CN205405231U - 一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空压机控制技术领域，公开了一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统。所述监控系统包括空气压缩机控制回路，且在所述空气压缩机控制回路中设有用于手动启停空气压缩机的启动按钮和停止按钮，还包括移动终端、控制器、可编程逻辑控制器、第一接触器、第二接触器和交流电源，其中，所述移动终端无线通信连接所述控制器，所述控制器通信连接所述可编程逻辑控制器。所述监控系统只需对现有的控制回路做少许改动，即可实现对空气压缩机的远程监控及节能控制，大幅度地提高空压机系统的自动化程度，并减少应用限制，从而可方便对空压机进行准确及多元化地操作，提高用户体验及经济效益。

Description

一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统

技术领域

本实用新型涉及空压机控制技术领域，具体地，涉及一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统。

背景技术

空气压缩机简称空压机，是一种将原动机械能转换成气体压力能进而实现空气压缩目的的气压发生装置，并被广泛应用在各行各业中，例如在隧道施工中，使用空气压缩机为凿岩机提供钻眼所需的压缩空气，可以提高施工效率，并降低施工成本，提高经济效益。

在空压机的实际操作过程中，目前仍以操作人员手动控制其启停为主，即按下空气压缩机控制回路中的启动按钮或停止按钮实现对空气压缩机的手动启停，这种控制方式自动化程度极低，并且受到的使用限制也较多，容易存在如下问题：（1）操作使用不方便，用户体验差，并且如果停止不及时还会造成一定的电能浪费；（2）不利于在弱光环境进行操作，例如在隧道施工环境中，容易出现误操作的情况；（3）不利于对多个空压机进行同步启停操作或异步启停操作，进而影响施工进度。

实用新型内容

针对上述目前空气压缩机在操作控制上的问题，本实用新型提供了一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，只需对现有的控制回路做少许改动，即可实现对空气压缩机的远程监控及节能控制，大幅度地提高空压机系统的自动化程度，并减少应用限制，从而可方便对空压机进行准确及多元化地操作，提高用户体验及经济效益。

本实用新型采用的技术方案,提供了一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，包括空气压缩机控制回路，且在所述空气压缩机控制回路中设有用于手动启停空气压缩机的启动按钮和停止按钮，还包括移动终端、控制器、可编程逻辑控制器、第一接触器、第二接触器和交流电源，其中，所述移动终端无线通信连接所述控制器，所述控制器通信连接所述可编程逻辑控制器；所述第二接触器的常闭触点、所述第一接触器的接触器线圈和所述交流电源电性串联，构成一电性连接在所述可编程逻辑控制器的第一输出端与输出公共端之间的空气压缩机启动控制支路，且将所述第一接触器的常开触点与所述空气压缩机控制回路中的所述启动按钮电性并联；所述第一接触器的常闭触点、所述第二接触器的接触器线圈和所述交流电源电性串联，构成一电性连接在所述可编程逻辑控制器的第二输出端与输出公共端之间的空气压缩机停止控制支路，且将所述第二接触器的常开触点与所述空气压缩机控制回路中的所述停止按钮电性并联。

具体的，所述远程监控节能系统还包括多条电性并联的空气压缩机工作指示支路，且在各条所述空气压缩机工作指示支路中的指示灯两端分别电性并联有一继电器的继电器线圈，并将各个继电器的常开触点电性连接在所述可编程逻辑控制器的对应输入端。

具体的，所述可编程逻辑控制器有线通信连接一无线收发器，并通过所述无线收发器无线通信连接所述控制器。进一步具体的，所述可编程逻辑控制器通过RS232转RS485转换器有线通信连接所述无线收发器。所述无线收发器为WiFi无线收发器、蓝牙无线收发器、ZigBee无线收发器和Thread无线收发器中的任意一种。

