CN217305320U - 一种应用于搅拌机的能耗监控系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种应用于搅拌机的能耗监控系统，其包括管理平台和多个用于检测搅拌机能耗的监测终端；监测终端包括供电模块、参量采集模块、处理模块和移动通信模块；参量采集模块用于实时采集搅拌机的工作电流实际值和工作电压实际值，输出实时参量数据，实时参量数据包含工作电流采样值和工作电压采样值。处理模块连接参量采集模块，用于根据实时参量数据计算搅拌机的工作电流实际值、工作电压实际值、相位值和实时能耗，并用于通过移动通信模块将实时能耗上传至管理平台；管理平台连接多个监测终端，用于处理和展示各个搅拌机的功耗数据。本申请能够更准确地监控各个搅拌机的功耗情况，更便于商砼站工作人员根据能耗情况合理安排生产任务。

Description

一种应用于搅拌机的能耗监控系统

技术领域

本申请涉及搅拌机的领域，尤其是涉及一种应用于搅拌机的能耗监控系统。

背景技术

搅拌机是一种用于将水泥、砂石骨料和水混合并拌制成混凝土混合料的机械，大多设置于商砼站中。一般的，商砼站都会配置多台搅拌机，生产并出售混凝土以营利。

现有技术中，通常会采用对搅拌机能耗进行监控的方式以对搅拌机在运行过程中的使用情况进行监控，从而合理地安排生产运营。目前，应用于搅拌机的能耗监控系统主要以采集电流的形式计算实时能耗，使得计算得到的能耗的准确性有限，不利于工作人员通过监控能耗的方式掌握搅拌机在运行过程中的状态，以根据能耗情况合理安排生产任务。

实用新型内容

为了便于商砼站工作人员根据能耗情况合理安排生产任务，本申请提供了一种应用于搅拌机的能耗监控系统。

本申请提供的一种应用于搅拌机的能耗监控系统采用如下的技术方案：

一种应用于搅拌机的能耗监控系统，包括管理平台和多个用于检测搅拌机能耗的监测终端；

监测终端包括供电模块、参量采集模块、处理模块和移动通信模块；

所述参量采集模块用于实时采集所述搅拌机的工作电流实际值和工作电压实际值，输出实时参量数据，所述实时参量数据包含工作电流采样值和工作电压采样值。

所述处理模块连接所述参量采集模块，用于根据实时参量数据计算搅拌机的工作电流实际值、工作电压实际值、相位值和实时能耗，并用于通过所述移动通信模块将实时能耗上传至所述管理平台；

所述供电模块分别连接所述参量采集模块、处理模块和移动通信模块，用于供电；

所述管理平台连接多个监测终端，用于处理和展示各个搅拌机的功耗数据。

通过采用上述技术方案，能够采集搅拌机的工作电流实际值和工作电压实际值，并从工作电压实际值中分析得到相位值。处理模块能够根据工作电流实际值、工作电压实际值和相位值计算搅拌机的功耗。由于采集了搅拌机的工作电流、工作电压和相位，故计算得到的功耗也会更为准确，以便于工作人员能够更准确地了解每台搅拌机的运行状态，并且便于商砼站工作人员根据能耗情况合理安排生产任务。

可选的，所述参量采集模块包括电流采样单元、电压采样单元和处理单元；

所述电流采样单元用于按照电流采样比例对所述搅拌机的工作电流实际值进行采样，输出电流采样信号；

所述电压采样单元用于按照电压采样比例对所述搅拌机的工作电压实际值进行采样，输出电压采样信号；

处理单元分别连接所述电流采样单元和电压采样单元，用于接收并处理所述电流采样信号和所述电压采样信号，以输出包含所述搅拌机的工作电流采样值和工作电压采样值的实时参量数据。

可选的，所述处理单元包括处理芯片和处理电路；

所述处理电路连接所述电流采样单元，用于按照转换比例将电流形式的所述电流采样信号转换为电压形式的电流采样信号；

所述处理单元分别连接所述处理电路和所述电压采样单元，用于将模拟量的电压采样信号和电压形式的电流采样信号转换为数字量的工作电流采样值和工作电压采样值，并输出所述实时参量数据。

通过采用上述技术方案，处理电路能够将电流形式的所述电流采样信号按照转换比例转换为电压形式的电流采样信号，使得处理单元能够对其做进一步处理。

可选的，还包括存储单元，所述存储单元连接所述处理模块，用于存储所述电流采样比例、转换比例和电压采样比例，使得所述处理模块根据实时参量数据计算搅拌机的工作电流实际值、工作电压实际值、相位值和实时能耗。

