CN205750482U - 一种水务前置采集及协议转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水务前置采集及协议转换装置，其包括外置开关电源、水务前置机、外置GPRS天线，外置RF433天线。水务前置机安装在机柜或者防水箱内部，可以与其它设备共用电源，电源输入范围12V‑36V，也可以单独配置外置兵装电源；水务前置机集现场采集、近距离通信、远程通信、有线无线通信、协议转换于一体，集RTU、DTU、协议转换器于一身。外置天线连接到水务前置机，引出到机柜外部；水务前置机，解决现场采集、数据集中、协议转换、远程传输等一系列问题。本实用新型结构简单，成本低；数据的实时性强，不依赖中控平台、数据库；减少传输、转换中间环节、节约成本、减少开发量，是经济实用的物联网现场设备。

Description

一种水务前置采集及协议转换装置

技术领域

本实用新型涉及水务行业、工业控制技术领域，具体涉及自来水厂及污水处理厂以及小城镇供水控制现场。

背景技术

现有水厂(污水、自来水)数据采集，是通过PLC模拟和数字采集模块，以及以太网通信采集本机控制和下级PLC控制的现场信息，再通过以太网等通信网络，传递到中控室数据库。如果需要这些数据，必须通过中控室数据库取得，并且一定要数据库运行的前提下才能取得。在其他应用场景，例如小城镇供水，涉及到查水表、水质在线监测，这样的简单背景下，使用PLC是一种浪费，因为所要取得的仅仅是集中抄表器的数据获取和协议转换，简单的水质分析和上传，所应用的仅仅是协议转换和简单采集，传统使用方法的是更改集中器的协议类型，浪费开发时间，增加开发成本，外加PLC控制，增加成本，PLC信息传输，额外增加传输设备的成本和开发量。

数据的取得需要数据库运行并遵循相应的格式，这个格式通常不是自己需要的格式；实时性较差，不是即时数据；控制实时性差，难于控制，需要通过数据库链接中控室，再由中控室实施控制。

在这样的系统中，转换环节比较多，协议转换多，额外增加的设备多，二次开发量大。

实用新型内容

本实用新型提供了一种水务前置采集及协议转换装置。

具体地，本实用新型公开了一种水务前置采集及协议转换装置，其特征在于，该装置包括前置机、外置GPRS天线、和外置RF433天线，所述前置机包括外部采集通信模块、上行传输GPRS模块和CPU控制模块；CPU控制模块控制所述外部采集通信模块和上行传输GPRS模块；外部采集通信模块的输出端通过以太网、RS-232、RF-433、RS-485、CAN、USB、或TTL232连接现场设备，如PLC、智能水表等。

进一步地，所述前置机还包括电源模块，电源采用现场设备供电电源或单独的外接电源。

进一步地，

所述外部采集通信模块采用包括RS485、RF433的模块采集和集中数据；所述水务前置机通过外置GPRS天线或外置RF433天线传输数据；特别的，外置GPRS天线将将所述采集量按照所需协议传送到云平台。

进一步地，所述取得现场数据和所述传送到云平台的数据为实时获取和传输。

进一步地，所述装置还包括外部采集数字量模块、外部采集模拟量模块和继电器输出控制模块，上述各模块连接至CPU控制模块。各模块都可以根据使用需要实现采集和控制。

进一步地，所述电源模块包括宽范围的外部输入电源转换模块，提供12-36V的电源输入范围；所述电源模块还包括各工作模块电源转换模块。

进一步地，所述外部采集数字量模块包括现场I/O采集模块。

进一步地，所述外部采集模拟量模块包括现场采集4-20mA以及0-10V模拟量采集模块。

进一步地，所述外部采集通信模块为包括现场采集的CAN、RS485、以太网、USB、RF433、RS232的通信模块。

进一步地，所述上行传输GPRS模块是上行通信的GPRS链路层设计。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型结构简单，安装方便，成本增加较少。使得不同厂家开发的云平台和中控室都可以正常运转，特别适合现有厂区和设备改造应用场景，使得开发工作量大大降低，在新建设应用中，使得中控室和云平台都能够得到实时的监测和控制数据，有利于现场管理和故障问题快速锁定，使得生产自动化显著提升。

附图说明

图1为本实用新型的安装结构示意图。

图2为本实用新型组网示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的一种水务前置采集及协议转换装置的具体实施方式做详细说明。

如图1所示，将外置开关电源、水务前置机安装在机柜或者防水箱内部，将GPRS外置天线、RF433天线引出到机柜或者防水箱顶部。水务前置机的功率是1-2瓦，在机柜供电电源功率允许范围内，可以连接机柜供电电源，这个电源要求输出范围是12V-36V，机柜供电电源功率不够的情况下，可以单独配置外置兵装电源，这个兵装电源的输出范围是12V-36V，配置的兵装电源也安装在机柜里。

水务前置机硬件组成包括：电源模块、外部采集数字量模块、外部采集模拟量模块、外部采集通信模块、上行传输GPRS模块、继电器输出控制模块、CPU控制模块。所述电源模块包括宽范围的外部输入电源转换模块以及各工作模块所需电源转换模块，宽范围的外部输入电源转换模块可以适应12-36V电源输入范围；工作模块所需电源转换模块包括CPU、外围、通信等模块所需的电源发生模块。所述外部采集数字量模块包括现场I/O采集模块。外部采集模拟量模块包括现场采集4-20mA以及0-10V模拟量采集模块。所述外部采集通信模块包括现场采集的CAN、RS485、以太网、USB、RF433、RS232等各种通信模块。所述上行传输GPRS模块是上行通信的GPRS链路层设计。所述继电器输出控制模块是继电器控制输出设计。所述CPU控制模块是采集、计算、通信、指示的核心处理单元。水务前置机通过外置GPRS天线与平台传输数据。

