专利名称：风光互补供电的多用途远程监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及远程监测领域，更具体地说，公开了一种使用风光互补供电且可用于气体、温度、压力、流量、水位和水质等数据采集的多用途远程监测装置。
背景技术：
网络技术和计算机的飞速发展正在改变着传统的监控方式。具有简单、高效、跨平台等优点的信息网络已经成为最普遍应用的信息交互平台。支撑这一平台的是各种监控设备组成的信息采集点和监测点。目前各种监控设备很多，但都是针对某一用途的。·[0003]中国专利申请号200910175338.X申请日2009-12-08的发明专利“一种水流量远程监测装置”，该装置主要由主控计算机控制，设立多个终端机箱分控制，由GPRS无线通讯发射传输水流量信息，实现水流量多终端、远距离监测、在终端机箱上设置双屏蔽控制电路、超声波流量计、水流量传感器、计算卡插口、声控报警、液晶显示、操纵键盘、交直流变压等，主控计算机采用计算机程序控制、计算处理，本装置设计主要是对分散的水资源流量实现了远程监测控制；中国专利申请号200880019980. 2申请日2008-06-09的专利文件公开了一种综合防盗安全系统，该系统是针对安全防盗而设计的；中国专利申请号201120244357.6申请日2011-07-01的专利文件公开了一种消防远程监视监控监测装置，该装置只考虑了消防设备的故障信号和报警信号。以上监控设备是按照专用性设计的，功能单一，应用范围小。增加监控设备的通用性和多用性，成为现有技术中急待解决的问题。
发明内容发明要解决的技术问题针对现有技术中的电网监控设备存在的功能单一、通用性差的问题，本实用新型提供了一种用于风光互补供电的多用途远程监测装置，它具有良好的可控性、灵活的通用性和完备的自供电功能。技术方案本发明的目的通过以下技术方案实现。本发明的风光互补供电的多用途远程监测装置，它包括输入单元、多路传感器单元、监控单元、输出单元、显示单元、通信单元、风光互补供电控制单元和蓄电池单元，其中所述的输入单元的输出端与所述的多路传感器单元连接；输入单元能够完成多路传感器的取样。所述的多路传感器单元由多路传感器与信号调理电路连接组成，所述的多路传感器与输入单元的输出端连接，所述的多路传感器将各种物理信号变成电信号，所述的信号调理电路与监控单元相连；所述的多路传感器可接气体、温度，压力，流量，水位，水质等多个传感器；多路传感器能完成多个传感器的参数检测。[0013]所述的监控单元是系统的监控中心，它包括嵌入式处理器，它处理来自多路传感器单元、通信单元、输出单元以及通过输出单元获得的显示单元的信息，又对输入单元、多路传感器单元、输出单元、通信单元及显示单元进行监控；所述的嵌入式处理器可对所述的信号调理电路传输来的参数进行初级的智能调度，完成阀门的控制和水质测试设备的管理。所述输出单元的输入端接监控单元，所述输出单元为多路输出，设置有若干个输出端口，其中一个输出端口接显示单元，其它输出端口可接负载，所述输出单元还有一负载信息检测端，它将检测到的负载信息返回监控单元，监控单元不仅可以对负载进行监测，还可以对负载进行控制，如接通/关断控制。所述的显示单元的输入端接所述的输出单元，显示单元对输出单元的参数和信息进行显示。所述的通信单元包括具有信号接收发功能的无线通信模块，通信单元接监控单元的一个输出端，所述的通信单元通过无线网络与接收终端进行数据交互。 所述的风光互补供电控制单元是自然能供电的控制单元，它包括风光互补控制器；所述风光互补控制器的输入端分别接风力发电机和光伏电池，输出端分别接多路传感器单元、监控单元、通信单元和显示单元,所述的风光互补供电控制单元还包括充电控制端和放电控制端，所述的充电控制端与蓄电池单元的输入端连接，所述的放电控制端与蓄电池单元的输出端连接，所述的风光互补供电控制单元控制蓄电池单元的充放电。