CN204203682U - 水情遥测***数据采集控制装置 - Google Patents

水情遥测***数据采集控制装置 Download PDF

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黄酉明
俞建民
赵新华
姚舜
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Xinanjiang River Hydraulic Power Plant Of Guo Wangxinyuan Water Power Co Ltd
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STATE GRID XINYUAN HYDROPOWER CO Ltd
Xinanjiang River Hydraulic Power Plant Of Guo Wangxinyuan Water Power Co Ltd
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Abstract

本实用新型涉及一种水情遥测***数据采集控制装置,包括机箱及设于机箱内的遥测***数据采集控制电路,遥测***数据采集控制电路包括单片机单元、显示单元、按键单元、无线通讯单元、超短波电台单元、电压检测单元、报警单元及电源单元,显示单元、按键单元、无线通讯单元、超短波电台单元、电压检测单元及报警单元分别和单片机单元相连,电压检测单元的输入端和电源单元相连,无线通讯单元和翻斗式雨量计及遥测水位计无线相连,超短波电台单元和远端的遥测站无线相连。本实用新型大大减少连线,安装省时省力,维护和维修方便,工作可靠。同时能监测供电情况,便于工作人员及时发现断电或电压不足现象并及时作出处理,确保对水情进行持续监测。

Description

水情遥测***数据采集控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种水情遥测***数据采集接收设备,尤其涉及一种减少连线、安装方便的水情遥测***数据采集控制装置。
背景技术
水情自动测报***是一个集电子通信、计算机、水文、水利及遥测等先进科学技术于一体的多学科***工程,它采用先进的现代科技方法对水文信息(雨量、水位等)及气象信息(风向、温度等)进行实时采集,并将采集的数据经过处理传输至中心站,结合专业水文气象知识进行预报、演算,提供满足江河流域防洪度汛、水资源利用以及其他综合利用要求的科学决策方案。水情自动测报***是水利信息化的重要内容,也是水力发电厂优化调度的一项重要技术支撑。水情监测设备是用于测量水位、雨量及其它水情气象参数的设备,一般安装在水库或塘坝,处于无人值守状态。水情遥测***数据采集控制装置,前端要和测量水位、雨量的传感器相连,后端和遥测中心站计算机(服务器)进行通讯。目前的水情遥测***数据采集控制装置,一般功能单一,仅有数据接收解调和通讯功能,不具备数据采集功能,在本地需要采集水位雨量信息时需要安装相应的测站设备,当安装地点遥测设备较多时,要求完成多项功能时,外接设备多且乱,容易发生数据中断故障,影响水情***安全可靠运行。另外由于水情监测设备处于无人值守状态,其因断电或电压不足而不能正常工作时,相关工作人员也不能及时发现,常常影响水情的持续监测。
发明内容
本实用新型主要解决水情遥测中心数据采集点前端设置的传感器较多时,采用遥测站设备过多,造成连线繁多、安装复杂和费时,给维护和维修带来很多不便的技术问题;提供一种水情遥测***数据采集控制装置,进行集成与模块化设计,根据功能需要,接入所需设备,采用公用单片机单元和无线通信单元,达到精简测站设备,其和传感器无线相连,可根据需要选配测站单元,解决原有水情***数据采集设备功能单一的问题,可实现遥测站、中继站和多路数据采集终端的功能,从而大大减少连线,简化安装,安装省时省力,而且维护和维修也较方便,工作也更可靠。
本实用新型同时解决原有水情监测设备因断电或电压不足而不能正常工作时,影响水情的持续监测的技术问题;提供一种水情遥测***数据采集控制装置,其能监测供电情况,便于工作人员及时发现断电或电压不足现象,及时作出相应处理,确保对水情进行持续监测。
本实用新型还有一个目的是提供一种水情遥测***数据采集控制装置,对其机箱进行改良,便于在服务器机架上安装使用。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:本实用新型包括机箱及设于机箱内的遥测***数据采集控制电路,遥测***数据采集控制电路包括单片机单元、显示单元、按键单元、无线通讯单元和超短波电台单元及为整个遥测***数据采集控制电路提供工作电压的电源单元,所述的显示单元、按键单元、无线通讯单元及超短波电台单元分别和所述的单片机单元相连,所述的无线通讯单元和翻斗式雨量计及遥测水位计无线相连,超短波电台单元和远端的遥测站无线相连。本实用新型通过无线通讯单元接收本地的翻斗式雨量计及遥测水位计采集的雨量值及水位值,经单片机单元处理,直接发送给遥测中心计算机,无需测站传送,实现遥测***中心对雨量值和水位值的入库处理。本技术方案和各遥测站之间通过无线信号相连,接收解调遥测站数据信号,保证水情数据多路处理存储。无线通讯单元可以采用射频通信、zigbee通信或GPRS通信等模式。本技术方案大大减少连线,简化安装,安装省时省力,而且维护和维修也较方便,工作也更可靠。