通过采用上述技术方案，能够预设电流采样比例、转换比例和电压采样比例，以便于根据实际情况进行调整。

可选的，所述电流采样单元为电流互感器，所述电压采样单元为电压互感器，所述处理单元为模数转换芯片。

可选的，所述处理模块为MCU。

可选的，还包括报警模块；

所述管理平台用于在同一时刻只接收到一个非零的实时功耗时输出报警信号；

所述报警模块连接所述管理平台，用于在接收到报警信号时报警。

通过采用上述技术方案，管理平台能够根据功耗检测所有搅拌机的工作状态。对于同时启动的多台搅拌机而言，当管理平台通过实时功耗检测到同一时刻内只有一台搅拌机在工作，则说明该搅拌机可能存在故障，以至于工作效率降低，此时通过报警可以使得工作人员及时进行检修。

可选的，每个监测终端还包括温度检测单元；

所述温度检测单元用于实时检测搅拌机的温度，输出温度检测信号；

所述温度检测单元通过所述移动通信模块将所述温度检测信号上传至所述管理平台；

所述管理平台用于在一台搅拌机的实时功耗为零且温度检测信号所反映的温度值高于温度预设值时，输出报警信号。

通过采用上述技术方案，能够检测当搅拌机停止运行时，搅拌机是否能够自然降温，若实时功耗为零而温度值高于温度预设值，则说明该搅拌机可能存在故障，需要及时告知工作人员以进行检修。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请的监测终端能够采集搅拌机的工作电流实际值和工作电压实际值，并从工作电压实际值中分析得到相位值。处理模块能够根据工作电流实际值、工作电压实际值和相位值计算搅拌机的功耗。由于采集了搅拌机的工作电流、工作电压和相位，故计算得到的功耗也会更为准确，以便于工作人员能够更准确地了解每台搅拌机的运行状态，并且便于商砼站工作人员根据能耗情况合理安排生产任务；

2.管理平台通过对每台搅拌机的实时功耗进行分析，能够合理推测每一台搅拌机是否存在故障。当搅拌机可能存在故障时，管理平台控制报警模块报警，以告知工作人员尽快检修。

附图说明

图1是本申请实施例的应用于搅拌机的能耗监控系统的系统示意图。

图2是本申请实施例的监测终端的系统示意图。

附图标记说明：1、管理平台；2、监测终端；3、供电模块；4、参量采集模块；41、电流采样单元；42、电压采样单元；43、处理单元；431、处理芯片；44、隔离传输电路；5、处理模块；6、移动通信模块；7、存储单元；8、闪存单元；9、报警模块；10、温度检测单元。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-2及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种应用于搅拌机的能耗监控系统。参照图1和图2，应用于搅拌机的能耗监控系统包括管理平台1和多个监测终端2。其中，每个监测终端2皆用于实时监测一台搅拌机的功耗情况，管理平台1连接多个监测终端2用于处理并展示各个搅拌机的功耗数据。本申请的监测终端2能够较为准确地采集搅拌机的实时功耗，以便于商砼站工作人员根据能耗情况合理安排生产任务。

由于采用的是同样的监测终端2，故本申请实施例只以一个监测终端2为例进行详细介绍。

具体的，监测终端2包括供电模块3、参量采集模块4、处理模块5和移动通信模块6。

供电模块3分别连接参量采集模块4、处理模块5和移动通信模块6，用于提供电源。在一些具体的示例中，可以选用蓄电池和太阳能电池板。

参量采集模块4用于实时采集搅拌机的工作电流实际值和工作电压实际值，输出实时参量数据。其中，实时参量数据能够反映工作电流采样值和工作电压采样值。

进一步的，参量采集模块4包括电流采样单元41、电压采样单元42和处理单元43。

电流采样单元41用于按照电流采样比例对搅拌机的工作电流实际值进行采样，输出电流采样信号。由于搅拌机的工作电流实际值较大，难以直接进行采集，故通过电流采样单元41对搅拌机的工作电流实际值按照电流采样比例进行采样，以得到电流采样信号。例如，搅拌机的工作电流实际值为100A，电流采样比例为1:1000，则电流采样信号所反映的电流值为100mA。优选的，电流采样单元41为电流互感器。

同样的，电压采样单元42用于按照电压采样比例对搅拌机的工作电压实际值进行采样，输出电压采样信号。其中，搅拌机的工作电压实际值也较高，难以直接进行采集，故通过电压采样单元42对搅拌机的工作电压实际值按照电压采样比例进行采样，以得到电压采样信号。例如搅拌机的工作电压实际值为250V，电压采样比例为1:25，则电压采样信号所反映的电压值为10V。在本申请中，电压采样单元42优选为电压互感器。当然，也可以选择变压器等调压仪器。

值得说明的是，一个设备的电压值主要取决于其两端的电位值，因此，实际上电压采样单元42采集到的是电压互感器二次侧输出的两个电位值。为了便于说明，将反映上述两个电位值的电压采样信号称为一组电压采样信号。

