CN204009531U - 沼气站数据在线监测与上传系统 - Google Patents

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邢帆
刘昊明
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Abstract

本实用新型涉及一种沼气站数据在线监测与上传系统,包括:多个模拟量转换电路,与现场总线连接,用于将多个模拟量传感器采集的沼气站参数通过现场总线通讯装置发送到现场总线上;数字量通讯装置,与现场总线连接,用于采集沼气站的设备的控制元件动作状态并将控制元件动作状态发送到现场总线上;控制器,与现场总线通讯装置连接;无线发射装置,与控制器的串口连接,用于传输控制器采集到的数据。本实用新型仪表数据的采集及设备状态的采集采用现场总线连接,节省费用,施工方便,解决了沼气站内信号线缆连接过多,安装实施麻烦,故障率高的问题。

Description

沼气站数据在线监测与上传系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及控制领域,特别是涉及一种沼气站数据在线监测与上传系统。
背景技术
[0002] 随着生物质能源技术的发展及规模化畜禽养殖场粪便处理的要求,集约化大中型沼气工程得到了快速发展,但是仪表数据测量繁琐,故障率搞,数据记录不完善,造成了沼气站运行的管理差,运行不稳定,效率低下。所以需要一种实施方便、高效稳定并具有数据上传等功能的实时在线监测及远传系统,将沼气站的数据实时的采集、并稳定的上传到数据中心以方便管理者了解沼气站的运行并及时调节生产运行。
[0003] 中国专利CN101613662公开了一种沼气发酵智能化管理系统,采用传统的每个仪表同采集装置连接,增加了施工费用和故障率,数据采集采用传统的可编程逻辑控制器,增加了系统的费用,只有数据现场显示系统,没有将数据远程传输的系统,没有UPS电源,系统安全性差。
[0004] 可见,现有技术正在以下缺点:(I)沼气站每个仪表都是通过信号电缆与采集系统连接,这样造成了信号线缆过多,成本高,故障率高,施工麻烦。(2)现有沼气站内测量仪表信号格式不统一,所以需要一种统一的通讯方式去连接。(3)沼气站采集的数据无法及时送达给沼气站管理者,他们无法对沼气站的运行做出正确的运行指导和管理。(4)沼气站在运行过程中故障率高,故障情况无法及时上达给管理者。
实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是提供一种沼气站数据在线监测与上传系统,以解决现有技术中信号线缆多、成本高、施工麻烦、沼气站的数据无法及时送达管理者的问题。
[0006] 为解决上述技术问题,作为本实用新型的一个方面,提供了一种沼气站数据在线监测与上传系统,包括:多个模拟量转换电路,与现场总线连接,用于将多个模拟量传感器采集的沼气站参数通过现场总线通讯装置发送到现场总线上;数字量通讯装置,与现场总线连接,用于采集沼气站的设备的控制元件动作状态并将控制元件动作状态发送到现场总线上;控制器,与现场总线通讯装置连接;无线发射装置,与控制器的串口连接,用于传输控制器采集到的数据。
[0007] 进一步地,模拟量传感器包括温度传感器、PH计、进料流量计、产气流量计、甲烷含量传感器、储气柜压力计、沼气管道压力计中的至少两种。
[0008] 进一步地,设备包括预处理调节池搅拌机、进料泵、发酵罐搅拌机、增压风机和沼液泵。
[0009] 进一步地,沼气站包括用于控制设备的控制元件。
[0010] 进一步地,无线发射装置为GPRS无线发射装置。
[0011] 进一步地,沼气站数据在线监测与上传系统还包括UPS电源。
[0012] 进一步地,沼气站数据在线监测与上传系统还包括显示屏,与控制器电连接。
[0013] 进一步地,控制元件包括接触器、或热继电器、或变频器。
[0014] 本实用新型仪表数据的采集及设备状态的采集采用现场总线连接,节省费用,施工方便,解决了沼气站内信号线缆连接过多,安装实施麻烦,故障率高的问题;采集的数据通过无线数据发送,向管理者提供实时、准确的数据,解决了沼气站运行数据闭塞、无法实时上传、管理者无法及时了解沼气站运行状态的问题。
附图说明
[0015] 图1示意性示出了本实用新型中的控制单元的结构原理图;
[0016] 图2示意性示出了本实用新型中的采集单元的结构原理图;
[0017] 图3示意性示出了本实用新型应用时的结构示意图。