作为优选,所述的遥测数据采集模块控制电路包括定时单元,定时单元和所述的单片机单元相连。实现定时自报功能,通过按键单元设定时间,单片机单元按照设定的间隔时间定时自报相关数据,纯雨量站按雨量自报数据格式发送,水位站或水位雨量站按水位自报数据格式发送。
作为优选,所述的按键单元包括嵌装在所述的机箱上的参数设置键、功能设置键、开中继键、关中继键、发送键和通话键。通过参数设置键,按人工置数的操作要求,可置入相应的采集时间和水文数据,按固定的数据格式发送出去,置入的人工置数具有掉电保护功能,以便校验和修改。按相应的功能键,可汉字显示出该站的站号、雨量的累计值、水位的实时值。若进入设置菜单,可进一步显示和修改以下参数:站号、设置雨量、上电延时、采样间隔、定时间隔、雨量分辨率、测站类型、中继上限地址和中继下限地址等,还可以进入二级设置菜单,可进一步显示和修改以下参数:雨量帧头、雨水帧头、人工帧头和前导延时等。按开中继键和关中继键,能相应发送出开中继和关中继的命令,以实现中继站中继方式(再生方式和模拟方式)的转换。任何时候,只要按发送键,单片机单元就立即采集本站的水文信息,发送出去。按一下通话键,可以通过超短波电台单元和遥测中心站进行通话。
作为优选,所述的机箱上嵌装有四个RS-232接口,所述的单片机单元分别和四个RS-232接口相连,四个RS-232接口再分别通过通讯电缆和四台计算机相连。单片机单元接收到的雨量值和水位值,经过处理,再通过RS-232接口发送给计算机,使四台计算机也能对雨量值和水位值进行远程监测。通过RS232口与中心计算机(服务器)通讯,有多路通讯端口,可以连接多台计算机。
作为优选,所述的电源单元由市电供电和/或由电池供电,所述的遥测***数据采集控制电路包括电压检测单元和报警单元,电压检测单元的输入端和所述的电源单元相连,电压检测单元的输出端及报警单元的输入端分别和所述的单片机单元相连。当由市电供电时,电压检测单元检测经电源单元变换后12V处的电压;当由电池供电时,电压检测单元检测电池的正极电压。当电压太低或为断电情况时,单片机单元立即发出控制信号启动报警单元进行报警,同时可通过超短波电台发送报警信息给遥测中心站、通过RS-232接口发送报警信息给计算机,便于工作人员及时发现断电或电压不足现象,及时作出相应处理,确保对水情进行持续监测。
作为优选,所述的单片机单元包括单片机U1及其***电路,所述的电压检测单元包括比较器U3,所述的报警单元包括蜂鸣器BZ3;比较器U3的同相输入端经电阻R1与电阻R2的串联电路和所述的电源单元相连,电阻R1与电阻R2的连接点经电阻R3接地,比较器U3的反相输入端和比较器U3的输出端相连,比较器U3的输出端和所述的单片机U1的输入端P6相连,单片机U1的输出端BEEP经电阻R4和三极管Q3的基极相连,三极管Q3的集电极接地,三极管Q3的发射极和蜂鸣器BZ3的负极相连,蜂鸣器BZ3的正极接电压A3V3。采用电阻分压,采集电源单元的输入电压,将比较器接成电压跟随器的方式,再配置到单片机内置ADC12输入通道。当单片机检测到电压过低时,启动蜂鸣器报警。
作为优选,所述的机箱的前面板的左侧和右侧各设有一个安装耳,安装耳上设有竖直排列的两个安装孔,所述的显示单元中的液晶屏、按键单元中的按键嵌装在所述的前面板上,和所述的电源单元相连的电源接口及和所述的超短波电台单元相连的天线安装在机箱的后面板上。通过在安装耳上的安装孔中拧入螺钉将机箱安装到服务器机架上,便于本实用新型在服务器机架上安装使用,满足大多数用户的使用需求。
本实用新型的有益效果是:和遥测站通过无线信号相连,而本地传感器和水情遥测控制装置之间不需要连接电缆,直接配接进控制装置,大大减少连线,安装省时省力,维护和维修也较方便,工作更可靠。同时能监测供电情况,便于工作人员及时发现断电或电压不足现象,及时作出相应处理,确保对水情进行持续监测。通过对机箱进行改良,使本实用新型能在服务器机架上安装使用,满足用户使用需求。
附图说明
图1是本实用新型的一种电路原理连接结构框图。
图2是本实用新型中电压检测单元及报警单元的一种电路原理图。
图3是本实用新型机箱的一种立体结构示意图。
图4是本实用新型机箱后面板的一种主视结构示意图。
