CN220039594U - 用于大口径流量计的监控与数据采集终端 - Google Patents

用于大口径流量计的监控与数据采集终端 Download PDF

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袁卓异
赵琰
黄骞
石迎春
唐璞
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Abstract

本实用新型公开了一种用于大口径流量计的监控与数据采集终端,包括:微处理器模块、数据采集模块、GPRS通讯模块以及存储模块;数据采集模块,与微处理器模块相连,并用于采集大口径流量计的流量数据,流量数据包括瞬时流量、正累计流量以及反向累计流量;存储模块,与微处理器模块相连,并用于存储数据采集模块采集的流量数据;GPRS通讯模块,与微处理器模块相连,并用于将数据采集模块采集的流量数据通过GPRS传输至通讯前置机以上传流量数据。本实用新型可减少水表信息漏采,降低供水漏损。

Description

用于大口径流量计的监控与数据采集终端
技术领域
本实用新型涉及水务行业大口径流量计监控技术领域,尤其涉及一种用于大口径流量计的监控与数据采集终端。
背景技术
水表、大口径流量计是供水企业的计量工具,是供水营销收费系统的基础数据来源。以中等城市长沙为例,DN30以上流量计(俗称大口径流量计、大流量计)约有2.8万块(仅占整个水表数量的2.28%),而“大口径流量计”计量的用水量却占整个城市用水量的81.82%。因此,管理好2.8万只大口径流量计水表,也就抓住水表抄表问题的主要矛盾。
现有大流量计一般设置于井道里,安装环境恶劣,井道中是雨污水、潮湿、温度变化大和具有酸碱腐蚀性的环境。通信环境恶劣,抄表时易产生漏采,不利于用水量的监控;且漏采后检修的人力成本较高。
实用新型内容
本实用新型提供了一种用于大口径流量计的监控与数据采集终端,用以解决大流量计水表的数据采集不全及用水监控不准的技术问题。
为解决上述技术问题,本实用新型提出的技术方案为:
一种用于大口径流量计的监控与数据采集终端,包括:微处理器模块、数据采集模块、GPRS通讯模块以及存储模块;
数据采集模块,与微处理器模块相连,并用于采集大口径流量计的流量数据,流量数据包括瞬时流量、正累计流量以及反向累计流量;
存储模块,与微处理器模块相连,并用于存储数据采集模块采集的流量数据;
GPRS通讯模块,与微处理器模块相连,并用于将数据采集模块采集的流量数据通过GPRS传输至通讯前置机以上传流量数据。
作为本实用新型的终端的进一步改进:
数据采集模块,包括:用于与不同大流量计相连的数字量采集输入接口、模拟量采集输入接口、以及RS485通讯接口。
数据采集模块,包括:用于控制大流量计的模拟量输出接口。
数据采集模块,用于与单脉冲、双脉冲或三脉冲计量方式的大流量计,和\或RS485通讯大流量计相连。
监控与数据采集终端,还包括:
防盗模块,与微处理器模块相连,并用于通过水银开关装置对监控与数据采集终端的移动产生报警信号并发送给微处理器模块或者报警模块;
报警模块,与微处理器模块或者防盗模块相连,并用于在接收到来自微处理器模块转发或者防盗模块发送的报警信号时,进行报警。
报警模块包括蜂鸣器。
监控与数据采集终端,还包括:电源模块,电源模块分别为微处理器模块、数据采集模块、GPRS通讯模块以及数据存储模块提供工作电压。
电源模块还包括电压转换装置,通过电压转换装置为外接的大口径流量计或者其他的传感器提供DC3.3 V、DC4.2V、DC5 V、DC9V、DC12 V和\或DC24 V的电压。
本实用新型具有以下有益效果:
1、本实用新型的用于大口径流量计的监控与数据采集终端,为了实现对大流量计水表的数据采集及用水监控,采用基于GPRS无线通信技术进行数据上传,具有低功耗且通信稳定的优点。终端可以有效采集大口径流量计数据并远程传输数据,大大节约抄表的人力成本,远程抄读数据监控,可以及时发现漏损情况,对降低漏损、节约水资源有着重要意义。本终端可用于供水行业大流量计等基础数据采集,也适用其他行业基础数据采集与监控。特别适用于自来水大流量计这种采集点多、分布地域广、数据传输量小的非实时系统,可以有效减少供水企业的运营费用。
2、在优选方案中,本实用新型提供多种输入接口,可适合多种基表接入。终端具有完善的数据补采功能,以终端主动上报补采数据为主,上位机下发补采命令为辅,因而,采用本终端装置能克服因信道不通或者信道阻塞而产生的数据漏采。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图,对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1是本实用新型优选实施例的用于大口径流量计的监控与数据采集终端的结构示意图;
图2是本实用新型优选实施例的微处理器模块的电路结构示意图;
图3是本实用新型优选实施例的数字量输入接口的电路原理图;
图4是本实用新型优选实施例的模拟量输入接口的电路原理图;
图5是本实用新型优选实施例的RS485/MBUS通信接口的电路原理图;
图6是本实用新型优选实施例的模拟量输出接口的电路原理图;
图7是本实用新型优选实施例的电源模块的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明,但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1,本实用新型的用于大口径流量计的监控与数据采集终端,包括:一种用于大口径流量计的监控与数据采集终端,包括:微处理器模块、数据采集模块、GPRS通讯模块以及存储模块。数据采集模块,与微处理器模块相连,并用于采集大口径流量计的流量数据,流量数据包括瞬时流量、正累计流量以及反向累计流量;存储模块,与微处理器模块相连,并用于存储数据采集模块采集的流量数据;GPRS通讯模块,与微处理器模块相连,并用于将数据采集模块采集的流量数据通过GPRS传输至通讯前置机以上传流量数据。
