CN206695835U - 一种智能水务rtu监测反馈装置 - Google Patents

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杨海龙
蔡希彪
李涛涛
孙静
孙福明
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Abstract

一种智能水务RTU监测反馈装置,涉及一种水务监测装置,所述传感器(1)引线通过绿色端子接到主控模块(4)边缘的绿色端子座上,或通过电路板的串口模块(2)后再由内部电路接向主控模块(4);显示模块(3)通过FPC线压到主控模块(4)上面固定,并将显示屏引脚通过螺丝固定在主控模块(4)背面显示屏所在的位置上;GPRS模块(5)通过牛角线插到主控模块(4)的牛角座上;外接的机井状态输入量通过端子接到主控模块(4)的绿色端子座上;刷卡模块(7)连接到主控模块(4)上。该装置能监测反馈土壤湿度、土壤伤情、管道压力、电磁等内容,方便用水,对促进水资源的节约具有推动作用。

Description

一种智能水务RTU监测反馈装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及水务监测装置,特别是涉及一种智能水务RTU监测反馈装置。
背景技术
[0002] 如今的水务装置很多都比较陈旧,采用的多是基于PLC作为主控制器的老装置,这 种装置成本较高,装置组成硕大存在酸腐蚀和湿度损害和不利于散热等问题,这部分装置 正在被单片机嵌入式技术开发的低价高效、利于维护的装置所取代,前期的单片机嵌入式 装置功能模块单一,各个功能模块都是独立分离,装置性不强,水务装置的水量、电量等的 参数是通过人工抄表和人工网上录入实现的,比较耗费人力、物力、财力,我们设计的装置, 便是应用如今比较流行的Cotex-m3内核的芯片作为主控,并配有触屏显示和智能刷等功 能,装置小巧,便于安装调试和维护,成本低,性价比高,装置数据参数能实现智能上报,省 去了很大的人力、物力、财力的消耗。
[0003] 最近几年智慧城市的的发展逐步升温,而智能水务属于智慧城市的一个重要环 节,国家一直倡导节约用水,并在实施了南水北调工程之后,逐步在水资源方面投入了大量 财力物力去解决人们方便用水与节约用水等的问题,近几年,国家更是出台了不少关于智 能水务一体化的战略,并在北京周边如文安市、固安市、廊坊时、沧州市、任丘市等地出台了 地下水超采和综合治理地下水高效节水灌溉的项目试点,从今年起,国家对河北省的保定、 唐山、石家庄等市的智能水务项目将全面启动,智能水务装置的需求会大大增加,国家在智 能水务一体化的推进步伐也要加快,并逐步扩展到全国,节约水资源是未来几年甚至是以 后人们要长期面对的问题,所以完善智能水务装置势在必行。
[0004] 监测农业灌溉用水和工业用水的机井所消耗的水量、电量、水位、温度等信息并上 报到水务局,实现1C卡刷卡用水、智能缴费等功能,是针对国家近几年在地下水超采和综合 治理地下水高效节水灌溉项目的一种解决方案。现在的智能水务装置发展还不够完备,技 术实现水平还不够高,存在着不够稳定,操作不够方便,成本高,效能低等的问题。
发明内容
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种智能水务RTU监测反馈装置,该装置预留有其他 传感器接口,能扩展监测反馈的内容还有湿度、土壤伤情、管道压力、电磁等内容。装置备有 四路开关量可以用于远传控制外围设备动作。装置通过GPRS模块将一种完备的嵌入式装 置,解决的是如今国家智能水务,水务管理一体化的问题。
[0006] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007] 一种智能水务RTU监测反馈装置,所述装置包括传感器、串口模块、显示模块、主控 模块、GPRS模块、开关量、刷卡模块、存储器、电源,所述传感器引线通过绿色端子接到主控 模块边缘的绿色端子座上,或通过电路板的串口模块后再由内部电路接向主控模块;显示 模块通过FPC线压到主控模块上面固定,并将显示屏引脚通过螺丝固定在主控模块背面显 示屏所在的位置上;GPRS模块通过牛角线插到主控模块的牛角座上;外接的机井状态输入 量通过端子接到主控模块的绿色端子座上;刷卡模块连接到主控模块上;电源外接的开关 电源一端接220V电压,一端接绿色端子,将端子插装到主控模块的电源位置。
[0008]所述的一种智能水务RTU监测反馈装置,所述刷卡模块连接到主控模块上,一种是 排针焊接到板子上,另一种贴片封装的5脚的FPC座焊接到主控模块的背面相应位置。
[0009]所述的一种智能水务RTU监测反馈装置,所述装置中的模块包括有STM32主控模 块、电源模块、显示模块、存储器模块、串口通信模块、传感器模块、开关量继电器模块、GPRS 模块、刷卡模块。
[0010] 模块介绍如下。
[0011] (1)主控模块:主控芯片采用ARM芯片产品Cotex-m3内核的STM32F103VET6,负责控 制外围电路,对外围电路发出指令,并将采集数据进行处理显示或进行相应的控制动作。 [0012] (2)电源模块:电路中用到四种直流电压,分别为2.5V、3.3V、5V、12V,为各个模块 提供工作电压。
[0013] 1)外部供电采用的是220V交流转12V直流的开关电源,它为继电器提供电压且是 其他电压的转换源;
[0014] 2)由LM2576S及相关电路组成的电路提供12V转5V的电压,主要为温度、压力、电 磁、水位等传感器提供工作电压;
[0015] 3)由LM117及相关电路组成的电路提供5V转电压3.3V的电压,装置中大部分电路 工作电压都为3.3V;
[0016] 4)由REF3025及相关电路提供3.3V转2.5V的电压,主要为P100温度传感器提供比 较基准电压。
[0017] (3)显示模块:显示模块采用北京迪文公司生产的DMT48270M系列的4.3寸串口屏, 实现数据的参数及参量的设置。