监控单元是系统的监控中心，它除了与风光互补供电控制单元仅是供电关系外，它和系统的其他单元都有监测、控制关系，因此它与系统的其他单元都是双向连接的，即输入系统各单元的监测信息，并按照设定的系统控制程序对各路信息进行综合处理，然后再对系统各单元进行监测和控制，图I可见，监控单元有多路信息输入，除了有直接来自多路传感器单元、通信单元、输出单元的信息，还有通过输出单元获得的显示单元的信息和通过多路传感器单元获得的输入单元的信息，监控单元按照设定的系统控制程序对其直接或间接获得的各路信息进行综合处理后，又反过去其对输入单元、多路传感器单元、输出单元、通信单元及通过输出单元对显示单元进行监控。优选地，它还包括直接手动控制单元，所述的直接手动控制单元的输出端与所述的监控单元连接。直接手动控制单元可以是键盘、触摸屏等，操作人员可以从直接手动控制单元发出手动指令信号，直接操作监控单元。优选地，所述的通信单元包括采用GPRS/3G通信模式的无线通信模块和接口电路。应用GPRS/3G通信模块构成接收发终端，通过无线网络与远程管理部门进行数据交互。有益效果相比于现有技术，本发明的优点在于其一，本实用新型具有良好的可控性。该监控单元包括嵌入式处理器，嵌入式处理器可对信号调理电路传输来的参数进行初级的智能调度，作为系统监控中心的监控单元控制功能强，因此系统具有良好的可控性；其二，本实用新型具有灵活的通用性。本实用新型的多路传感器单元可接气体、温度、压力、流量、水位和水质等多个传感器，采集所需检测的数据参数，通用性较好，可用于水文监测、市政监测、电力监测和工业监测等场合；同时可实现在线连续监测，还支持远程监控和人工现场控制监测，成本较低，使用方便；[0024]其三，本实用新型具有完备的自供电功能。许多监测站点远离电网，而监测设备又需要供电，因此需要选用自然能源供电，风光互补供电是一个独立供电系统，由于使用了风能和太阳能两种自然能，因此提高了供电的可靠性，本实用新型适用于家庭、商场、机关、学校、公司、工厂等各类需要监测的场合。
图I是风光互补供电的多用途远程监测装置的电路原理框图；图2是加直接手动控制的风光互补供电的多用途远程监测装置的电路原理框图；图3是实施例I的远程监测装置的结构示意图； 图4是实施例I所用风光互补供电的多用途远程监测装置中的监控设备内部结构示意图；图5是实施例2的多个排水泵站远程监控点通过无线通信与泵站管理处传递监控数据和监控信息而形成的城市排水泵站远程监测系统；图6是实施例3用风光互补供电的多用途远程监测装置与各监测仪器组成污染源在线监测系统的示意图。图中1、输入单元；2、多路传感器单元；3、监控单元；4、输出单元；5、显示单元；
6、通彳目单兀；7、风光互补供电控制单兀；8、畜电池单兀；9、直接手动控制单兀；10、门；11、箱体；12、风光互补供电控制器；13、监控设备；14、蓄电池；15、能源I/O接口接线排；16、信号I/O接口接线排；17、显示屏；18、手动操作键盘/触摸屏；19、浊度传感器；20、留样管；21、管网水样入口 ；22、电磁阀；23、分样器；24、管网水样排出口 ；25、选择阀；26、液位传感器；27、GPRS/3G无线通信模块；28、嵌入式处理器；29、存储器单元；30、显示模块；31、传感器信号调理单元；32、阀门控制及阀门位置检测单元；33、触摸屏/键盘输入单元；34、供电与电源监控单元；35、其他通信口预留单元。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本实用新型作详细描述。实施例I本实施例是采用风光互补供电的多用途远程监测装置的水文监测系统，要求对地下水、地表水的水量、水位和水质进行监测，有助于水务局掌握本区域水资源现状、水资源使用情况以合理调度及有效控制。本实施例由多个监测站点组成。每个监测站点都使用一套本实用新型的风光互补供电的多用途远程监测装置。