可以了解的是，由于搅拌机为三相电源供电，故电流采样单元41输出三个电流采样信号，每个电流采样信号都对应一相的工作电流实际值，电压采样单元42输出三组电压采样信号，每组电压采样信号都对应一相的工作电压实际值。

处理单元43分别连接电流采样单元41和电压采样单元42，用于接收并处理电流采样信号和电压采样信号，以输出包含搅拌机的工作电流采样值和工作电压采样值的实时参量数据。

处理单元43包括处理芯片431和处理电路。其中，处理芯片431优选为模数转换芯片，处理电路作为模数转换芯片的外围电路，连接电流采样单元41，用于按照转换比例将电流形式的电流采样信号转换为电压形式的电流采样信号。

具体的，处理电路包括标准电阻器R。标准电阻器R串联于电流采样单元41的输出端，使得电流采样信号流过标准电阻器R，并在标准电阻器R的两端形成电压形式的电流采样信号，以便于模数转换芯片进行处理。其中，标准电阻器R的电阻值即为转换比例。

模数转换芯片分别连接处理电路和电压采样单元42，用于将模拟量的电压采样信号和电压形式的电流采样信号转换为数字量的工作电流采样值和工作电压采样值，以输出实时参量数据。本申请选用型号为ATT7022的模数转换芯片，其功能为将模拟量的输入电压转换为数字量，以便于处理模块5做进一步地处理。模数转换芯片还连接有用于传输实时参量数据的隔离传输电路44。隔离传输电路44为相关领域技术人员的常规技术手段，故本申请实施例中不再对其做详细介绍。

处理模块5通过隔离传输电路44连接模数转换芯片，用于根据实时参量数据计算搅拌机的工作电流实际值、工作电压实际值、相位值和实时能耗，并用于通过移动通信模块6将实时能耗上传至管理平台1。

可以明确的是，工作电流采样值并非是工作电流实际值，工作电压采样值也并非是工作电压值。处理模块5需要根据电流采样比例、转换比例和电压采样比例分别计算工作电流实际值和工作电压实际值。具体计算方式为：工作电流实际值=工作电流采样值×电流采样比例×转换比例，工作电压实际值=工作电压采样值×电压采样比例。可以理解的，由于电压信号中具有相位信息，因此处理模块5通过对工作电压采样值进行分析，能够从中得到相位值。进一步的，在处理得到工作电流实际值、工作电压实际值和相位值后，处理模块5根据能耗公式能够计算搅拌机的实时能耗。

其中，电流采样比例、转换比例和电压采样比例可以预先设置于处理模块5中。优选的，本申请中的监测终端2还包括存储单元7，存储单元7连接处理模块5，以用于存储电流采样比例、转换比例、电压采样比例和能耗公式。存储单元7优选为EEPROM，其具有可编程的特点，使得工作人员可以根据实际情况调整电流采样比例、转换比例和电压采样比例，以具有较好的适用性。

在本申请中，处理模块5为MCU。

除此之外，处理模块5还连接有闪存单元8，以用于记录处理模块5接收到的异常工作电流采样值和工作电压采样值。

移动通信模块6连接处理模块5，用于传输计算得到的实时能耗。移动通信模块6优选以4G的方式通信。

管理平台1除了具有展示各个搅拌机的实时功耗数据的功能外，还用于对各个搅拌机的实时功耗进行分析处理。具体来说，管理平台1连接有报警模块9。管理平台1用于在同一时刻只接收到一个非零的实时功耗时输出报警信号。可以理解的是，由于需要拌制成混凝土的原料较多，通常工作人员会同时启动多台搅拌机进行工作。在这种情况下，当搅拌机完成工作后会停止运行，而后，管理平台1接收到的实时功耗也应为零。因此，当管理平台1检测到同一时刻只接收到一个非零的实时功耗时，即说明其余搅拌机都以完成工作停止运行，而还处于工作状态下的搅拌机可能存在某些故障，进而仍处于工作状态。此时，管理平台1输出报警信号以提醒工作人员对搅拌机进行检修。反之，当管理平台1在同一时刻接收到的实时功耗都为零，则不输出报警信号，即说明搅拌机均能够正常运行。

报警模块9用于在接收到报警信号时报警。报警模块9可以选用蜂鸣器、声光报警器等具有报警功能的设备。

考虑到搅拌机存在故障时可能会造成其散热不佳的情况，以至于在搅拌机停止运行后一段时间内都不能实现降温。为此，每个监测终端2还包括温度检测单元10。

温度检测单元10用于实时检测搅拌机的温度，输出温度检测信号。

移动通信模块6连接温度检测单元10，还用于传输温度检测信号；

管理平台1还用于在一台搅拌机的实时功耗为零且温度检测信号所反映的温度值高于温度预设值时，输出报警信号。当搅拌机的实时功耗为零且温度检测信号所反映的温度值高于温度预设值时即说明此时的搅拌机处于停止运行的状态，并且具有较高的温度，可能存在某些故障。因此，管理平台1输出报警信号以通过报警提醒工作人员进行检修。相反，管理平台1在搅拌机的实时功耗为零且温度检测信号所反映的温度值不高于温度预设值时，则不输出报警信号。其中，温度检测单元10优选为温度传感器。温度预设值可以根据实际情况进行调整。

