CN208937950U - 水电站运行信息采集和远程控制设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种水电站运行信息采集和远程控制设备，所述设备包括外壳，外壳上设有状态灯模块、串行接口、以太网接口和声音采集孔，设备外壳内设有用于与PLC处理器模块通信的串口通信模块、各种传感器、各种通信模块、PLC处理器模块、STM32单片机模块以及供电电路模块。本实用新型部署在水电站机组设备上，通过震动、温度、声音等传感器采集水电站机组的运行数据，增加移动通信模块、NB‑IOT模块、以太网模块和Wifi模块多种通信模块供选择，通过串口通信模块与PLC处理器通信模块，可以由外部查询水电站机组运行过程中自身产生的数据，所有数据通过移动通信模块、NB‑IOT模块、以太网模块和Wifi模块中任一模块传输到云端服务器。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，具体是指一种水电站运行信息采集和远程控制设备。
背景技术
目前我国的水电建设已发展到一定程度，建立了较多的水电站。但是随着水电站数量和规模的扩大，水电站尤其是小型水电站和农村水电站的运行管理出现以下问题：
(1)水电站闲置率高，发电效益低。(2)人员支出成本过高，挤占了业主利润。(3)专业人员少，安全问题突出。很多水电站位于较偏远农村山区，工作环境较差，对人才缺乏吸引力，因此现在很多青年人不愿意去偏僻的水电站工作，出现人员配置不足，而且专业人才严重欠缺。尤其是一些新建小水电站，大部分运行人员安全意识薄弱，在工作之中没有相关的技能。同时，2016年浙江省水利厅发布《浙江省水利发展“十三五”规划》，要求全面建立完善的水利工程标准化管理体系和运行管理机制，实行水利工程全过程、各环节标准化控制和管理，大力推进水利工程市场化运行管理。
因此，部分水电站企业利用信息化技术和自动控制技术等技术，采用水电站集约化管理思路，将其所属水电站陆续接入到监控中心实现远程控制，从而提高了水电站的运行效益和安全生产能力。但是目前大多数水电站只是简单通过工控机的软件获取水电站机组设备的信息和控制水电站机组运行，获取信息的种类较少且不能大规模应用，集约化管理的层次较低。
实用新型内容
为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种水电站运行信息采集和远程控制设备，简单实用，适用于大范围推广应用。
为了实现上述目的，本实用新型具有如下构成：
该水电站运行信息采集和远程控制设备，所述设备包括外壳，外壳上设有状态灯模块、串行接口、以太网接口和声音采集孔，设备外壳内设有用于与PLC处理器模块通信的串口通信模块、震动传感器、温度传感器、声音传感器、移动通信模块、NB-IOT模块、以太网模块、WIFI模块、PLC处理器模块、STM32单片机模块以及供电电路模块；
所述STM32单片机模块分别与串口通信模块、状态灯模块、震动传感器、声音传感器、温度传感器、移动通信模块、NB-IOT模块、以太网模块和WIFI模块相连接，所述串口通信模块与PLC处理器模块连接，所述PLC处理器与水电站机组连接，所述供电电路模块与STM32单片机模块、串口通信模块、状态灯模块、震动传感器、声音传感器、温度传感器、移动通信模块、NB-IOT模块、以太网模块和WIFI模块相连；
所述串行接口与所述串口通信模块相连接，所述以太网接口与所述以太网模块相连接，所述声音传感器设置于所述声音采集孔的对应位置。
可选地，所述的STM32单片机模块采用STM32F103C8芯片。
可选地，所述状态灯模块采用M018三位LED模块状态指示灯。
可选地，所述温度传感器采用MLX90614非接触式红外温度传感器。
可选地，所述声音传感器采用BR-ZS1声音传感器。
可选地，所述设备还包括控制按键模块，所述控制按键模块与所述STM32单片机模块相连接，所述控制按键模块采用微动开关4脚立式按键，且所述供电电路模块为所述控制按键模块供电。
可选地，所述设备还包括云端服务器，所述云端服务器与所述移动通信模块、NB-IOT模块、以太网模块和WIFI模块通信。
可选地，所述PLC处理器模块采用三菱PLCFX3U-128MT/ESS。
可选地，所述移动通信模块采用SIM7600CE通信模块。
可选地，所述NB-IOT模块采用M5310-A NB-IOT通信模组，所述以太网模块采用W5500模块，所述WIFI模块采用ESP8266芯片。
本实用新型的水电站运行信息采集和远程控制设备，部署在水电站机组设备上，通过震动、温度、声音等传感器采集水电站机组的运行数据，增加移动通信模块、NB-IOT模块、以太网模块和Wifi模块多种通信模块供选择，通过串口通信模块与PLC处理器通信模块，可以由外部查询水电站机组运行过程中自身产生的数据，所有数据通过移动通信模块、NB-IOT模块、以太网模块和Wifi模块中任一模块传输到云端服务器，再接收云端服务器的控制命令，并通过PLC处理器模块控制水电站机组的运行，通过状态灯模块显示设备的工作状态；最终水电站运行信息采集和远程控制设备可实时采集水电站机组运行过程中内部和外部信息，实现水电站的远程控制，为解决水电站设备的在线诊断、故障预警、最优生产调度等功能提供设备支持，从而提高水电站的发电效益和节约有限水能资源。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的水电站运行信息采集和远程控制设备的外部结构示意图；