本实用新型为了实现对大流量计水表的数据采集及用水监控,采用基于GPRS无线通信技术进行数据上传,具有低功耗且通信稳定的优点。终端可以有效采集大口径流量计数据并远程传输数据,大大节约抄表的人力成本,远程抄读数据监控,可以及时发现漏损情况,对降低漏损、节约水资源有着重要意义。本终端可用于供水行业大流量计等基础数据采集,也适用其他行业基础数据采集与监控。特别适用于自来水大流量计这种采集点多、分布地域广、数据传输量小的非实时系统,可以有效减少供水企业的运营费用。
本实施例的微处理器模块,选用TI公司超低功耗微处理器MSP430F149单片机芯片作为主控制芯片,它将大量的外围模块整合到片内,工作电压3.3v,具有12位的模数转换器(ADC12),可以得到很高的精度。其外部设有8M晶振、32768晶振,复位电路以及电源电路,晶振分别为定时器A/B提供时钟周期,芯片提供5种低功耗模式(LPM0、LPM1、LPM2、LPM3、LPM4),一个中断事件可以将芯片从五种低功耗模式中的任何一种唤醒,并在中断程序返回时恢复低功耗模式。从低功耗模式到唤醒模式的转换时间小于6μs,从而保证了锂电池有较长的使用寿命,降低了电池使用成本。系统通过定时器B实现了一个软时钟。主控制器模块确保了整个终端的正常运行。微处理器MSP430F149主控芯片电路如图2所示。
实施时,数据采集模块可包括:用于与不同大流量计相连的数字量采集输入接口、模拟量采集输入接口、以及RS485通讯接口以及用于控制大流量计的模拟量输出接口。参见图1和图3、图4、图5和图6,本实施例的数据采集模块提供多种数据输入/输出接口,包括:
四个脉冲量输入接口(图3:有源或无源脉冲,宽度:60-80mS,幅度≤VCC=1.8V~3.3V);两个模拟量输入接口(图4:DC0-20mA/DC4-20mA或DC0-5V/DC1-5V标准信号);一个模拟量输出接口(图6:可选,DC0-10V可调);以及一个标准的RS485接口(图5)。
采集终端脉冲量采集可用于单脉冲、双脉冲、三脉冲基表累计流量的采集,其中双脉冲、三脉冲基表具有水流方向的判断和正、负流量计量;模拟量采集可用于采集瞬时流量、管网压力、液位等;标准RS485通信接口,可以与多种类型的基表进行RS485串口通信,实现大流量计的数据采集。终端内部对信号输入通道以及通讯线路分别采用了防雷击保护器件,同时设备外壳提供了防雷接地端子,能够抗击一定强度的各种电磁场干扰。
本实施例采用的GPRS(General Packet Radio Service)GPRS通讯模块,采用西门子MC55/MC52i的GPRS通信模块,它是一块内部自带协议栈的双频GPRS模块,具备两波段(900MHz、1800MHz)频段工作、AT指令集操作。AT指令集成了TCP客户端和服务器模式、UDP客户端模式、HTTP客户端模式、FTP客服端模式、SMTP客户端模式、POP3客户端模式等。本系统采用TCP客户端模式。GPRS守候状态时功耗不大于100uw,GPRS发射状态时功耗不大于3W。GPRS模块工作电路主要包括:电源模块、复位模块、串口通信模块、IGT信号模块、以及外围SIM卡座模块。GPRS模块带有SIM卡座。终端设备可按设定的时间间隔通过GPRS定时上报数据。终端设备可接收监控中心发送的下行命令,可实现对终端设备校时、历史数据补采等功能。
本实施例的电源模块分别为微处理器模块、数据采集模块、GPRS通讯模块以及数据存储模块提供工作电压。参见图7,本实施例的电源模块还包括电压转换装置,通过电压转换装置为外接的大口径流量计或者其他的传感器提供DC3.3V、DC4.2V、DC5V、DC9V、DC12V和\或DC24V的电压。参见图7,本实施例的终端采用电池直流供电模式,单节锂电池标称容量3.6V/13Ah,实际设备配置四节电池,两串两并,电池总容量共7.2V/26Ah,可保证数据采集终端持续工作3年以上。数据采集终端电源输出及各模块线路接口电路如图3所示。终端对外可提供DC3.3V、DC4.2V、DC5V、DC9V、DC12V、DC24V等多种供电电源。电源输入输出转换电路如图7所示,输入电压7.2V通过降压芯片HT7333变成3.3V,供MSP430F149主控芯片供电、RS485模块供电、为脉冲流量计供电。通过HT7350降压芯片输出DC5V,供外部传感器设备供电,通过LM2596S-ADJ降压芯片输出4.2V,为GPRS模块供电。通过升压芯片LM27313输出9V和24V,为传感器提供输出电压,通过更换电阻值可以把输出9V电压变成输出12V电压。终端软件根据需要可以通过主控器芯片的管脚高低电平输出,实时控制输出电压DC3.3V、DC4.2V、DC9V、DC24V关闭和开通,实现系统的低功耗运行。
本实施例的数据存储模块可以按设定的采集时间间隔保存历史数据,采用Flash存储,掉电后能保证数据不丢失。
本实施例的监控与数据采集终端,还包括:防盗模块,与微处理器模块相连,并用于通过水银开关装置对监控与数据采集终端的移动产生报警信号并发送给微处理器模块或者报警模块;报警模块,与微处理器模块或者防盗模块相连,并用于在接收到来自微处理器模块转发或者防盗模块发送的报警信号时,进行报警(蜂鸣器)。可以通过不同频次的报警声音,进行终端报警分类区分。
本实施例的终端采用8M晶振、32768晶振以及复位电路,晶振分别为MCU微处理器、定时器A/B提供时钟周期。终端设置有硬件看门狗模块,以及JTAG调式接口模块。
本实施例使用时,GPRS通讯模块终端的通讯前置机可以连接GPRS公用信息平台,投资省,为远程自动无线抄表,提供了保证。作为本实施例在水表抄表系统中的应用,本终端可与上位计算机管理软件配套使用后,报警信息可直接通过短信发送到管理者或者维护人员的手机上,便于及时维护。
本终端的设备外壳可采用全密闭防水防尘设计的铸铝外壳,外壳表面喷塑并进行防酸碱处理,以增强防腐蚀能力,在野外长期被水浸泡情况下仍能正常工作,多次打开后仍能达到IP68防护等级,同时铝外壳对于电磁干扰具有较强屏蔽作用。
综上可知,本实用新型的用于大口径流量计的监控与数据采集终端,是一种低功耗的基于GPRS无线通信技术的大口径流量计监控与数据采集装置。可实现了供水大口径流量计监控与数据采集,大大节约了人力成本,对降低供水漏损、节约水资源具有重要意义,同时提高了供水管理的自动化水平。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,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 (6)