图中1.单片机单元,2.显示单元,3.按键单元,4.无线通讯单元,5.超短波电台单元,6.电源单元,7.定时单元,8.RS-232接口,9.电压检测单元,10.报警单元,11.机箱,12.前面板,13.安装耳,14.安装孔,15.电源接口,16.天线,17.后面板,18.液晶屏,19.按键,21.翻斗式雨量计,22.遥测水位计,23.遥测站,24.计算机。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例:本实施例的水情遥测***数据采集控制装置,包括机箱11及安装于机箱11内的遥测数据采集模块控制电路,如图1所示,遥测数据采集模块控制电路包括单片机单元1、显示单元2、按键单元3、无线通讯单元4、定时单元7、电压检测单元9、报警单元10、超短波电台单元5和四个RS-232接口8及为整个遥测数据采集模块控制电路提供工作电压的电源单元6,显示单元2、按键单元3、无线通讯单元4、定时单元7、报警单元10、超短波电台单元5及四个RS-232接口8分别和单片机单元1相连,电压检测单元9的输入端和电源单元6相连,电压检测单元9的输出端和单片机单元1的输入端相连。本实施例中,单片机单元1包括单片机U1及其***电路,电源单元6既由市电供电又由电池供电,两者之间能自动切换,即一般情况下由市电供电,当市电断电时,自动切换到由电池供电。如图2所示,电压检测单元9包括比较器U3,报警单元10包括蜂鸣器BZ3。比较器U3的同相输入端经电阻R1与电阻R2的串联电路和电池的正极BAT相连,电阻R1与电阻R2的连接点经电阻R3接地,比较器U3的反相输入端和比较器U3的输出端相连,比较器U3的输出端和单片机U1的输入端P6相连,单片机U1的输出端BEEP经电阻R4和三极管Q3的基极相连,三极管Q3的集电极接地,三极管Q3的发射极和蜂鸣器BZ3的负极相连,蜂鸣器BZ3的正极接电压A3V3。如图3所示,机箱11的前面板12的左侧和右侧各有一个安装耳13,安装耳13上开有竖直排列的两个安装孔14,显示单元2中的液晶屏18、按键单元3中的按键19均嵌装在前面板12上,按键19包括参数设置键、功能设置键、开中继键、关中继键、发送键和通话键,如图4所示,和电源单元6相连的电源接口15及和超短波电台单元5相连的天线16均安装在机箱11的后面板17上。无线通讯单元4可以配接翻斗式雨量计21和遥测水位计22,超短波电台单元5和远端的遥测站23无线通讯,四个RS-232接口8分别通过通讯电缆和四台计算机24相连。
本地翻斗式雨量计、遥测水位计分别采集雨量值和水位值,并将测得值直接发送给水情遥测***数据采集控制装置,水情遥测***数据采集控制装置也能通过无线通讯单元接收远端遥测站无线传送的雨量值和水位值,并输送给单片机单元,经单片机单元处理,同时通过RS-232接口发送给计算机、或通过超短波电台单元发送给远端的遥测中心站,使遥测中心站计算机都能对雨量值和水位值进行远程监测和数据处理。
主要功能:
1、翻斗式雨量计的分辨率为0.5mm或1.0mm,翻斗式雨量计的翻斗每翻转一次,单片机单元都自动计数,当雨量累计值每增加1mm时,单片机单元就按雨量自报的数据格式发送一次数据。
2、单片机单元按照设定的间隔时间采集水位值,若水位数据有变化,单片机单元就按水位自报的数据格式发送一次最新的水位数据。
3、单片机单元按照设定的间隔时间定时自报相关数据,纯雨量站按雨量自报数据格式发送,水位站或水位雨量站按水位自报数据格式发送。
4、自动检测供电电压,当电池电压低于10.5伏或出现断电情况时,单片机单元就按电压告警的数据格式发送一次电压告警信息,一方面启动报警单元进行蜂鸣报警,另一方面向计算机及远端的遥测站发出报警信息。
5、具有参数显示和设置功能。按相应的功能键,可汉字显示出该站的站号、雨量的累计值、水位的实时值。若进入设置菜单,可进一步显示和修改以下参数:站号、设置雨量、上电延时、采样间隔、定时间隔、雨量分辨率、测站类型、中继上限地址和中继下限地址等,还可以进入二级设置菜单,可进一步显示和修改以下参数:雨量帧头、雨水帧头、人工帧头和前导延时等。
6、具有发送开关中继命令的功能。按开中继键和关中继键,能相应发送出开中继和关中继的命令,以实现中继站中继方式(再生方式和模拟方式)的转换。
7、具有人工置数功能。按人工置数的操作要求,可置入相应的采集时间和水文数据,按固定的数据格式发送出去,置入的人工置数具有掉电保护功能,以便校验和修改。
8、任何时候,只要按发送键,单片机单元就立即采集本站的水文信息,发送出去。
9、具有显示已发送的每一种数据格式的全部内容,每次发送后显示器显示数据内容20秒,以便检查和校验。
10、具有多制式终端的所有功能:
(1)当设置为自报方式时,它具有自报式测站的所有功能;
(2)当设置为应答方式时,它具有应答式测站的所有功能;
(3)当设置为混合式测站时,它具有自报/应答兼容测站的所有功能;
(4)当设置为中继方式时,它具有再生中继站的所有功能;
(5)当设置为中继兼测站时,它具有再生中继和测站的全部功能。
11、具有数据保存功能。正常工作后,机内的所有数据都具有断电保护功能。任何时候的检修和断电,都不会破坏和改变原来的数据,机内保存的雨量累计值在任何情况下都无法修改。
12、具有通话功能。按一下通话键,可以通过超短波电台单元和遥测中心站进行通话。
13、对接收的各类测站信号进行处理解调成符合RS232C标准信号并同时送达各通讯接口,使遥测站与中心控制仪连接的各计算机均可同时并行接收数据。

