专利名称：水源井自动保护智能监控仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水源井控电柜保护领域，涉及一种监控仪装置，尤其是一种水源 井自动保护智能监控仪。
背景技术：
目前水源井控电柜中采用的保护装置主要有机械式的热继电器、一些简单的靠电 位器调节设定电流的电子保护装置等，这些装置设定精度差、保护时间长，如果潜水泵发生 抽空、卸载等电流降低的故障，就根本起不到任何保护作用；也有一些采用单片机开发的智 能保护装置，可以实现抽空、卸载保护停机，但这些装置往往属于定制产品，只能与一种启 动方式的控电柜配合使用，不具有通用性。另外目前的电子保护装置多采用220V及以下的供电方式供电，在现场无零线的 时候就无法使用。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种水源井自动保护智能 监控仪，这种监控仪不但采用380V供电，而且能够增加智能监控装置的保护、控制功能，并 可以与单极启动、自耦降压两级启动、软启动三种启动方式的控电柜配合使用，提高了通用 性。本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的这种水源井自动保护智能监控仪，包括数据处理模块、数据采集模块、报警指示模 块、执行机构模块、通讯模块、人机界面模块以及为各模块提供电能的电源模块。所述数据 采集模块通过A/D转换电路与数据处理模块连接，所述报警指示模块和执行机构模块均与 数据处理模块连接，所述通讯模块和人机界面模块经驱动电路与数据处理模块连接；所述 数据处理模块为CPU ；所述数据采集模块由传感器和信号输入电路组成，所述传感器的信 号输出端与信号输入电路的输入端连接，所述信号输入电路的输出端与CPU连接，所述传 感器包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、流量传感器、压力传感器和液位传感器；所 述信号输入电路由多个单支路电路并联组成，每个单支路电路的信号输入端连接有一个传 感器；所述报警指示模块由LED指示灯和蜂鸣器组成；所述执行机构模块为继电器；所述通 讯模块为RS485通讯接口 ；所述人机界面模块由0LED中文显示屏和键盘组成；所述电源模 块由多绕组变压器、5V整流滤波电路和士 12V整流滤波电路组成，所述多绕组变压器包括 铁心和绕于铁心上的原绕组、第一副绕组、第二副绕组和第三副绕组，所述原绕组与AC380V 电源连接，所述第一副绕组为5V整流滤波电路提供AC9V电压，所述第二副绕组和第三副绕 组均为士 12V整流滤波电路提供AC15V电压。上述CPU型号为TI公司的430F149，所述CPU连接有Flash存储器。上述RS485通讯接口通过网线、无线网桥、短消息模块(GSM DTU)或GPRS网络传 输模块(GPRS DTU)与监控计算机进行远程通讯。
4[0009]上述5V整流滤波电路由第一整流电桥、第一电容、第一稳压器、第二电容、第五电 阻和第一指示灯连接组成，各元件的连接关系为所述第一整流电桥的输入端与第一副绕 组电连接，所述第一电容接于第一整流电桥的输出端，所述第一稳压器的Vin端与第一整 流电桥输出端的正极连接，第一稳压器的GND端与第一整流电桥输出端的负极连接且接 地，第一稳压器的Vout端与GND端之间还接有第二电容，第五电阻与第一指示灯串联后接 于第二电容的两端，第一稳压器的Vout端提供DC5V电压。上述士 12V整流滤波电路包括+12V电路和-12V电路其中+12V由第二整流电 桥、第三电容、第二稳压器、第四电容、第六电阻和第二指示灯连接组成；所述第二整流电桥 的输入端与第二副绕组电连接，所述第三电容接于第二整流电桥的输出端，所述第二稳压 器的Vin端与第二整流电桥输出端的正极连接，第二稳压器的GND端与第二整流电桥输出 端的负极连接且接地，第二稳压器的Vout端与GND端之间还接有第四电容，第六电阻与第 二指示灯串联后接于第四电容的两端，第二稳压器的Vout端提供+12V电压。所述-12V 电路由第三整流电桥、第五电容、第三稳压器、第六电容、第七电阻和第三指示灯连接组成； 所述第三整流电桥的输入端与第三副绕组电连接，所述第五电容接于第三整流电桥的输出 端，所述第三稳压器的Vin端与第三整流电桥输出端的正极连接，第三稳压器的GND端与第 三整流电桥输出端的负极连接，第三稳压器的Vout端与GND端之间还接有第六电容，第七 电阻与第三指示灯串联后接于第六电容的两端，第三稳压器的Vout端与第二稳压器的GND 端连接，第三稳压器的GND端提供-12V的电压。