路提供AC9V电压，所述第二副绕组和第三副绕组均为±12V整流滤波电路提供AC15V电压。

上述CPU型号为TI公司的430F149，所述CPU连接有Flash存储器。

上述RS485通讯接口通过网线、无线网桥、短消息模块(GSM DTU)或GPRS网络传输模块(GPRS DTU)与监控计算机进行远程通讯。

上述5V整流滤波电路由第一整流电桥、第一电容、第一稳压器、第二电容、第五电阻和第一指示灯连接组成，各元件的连接关系为：所述第一整流电桥的输入端与第一副绕组电连接，所述第一电容接于第一整流电桥的输出端，所述第一稳压器的Vin端与第一整流电桥输出端的正极连接，第一稳压器的GND端与第一整流电桥输出端的负极连接且接地，第一稳压器的Vout端与GND端之间还接有第二电容，第五电阻与第一指示灯串联后接于第二电容的两端，第一稳压器的Vout端提供DC5V电压。

上述±12V整流滤波电路包括+12V电路和-12V电路：其中+12V由第二整流电桥、第三电容、第二稳压器、第四电容、第六电阻和第二指示灯连接组成；所述第二整流电桥的输入端与第二副绕组电连接，所述第三电容接于第二整流电桥的输出端，所述第二稳压器的Vin端与第二整流电桥输出端的正极连接，第二稳压器的GND端与第二整流电桥输出端的负极连接且接地，第二稳压器的Vout端与GND端之间还接有第四电容，第六电阻与第二指示灯串联后接于第四电容的两端，第二稳压器的Vout端提供+12V电压。所述-12V电路由第三整流电桥、第五电容、第三稳压器、第六电容、第七电阻和第三指示灯连接组成；所述第三整流电桥的输入端与第三副绕组电连接，所述第五电容接于第三整流电桥的输出端，所述第三稳压器的Vin端与第三整流电桥输出端的正极连接，第三稳压器的GND端与第三整流电桥输出端的负极连接，第三稳压器的Vout端与GND端之间还接有第六电容，第七电阻与第三指示灯串联后接于第六电容的两端，第三稳压器的Vout端与第二稳压器的GND端连接，第三稳压器的GND端提供-12V的电压。

上述单支路电路由第二电阻、第八稳压管、第五滑动变阻器、第四电阻和第十九电容组成；所述第八稳压管、第五滑动变阻器、第四电阻和第十九电容并联，第五滑动变阻器的滑动端与第八稳压管的负极连接且接地，所述第二电阻串联于第八稳压管和第五滑动变阻器之间；第八稳压管的正极端为信号输入端，第十九电容的一端为信号输出端。

上述执行机构模块包括第四继电器和第五继电器，所述第四继电器和第五继电器分别与CPU连接，通过CPU控制自耦降压两级启动的两个控制交流接触器。

本实用新型的监控仪可以与单极启动、自耦降压两级启动、软启动三种启动方式的控电柜配合使用，此功能是目前其它保护控制设备不具备的功能。且该监控仪采用380V供电，只要现场电源不缺项，就可正常使用。可以与多家控电柜生产厂家的控电柜配合使用，可延长潜水泵检修周期1.5倍以上。

附图说明

图1为WAMC水源井自动保护智能监控系统工作原理框图；

图2为电源模块电路连接图；

图3为单支路电路图；

图4为输出部分控制原理图；

图5为直接(单级)启动柜接线示意图。

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：

参见图1，本实用新型的水源井自动保护智能监控仪，包括数据处理模块、数据采集模块、报警指示模块、执行机构模块、通讯模块、人机界面模块以及为各模块提供电能的电源模块。其中数据采集模块通过A/D转换电路与数据处理模块连接，报警指示模块和执行机构模块均与数据处理模块连接，通讯模块和人机界面模块经驱动电路与数据处理模块连接。

以上数据处理模块是CPU，其型号为TI公司的430F149，采用微处理器是为了实现高速信息采集和处理。该CPU还连接有Flash存储器，保证掉电永不丢失数据。数据采集模块由传感器和信号输入电路组成，传感器的信号输出端与信号输入电路的输入端连接，信号输入电路的输出端与CPU连接，传感器包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、流量传感器、压力传感器和液位传感器。信号输入电路由多个单支路电路(如图3)并联组成，每个单支路电路的信号输入端连接有一个传感器。

以上报警指示模块由LED指示灯和蜂鸣器组成，在仪器软件中设计了开机报警功能，任何情况下开机都会通过蜂鸣器报警。执行机构模块由继电器组成。通讯模块为RS485通讯接口，RS485通讯接口通过网线、无线网桥、短消息模块(GSM DTU)或GPRS网络传输模块(GPRS DTU)与监控计算机进行远程通讯，实现遥测、遥控、遥调功能，满足现代工控要求。人机界面模块由OLED中文显示屏和键盘组成，其中OLED中文显示屏为单色128x64，使用温度可达-40℃-80℃完全满足工业生产需要。