[0018] 图中附图标记:1、温度传感器;2、模拟量转换电路;4、数字量通讯装置;5、现场总线通讯装置;6、现场总线;7、控制器;8、无线发射装置;9、PH计;10、进料流量计;11、产气流量计;12、甲烷含量传感器;13、储气柜压力计;14、沼气管道压力计;15、UPS电源;16、显示屏;17、预处理调节池搅拌机;18、进料泵;19、发酵罐搅拌机;20、增压风机;21、沼液泵;22、预处理调节池;23、厌氧发酵罐;24、储气柜;25、沼气站MCC控制柜;26、沼气储池。
具体实施方式
[0019] 以下对本实用新型的实施例进行详细说明,但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0020] 请参考图1至图3,本实用新型提供了一种沼气站数据在线监测与上传系统,包括:多个模拟量转换电路2,与现场总线6(例如可以采用工业以太网通讯、光纤通讯、Zigbee无线通讯方式等)连接,用于将多个模拟量传感器采集的沼气站参数通过现场总线通讯装置5发送到现场总线6上;数字量通讯装置4,与现场总线6连接,用于采集沼气站的设备的控制元件动作状态并将所述控制元件动作状态发送到所述现场总线6上;现场总线通讯装置5,与现场总线6连接;控制器7,与现场总线通讯装置5连接;无线发射装置8,与控制器7的串口连接,用于传输控制器7采集到的数据。
[0021] 其中,现场总线通讯装置5、控制器7和无线发射装置8等构成本实用新型的控制单元,其结构示意图如图1所示;模拟量转换电路2、现场总线6、数字量通讯装置4构成本实用新型的采集单元,其连接结构示意图如图2所示。
[0022] 例如,现场总线6可采用Modbus通讯协议,在数字量通讯模块和模拟量转换电路上都具有硬件地址定义,通过硬件地址定义将不同的仪表数据区分开。其中,Modbus通讯协议采用主从结构,现场总线通讯装置5为主端,数字量通讯模块和仪表的模拟量转换电路为从端。显然,Modbus协议也可以替换为Hart协议、Profibus协议、ASI协议、C0NTR0LNET协议、DEVICENET协议、CAN协议、TCP/IP协议等。
[0023] 工作时,现场总线通讯装置5将现场总线6采集的数据打包整理后发送给控制器7,控制器7将现场总线通讯装置5打包后的数据进行工程量转换,然后通过自带的串行通讯接口与无线发射装置8连接,无线发射装置8作为一个桥连设备将数据以通过GPRS方式向外部发送。
[0024] 本实用新型采用总线的形式,在模拟量转换电路、数字量通讯装置与所述控制器7之间建立通讯连接,从而统一了仪表的数据通讯格式,采用一根现场总线电缆就可以连接沼气站内所有的仪表,并具有数据发送功能,可以将采集的数据和故障信息及时发送出去。在沼气站出现问题(如突然系统断电或仪表数据出现问题)时,监控系统能正常运行,并及时将故障信息上传给沼气站管理者。
[0025] 本实用新型仪表数据的采集及设备状态的采集采用现场总线连接,节省费用,施工方便,解决了沼气站内信号线缆连接过多,安装实施麻烦,故障率高的问题;采集的数据通过无线数据发送,向管理者提供实时、准确的数据,解决了沼气站运行数据闭塞、无法实时上传、管理者无法及时了解沼气站运行状态的问题。
[0026] 优选地,模拟量传感器包括温度传感器1、PH计9、进料流量计10、产气流量计11、甲烷含量传感器12、储气柜压力计13、沼气管道压力计14中的至少两种。其中,温度传感器I用于检测厌氧发酵罐内原料的温度;PH计9用于测量发酵罐内原料的PH值;进料流量计10用于测量原料的瞬时进料量和累计进料量;产气流量计11用于测量产生沼气的瞬时流量和累计流量;甲烷含量传感器12用于检测沼气中的甲烷含量;储气柜压力计13用于测量储气柜的压力值;沼气管道压力计14用于测量输气管道上的压力值。
[0027] 优选地,所述设备包括预处理调节池搅拌机17、进料泵18、发酵罐搅拌机19、增压风机20和沼液泵21。请参考图3,沼气站的工艺流程为:原料通过预处理调节池22进行预处理和调节后进入厌氧发酵罐23进行发酵,发酵后产生的气体进入储气柜24,储气柜24的气体经过脱水脱硫单元供用户使用;厌氧发酵罐23产生的废物料进入沼气储池26,去做有机肥或其他用途。
[0028] 优选地,沼气站包括用于控制所述设备的控制元件,其中,控制元件的开关状态代表着设备的运行状态。例如,该控制元件包括接触器、或热继电器、或变频器。例如,接触器的触点动作状态为设备的启动/停止,从而可以检测设备的运行状态;热继电器上的触点动作状态为设备的故障,从而可以检测设备的故障状态。例如,接触器或热继电器可设置在沼气站MCC控制柜25上设备的控制电路中。
[0029] 优选地,无线发射装置8为GPRS无线发射装置。这样,本实用新型可测量沼气站内每个工艺点的数据,并GPRS模块将数据通过无线网络发送到广域网中。
[0030] 优选地,沼气站数据在线监测与上传系统还包括显示屏16,与控制器7电连接。
