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

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

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

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。

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。

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IC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

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。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

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。

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。

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。

模块介绍如下。

（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。

（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。

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；

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；

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；

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。

（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。

（4）存储器模块：主要由FM24CL64A的EEPROM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。

（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。

（6）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。

（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：水泵状态、取水状态、开门监测、水泵故障监测等功能。

（8）刷卡模块：用户通过IC卡来取用水，主控的读卡模块通过读取IC卡的数据来获得用户所用水量及所用金额及余额等信息。

（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。

本实用新型的优点与效果是：

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

图1 为本实用新型结构图；

图2 为本实用新型用户取水的示意图；

图3 装置数据处理流程图。

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

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。

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IC卡取用水资源。

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

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。

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，从机井下测量仪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。

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。

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。

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。

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，外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EEPROM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泵进行量化用水，并可以在网上或固定地点进行IC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（3）、主控模块（4）、GPRS模块（5）、开关量（6）、刷卡模块（7） 、存储器（8） 、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（7）连接到主控模块（4）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。