本申请实施例一种应用于搅拌机的能耗监控系统的实施原理为：通过设置多个监测终端2，以采集搅拌机的工作电流实际值、工作电压实际值和相位值，并计算搅拌机的实时功耗。由于获取了更多的参量，故计算得到的实时功耗也更为精准。在计算的过程中，利用电流采样比例、转换比例和电压采样比例，能够增加测量工作电流实际值和工作电压实际值的准确性，进而使得计算得到的实时功耗也更加精准，也便于商砼站工作人员根据能耗情况合理安排生产任务。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (8)

1.一种应用于搅拌机的能耗监控系统，其特征在于：包括管理平台(1)和多个用于检测搅拌机能耗的监测终端(2)；

监测终端(2)包括供电模块(3)、参量采集模块(4)、处理模块(5)和移动通信模块(6)；

所述参量采集模块(4)用于实时采集所述搅拌机的工作电流实际值和工作电压实际值，输出实时参量数据，所述实时参量数据包含工作电流采样值和工作电压采样值；

所述处理模块(5)连接所述参量采集模块(4)，用于根据实时参量数据计算搅拌机的工作电流实际值、工作电压实际值、相位值和实时能耗，并用于通过所述移动通信模块(6)将实时能耗上传至所述管理平台(1)；

所述供电模块(3)分别连接所述参量采集模块(4)、处理模块(5)和移动通信模块(6)，用于供电；

所述管理平台(1)连接多个监测终端(2)，用于处理和展示各个搅拌机的功耗数据。

2.根据权利要求1所述的应用于搅拌机的能耗监控系统，其特征在于：所述参量采集模块(4)包括电流采样单元(41)、电压采样单元(42)和处理单元(43)；

所述电流采样单元(41)用于按照电流采样比例对所述搅拌机的工作电流实际值进行采样，输出电流采样信号；

所述电压采样单元(42)用于按照电压采样比例对所述搅拌机的工作电压实际值进行采样，输出电压采样信号；

处理单元(43)分别连接所述电流采样单元(41)和电压采样单元(42)，用于接收并处理所述电流采样信号和所述电压采样信号，以输出包含所述搅拌机的工作电流采样值和工作电压采样值的实时参量数据。

3.根据权利要求2所述的应用于搅拌机的能耗监控系统，其特征在于：所述处理单元(43)包括处理芯片(431)和处理电路；

所述处理电路连接所述电流采样单元(41)，用于按照转换比例将电流形式的所述电流采样信号转换为电压形式的电流采样信号；

所述处理单元(43)分别连接所述处理电路和所述电压采样单元(42)，用于将模拟量的电压采样信号和电压形式的电流采样信号转换为数字量的工作电流采样值和工作电压采样值，并输出所述实时参量数据。

4.根据权利要求3所述的应用于搅拌机的能耗监控系统，其特征在于：还包括存储单元(7)，所述存储单元(7)连接所述处理模块(5)，用于存储所述电流采样比例、转换比例和电压采样比例，使得所述处理模块(5)根据实时参量数据计算搅拌机的工作电流实际值、工作电压实际值、相位值和实时能耗。

5.根据权利要求4所述的应用于搅拌机的能耗监控系统，其特征在于：所述电流采样单元(41)为电流互感器，所述电压采样单元(42)为电压互感器，所述处理单元(43)为模数转换芯片。

6.根据权利要求5所述的应用于搅拌机的能耗监控系统，其特征在于：所述处理模块(5)为MCU。

7.根据权利要求6所述的应用于搅拌机的能耗监控系统，其特征在于：还包括报警模块(9)；

所述管理平台(1)用于在同一时刻只接收到一个非零的实时功耗时输出报警信号；

所述报警模块(9)连接所述管理平台(1)，用于在接收到报警信号时报警。

8.根据权利要求7所述的应用于搅拌机的能耗监控系统，其特征在于：每个监测终端(2)还包括温度检测单元(10)；

所述温度检测单元(10)用于实时检测搅拌机的温度，输出温度检测信号；

所述温度检测单元(10)通过所述移动通信模块(6)将所述温度检测信号上传至所述管理平台(1)；

所述管理平台(1)用于在一台搅拌机的实时功耗为零且温度检测信号所反映的温度值高于温度预设值时，输出报警信号。

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