CN205353664U - 一种净化槽运行状态监控器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种净化槽运行状态监控器，涉及环境监控技术领域，其中，所述监控器包括集成于一体的MCU、电源及电池电路、看门狗电路、开关量输入电路、曝气压力测量电路、温度测量电路、GPS定位电路、以及传输电路。应用本实用新型提供的方案能够以一种低成本、小型化、多功能的模式，实现运行状态自动采集、运行压力自动采集、温度自动采集、GPS自动定位，解决了设备费用高、安装不便、维护不便的问题。

Description

一种净化槽运行状态监控器

技术领域

本实用新型涉及监控技术领域，更具体地涉及一种净化槽运行状态监控器。

背景技术

随着中小型净化槽设备应用越来越广泛，为保证运行效果，设备的运行状态需要得到全面及时的监控，尤其要重点监测净化槽设备核心运行参数运行时间和曝气压力。而中小型净化槽设备安装分散，无法通过传统的自控技术进行集中监控，给设备运行与维护带来极大的不便。一种能够安装在现场的远程数据采集设备成为行业的需要，而目前市场上的远程数据采集设备无法直接测量压力、温度等信号，需要外接传感器，这对设备的整体造价和安装的方便性都带来了困难。另外由于中小型净化槽设备安装比较隐蔽，设备查找比较困难，给设备维护带来极大的困难。现场经常出现断电情况，难于判断是设备故障还是现场断电，维护困难。设备在运输和仓储的过程中难于确定设备的位置。

因此，该行业亟需一中能够实时监控设备运行状态、设备安装位置，方便维修和安装，具有设备智能化维护和管理功能的系统。

实用新型内容

本实用新型主要针对以上问题和困难，将传统的传感器集成在一个电路板上。实现温度传感器、压力传感器、GPS定位装置内置。以一种低成本、小型化、多功能的模式，实现运行状态自动采集、运行压力自动采集、温度自动采集、GPS自动定位，全面解决设备费用高、安装不便、维护不便的问题。

同时本实用新型还提出了一种全新的监控设备与远程数据中心服务器之间的数据交换的方式及数据封装方式，能够在确保有效通信的基础上极大的提高通信效率。

本实用新型实施例公开了一种净化槽运行状态监控器，所述监控器内置于所述净化槽中，所述监控器包括集成于一体的MCU、电源及电池电路、看门狗电路、开关量输入电路、曝气压力测量电路、温度测量电路、GPS定位电路、以及传输电路；

所述MCU分别与电源及电池电路、看门狗电路、开关量输入电路、曝气压力测量电路、温度测量电路、GPS定位电路、传输电路连接；

所述电源及电池电路用于整个设备在断电情况下为设备提供持续的备用电源，该单元具有自我充电的功能，在停电的状态下可保证设备工作30天。

所述看门狗电路用于监控所述MCU的运行状态，并在所述MCU运行发生异常的情况下，重启MCU；

所述开关量输入电路用于检测一个或多个开关量输入电路的输入电平值，基于检测到的所述电平值确定输入电路的开关状态；

所述曝气压力测量电路用于测量所述净化槽中的导气管的气体压力；

所述温度测量电路测量温度并将测量到的温度值转换为数字温度值；

所述GPS定位电路将GPS有源天线接收到的GPS信号处理为GPS星历信号，通过异步串行接口(UART)将星历信号传输至MCU，以及，基于接收到的GPS信号进行系统授时操作；

所述传输电路用于将所述开关量输入电路、所述曝气压力测量电路、所述温度测量电路以及所述GPS定位电路采集到的信号，按照预设的触发方式传输至远程服务器。

通过上述技术方案，本实用新型内置电源及电池电路、开关量输入输出单元、压力测量单元、温度测量电路，GPS定位电路和传输电路，该设备具有压力、温度物理信号直接采集功能，无需外置传感器，具有开关量采集功能，同时模块内置GPS定位功能，便于设备安装位置查找。模块内置定时发送，报警发送等多种数据发送模式，可实时将现场设备的工作状态发送到数据中心。门开关状态输出，设备间歇运行控制。实现了中小型净化槽的运行状态、环境温度、曝气压力以及安装位置的自动采集，将各种运行参数打包发送到指定的数据中心。模块内置可充放点电路，在设备断电的情况下可保证设备连续工作30天以上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本实用新型实施例提供的一种净化槽运行状态监控器的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的开关量输入电路的结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的曝气压力测量电路的结构框图；

图4为本实用新型实施例提供的温度测量电路的结构框图；

图5为本实用新型实施例提供的GPS定位电路的结构框图；

图6为本实用新型实施例提供的传输电路的结构框图；

图7为本实用新型实施例提供的电源及电池电路的结构框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。

下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于此描述的其他方式进行实施，因此本实用新型并不限于下面公开的具体实施的限制。

在下面的实施例中，将以分散式小型净化槽作为主要监测对象，应该理解本实用新型的技术方案可以应用于各种分散式小型环保设备。

本实用新型是集成了电源及电池电路、压力传感器、开关量输入输出、温度传感器、GPS定位和无线通信于一体的高性能测控装置，可以直接接入曝气气管、电平信号、干触点信号(电平信号和干接触点信号的主要作用是用于接收输入的开关量信号)等，是实施中小型净化槽远程无线测控的最佳选择，详细结构见图1。