图2为本实用新型一实施例的水电站运行信息采集和远程控制设备的内部结构示意图；
图3为本实用新型一实施例的水电站运行信息采集和远程控制设备的结构原理框图；
图中：1-供电电路模块，2-STM32单片机模块，3-串行接口，4-以太网接口，5-串口通信模块，6-状态灯模块，7-控制按键模块，8-震动传感器，9-温度传感器，10-声音传感器，11-PLC处理器模块，12-声音采集孔，13-移动通信模块，14-NB-IOT模块，15-以太网模块、16-WIFI模块。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
下面结合图1至3，对本实用新型技术方案进行详细说明：
为了解决现有技术中的技术问题，本实用新型提供了一种水电站运行信息采集和远程控制设备，包括外壳，外壳上设有用于可查看设备的工作状态的状态灯模块6，用于选择设备通信方式的控制按键模块7，用于连接串口头的串行接口3，用于连接以太网头的以太网接口4和用于方便水电站机组运行声音通过的声音采集孔12，设备外壳内设有用于与PLC处理器模块通信的串口通信模块5、用于采集水电站机组运行时的震动信息的震动传感器8、用于采集水电站机组运行时的表面温度信息的温度传感器9、用于采集机水电站组运行时环境声音信息的声音传感器10、用于实现GPRS通信的移动通信模块13，用于实现窄带物联网通信的NB-IOT模块14，用于实现有线局域网通信的以太网模块15，用于实现无线局域网通信的WIFI模块16，用于采集水电站机组内部传感器数据的PLC处理器模块11，用于完成数据的分析和处理的STM32单片机模块2，用于提供电源电压的供电电路模块1。所述串行接口与所述串口通信模块相连接，所述以太网接口与所述以太网模块相连接，所述声音传感器设置于所述声音采集孔的对应位置。此处，声音传感器设置于所述声音采集孔的对应位置即声音传感器设置于外壳内部与声音采集孔最接近的位置，例如设置在声音采集孔的下方等。
上述方案还包括用于发电的水电站机组和用于接收水电站运行信息和远程控制机组的云端服务器。
其中，所述STM32单片机模块2分别与串口通信模块5、状态灯模块6、控制按键模块7、震动传感器8、声音传感器10、温度传感器9、移动通信模块13、NB-IOT模块14、以太网模块15和WIFI模块16相连。所述串口通信模块5与PLC处理器模块连接，所述PLC处理器11与水电站机组连接。所述供电电路模块1与STM32单片机模块2、串口通信模块5、状态灯模块6、控制按键模块7、震动传感器8、声音传感器10、温度传感器9、移动通信模块13、NB-IOT模块14、以太网模块15和WIFI模块16相连。
进一步地，在该实施例中，所述供电电路模块1采用220V交流电输入，提供5V电压输出，实现各个模块和传感器的供电。
所述的STM32单片机模块2采用STM32F103C8芯片。STM32F103C8芯片带有一个嵌入式ARM核的单片机微控制器，内置多达512KB的嵌入式Flash，可用于存储程序和数据，支持3种低功耗模式。具有12通道DMA控制器，3个12位的us级的A/D转换器，2通道12位D/A转换器，适用于采集、控制和强干扰场合。
所述状态灯模块6采用M018三位LED模块状态指示灯。M018三位LED模块状态指示灯的工作电压4～6V，工作温度-40～85℃，采用10mm直径LED，自带电源指示灯。
所述控制按键模块7采用微动开关4脚立式按键。微动开关4脚立式按键采用标准铜件防腐、导电性强、灵敏度高、使用寿命长、电绝缘性好。
所述温度传感器9采用MLX90614非接触式红外温度传感器。MLX90614非接触式红外温度传感器是一款低成本，无接触温度计。输出数据和物体温度呈线性比例，具有高精度和高分辨率。
所述声音传感器10采用BR-ZS1声音传感器。BR-ZS1声音传感器是一款工业标准输出(0～20mA)的积分噪声监测模块，针对噪声测试需求而设计，支持现场噪声分贝值实时显示，对噪声进行定点全天侯监测，可设置报警极限对环境噪声超标报警，该监测模块精度高、通用性强、性价比高。
所述PLC处理器模块11采用三菱PLCFX3U-128MT/ESS。三菱PLCFX3U-128MT/ESS的可编程控制器上直接接线输入输出(最大256点)和网络(CC-Link)上的远程I/O(最大256点)，共合计点数可以扩展到384点。内置了64K的RAM内存。此外，可以通过使用存储器盒，将程序内存变为快闪存储器。
所述移动通信模块13采用SIM7600CE通信模块。SIM7600CE通信模块是一款四频GSM/GPRS模块，其性能稳定，外观小巧，性价比高，工作频率为GSM/GPRS850/900/1800/1900MHz，可以低功耗实现语音、SMS和数据信息的传输。
所述NB-IOT模块14采用M5310-A NB-IOT通信模组。M5310-A NB-IOT通信模组是一款工作在频段Band3/Band5/Band8的工业级单模NB-IOT模组，兼容M5310的封装尺寸及软硬件接口，采用更易焊接的LCC封装，M5310-A在支持eSIM和OneNET云平台协议的基础上，支持Release14标准，支持更高通信速率、OTDOA定位等，同时增加了FOTA功能。