上述单支路电路由第二电阻、第八稳压管、第五滑动变阻器、第四电阻和第十九电 容组成；所述第八稳压管、第五滑动变阻器、第四电阻和第十九电容并联，第五滑动变阻器 的滑动端与第八稳压管的负极连接且接地，所述第二电阻串联于第八稳压管和第五滑动变 阻器之间；第八稳压管的正极端为信号输入端，第十九电容的一端为信号输出端。上述执行机构模块包括第四继电器和第五继电器，所述第四继电器和第五继电器 分别与CPU连接，通过CPU控制自耦降压两级启动的两个控制交流接触器。本实用新型的监控仪可以与单极启动、自耦降压两级启动、软启动三种启动方式 的控电柜配合使用，此功能是目前其它保护控制设备不具备的功能。且该监控仪采用380V 供电，只要现场电源不缺项，就可正常使用。可以与多家控电柜生产厂家的控电柜配合使 用，可延长潜水泵检修周期1.5倍以上。
图1为WAMC水源井自动保护智能监控系统工作原理框图；图2为电源模块电路连接图；图3为单支路电路图；图4为输出部分控制原理图；图5为直接(单级)启动柜接线示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述参见图1，本实用新型的水源井自动保护智能监控仪，包括数据处理模块、数据采
5集模块、报警指示模块、执行机构模块、通讯模块、人机界面模块以及为各模块提供电能的 电源模块。其中数据采集模块通过A/D转换电路与数据处理模块连接，报警指示模块和执 行机构模块均与数据处理模块连接，通讯模块和人机界面模块经驱动电路与数据处理模块 连接。 以上数据处理模块是CPU，其型号为TI公司的430F149，采用微处理器是为了实现 高速信息采集和处理。该CPU还连接有Flash存储器，保证掉电永不丢失数据。数据采集模 块由传感器和信号输入电路组成，传感器的信号输出端与信号输入电路的输入端连接，信 号输入电路的输出端与CPU连接，传感器包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、流量 传感器、压力传感器和液位传感器。信号输入电路由多个单支路电路(如图3)并联组成， 每个单支路电路的信号输入端连接有一个传感器。以上报警指示模块由LED指示灯和蜂鸣器组成，在仪器软件中设计了开机报警功 能，任何情况下开机都会通过蜂鸣器报警。执行机构模块由继电器组成。通讯模块为RS485 通讯接口，RS485通讯接口通过网线、无线网桥、短消息模块(GSM DTU)或GPRS网络传输模 块(GPRS DTU)与监控计算机进行远程通讯，实现遥测、遥控、遥调功能，满足现代工控要求。 人机界面模块由0LED中文显示屏和键盘组成，其中0LED中文显示屏为单色128x64，使用温 度可达-40°C -80°C完全满足工业生产需要。图2是电源模块电路连接图，如图所示，电源模块由多绕组变压器、5V整流滤波电 路和士 12V整流滤波电路组成。多绕组变压器包括铁心和绕于铁心上的原绕组、第一副绕 组、第二副绕组和第三副绕组。原绕组与AC380V电源连接，第一副绕组为5V整流滤波电路 提供AC9V电压。第二副绕组和第三副绕组均为士 12V整流滤波电路提供AC15V电压。以下结合图2对电源模块进行具体描述5V整流滤波电路由第一整流电桥D1、第一电容C1、第一稳压器VR1、第二电容C2、 第五电阻R5和第一指示灯LED1连接组成，各元件的连接关系为所述第一整流电桥D1的 输入端与第一副绕组电连接，所述第一电容C1接于第一整流电桥D1的输出端，所述第一稳 压器VR1的Vin端与第一整流电桥D1输出端的正极连接，第一稳压器VR1的GND端与第一 整流电桥D1输出端的负极连接且接地，第一稳压器VR1的Vout端与GND端之间还接有第二 电容C2，第五电阻R5与第一指示灯LED1串联后接于第二电容C2的两端，第一稳压器VR1 的Vout端提供DC5V电压。士 12V整流滤波电路包括+12V电路和-12V电路。其中+12V由第二整流电桥D2、 第三电容C3、第二稳压器VR2、第四电容C4、第六电阻R6和第二指示灯LED2连接组成；第二 整流电桥D2的输入端与第二副绕组电连接，第三电容C3接于第二整流电桥D2的输出端， 第二稳压器VR2的Vin端与第二整流电桥D2输出端的正极连接，第二稳压器VR2的GND端 与第二整流电桥D2输出端的负极连接且接地，第二稳压器(VR2)的Vout端与GND端之间还 接有第四电容(C4)，第六电阻(R6)与第二指示灯LED2串联后接于第四电容C4的两端，第 二稳压器VR2的Vout端提供+12V电压。