每个监测站点根据任务的不同，选择不同的测量设备与其配套。本实施例选择的水文测量设备有水表、流量计、水位计、雨量计、水质计等。因为本实用新型的技术方案是多用途的，可以根据现场需要来应用。譬如用水户监测点选用水表等为测量设备；河水监测点则选用流量计、水位计等为测量设备；水处理厂监测点选择水质计等为测量设备。这些测量设备均能与风光互补供电的多用途远程监测装置配合使用。图I为水处理厂监测点的风光互补供电的多用途远程监测装置内部示意图，它包括输入单元I、多路传感器单元2、监控单元3、输出单元4、显示单元5、通信单元6、风光互补供电控制单元7和蓄电池单元8。多路传感器单元2由多路传感器2-1与信号调理电路2-2连接组成，所述的多路传感器2-1与输入单元I的输出端连接，所述的信号调理电路
2-2与监控单元3相连，监控单元3包括嵌入式处理器28，输出单元4的输入端接监控单元3，输出单元4为多路输出，设置有若干个输出端口，其中一个输出端口接显示单元5，其它输出端口可接负载；通信单元6采用GPRS/3G通信模式的无线通信模块和接口电路，通信单元6接监控单元3的一个输 出端，风光互补供电控制单元7包括风光互补控制器；所述风光互补控制器的输入端分别接风力发电机和光伏电池，输出端分别接多路传感器单元2、监控单元3、通信单元6和显示单元5,所述的风光互补供电控制单元7还包括充电控制端和放电控制端，所述的充电控制端与蓄电池单元8的输入端连接，所述的放电控制端与蓄电池单元8的输出端连接，风光互补供电控制单元7控制蓄电池单元8的充放电。如图2，本实施例的风管互补供电的多用途远程监测装置还可以包括直接手动控制单元9，直接手动控制单元9的输出端与监控单元3连接。如图3，具体地，本实施例中的输入单元I包括留样管20，浊度传感器19，管网水样入口 21，联接电磁阀22，分样器23，管网水样排出口 24，联接排样选择阀25，信号I/O接口接线排16中的信号I接口接线排，阀门控制及阀门位置检测单元32。多路传感器单元2包括液位传感器26及各传感器信号调理单元31。监控单元3包括了监控设备13，监控设备13中又包括嵌入式处理器28、存储单元29。输出单元4包括信号I/O接口接线排16中的信号O接口接线排等。显示单元5包括显示屏17及显示模块30。通信单元6包括GPRS/3G无线通信模块27和其他通信口预留单元35。风光互补供电控制单元7包括风光互补供电控制器12，能源I/O接口接线排15和供电与电源监控单元34。蓄电池单元8包括蓄电池14。直接手动控制单元9采用手动操作键盘/触摸屏18与触摸屏/键盘输入单元33。如图3，本实施例中的远程监测装置还包括一个用于集成监控设备的带有门10的箱体11，箱体11内集成了风光互补供电控制器12，监控设备13，蓄电池14，能源I/O接口接线排15，信号I/O接口接线排16，显示屏17，手动操作键盘/触摸屏18，留样管20和浊度传感器19，其他传感器分别置于各留样管20内(见图3，图3只画出I个留样管20)，所述的留样管20设置在箱体11的内腔底部，管网水样入口 21通过管道联接电磁阀22和分样器23，分样器23的管道的上方伸入留样管20，管网水样排出口 24联接排样选择阀25，排样选择阀25的上端通过管道伸入留样管20底部。采集水样时，依次打开排样选择阀25、电磁阀22，进行系统清洗。清洗完成后，关闭排样选择阀25开始对留样管20进行充样，当液位传感器26检测到样品已经充满，则关闭电磁阀22，监控设备13开始采集各传感器信号进行处理，并完成数据传输。监控设备13内部电路框图如图4所示，包括嵌入式监控模块和GPRS/3G无线通信模块27。嵌入式监控模块包括嵌入式处理器28，存储器单元29，显示模块30，各传感器信号调理单元31，阀门控制及阀门位置检测单元32，触摸屏/键盘输入单元33，供电与电源监控单元34，其他通信口预留单元35。