所述以太网模块15采用W5500模块。W5500模块是一款集成了全硬件TCP/IP协议栈以太网模块。无需编写以太网底层代码实现TCP/IP协议栈，支持TPC、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP以及PPPoE协议，支持10/100MBPS传输速率，支持休眠模式和网络唤醒，内部集成32K字节片上缓存以供以太网包处理。支持8个独立端口同时工作。
所述WIFI模块16采用ESP8266芯片。ESP8266芯片是一款超低功耗的UART-WiFi透传模块，可将用户的物理设备连接到WIFI无线网络上，进行互联网或局域网通信，实现联网功能。
本实用新型的水电站运行信息采集和远程控制设备，部署在水电站机组设备上，通过震动、温度、声音等传感器采集水电站机组的运行数据，增加移动通信模块、NB-IOT模块、以太网模块和Wifi模块多种通信模块供选择，通过串口通信模块与PLC处理器通信模块，可以由外部查询水电站机组运行过程中自身产生的数据，所有数据通过移动通信模块、NB-IOT模块、以太网模块和Wifi模块中任一模块传输到云端服务器，再接收云端服务器的控制命令，并通过PLC处理器模块控制水电站机组的运行，通过状态灯模块显示设备的工作状态；最终水电站运行信息采集和远程控制设备可实时采集水电站机组运行过程中内部和外部信息，实现水电站的远程控制，为解决水电站设备的在线诊断、故障预警、最优生产调度等功能提供设备支持，从而提高水电站的发电效益和节约有限水能资源。
本实用新型的水电站运行信息采集和远程控制设备的技术方案中，其中各个独立的功能模块和设备均为采用现有技术中已有的硬件设备。因此，本实用新型保护的主要是本实用新型的水电站运行信息采集和远程控制设备的内部组成、各个功能模块和设备的组合关系、连接关系和设置的位置，而不涉及任何对软件方法的改进。
在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (7)
1.一种水电站运行信息采集和远程控制设备，其特征在于，所述设备包括外壳，外壳上设有状态灯模块、串行接口、以太网接口和声音采集孔，设备外壳内设有用于与PLC处理器模块通信的串口通信模块、震动传感器、温度传感器、声音传感器、移动通信模块、NB-IOT模块、以太网模块、WIFI模块、PLC处理器模块、STM32单片机模块以及供电电路模块；
所述STM32单片机模块分别与串口通信模块、状态灯模块、震动传感器、声音传感器、温度传感器、移动通信模块、NB-IOT模块、以太网模块和WIFI模块相连接，所述串口通信模块与PLC处理器模块连接，所述PLC处理器与水电站机组连接，所述供电电路模块与STM32单片机模块、串口通信模块、状态灯模块、震动传感器、声音传感器、温度传感器、移动通信模块、NB-IOT模块、以太网模块和WIFI模块相连；
所述串行接口与所述串口通信模块相连接，所述以太网接口与所述以太网模块相连接，所述声音传感器设置于所述声音采集孔的对应位置；
所述的STM32单片机模块采用STM32F103C8芯片，所述移动通信模块采用SIM7600CE通信模块，所述NB-IOT模块采用M5310-A NB-IOT通信模组，所述以太网模块采用W5500模块，所述WIFI模块采用ESP8266芯片。
2.根据权利要求1所述的一种水电站运行信息采集和远程控制设备，其特征在于，所述状态灯模块采用M018三位LED模块状态指示灯。
3.根据权利要求1所述的一种水电站运行信息采集和远程控制设备，其特征在于，所述温度传感器采用MLX90614非接触式红外温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种水电站运行信息采集和远程控制设备，其特征在于，所述声音传感器采用BR-ZS1声音传感器。
5.根据权利要求1所述的一种水电站运行信息采集和远程控制设备，其特征在于，所述设备还包括控制按键模块，所述控制按键模块与所述STM32单片机模块相连接，所述控制按键模块采用微动开关4脚立式按键，且所述供电电路模块为所述控制按键模块供电。
6.根据权利要求1所述的一种水电站运行信息采集和远程控制设备，其特征在于，所述设备还包括云端服务器，所述云端服务器与所述移动通信模块、NB-IOT模块、以太网模块和WIFI模块通信。
7.根据权利要求1所述的一种水电站运行信息采集和远程控制设备，其特征在于，所述PLC处理器模块采用三菱PLCFX3U-128MT/ESS。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111343597A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-06-26 | 天津市地震局 | 一种基于nb-iot技术的地震台站动环监控设备 |
| RU211317U1 (ru) * | 2022-03-30 | 2022-05-31 | Общество с ограниченной ответственностью "Сандракс" | Датчик температуры дорожного покрытия |
-
2018
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| GR01 | Patent grant | ||
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