1.一种用于大口径流量计的监控与数据采集终端,其特征在于,包括:微处理器模块、数据采集模块、GPRS通讯模块以及存储模块;
数据采集模块,与所述微处理器模块相连,并用于采集大口径流量计的流量数据,所述流量数据包括瞬时流量、正累计流量以及反向累计流量;
存储模块,与所述微处理器模块相连,并用于存储所述数据采集模块采集的流量数据;
GPRS通讯模块,与所述微处理器模块相连,并用于将所述数据采集模块采集的流量数据通过GPRS传输至通讯前置机以上传所述流量数据;
防盗模块,与微处理器模块相连,并用于通过水银开关装置对所述监控与数据采集终端的移动产生报警信号并发送给所述微处理器模块或者报警模块;
报警模块,与微处理器模块或者防盗模块相连,并用于在接收到来自微处理器模块转发或者防盗模块发送的报警信号时,进行报警。
2.根据权利要求1所述的用于大口径流量计的监控与数据采集终端,其特征在于,所述数据采集模块,包括:用于与不同的大流量计相连的数字量采集输入接口、模拟量采集输入接口、以及RS485通讯接口。
3.根据权利要求2所述的用于大口径流量计的监控与数据采集终端,其特征在于,所述数据采集模块,包括:用于控制大流量计的模拟量输出接口。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于大口径流量计的监控与数据采集终端,其特征在于,所述数据采集模块,用于与单脉冲、双脉冲或三脉冲计量方式的大流量计,和\或RS485通讯大流量计相连。
5.根据权利要求1中所述的用于大口径流量计的监控与数据采集终端,其特征在于,所述报警模块包括蜂鸣器。
6.根据权利要求1所述的用于大口径流量计的监控与数据采集终端,其特征在于,所述监控与数据采集终端,还包括:
电源模块,所述电源模块分别为微处理器模块、数据采集模块、GPRS通讯模块以及数据存储模块提供工作电压。
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