[0031] 优选地,沼气站数据在线监测与上传系统还包括UPS电源15。当外部电源出现故障时可以给集中控制器提供备用电源。优选地,还包括电源转换模块,用于通过外部电源向现场总线通讯装置5、控制器7、无线发射装置8、显示屏16等提供直流电源。
[0032] 优选地,本实用新型还具有断点报警及自恢复功能,断点报警是指在现场总线中,某个及几个仪表与现场总线通讯连接断开,此时,本实用新型中的控制器会发出报警信号提醒,自恢复功能是指当仪表通讯连接恢复正常后,本实用新型可以自动的恢复正常的数据采集,保障了系统的正常运行,提高了系统的稳定性。
[0033] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种沼气站数据在线监测与上传系统,其特征在于,包括: 多个模拟量转换电路(2),与现场总线(6)连接,用于将多个模拟量传感器采集的沼气站参数通过现场总线通讯装置(5)发送到所述现场总线(6)上; 数字量通讯装置(4),与所述现场总线(6)连接,用于采集所述沼气站的设备的控制元件动作状态并将所述控制元件动作状态发送到所述现场总线(6)上; 控制器(7),与所述现场总线通讯装置(5)连接; 无线发射装置(8),与所述控制器(7)的串口连接,用于传输所述控制器(7)采集到的数据。
2.根据权利要求1所述的沼气站数据在线监测与上传系统,其特征在于,所述模拟量传感器包括温度传感器(I)、PH计(9)、进料流量计(10)、产气流量计(11)、甲烷含量传感器(12)、储气柜压力计(13)、沼气管道压力计(14)中的至少两种。
3.根据权利要求1所述的沼气站数据在线监测与上传系统,其特征在于,所述设备包括预处理调节池搅拌机(17)、进料泵(18)、发酵罐搅拌机(19)、增压风机(20)和沼液泵(21)。
4.根据权利要求3所述的沼气站数据在线监测与上传系统,其特征在于,所述沼气站包括用于控制所述设备的控制元件。
5.根据权利要求1所述的沼气站数据在线监测与上传系统,其特征在于,所述无线发射装置(8)为GPRS无线发射装置。
6.根据权利要求1所述的沼气站数据在线监测与上传系统,其特征在于,所述沼气站数据在线监测与上传系统还包括UPS电源(15)。
7.根据权利要求1所述的沼气站数据在线监测与上传系统,其特征在于,所述沼气站数据在线监测与上传系统还包括显示屏(16),与所述控制器(7)电连接。
8.根据权利要求4所述的沼气站数据在线监测与上传系统,其特征在于,所述控制元件包括接触器、或热继电器、或变频器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Denomination of utility model: Online biogas station data monitoring and uploading system

Effective date of registration: 20161102

Granted publication date: 20141210

Pledgee: Qingdao high technology financing Company limited by guarantee

Pledgor: QINGDAO HUIJUN ENVIRONMENT AND ENERGY ENGINEERING CO., LTD.

Registration number: 2016990000933

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
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Registration number: 2016990000933

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Denomination of utility model: Online biogas station data monitoring and uploading system

Effective date of registration: 20180621

Granted publication date: 20141210

Pledgee: Qingdao high technology financing Company limited by guarantee

Pledgor: QINGDAO HUIJUN ENVIRONMENT AND ENERGY ENGINEERING CO., LTD.

Registration number: 2018370010055