CN202255479U - 光能无线传输明渠流量计 - Google Patents

Abstract

光能无线传输明渠流量计，包括液位变送器，太阳光能电源模块，液位变送器连接PLC模块，PLC模块连接人机界面模块，PLC模块连接无线通讯模块。PLC模块通过RS-485总线连接无线通讯模块，无线通讯模块通过无线网络连接监控中心。PLC模块与人机界面模块通过RS-485总线连接。本实用新型光能无线传输明渠流量计，适用于不规则截面的明渠尤其是现场环境复杂不易敷设线路场合的流量测量，对于已有的渠道安装容易，不需要重新制作巴歇尔槽，不需要对渠道进行改造，可节约大量的改造费用，缩短建设周期。

Description

光能无线传输明渠流量计

技术领域

本实用新型涉及一种流量计，尤其是一种光能无线传输明渠流量计。

背景技术

目前国内生产的明渠流量计大多数为堰法、测量槽法、超声波流量计等，这些方法需要在水渠上设计堰槽，会大量增加建设费用，建设周期长，会阻碍明渠的泄洪等诸多不利因素。如果不采用以上方法，利用超声波明渠流量计，为达到精确度，则需要多点测量，设备费用昂贵，增加建设成本。

明渠流量计的安装地点多在户外，与中控室的距离较远，因此，传统明渠流量计需要远距离敷设供电电源电缆和数据传输电缆，更是加大施工难度，延长建设周期，增加建设成本。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对目前明渠流量测量施工难度大，建设周期长，设备费用昂贵的不足而提供一种光能无线传输明渠流量计。适用于不规则截面的明渠尤其是现场环境复杂不易敷设线路场合的流量测量，对于已有的渠道安装容易，不需要重新制作巴歇尔槽，不需要对渠道进行改造，可节约大量的改造费用，缩短建设周期。

本实用新型的上述目的通过这样的技术方案来实现：光能无线传输明渠流量计，包括液位变送器，太阳光能电源模块，液位变送器连接PLC模块，PLC模块连接人机界面模块，PLC模块连接无线通讯模块。

PLC模块通过RS-485总线连接无线通讯模块，无线通讯模块通过无线网络连接监控中心。PLC模块与人机界面模块通过RS-485总线连接。

液位变送器采用PH型液位变送器。

PLC模块采用西门子S7-200系列PLC。

无线通讯模块为GPRS无线通讯模块。

电源模块采用太阳光能电源模块，提供DC12～36V电源或AC85～265V电源。

流量、液位等数据信息应用G200系列PLC无线通信模块来通过中国移动GPRS网络将下位的PLC输出的数据与上位机的信息实时传输。

本实用新型光能无线传输明渠流量计的有益效果如下：

本实用新型光能无线传输明渠流量计，整合了传感器、计算机、无线通讯等多种技术于一体，工作可靠，测量稳定，不仅能对明渠流量进行实时检测，而且可进行流量累计，液位的高度，明渠水流的流速均能直观从人机界面上清楚的读数。

硬件电路电源模块适应范围宽，采用太阳光能电池供电，也可接入DC12～36V电源或AC85～265V电源。采用G200无线通讯模块，输出GPRS无线通讯信号，实现了现场流量计与控制室的无线连接，无需敷设电源和信号线路，节省人力、物力，减少建设成本。除此之外，该设备还可提供标准的RS-485通讯接口以及DC4mA～20 mA模拟信号。

本实用新型明渠流量计内置简易调试说明，极大方便一线工人应用，克服了LED显示段码，须记忆段码含义才能现场调试的烦恼。适用于城市供水引水渠、电厂冷却水引水渠和排水渠、污水处理厂引水排水渠、水利工程及农业灌溉用水渠道等。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型PLC模块与人机界面模块连接图；

图3是本实用新型人机界面模块外形图；

图4是无线传输组网图。

具体实施方式

如图1所示，光能无线传输明渠流量计，包括液位变送器1，太阳光能电源模块4，液位变送器1连接PLC模块2，PLC模块2连接人机界面模块3，PLC模块2连接无线通讯模块5。

如图4所示，PLC模块2通过RS-485总线连接无线通讯模块5，无线通讯模块5通过无线网络连接监控中心6。

PLC模块2与人机界面模块3通过RS-485总线连接。

PLC模块2采用西门子S7-200系列PLC。

液位变送器1采用PH型液位变送器，包含迎压液位传感器A、背压液位传感器B。

人机界面模块3采用MD204L。

太阳能电源模块1采用SPWM电源。

无线数据传输模5块采用G200 GPRS DTU 无线通讯模块。

PH型液位变送器采用美国进口的压力敏感芯片，经进口单片集成信号调理电路处理，使其输出标准信号。对压力敏感元件采用先进的温度补偿技术，既保证了液位变送器的测量精度，又为其在恶劣环境中连续正常工作提供了先决条件。该仪表具有精度高，稳定性好，寿命长，可靠性高等优点。该变送器对环境温度的适应能力在-10℃～60℃之间，能完全满足明渠流量计的温度范围。输出信号采用两线制标准的DC4mA～20mA信号，信号送至PLC进行逻辑计算。