图2是电源模块电路连接图，如图所示，电源模块由多绕组变压器、5V整流滤波电路和±12V整流滤波电路组成。多绕组变压器包括铁心和绕于铁心上的原绕组、第一副绕组、第二副绕组和第三副绕组。原绕组与AC380V电源连接，第一副绕组为5V整流滤波电路提供AC9V电压。第二副绕组和第三副绕组均为±12V整流滤波电路提供AC15V电压。

以下结合图2对电源模块进行具体描述：

5V整流滤波电路由第一整流电桥D1、第一电容C1、第一稳压器VR1、第二电容C2、第五电阻R5和第一指示灯LED1连接组成，各元件的连接关系为：所述第一整流电桥D1的输入端与第一副绕组电连接，所述第一电容C1接于第一整流电桥D1的输出端，所述第一稳压器VR1的Vin端与第一整流电桥D1输出端的正极连接，第一稳压器VR1的GND端与第一整流电桥D1输出端的负极连接且接地，第一稳压器VR1的Vout端与GND端之间还接有第二电容C2，第五电阻R5与第一指示灯LED1串联后接于第二电容C2的两端，第一稳压器VR1的Vout端提供DC5V电压。

±12V整流滤波电路包括+12V电路和-12V电路。其中+12V由第二整流电桥D2、第三电容C3、第二稳压器VR2、第四电容C4、第六电阻R6和第二指示灯LED2连接组成；第二整流电桥D2的输入端与第二副绕组电连接，第三电容C3接于第二整流电桥D2的输出端，第二稳压器VR2的Vin端与第二整流电桥D2输出端的正极连接，第二稳压器VR2的GND端与第二整流电桥D2输出端的负极连接且接地，第二稳压器(VR2)的Vout端与GND端之间还接有第四电容(C4)，第六电阻(R6)与第二指示灯LED2串联后接于第四电容C4的两端，第二稳压器VR2的Vout端提供+12V电压。所述-12V电路由第三整流电桥D3、第五电容C5、第三稳压器VR3、第六电容C6、第七电阻R7和第三指示灯LED3连接组成；所述第三整流电桥D3的输入端与第三副绕组电连接，所述第五电容C5接于第三整流电桥D3的输出端，所述第三稳压器VR3的Vin端与第三整流电桥D3输出端的正极连接，第三稳压器VR3的GND端与第三整流电桥D3输出端的负极连接，第三稳压器VR3的Vout端与GND端之间还接有第六电容C6，第七电阻R7与第三指示灯LED3串联后接于第六电容C6的两端，第三稳压器VR3的Vout端与第二稳压器VR2的GND端连接，第三稳压器VR3的GND端提供-12V的电压。

图3为单支路电路图，单支路电路由第二电阻RJ2、第八稳压管D8、第五滑动变阻器RW5、第四电阻RJ4和第十九电容C19组成。第八稳压管D8、第五滑动变阻器RW5、第四电阻RJ4和第十九电容C19并联，第五滑动变阻器RW5的滑动端与第八稳压管D8的负极连接且接地，所述第二电阻RJ2串联于第八稳压管D8和第五滑动变阻器RW5之间；第八稳压管D8的正极端为信号输入端，第十九电容C19的一端为信号输出端。

图4是输出部分控制原理图，由图可知，仪器主板上输出部分(即执行机构模块)集成了四个继电器。其中两个为固态继电器，它们分别是第四继电器JT4和第五继电器JT5，这两个继电器分别与CPU连接，通过CPU的out1和out2控制自耦降压两级启动的两个控制交流接触器，第四继电器JT4控制第一级自耦降压启动，延时时间可以通过菜单选项设定；第五继电器JT5控制第二级全压正常运行。如果是单极(即全压或直接)启动柜(如图5)，直接接在第二级全压正常运行上即可。另外两个继电器分别是第三继电器JT3和第六继电器JT6，其中第六继电器JT6与第五继电器JT5并联，只提供干接点，如果第六继电器JT6将软启动器的外控接点闭合，软启动器就能自动启动潜水泵；断开接点，软启动器就停止潜水泵。仪器硬件设计中考虑到潜水泵的控制权只能有一套设备控制，所以如果将本仪器的电源开关打开，第三继电器JT3吸合，原控电柜的手动按钮功能就会被解除。

本实用新型的水源井自动保护智能监控仪采用微处理器，实现高速信息采集和处理。采用380V供电，将AC380V电压通过变压器及整流、滤波电路转化为DC5V、±12V供仪器及外接传感器使用；霍尔电流传感器将电流信号转化为0-5V模拟电压信号供CPU采样；电压传感器将三项电压信号转化为0-5V模拟电压信号供CPU采样；仪器硬件设计中考虑到如果现场有可能会用到流量、压力、温度、液位等其它传感器，所以设计中预留了相应设备的接口，而且考虑到传感器的输出标准信号有电压、电流两种规格，设计中在采集部分设计了选择部分，所以电压、电流标准信号都可以正常使用。仪器软件中可以设计根据电压、电流及潜水泵电机正常工作电流之间比例关系的保护程序，具有缺项、超(欠)压、干抽、卡泵、过载、卸载、短路等多种保护。

Claims (9)