该存储器单元29，显示模块30，各传感器信号调理单元31，阀门控制及阀门位置检测单元32，触摸屏/键盘输入单元33，供电与电源监控单元34，其他通信口预留单元35分别与嵌入式处理器28电路连接。监测设备13的工作原理是系统分为自动运行模式、现场人工模式和远程管理模式。默认为自动运行 模式，在现场或者远程操作下会进入现场人工模式和远程管理模式。系统在自动运行模式下，嵌入式处理器28按设定时间定时采集传感器信号调理单元31输入的管网水质参数电信号，进行初次判断，在没有水质重要参数超限的异常情况下，存储数据定时启动GPRS/3G无线通信模块27与管理中心计算机系统进行通信。当水质出现异常，系统会再三采样核实，确定异常后，启动GPRS/3G无线通信模块27与管理中心计算机系统进行通信，并且通过GPRS/3G无线通信模块27发送手机短信息及时告知相关人员。同时值班人员不仅能够通过远程监控，实时控制采集任意水质参数，还能对水质检测设备进行系统清洗和维护工作。本系统由供电与电源监控单元34检测供电情况，供电正常，系统就可以启动。管网水样进水阀门控制采用闭环控制，以保证控制准确到位，监控设备13在检测到阀门动作不到位时，能尝试再动作，以防止偶然动作失误带来的控制失效。此外，监控设备13还具有自检功能，有问题能主动向管理中心报告，以便管理人员及时维护。监控设备13内部的相关参数可根据现场情况来编程，具有很好的可维护性和可升级性，同时其他通信口预留单元35可以使系统在一些特殊场合不通过GPRS/3G无线通信模块27通信，而通过其他通信口预留单元35中的一种或者几种如RJ-45网口，对外CAN总线接口，4-20ma模拟口，RS-232串行接口和RS-485串行接口方式通信，极大地提高了装置的应用区域。本实施例作为一个监测点可并入水资源信息化管理系统,作为其中的一个子系统。水务部门可以通过水资源信息化管理系统实时掌控本地区水资源状况，合理调度使用水资源。用户也可在网络上查询水量、水质、设备状态、供电状态等数据。实施例2本实施例是对某城市多个排水泵站进行远程监测系统设计，要求每个排水泵站的远程监测系统能通过无线通信给泵站管理处传递监控数据和监控信息，如图5所示。要求采用风光互补供电的多用途远程监测装置和计量测量设备等组成排水泵站远程监控系统；要求监控系统能在泵站内监控各污水池水位、出站流量、池内有害气体浓度及监测排水泵的工作状态等；支持手动控制、自动控制、远程控制排风机及排水泵的启停。本实施例采用风光互补供电的多用途远程监测装置组成的排水泵站远程监控系统，其内部示意图与图3相近，区别在于图3监测水位和水浊度，而本实施例要监测污水池液位、排污流量、有害气体浓度，所以在图3基础上把浊度传感器改成流量传感器，并加入气体传感器，因为装置有气体通道，所以安装方便。本实施例的排水泵站远程监控系统被安装在排水泵站内，监测污水池液位；监测排污流量；监测泵的启停状态、控制模式、电压、电流、保护状态；监测安防报警、巡检；监测有害气体浓度。支持水泵启动设备手动控制、自动控制、远程控制排水泵的启停，支持远程切换控制模式。现场显示测控设备的工作状态、显示每台水泵的工作电压、电流、显示污水池水位。现场键盘读取、修改、设置测控终端的工作参数。定时存储现场监控信息，以备查询。液位超限告警、水泵工作状态变化、电流电压超限等告警主动上报。支持远程设置、修改终端的工作参数，实现远程维护终端设备。本实施例通过装置内的无线通信模块和GPRS无线网络与泵站管理处通信。[0057]实施例3本实施例采用风光互补供电的多用途远程监测装置组成环境监测系统“污染源在线监测系统”。要求采用无线网络实现对烟气自动监测和空气质量监测等多种环境在线监测；系统采取总量管理、总量控制的原则，支持环保部门的环境监理与环境监测工作的管理需求，组成环保监测与环境预警的信息平台。