所述-12V电路由第三整流电桥D3、第五电容C5、 第三稳压器VR3、第六电容C6、第七电阻R7和第三指示灯LED3连接组成；所述第三整流电 桥D3的输入端与第三副绕组电连接，所述第五电容C5接于第三整流电桥D3的输出端，所 述第三稳压器VR3的Vin端与第三整流电桥D3输出端的正极连接，第三稳压器VR3的GND 端与第三整流电桥D3输出端的负极连接，第三稳压器VR3的Vout端与GND端之间还接有第六电容C6，第七电阻R7与第三指示灯LED3串联后接于第六电容C6的两端，第三稳压器 VR3的Vout端与第二稳压器VR2的GND端连接，第三稳压器VR3的GND端提供-12V的电压。图3为单支路电路图，单支路电路由第二电阻RJ2、第八稳压管D8、第五滑动变阻 器RW5、第四电阻RJ4和第十九电容C19组成。第八稳压管D8、第五滑动变阻器RW5、第四电 阻RJ4和第十九电容C19并联，第五滑动变阻器RW5的滑动端与第八稳压管D8的负极连接 且接地，所述第二电阻RJ2串联于第八稳压管D8和第五滑动变阻器RW5之间；第八稳压管 D8的正极端为信号输入端，第十九电容C19的一端为信号输出端。图4是输出部分控制原理图，由图可知，仪器主板上输出部分(即执行机构模块) 集成了四个继电器。其中两个为固态继电器，它们分别是第四继电器JT4和第五继电器 JT5，这两个继电器分别与CPU连接，通过CPU的outl和out2控制自耦降压两级启动的两 个控制交流接触器，第四继电器JT4控制第一级自耦降压启动，延时时间可以通过菜单选 项设定；第五继电器JT5控制第二级全压正常运行。如果是单极(即全压或直接)启动柜 (如图5)，直接接在第二级全压正常运行上即可。另外两个继电器分别是第三继电器JT3 和第六继电器JT6，其中第六继电器JT6与第五继电器JT5并联，只提供干接点，如果第六继 电器JT6将软启动器的外控接点闭合，软启动器就能自动启动潜水泵；断开接点，软启动器 就停止潜水泵。仪器硬件设计中考虑到潜水泵的控制权只能有一套设备控制，所以如果将 本仪器的电源开关打开，第三继电器JT3吸合，原控电柜的手动按钮功能就会被解除。本实用新型的水源井自动保护智能监控仪采用微处理器，实现高速信息采集和处 理。采用380V供电，将AC380V电压通过变压器及整流、滤波电路转化为DC5V、士 12V供仪 器及外接传感器使用；霍尔电流传感器将电流信号转化为0-5V模拟电压信号供CPU采样； 电压传感器将三项电压信号转化为0-5V模拟电压信号供CPU采样；仪器硬件设计中考虑 到如果现场有可能会用到流量、压力、温度、液位等其它传感器，所以设计中预留了相应设 备的接口，而且考虑到传感器的输出标准信号有电压、电流两种规格，设计中在采集部分设 计了选择部分，所以电压、电流标准信号都可以正常使用。仪器软件中可以设计根据电压、 电流及潜水泵电机正常工作电流之间比例关系的保护程序，具有缺项、超(欠)压、干抽、卡 泵、过载、卸载、短路等多种保护。
权利要求一种水源井自动保护智能监控仪，包括数据处理模块、数据采集模块、报警指示模块、执行机构模块、通讯模块、人机界面模块以及为各模块提供电能的电源模块，其特征在于所述数据采集模块通过A/D转换电路与数据处理模块连接，所述报警指示模块和执行机构模块均与数据处理模块连接，所述通讯模块和人机界面模块经驱动电路与数据处理模块连接；所述数据处理模块为CPU；所述数据采集模块由传感器和信号输入电路组成，所述传感器的信号输出端与信号输入电路的输入端连接，所述信号输入电路的输出端与CPU连接，所述信号输入电路由多个单支路电路并联组成，每个单支路电路的信号输入端连接有一个传感器；所述电源模块由多绕组变压器、5V整流滤波电路和±12V整流滤波电路组成，所述多绕组变压器包括铁心和绕于铁心上的原绕组、第一副绕组、第二副绕组和第三副绕组，所述原绕组与AC380V电源连接，所述第一副绕组为5V整流滤波电路提供AC9V电压，所述第二副绕组和第三副绕组均为±12V整流滤波电路提供AC15V电压。
2.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于所述CPU型号为 TI公司的430F149，所述CPU连接有Flash存储器。
3.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于所述执行机构模 块为继电器；所述通讯模块为RS485通讯接口 ；所述报警指示模块由LED指示灯和蜂鸣器 组成；所述人机界面模块由OLED中文显示屏和键盘组成。
4.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于所述传感器包括 电压传感器、电流传感器、温度传感器、流量传感器、压力传感器和液位传感器。