具体的，在所述空气压缩机启动控制支路和/或所述空气压缩机停止控制支路中还电性串联有一熔断器。

具体的，所述可编程逻辑控制器采用西门子S7-200系列的PLC。

具体的，所述移动终端为智能手机、平板电脑或笔记本电脑中的任意一种。

综上，采用本实用新型所提供的基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，具有如下有益效果：（1）只需对现有的控制回路做少许改动，即可实现对空气压缩机的远程监控及节能控制，大幅度地提高空压机系统的自动化程度，并减少应用限制，从而可方便对空压机进行准确及多元化地操作，提高用户体验；（2）由于采用了可编程逻辑控制器来执行对空压机的监控操作，可使所述监控系统适应各种恶劣的应用场景，并具有安装维护方便、现场抗干扰能力强的优点，能够极大地提高所述监控系统的可靠性和稳定性；（3）可以减小操作过程中的人工参与度，降低人工成本，并提升操作安全性；（4）可以保障空压机的高效节能运行，降低施工成本，提高经济效益。

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是本实用新型提供的基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统的结构示意图。

图2是本实用新型提供的基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统中可编程逻辑控制器的接线示意图。

图3是本实用新型提供的基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统中空气压缩机控制回路的接线改动示意图。

图4是本实用新型提供的基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统中各条空气压缩机工作指示支路的接线改动示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本实用新型提供的基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

本文中描述的各种技术可以但不限于用于空压机控制技术领域，还可以用于其它类似领域。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例一

图1示出了本实用新型提供的基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统的结构示意图，图2示出了本实用新型提供的基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统中可编程逻辑控制器的接线示意图，图3示出了本实用新型提供的基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统中空气压缩机控制回路的接线改动示意图，图4示出了本实用新型提供的基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统中各条空气压缩机工作指示支路的接线改动示意图。本实施例提供的所述基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，包括空气压缩机控制回路，且在所述空气压缩机控制回路中设有用于手动启停空气压缩机的启动按钮SA1和停止按钮SA2，还包括移动终端、控制器、可编程逻辑控制器（PLC，ProgrammableLogicController）、第一接触器KM1（图中未示出）、第二接触器KM2（图中未示出）和交流电源AS，其中，所述移动终端无线通信连接所述控制器，所述控制器通信连接所述可编程逻辑控制器；所述第二接触器KM2的常闭触点KM2_NC、所述第一接触器KM1的接触器线圈KM1_L和所述交流电源AS电性串联，构成一电性连接在所述可编程逻辑控制器的第一输出端与输出公共端之间的空气压缩机启动控制支路，且将所述第一接触器KM1的常开触点KM1_NO与所述空气压缩机控制回路中的所述启动按钮SA1电性并联；所述第一接触器KM1的常闭触点KM1_NC、所述第二接触器KM2的接触器线圈KM2_L和所述交流电源AS电性串联，构成一电性连接在所述可编程逻辑控制器的第二输出端与输出公共端之间的空气压缩机停止控制支路，且将所述第二接触器KM2的常开触点KM2_NO与所述空气压缩机控制回路中的所述停止按钮SA2电性并联。

如图1所示，在所述基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统中，所述移动终端通过第一无线网络无线通信连接所述控制器，实现两者之间的数据通信，其中，所述移动终端用于作为操作人员的手持设备，实现人机交互，以便操作人员能够根据工序特点输入实时工序情况（例如需要启动空气压缩机的数量等），并将所述实时工序情况无线发送给所述控制器，其可以但不限于为智能手机、平板电脑或笔记本电脑等移动终端设备中的任意一种，所述第一无线网络也相应地不限于为移动通信网络或WiFi无线通信网络等。所述控制器用于根据收到的所述实时工序情况，生成对应的工序控制指令，并将所述工序控制指令传送给相应的所述可编程逻辑控制器，以便进一步启停相应的空压机，其可以但不限于为采用单片机芯片或FPGA芯片。