Claims (7)

1.一种水情遥测***数据采集控制装置,其特征在于包括机箱(11)及设于机箱(11)内的遥测数据采集模块控制电路,遥测数据采集模块控制电路包括单片机单元(1)、显示单元(2)、按键单元(3)、无线通讯单元(4)和超短波电台单元(5)及为整个遥测数据采集模块控制电路提供工作电压的电源单元(6),所述的显示单元(2)、按键单元(3)、无线通讯单元(4)及超短波电台单元(5)分别和所述的单片机单元(1)相连,无线通讯单元(4)和翻斗式雨量计(21)及遥测水位计(22)无线相连,超短波电台单元(5)和远端的遥测站(23)无线相连。
2.根据权利要求1所述的水情遥测***数据采集控制装置,其特征在于所述的遥测数据采集模块控制电路包括定时单元(7),定时单元(7)和所述的单片机单元(1)相连。
3.根据权利要求1所述的水情遥测***数据采集控制装置,其特征在于所述的按键单元(3)包括嵌装在所述的机箱(11)上的参数设置键、功能设置键、开中继键、关中继键、发送键和通话键。
4.根据权利要求1或2或3所述的水情遥测***数据采集控制装置,其特征在于所述的机箱(11)上嵌装有四个RS-232接口(8),所述的单片机单元(1)分别和四个RS-232接口(8)相连,四个RS-232接口(8)再分别通过通讯电缆和四台计算机(24)相连。
5.根据权利要求1或2或3所述的水情遥测***数据采集控制装置,其特征在于所述的电源单元(6)由市电供电和/或由电池供电,所述的遥测数据采集模块控制电路包括电压检测单元(9)和报警单元(10),电压检测单元(9)的输入端和所述的电源单元(6)相连,电压检测单元(9)的输出端及报警单元(10)的输入端分别和所述的单片机单元(1)相连。
6.根据权利要求5所述的水情遥测***数据采集控制装置,其特征在于所述的单片机单元(1)包括单片机U1及其***电路,所述的电压检测单元(9)包括比较器U3,所述的报警单元(10)包括蜂鸣器BZ3;比较器U3的同相输入端经电阻R1与电阻R2的串联电路和所述的电源单元(6)相连,电阻R1与电阻R2的连接点经电阻R3接地,比较器U3的反相输入端和比较器U3的输出端相连,比较器U3的输出端和所述的单片机U1的输入端P6相连,单片机U1的输出端BEEP经电阻R4和三极管Q3的基极相连,三极管Q3的集电极接地,三极管Q3的发射极和蜂鸣器BZ3的负极相连,蜂鸣器BZ3的正极接电压A3V3。
7.根据权利要求1或2或3所述的水情遥测***数据采集控制装置,其特征在于所述的机箱(11)的前面板(12)的左侧和右侧各设有一个安装耳(13),安装耳(13)上设有竖直排列的两个安装孔(14),所述的显示单元(2)中的液晶屏、按键单元(3)中的按键嵌装在所述的前面板(12)上,和所述的电源单元(6)相连的电源接口(15)及和所述的超短波电台单元(5)相连的天线(16)安装在机箱(11)的后面板(17)上。
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