图1所示的净化槽运行状态监控器是集成了MCU、电源及电池电路、看门狗电路、压力传感器、开关量输入、输出、GPS定位和无线通信于一体的高性能测控装置，可以直接接入曝气气管、电平信号、干触点信号等，是实施无线测控的最佳选择。该设备性价比高，运行稳定、可靠、抗干扰能力强，可广泛应用于、环保、给排水、工业自动化等行业，进行远程数据传输，其具体参数如下所示：

开关量输入电路的结构如图2所示，相应的工作机制为：开关量输入开路时，检测电路检测的输入为高电平；开关量输入短路时，检测电路检测的输入为低电平。

曝气压力测量电路的结构如图3所示，起相应的工作机制：被测气体由导气管输入至被系统中的气压传感器，气压传感器将气压信号转换为电压信号，经过模拟放大电路放大电压信号，再经过ADC(模数转换器)转换为数字信号，由MCU(单片机)进行数据处理，得到相应的气压值。

温度测量电路的结构如图4所示，相应的工作机制：数字温度传感器将环境温度转换为数字温度值(二进制补码)，MCU根据数字温度传感器的串行数据传输协议，读出该温度值。

GPS定位电路的结构如图5所示，相应的工作机制为：GPS接收模块将GPS有源天线接收到的GPS信号处理为GPS星历信号，通过异步串行接口(UART)将星历信号传输至MCU(单片机)，波特率为9600bps。

传输电路的结构如图6所示，其相应的工作机制：MCU(单片机)将待发送的数据组成既定的数据帧格式，通过异步串行接口(UART)发送给GPRS模块，GPRS模块接入公众移动通信网，通过移动通信网将数据发送至远程服务器。即，信号可以通过特定的数据帧格式进行封装，按照预设的触发方式将封装后的数据帧发送至服务器。当不需要传输电路时(例如本地处理)，上述各个实施例可以作为采集信号的监控电路。至于使用何种传输电路，并非本实用新型的关键所在。

电源及电池电路的结构如图7所示，其相应的工作机制：当系统外部电源正常供电时实现对电池的充电，同时设有充电保护电路，MCU检测到电源供电正常，设备工作在正常模式，定时发送设备状态；当系统供电断开后，电源及电池电路开始供电，MCU检测到外部电源工作异常，设备立即发送外部供电异常报警，设备工作在电池供电模式下，每天发射一次设备状态信息；当外部供电恢复正常后，设备工作正常工作模式下。

需要说明的是，在本文中，各个实施例相关的术语中不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。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，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种净化槽运行状态监控器，所述监控器内置于所述净化槽中，其特征在于：

所述监控器包括集成于一体的MCU、电源及电池电路、看门狗电路、开关量输入电路、曝气压力测量电路、温度测量电路、GPS定位电路、以及传输电路；

所述MCU分别与电源及电池电路、看门狗电路、开关量输入电路、曝气压力测量电路、温度测量电路、GPS定位电路、传输电路连接；

所述看门狗电路用于监控所述MCU的运行状态，并在所述MCU运行发生异常的情况下，重启MCU；

所述电源及电池电路用于整个设备在断电情况下为设备提供持续的备用电源，该单元具有自我充电的功能，在停电的状态下可保证设备工作30天；

所述开关量输入电路用于检测一个或多个开关量输入电路的输入电平值，基于检测到的所述电平值确定输入电路的开关状态；

所述曝气压力测量电路用于测量所述净化槽中的导气管的气体压力；

所述温度测量电路测量温度并将测量到的温度值转换数字温度值；

所述GPS定位电路将GPS有源天线接收到的GPS信号处理为GPS星历信号，通过异步串行接口(UART)将星历信号传输至MCU，以及，基于接收到的GPS信号进行系统授时操作；

所述传输电路用于将所述开关量输入电路、所述曝气压力测量电路、所述温度测量电路以及所述GPS定位电路采集到的信号，按照预设的触发方式传输至远程服务器。

2.根据权利要求1所述的监控器，其特征在于：

所述开关量输入电路包括：开关量输入电路以及检测电路；

当开关量输入电路为开路状态时，检测电路检测的输入为高电平；

当开关量输入电路为短路状态时，检测电路检测的输入为低电平。

3.根据权利要求1所述的监控器，其特征在于：

所述曝气压力测量电路包括：压力传感器、模拟放大电路以及模数转换电路；

所述压力传感器用于测量导气管中输入的被测气体的压力，并将压力信号转换为电压信号；

所述模拟放大电路用于将所述压力传感器输出的所述电压信号进行放大；

所述模数转换电路用于将所述模拟放大电路输出的放大的电压信号转换为数字信号。

4.根据权利要求1所述的监控器，其特征在于：

所述传输电路包括GPRS天线和GPRS收发模块，所述GPRS收发模块通过GPRS天线与通信网络连接，通过通信网络完成与远程服务器之间的传输。

5.根据权利要求1所述的监控器，其特征在于；

在断电的情况下能正常工作30天，该设备能够持续发送定位信息和状态信息。