RS-485可以进行小范围内的有线数据集中，例如水表或者其它设备信息采集，此时，水务前置机相当于一个集中器；RF433可以进行局域范围内的无线数据集中，例如无线抄表，无线传感器的数据集中。比起普通的集中器，它不需要协议转换，远程网络可以按照自己想要的通信规约传递信息，减少了开发量和中间设备的成本。做到有线和无线通信集于一体。

现场设备状态的采集和控制，许多现场设备的工作状态可以通过一定的通信接口，按照一定的通信规约输出，有的可以通过这些接口和规约控制。水务前置机还有丰富的本地通信接口：以太网、RS-232、RF-433、RS-485、CAN、USB、TTL232。这样丰富的接口可以有更多和更合适接口选择与对应配套设备连接。例如，可以通过以太网口与水厂PLC的以太网口连接，获取数据；控制设备。PCL采集实例如下叙述：

水务前置机如果连接PLC，可通过RS-485接口连接PLC，在这个应用中，根据PLC的实际情况，选择是不是需要添加PLC的外置通信模块。

水务前置机还可以通过以太网口连接PLC。通常，PLC外置以太网模块配备有2个以太网口，其中一个是PLC自身组网用，另外一个闲置，可以使用闲置的网口。

配置PLC，将水务前置机配置成PLC的外设。配置PLC相应的通信模块为某种需要的模式，例如MODBUS。

通过PLC配置好的标准协议，在PLC内部集中的数据单元区，以通信的方式取得PLC数据，得到采集量，包括开关量和模拟量；通过PLC标准协议，向PLC控制数据区写入相应的控制数据，控制PLC的控制量，达到远端命令现场控制的目的。

水务前置机所取得的数据按照所需协议传送到云平台。这个协议是事先规划好的云平台通信协议，无须再经过转换。云平台下发的控制指令也是按照这个协议实现，这就实现了采集、控制双向通信。

实现采集、控制实时获取和传输。

现场采集功能，水务前置机含有1路开关量输入、3路模拟量输入，可以采集一路开关状态，根据状态采取不同的传输或者工作模式；可以采集三路模拟数据，例如，PH值水质传感器、电导水质传感器直接连接到水务前置机进行采集传输。这些模拟量可以是0-20mA、4-20mA、0-5V、0-10V输入，方便各种传感器的接入。

控制输出，水务前置机含有一路继电器输出，可以进行简单的控制，这个控制可以根据其它采集或者通信取得的信息决定。触点容量5A(250VAC/30VDC)，可以进行功率控制。

以上有线、无线集中采集、通信采集和控制、IO采集、AD采集、继电器控制都达到了实时采集和控制的目的，实现了数据的实时性。

远程传输，水务前置机内置了GSM/GPRS通信模块，可以与云平台组成远程传输网络。通过程序开发，这个远程的传输协议是云平台所需要的，减少了协议转换的工作量。

通过以上工作方式，所取得的数据和发下去的控制不是从中控室取得和转发；这就不依赖于数据库的运行、也不依赖于中控软件的运行、不涉及到协议转换。

本实用新型结构简单，安装方便，成本增加较少。使得不同厂家开发的云平台和中控室都可以正常运转，特别适合现有厂区和设备改造应用场景，使得开发工作量大大降低，在新建设应用中，使得中控室和云平台都能够得到实时的监测和控制数据，有利于现场管理和故障问题快速锁定，使得生产自动化显著提升。

在以上实现方式中，即组成了局部的采集通信网络、也组成了远程的云平台通信网络，集现场采集、近距离通信、远程通信、有线无线通信、协议转换于一体，集RTU、DTU、协议转换器于一身。水务前置机，解决现场采集、数据集中、协议转换、远程传输等一系列问题。本实用新型结构简单，使用方便，成本较低；数据的实时性强，不依赖于中控平台、数据库；减少传输、转换中间环节、节约成本、减少开发量，是经济实用的物联网现场设备。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，在上述说明书的描述中提到的数值及数值范围并不用于限制本实用新型，只是为本实用新型提供优选的实施方式，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 (10)

1.一种水务前置采集及协议转换装置，其特征在于，该装置包括前置机、外置GPRS天线和/或外置RF433天线，所述前置机包括外部采集通信模块、上行传输GPRS模块和CPU控制模块；CPU控制模块控制所述外部采集通信模块和上行传输GPRS模块；外部采集通信模块的输出端通过以太网、RS-232、RF-433、RS-485、CAN、USB或TTL232连接现场设备。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述前置机还包括电源模块，电源采用现场设备的供电电源或单独外接电源。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外部采集通信模块采用包括RS485、RF433的模块采集和集中数据；所述水务前置机通过外置GPRS天线或外置RF433天线传输数据；外置GPRS天线将所述采集量按照所需协议传送到云平台。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括外部采集数字量模块、外部采集模拟量模块和继电器输出控制模块，上述各模块连接至CPU控制模块。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电源模块包括宽范围的外部输入电源转换模块，提供12-36V的电源输入范围；所述电源模块还包括各工作模块电源转换模块。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述外部采集数字量模块包括现场I/O采集模块。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述外部采集模拟量模块包括现场采集4-20mA以及0-10V模拟量采集模块。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外部采集通信模块为包括现场采集的CAN、RS485、以太网、USB、RF433、RS232的通信模块。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上行传输GPRS模块是上行通信的GPRS链路层设计。

10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述采集和集中数据为实时获取；所述传送到云平台为实时传输。