如图1和图2所示，所述可编程逻辑控制器可以但不限于采用西门子S7-200系列的PLC，在其火线端L1和零线端N处外接220V交流电，从而驱动所述可编程逻辑控制器正常工作，同时所述第一输出端为Q0.0，所述第二输出端为Q0.1，所述公共输出端为1L。所述可编程逻辑控制器用于根据所述工序控制指令控制对应的内部输出继电器通断，并按照如下方式实现对空气压缩机的启动或停止操作：（1）使处于所述第二输出端Q0.1与输出公共端1L之间的第二内部输出继电器（图2未示出）断开，同时使处于第一输出端Q0.0与输出公共端1L之间的第一内部输出继电器（图2未示出）导通，此时所述空气压缩机停止控制支路不导通，所述第二接触器KM2的接触器线圈KM2_L失电，因此相应的所述第二接触器KM2的常开触点KM2_NO断开，所述第二接触器KM2的常闭触点KM2_NC闭合，进而使得所述空气压缩机启动控制支路导通，所述第一接触器KM1的接触器线圈KM1_L从所述交流电源AS（220V交流电）处得电，因此相应的所述第一接触器KM1的常闭触点KM1_NC断开，所述第一接触器KM1的常闭触点KM1_NO导通，从而起到如图3中所示启动按钮SA1的作用（即手动闭合启动按钮SA1，启动空气压缩机），启动空气压缩机；（2）使处于第一输出端Q0.0与输出公共端1L之间的第一内部输出继电器断开，同时使处于所述第二输出端Q0.1与输出公共端1L之间的第二内部输出继电器导通，此时所述空气压缩机启动控制支路不导通，所述第一接触器KM1的接触器线圈KM1_L失电，因此相应的所述第一接触器KM1的常开触点KM1_NO断开，所述第一接触器KM1的常闭触点KM1_NC闭合，进而使得所述空气压缩机停止控制支路导通，所述第二接触器KM2的接触器线圈KM2_L从所述交流电源AS（220V交流电）处得电，因此相应的所述第二接触器KM2的常闭触点KM2_NC断开，所述第二接触器KM2的常闭触点KM2_NO导通，从而起到如图3中所示停止按钮SA2的作用（即手动闭合停止按钮SA2，停止空气压缩机），停止空气压缩机。

如图2和图3所示的所述远程监控节能系统，只需对现有的控制回路做少许改动，即可实现对空气压缩机的远程监控及节能控制，大幅度地提高空压机系统的自动化程度，无需操作人员手动去控制空压机的启停，只需通过移动终端发送指令即可实现对空压机的远程自动控制，同时还可以减少应用限制（不但可以在弱光环境操作，还可以实现对多部空气压缩机的同步或异步启停操作），从而可方便对空压机进行准确及多元化地操作，避免电能浪费问题，提高用户体验及经济效益。

具体的，所述远程监控节能系统还包括多条电性并联的空气压缩机工作指示支路，且在各条所述空气压缩机工作指示支路中的指示灯两端分别电性并联有一继电器的继电器线圈，并将各个继电器的常开触点电性连接在所述可编程逻辑控制器的对应输入端。如图4所示，在S1和S2端电性并联有7条所述空气压缩机工作指示支路，其中，S1、S2分别为所述空气压缩机控制回路中一组变压器（图3未示出）的输出电压两端，用于为所述空气压缩机工作指示支路供电；各条所述空气压缩机工作指示支路分别设有一LED指示灯（LED1～LED7）和对应的开关（KA10_NO、KA11_NO、KA12_NO、OL、M、OP_NC和OF_NC,其中，常闭开关OP_NC为油过滤器，对应指示灯LED6亮表示油过滤器堵塞；常闭开关OF_NC为油细分离器，当油细分离器前后亚查处超过设定值则对应指示灯LED7亮，表示油细分离器有阻塞现象），以便从左至右分别进行如下亮灯指示：相序错误指示、温度过高指示、主电机过载指示、风机过载指示、运行指示、油滤堵塞指示、油分堵塞指示；在各个LED指示灯两端电性分别并联有一继电器（KA0～KA6，图中未示出）的继电器线圈（KA0_L～KA6_L）。同时如图2所示，将各个继电器的常开触点（KA0_NO～KA6_NO）电性连接在所述可编程逻辑控制器的对应输入端I0.0～I0.6），且分别在其与所述公共输入端L+之间电性串联直流电源DS（24V直流电）。所述LED指示灯可在相应开关闭合时进行亮灯指示（即空压机的运行指示或告警指示：在LED1灯），所述继电器线圈可在相应开关闭合时得电，进而使得对应的继电器常开触点闭合，在所述可编程逻辑控制器的对应输入端产生直流高电平信号，从而可将指示状况反馈至所述可编程逻辑控制器。所述可编程逻辑控制器可进一步根据所述高电平信号从内部寄存器（图中未示出）中查找到对应的指示信息，并通过通信网络将所述指示信息反馈至所述移动终端，最终通过在所述移动终端展示的所述指示信息，可使操作人员远程获知空压机的运行状况或告警状况，进一步方便监控操作，并可为故障的排出节省大量的时间。