本实施例采用风光互补供电的多用途远程监测装置为监测点的监测终端设备，并与各种监测仪器如烟气监测仪器、烟尘监测仪器、空气质量监测仪器等一起组成污染源在线监测点。多个污染源在线监测点组成污染源在线监测系统。监测点与监控中心之间采用GPRS通信方式，如图6所示。本实施例的系统功能有实现污染源在线监测；监测各排污口设备的运行状况、污染物排放浓度、排放量等信息，以及污染物排放动态，提供多样化的报警与预警功能。精确地描述超标数值。当在线监测仪表发生故障时，系统能自动发出故障报警信号。本实施例的系统特点是作为监测点采用GPRS无线数据传输方式，与污染源在线监测系统建立无线网络，及时准确地掌握企业污染物排放口的实际运行情况。支持任何类型的监测仪表，只要在系统中进行相应的设置即可对任意仪表类型进行自动识别，扩大了系统的监测种类和应用范围，涵盖在线监测的多种应用。
权利要求1.风光互补供电的多用途远程监测装置，其特征在于它包括输入单元(I)、多路传感器单元(2)、监控单元(3)、输出单元(4)、显示单元(5)、通信单元(6)、风光互补供电控制单元(7)和蓄电池单元(8)，其中 所述的输入单元(I)的输出端与所述的多路传感器单元(2)连接； 所述的多路传感器单元(2)由多路传感器(2-1)与信号调理电路(2-2)连接组成，所述的多路传感器(2-1)与输入单元(I)的输出端连接，所述的信号调理电路(2-2)与监控单元(3)相连； 所述的监控单元(3)是系统的监控中心，它包括嵌入式处理器，它处理来自多路传感器单元(2)、通信单元(6)、输出单元(4)以及通过输出单元(4)获得的显示单元(5)的信息，又对输入单元(I)、多路传感器单元(2)、输出单元(4)、通信单元(6)及显示单元(5)进行监控； 所述输出单元(4)的输入端接监控单元(3)，所述输出单元(4)为多路输出，设置有若干个输出端口，其中一个输出端口接显示单元(5)，其它输出端口可接负载，所述输出单元(4)还有一负载信息检测端，它将检测到的负载信息返回监控单元(3)； 所述的通信单元(6)包括具有信号接收发功能的无线通信模块，通信单元(6)接监控单元(3)的一个输出端，所述的通信单元(6)通过无线网络与接收终端进行数据交互； 所述的风光互补供电控制单元(7)包括风光互补控制器；所述风光互补控制器的输入端分别接风力发电机和光伏电池，输出端分别接多路传感器单元(2)、监控单元(3)、通信单元(6 )和显示单元(5 )，所述的风光互补供电控制单元(7 )还包括充电控制端和放电控制端，所述的充电控制端与蓄电池单元(8)的输入端连接，所述的放电控制端与蓄电池单元(8)的输出端连接，所述的风光互补供电控制单元(7)控制蓄电池单元(8)的充放电。
2.根据权利要求I所述的风光互补供电的多用途远程监测装置，其特征在于它还包括直接手动控制单元(9)，所述的直接手动控制单元(9)的输出端与所述的监控单元(3)连接。
3.根据权利要求I或2所述的风光互补供电的多用途远程监测装置，其特征在于所述的通信单元(6)包括采用GPRS/3G通信模式的无线通信模块和接口电路。
专利摘要本实用新型公开了一种用于风光互补供电的多用途远程监测装置，属于远程监测领域。它包括输入单元、多路传感器单元、监控单元、输出单元、显示单元、通信单元、风光互补供电控制单元和蓄电池单元。本实用新型具有良好的可控性、灵活的通用性和完备的自供电功能，同时可实现在线连续监测，还支持远程监控和人工现场控制监测，成本较低，使用方便；另外，由于本实用新型使用了风能和太阳能两种自然能，因此提高了供电的可靠性，适用于家庭、商场、机关、学校、公司、工厂等各类需要监测的场合。
文档编号G05B19/418GK202771247SQ20122048474
公开日2013年3月6日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者骆雅琴, 杨开, 杨天 申请人:安徽工业大学