1.一种水源井自动保护智能监控仪，包括数据处理模块、数据采集模块、报警指示模块、执行机构模块、通讯模块、人机界面模块以及为各模块提供电能的电源模块，其特征在于：所述数据采集模块通过A/D转换电路与数据处理模块连接，所述报警指示模块和执行机构模块均与数据处理模块连接，所述通讯模块和人机界面模块经驱动电路与数据处理模块连接；

所述数据处理模块为CPU；所述数据采集模块由传感器和信号输入电路组成，所述传感器的信号输出端与信号输入电路的输入端连接，所述信号输入电路的输出端与CPU连接，所述信号输入电路由多个单支路电路并联组成，每个单支路电路的信号输入端连接有一个传感器；所述电源模块由多绕组变压器、5V整流滤波电路和±12V整流滤波电路组成，所述多绕组变压器包括铁心和绕于铁心上的原绕组、第一副绕组、第二副绕组和第三副绕组，所述原绕组与AC380V电源连接，所述第一副绕组为5V整流滤波电路提供AC9V电压，所述第二副绕组和第三副绕组均为±12V整流滤波电路提供AC15V电压。

2.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于：所述CPU型号为TI公司的430F149，所述CPU连接有Flash存储器。

3.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于：所述执行机构模块为继电器；所述通讯模块为RS485通讯接口；所述报警指示模块由LED指示灯和蜂鸣器组成；所述人机界面模块由OLED中文显示屏和键盘组成。

4.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于：所述传感器包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、流量传感器、压力传感器和液位传感器。

5.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于：所述通讯模块的RS485通讯接口通过网线、无线网桥、短消息模块或GPRS网络传输模块与监控计算机进行远程通讯。

6.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于，所述5V整流滤波电路由第一整流电桥(D1)、第一电容(C1)、第一稳压器(VR1)、第二电容(C2)、第五电阻(R5)和第一指示灯(LED1)连接组成，各元件的连接关系为：所述第一整流电桥(D1)的输入端与第一副绕组电连接，所述第一电容(C1)接于第一整流电桥(D1)的输出端，所述第一稳压器(VR1)的Vin端与第一整流电桥(D1)输出端的正极连接，第一稳压器(VR1)的GND端与第一整流电桥(D1)输出端的负极连接且接地，第一稳压器(VR1)的Vout端与GND端之间还接有第二电容(C2)，第五电阻(R5)与第一指示灯(LED1)串联后接于第二电容(C2)的两端，第一稳压器(VR1)的Vout端提供DC5V电压。

7.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于，所述±12V整流滤波电路包括+12V电路和-12V电路；

所述+12V由第二整流电桥(D2)、第三电容(C3)、第二稳压器(VR2)、第四电容(C4)、第六电阻(R6)和第二指示灯(LED2)连接组成；所述第二整流电桥(D2)的输入端与第二副绕组电连接，所述第三电容(C3)接于第二整流电桥(D2)的输出端，所述第二稳压器(VR2)的Vin端与第二整流电桥(D2)输出端的正极连接，第二稳压器(VR2)的GND端与第二整流电桥(D2)输出端的负极连接且接地，第二稳压器(VR2)的Vout端与GND端之间还接有第四电容(C4)，第六电阻(R6)与第二指示灯(LED2)串联后接于第四电容(C4)的两端，第二稳压器(VR2)的Vout端提供+12V电压；

所述-12V电路由第三整流电桥(D3)、第五电容(C5)、第三稳压器(VR3)、第六电容(C6)、第七电阻(R7)和第三指示灯(LED3)连接组成；所述第三整流电桥(D3)的输入端与第三副绕组电连接，所述第五电容(C5)接于第三整流电桥(D3)的输出端，所述第三稳压器(VR3)的Vin端与第三整流电桥(D3)输出端的正极连接，第三稳压器(VR3)的GND端与第三整流电桥(D3)输出端的负极连接，第三稳压器(VR3)的Vout端与GND端之间还接有第六电容(C6)，第七电阻(R7)与第三指示灯(LED3)串联后接于第六电容(C6)的两端，第三稳压器(VR3)的Vout端与第二稳压器(VR2)的GND端连接，第三稳压器(VR3)的GND端提供-12V的电压。

8.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于：所述单支路电路由第二电阻(RJ2)、第八稳压管(D8)、第五滑动变阻器(RW5)、第四电阻(RJ4)和第十九电容(C19)组成；所述第八稳压管(D8)、第五滑动变阻器(RW5)、第四电阻(RJ4)和第十九电容(C19)并联，第五滑动变阻器(RW5)的滑动端与第八稳压管(D8)的负极连接且接地，所述第二电阻(RJ2)串联于第八稳压管(D8)和第五滑动变阻器(RW5)之间；第八稳压管(D8)的正极端为信号输入端，第十九电容(C19)的一端为信号输出端。

9.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于：所述执行机构模块包括第四继电器(JT4)和第五继电器(JT5)，所述第四继电器(JT4)和第五继电器(JT5)分别与CPU连接，通过CPU控制自耦降压两级启动的两个控制交流接触器。

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