[0018] (4)存储器模块:主要由FM24CL64A的EEPR0M存储器和W25Q64的FLASH存储器组成, 负责程序和中间数据的存储,STM32烧录程序放在STM32内部存储器中,不够或扩展会转这 两部分组成的外部存储器。
[0019] (5)串口通信模块:主要有两路485模块和一路232模块组成,采用这两种串口模块 的原因是为了应对不同传输协议。
[0020] ⑹传感器模块:传感器模块主要由水位传感器、压力传感器、温度传感器、电磁传 感器及水表或电表等几部分传感器组成,通过外接传感器,通过AD采集电路或相关传感器 外围电路,将外部水位、压力、温度、电磁等非电信号转化为电信经过主控模块处理后显示 并上报到控制中心。
[0021] (7)开关量继电器模块:开关量继电器模块主要是为了装置出现问题时控制外部 设备进行相应动作以确保装置正常运行的接口。如可以通过开关量或继电器控制设计的外 部装置的通端来达到预警等目的。四路开关量输入分别负责:水栗状态、取水状态、开门监 狈!J、水泵故障监测等功能。
[0022] (8)刷卡模块:用户通过1C卡来取用水,主控的读卡模块通过读取1C卡的数据来获 得用户所用水量及所用金额及余额等信息。
[0023] (9) GPRS模块:主控模块通过GPRS模块将传感器采集到的数据传送到水务装置上。 [0024]本实用新型的优点与效果是:
[0025]本实用新型装置设计的电路比较优化,所选芯片功能完备,方便后期扩展,采用新 兴的串口触摸屏,可视化好,操作方便,成本低,性价比高,这些因素都使得水务装置的造价 降低,农业和工业用水更为方便快捷,智能抄表缴费,取用水方便,取代旧设备更新换代新 设备,装置功能更加智能完备,可扩展性好能跟上时代的潮流,能有效的促进国家智能水务 装置一体化的战略发展。
附图说明
[0026]图1为本实用新型结构图;
[0027]图2为本实用新型用户取水的示意图;
[0028]图3装置数据处理流程图。
[0029]图中部件:1、传感器2、串口模块3、显示模块4、主控模块5、GPRS模块6、开关 量7、刷卡模块8、存储器9、电源。
具体实施方式
[0030] 如图所示,本实用新型传感器1(压力、温度、电磁、水位、水表等传感器),引线通过 间距5.08的绿色端子接到主控模块4边缘的绿色端子座上,个别传感器需要通过电路板的 串口模块2后再由内部电路接向主控模块4。显示模块3通过1.0的FPC线压到主控模块4的上 面固定好,并将显示屏引脚通过螺丝固定在主控模块4的背面显示屏所在的位置上。GPRS模 块5通过20排针的牛角线插到主控模块4的牛角座上。主控模块上的电路,外接的机井状态 等输入量通过5.08绿色端子接到主控模块4的绿色端子座上。刷卡模块7有两种方式连接到 主控模块4上,一种是2.54的排针焊接到板子上,一种贴片封装的5脚的FPC座焊接到主控模 块4的背面相应位置。存储器8是主控模块部分的电路,电源9外接的开关电源一端接220V电 压,一端接5.08绿色端子,将端子插到主控模块的电源位置。这些模块的连接情况大致就是 这样,总的来说,图1中的传感器负责数据采集,串口模块负责联系主控与传感器,主控模块 负责装置统筹调度及数据处理,GPRS模块将数据上报到水务装置,存储器负责存储采集处 理的数据及程序代码,显示模块负责与人工交互显示数据,刷卡模块负责记录用水情况,电 源负责提供装置工作的能源。
[0031]如图2,水务装置接收上报信息,RTU负责采集监控机井信息并上报水务装置,刷模 块负责记录用户的用水情况,用户通过1C卡取用水资源。
[0032]如图3,装置开始运行之后,数据从传感器进行采集,将模拟量传到主控板上,主控 模块将数据进行,模拟量到数字量的转换出来,判断主控模块是否将数据采集完毕,采集完 毕送到主控中心处理,主控中心用算法将说收到的数据进行处理之后,在判断数据处理完 之后就将
[0033]处理量化后的数据,放到存储器进行存储,与此同时,将数据放到显示屏进行显 示,并将数据通过GPRS上传到水务装置中去。
[0034]使用时,测量的传感器放到机井下面以监测水的流量等的情况,从机井下测量伩 表引出的线接到装置的传感器采集端,将RTU装置接通220V电源为装置供电,将GPRS上插入 对应特定机井的SIM电话卡,用以发送和接受数据信号用,将GPRS模块的天线设置好,引线 要注意防干扰,不要过长距离设备1-3米为最佳距离。
[0035] RTU通过上位机软件设置好IP、端口号、机井号、波特率、终端地址、装置时间、表底 值等信息,这些设置信息是GPRS与上位机装置通信交换数据的信息。
[0036] 给装置上电,登录网上水务装置,仪表上报时间在实际中为60分钟左右上报一次, 为了方便查验机井设备是否在线,可以将测试时间设置为2-3分钟,登录网上装置输入特定 的机井编号及其所属的市区乡镇等信息,进行查询,如果可以经过10分钟如果能收到连续 的几次上报信息,说明机井在线,正常运转。
[0037] 测试好的RTU设备,接入到取用水现场,用以监测机井设备,取水用户在RTU上刷卡 起停泵,来控制用水量并进行计费,用户费用查询和缴费工作可以在网上进行或去相应的 地点。
[0038] 本实用新型装置首先由压力、温度、电磁、水位以及相应的水量、电量水表采集,夕卜 部的标量的非电量信号,因为接口协议不同,有些传感器直接接到主控芯片上处理,有的通 过串口模块遵循串口协议与主控进行采集通信,主控模块通过内部处理将采集的外部非电 量信号转化成可以量化显示并存储传送的数据,处理好的数据经过触摸显示屏进行显示, 通过存储器EEPR0M和FLASH进行程序和中间数据的存储。并且主控模块程序会将处理好的 水务装置所需要的诸如瞬时水量、用水总量、水位、温度、压力等信息通过GPRS远传模块传 送到水务监控装置的上报平台,监控人员或水务局监察人员可以看到机井的在线情况和用 水量、压力、水位、温度等上报信息。在用水过程中用户通过刷卡就可以起听水栗进行量化 用水,并可以在网上或固定地点进行1C卡缴费和余额查询。装置中的开关量主要检测水泵 状态、取水状态、开门监测、水泵故障监测,出现问题会上报,并远程自主采取相应动作。装 置的应用场合可以是农业浇地灌溉、工厂自设机井用水、污水处理厂及加工厂机井用水等 领域。