具体的，所述可编程逻辑控制器有线通信连接一无线收发器，并通过所述无线收发器无线通信连接所述控制器。如图1所示，所述控制器与所述可编程逻辑控制器第二无线网络实现信息的交互，不但可以实现一对多的执行配置，还可以方便在应用现场进行走线布局，简化监控系统的设计。进一步具体的，所述可编程逻辑控制器通过RS232转RS485转换器有线通信连接所述无线收发器。同时所述无线收发器可以但不限于为WiFi无线收发器、蓝牙无线收发器、ZigBee无线收发器和Thread无线收发器等无线收发器中的任意一种。作为举例的，本实施例中所述无线收发器采用Thread无线收发器，其属于一种基于IEEE802.15.4通信标准的、具有超低功耗和安全可靠的Thread技术，能够实现Thread无线传感器网络通信，非常适合本系统的应用场景。

具体的，在所述空气压缩机启动控制支路和/或所述空气压缩机停止控制支路中还电性串联有一熔断器。如图2所示，作为优化的，在所述交流电源AS与所述输出公共端1L之间电性串联所述熔断器FU，可以在出现意外高压的情况是熔断所述空气压缩机启动控制支路或所述空气压缩机停止控制支路，保障电路的安全。

本实施例提供的所述基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，具有如下技术效果：（1）只需对现有的控制回路做少许改动，即可实现对空气压缩机的远程监控及节能控制，大幅度地提高空压机系统的自动化程度，并减少应用限制，从而可方便对空压机进行准确及多元化地操作，提高用户体验；（2）由于采用了可编程逻辑控制器来执行对空压机的监控操作，可使所述监控系统适应各种恶劣的应用场景，并具有安装维护方便、现场抗干扰能力强的优点，能够极大地提高所述监控系统的可靠性和稳定性；（3）可以减小操作过程中的人工参与度，降低人工成本，并提升操作安全性；（4）可以保障空压机的高效节能运行，降低施工成本，提高经济效益。

如上所述，可较好地实现本实用新型。对于本领域的技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出不同形式的基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统并不需要创造性的劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，包括空气压缩机控制回路，且在所述空气压缩机控制回路中设有用于手动启停空气压缩机的启动按钮和停止按钮，其特征在于，还包括移动终端、控制器、可编程逻辑控制器、第一接触器、第二接触器和交流电源，其中，所述移动终端无线通信连接所述控制器，所述控制器通信连接所述可编程逻辑控制器；

所述第二接触器的常闭触点、所述第一接触器的接触器线圈和所述交流电源电性串联，构成一电性连接在所述可编程逻辑控制器的第一输出端与输出公共端之间的空气压缩机启动控制支路，且将所述第一接触器的常开触点与所述空气压缩机控制回路中的所述启动按钮电性并联；

所述第一接触器的常闭触点、所述第二接触器的接触器线圈和所述交流电源电性串联，构成一电性连接在所述可编程逻辑控制器的第二输出端与输出公共端之间的空气压缩机停止控制支路，且将所述第二接触器的常开触点与所述空气压缩机控制回路中的所述停止按钮电性并联。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，其特征在于，所述远程监控节能系统还包括多条电性并联的空气压缩机工作指示支路，且在各条所述空气压缩机工作指示支路中的指示灯两端分别电性并联有一继电器的继电器线圈，并将各个继电器的常开触点电性连接在所述可编程逻辑控制器的对应输入端。

3.如权利要求1所述的一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器有线通信连接一无线收发器，并通过所述无线收发器无线通信连接所述控制器。

4.如权利要求3所述的一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器通过RS232转RS485转换器有线通信连接所述无线收发器。

5.如权利要求3所述的一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，其特征在于，所述无线收发器为WiFi无线收发器、蓝牙无线收发器、ZigBee无线收发器和Thread无线收发器中的任意一种。

6.如权利要求1所述的一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，其特征在于，在所述空气压缩机启动控制支路和/或所述空气压缩机停止控制支路中还电性串联有一熔断器。

7.如权利要求1所述的一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器采用西门子S7-200系列的PLC。

8.如权利要求1所述的一种基于物联网的隧道工程空气压缩机远程监控节能系统，其特征在于，所述移动终端为智能手机、平板电脑或笔记本电脑中的任意一种。