5.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于所述通讯模块的 RS485通讯接口通过网线、无线网桥、短消息模块或GPRS网络传输模块与监控计算机进行 远程通讯。
6.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于，所述5V整流滤 波电路由第一整流电桥(Dl)、第一电容(Cl)、第一稳压器(VRl)、第二电容(C2)、第五电阻 (R5)和第一指示灯(LEDl)连接组成，各元件的连接关系为所述第一整流电桥(Dl)的输 入端与第一副绕组电连接，所述第一电容(Cl)接于第一整流电桥(Dl)的输出端，所述第一 稳压器(VRl)的Vin端与第一整流电桥(Dl)输出端的正极连接，第一稳压器(VRl)的GND 端与第一整流电桥(Dl)输出端的负极连接且接地，第一稳压器(VRl)的Vout端与GND端 之间还接有第二电容(C2)，第五电阻(R5)与第一指示灯(LEDl)串联后接于第二电容(C2) 的两端，第一稳压器(VRl)的Vout端提供DC5V电压。
7.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于，所述士12V整流滤 波电路包括+12V电路和-12V电路；所述+12V由第二整流电桥(D2)、第三电容(C3)、第二稳压器(VR2)、第四电容(C4)、第 六电阻(R6)和第二指示灯(LED2)连接组成；所述第二整流电桥(D2)的输入端与第二副绕 组电连接，所述第三电容(C3)接于第二整流电桥(D2)的输出端，所述第二稳压器(VR2)的 Vin端与第二整流电桥(D2)输出端的正极连接，第二稳压器(VR2)的GND端与第二整流电 桥(D2)输出端的负极连接且接地，第二稳压器(VR2)的Vout端与GND端之间还接有第四 电容(C4)，第六电阻(R6)与第二指示灯(LED2)串联后接于第四电容(C4)的两端，第二稳 压器(VR2)的Vout端提供+12V电压；所述-12V电路由第三整流电桥(D3)、第五电容(C5)、第三稳压器(VR3)、第六电容 (C6)、第七电阻(R7)和第三指示灯(LED3)连接组成；所述第三整流电桥(D3)的输入端与 第三副绕组电连接，所述第五电容(C5)接于第三整流电桥(D3)的输出端，所述第三稳压器 (VR3)的Vin端与第三整流电桥(D3)输出端的正极连接，第三稳压器(VR3)的GND端与第 三整流电桥(D3)输出端的负极连接，第三稳压器(VR3)的Vout端与GND端之间还接有第 六电容(C6)，第七电阻(R7)与第三指示灯(LED3)串联后接于第六电容(C6)的两端，第三 稳压器(VR3)的Vout端与第二稳压器(VR2)的GND端连接，第三稳压器(VR3)的GND端提 供-12V的电压。
8.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于所述单支路电路 由第二电阻(RJ2)、第八稳压管(D8)、第五滑动变阻器(RW5)、第四电阻(RJ4)和第十九电容 (C19)组成；所述第八稳压管(D8)、第五滑动变阻器(RW5)、第四电阻(RJ4)和第十九电容 (C19)并联，第五滑动变阻器(RW5)的滑动端与第八稳压管(D8)的负极连接且接地，所述第 二电阻(RJ2)串联于第八稳压管(D8)和第五滑动变阻器(RW5)之间；第八稳压管(D8)的 正极端为信号输入端，第十九电容(C19)的一端为信号输出端。
9.根据权利要求1所述的水源井自动保护智能监控仪，其特征在于所述执行机构模 块包括第四继电器(JT4)和第五继电器(JT5)，所述第四继电器(JT4)和第五继电器(JT5) 分别与CPU连接，通过CPU控制自耦降压两级启动的两个控制交流接触器。
专利摘要本实用新型涉及一种水源井自动保护智能监控仪，包括数据处理模块、数据采集模块、报警指示模块、执行机构模块、通讯模块、人机界面模块以及为各模块提供电能的电源模块。所述数据采集模块通过A/D转换电路与数据处理模块连接，所述报警指示模块和执行机构模块均与数据处理模块连接，所述通讯模块和人机界面模块经驱动电路与数据处理模块连接；这种监控仪不但采用380V供电，而且能够增加智能监控装置的保护、控制功能，并可以与单极启动、自耦降压两级启动、软启动三种启动方式的控电柜配合使用，提高了通用性。
文档编号G05B19/042GK201616016SQ20092003427
公开日2010年10月27日 申请日期2009年8月20日 优先权日2009年8月20日
发明者张建华, 张建宁, 白能锋 申请人:西安英格瑞特石油技术开发有限公司