Claims (3)

1. 一种智能水务RTU监测反馈装置,其特征在于,所述装置包括传感器(1)、串口模块 (2)、显示模块⑶、主控模块⑷、GPRS模块⑸、开关量⑹、刷卡模块⑺、存储器⑻、电 源(9),所述传感器(1)引线通过绿色端子接到主控模块(4)边缘的绿色端子座上,或通过电 路板的串口模块(2)后再由内部电路接向主控模块(4);显示模块(3)通过FPC线压到主控模 块(4)上面固定,并将显示屏引脚通过螺丝固定在主控模块(4)背面显示屏所在的位置上; GPRS模块(5)通过牛角线插到主控模块(4)的牛角座上;外接的机井状态输入量通过端子接 到主控模块(4)的绿色端子座上;刷卡模块(7)连接到主控模块(4)上;电源(9)外接的开关 电源一端接220V电压,一端接绿色端子,将端子插装到主控模块的电源位置。
2. 根据权利要求1所述的一种智能水务RTU监测反馈装置,其特征在于,所述刷卡模块 ⑺连接到主控模块⑷上,一种是排针焊接到板子上,另一种贴片封装的5脚的FPC座焊接 到主控模块(4)的背面相应位置。
3. 根据权利要求1所述的一种智能水务RTU监测反馈装置,其特征在于,所述装置中的 模块包括有STM32主控模块、电源模块、显示模块、存储器模块、串口通信模块、传感器模块、 开关量继电器模块、GPRS模块、刷卡模块。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108681271A (zh) * 2018-04-12 2018-10-19 辽宁工业大学 一种水务rtu监测反馈系统

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