变送器出厂已按要求标定，如果用户须重新标定时拧下后盖，在接线板上接线。拧下前盖通过零位电位器、满度电位器调节。本实用新型变送器选用0.05级活塞式压力计作为标准压力源，变送器直接垂直安装在该压力计上，按要求连接好电源及信号通电15分钟后即可开始校验，在压力为零时，先调整零点，再加压至满量程，对满量程进行调整校验，如此反复直至达到标准要求。

 [0026] PLC模块2采用西门子S7-200系列PLC，该PLC是一款性能强大面向用户的设备，逻辑运算精确，速度快，控制系统简单，更改、调试容易。特点在于输入电压灵活AC220V或DC24V输入，具有4路DC4mA～20mA模拟量输入，可进行浮点数的运算。

太阳能光电源模块4采用SPWM电源，其结构包括：太阳能电池板、充电控制器、放电控制器、逆变器、外扩扩容接口和蓄电池等。太阳能电池板：输出功率 15W 或 25W（在 AM1.5E，100MW/CM2, 25 度）；转换率：使用高转换效率单晶硅片，太阳能转换效率高达16%以上；蓄电池：12 伏 20AH 或 40Ah；交流输出波形：修正正弦波；交流输出额定电压：220 伏，正负不超过 10%；直流输出在DC12～36V；系统额定功率：500 或 1000W；最大负载要求：电阻类负载总功率不得超过设备额定输出功率的 80%，电感类负载总功率不得超过设备额定输出功率的 50%；阳光下：15W 光伏便携电源，平均输出电流 700mAh，最大输出电流 850mAh；25W 光伏便携电源：平均输出电流 1000mAh，最大输出电流 1200mAh；环境温度：-20℃～50℃。

无线通讯模块5采用G200 GPRS DTU无线通讯模块。用户对射频电路及相关硬件设置，应用工程师无需记忆AT指令集，相关的操作是由G200模块在模块的内部完成。即插即用，与各种组态软件直接连接无需专用的驱动程序，用户不必单独拥有一个固定的IP地址。

流量的基本计算公式是：Qv=VS，V是流速，S流体的截面积，本流速采用差压式测量原理，有一个迎压液位传感器A和一个背压液位传感器B，两传感器压力之差与流速有直接关系，通过测量差压的大小间接测量出流体的流速。背压液位传感器B测量值也是液位深度值，通过液位的深度与截面的形状可计算出渠道的截面积。因此计算公式为：

QV=V*S=

QV：瞬时流量ｍ^３/ｓ

V：流速m/s

S：流体截面积

A：迎压液位mm

B：背压液位mm

C：流出系数

K：流速分布系数，由于传感器安装在渠道底部，而且不在渠道中心线位置，因此此处测得的流速不是该渠道的平均流速，它与液位深度有直接关系。

流速信号在变送器内转换为电流信号送至PLC模块2。再取背压传感器B的液位高度即明渠的实际水位高度，转换为标准的电流值送至PLC模块2，背压液位传感器B测量值也是液位深度值，通过液位的深度与截面的形状可计算出渠道的截面积，PLC内通过逻辑运算计算出在单位时间内通过单位截面积的流量。 

PLC计算周期为每3000毫秒为一个采样周期，在每个周期内采集18次数据，然后去掉一个最大值，去掉一个最小值，将剩余的16个数据累加然后求出平均值，从而得到在一个周期内的平均流量，将平均流量即为这个周期内的明渠实际流量。将此数据累加即完成了实际流量的累加。

人机界面模块3的供电电源为DC24V，与PLC模块2经过RS-485通讯。用户使用了加密功能的情况下，按“ENT”弹出口令设定。进入画面后直接按上、下键完成画面跳转，可读出明渠的液位高度、实时流量、累计流量。在累计清零画面点选画面“清零”按钮可实现累计量清零处理。

无线通讯模块5供电电源为DC5 V～DC36V或者AC220V，通过协议保证数据的准确传递，支持PPP/IP/TCP/UDP/ftp/NAT/SNMP协议，串口、以太网口信息通过GPRS透明传输，GPRS断电后自动重拨，其速率为：CLASS10，最高可达57.6Kbps。

Claims (6)

1.光能无线传输明渠流量计，包括液位变送器（1），太阳光能电源模块（4），其特征在于：液位变送器（1）连接PLC模块（2），PLC模块（2）连接人机界面模块（3），PLC模块（2）连接无线通讯模块（5）。

2.根据权利书的要求1所述光能无线传输明渠流量计，其特征在于：所述PLC模块（2）通过RS-485总线连接无线通讯模块（5），无线通讯模块（5）通过无线网络连接监控中心（6）。

3.根据权利要求1所述光能无线传输明渠流量计，其特征在于：PLC模块（2）与人机界面模块（3）通过RS-485总线连接。

4.根据权利要求1所述光能无线传输明渠流量计，其特征在于：所述液位变送器（1）采用PH型液位变送器。

5.根据权利要求1或2所述光能无线传输明渠流量计，其特征在于：所述PLC模块（2）采用西门子S7-200系列PLC。

6.根据权利书的要求1所述光能无线传输明渠流量计，其特征在于：所述无线通讯模块（5）为GPRS无线通讯模块。

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