CN208172582U - 自来水管网远程监控设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种自来水管网远程监控设备，自来水管网远程监控设备包括多个设在管网中的水流运行检测装置（1）、水质检测装置（2）和管网监控装置（3），管网监控装置（3）包括上层芯片主板（10）和下层芯片主板（13），上层芯片主板（10）包括用于连接水质检测装置（2）的数字信号输入端（11）、用于连接水流运行检测装置（1）的模拟信号输入端（12）、与下层芯片主板（13）连接的连接端口（14）和用于输出水泵控制信号的继电器数字信号输出端（15），下层芯片主板（13）包括连接外部电源且将电压转换为预定电压的供电单元（16）和经由GPRS网络无线通信的GPRS模块（17）。设备能够实时采集和控制且响应速度快，结构紧凑适用于复杂管网环境。

Description

自来水管网远程监控设备

技术领域

本实用新型涉及自来水管网监控技术领域，特别是一种自来水管网远程监控设备。

背景技术

随着智慧供水技术的发展，对供水运行数据的现场采集、传输技术要求越来越高，应用需求越来越大。目前，很多场合都具有工作环境恶劣、地理位置偏僻或者地处野外、无人看管等缺点，如水源井的调控，管网测压点监测，管网水质监测，管网流量测试等。由于计算机对工作环境的要求较高，因此在现场进行数据处理是不可行的，需要将现场的数据通过某种方式传输到控制中心，再由控制中心进行数据的分析与处理。

目前，自来水集团所属水厂/水源地的水源井、测压点及水质监测点均采用在控制室集中监控，远端站点无人值守运行定时巡视的方式，上位机采用的是工业控制组态软件，执行端采用小型PLC进行数据采集及水泵控制，上位机与执行端之间采用有线方式（调制解调器和通讯线）/无线方式（调制解调器和无线电台），并采用MODBUS RTU协议进行采集数据和控制命令的传输。

前述中有线/无线通讯方式中的调制解调器为同一硬件产品，此设备属于老旧停产产品，且在终端设备与传输设备之间有多个设备连接，出现故障后对问题的排查较复杂，以及维修非常不便；在通讯介质上，有线通讯中的通讯线即为电话线，线路老化严重、被人为破坏的问题屡见不鲜，且架设困难；无线通讯中使用得无线电台，由于高层建筑的增多对无线电信号产生阻隔，且远距离通讯还需架设基站，成本高且通讯效果差。并且在以上两种通讯方式的应用中，由于这两种方式都是低速数据通讯，并采用MODBUS RTU轮询通讯方式，必须设置较长的等待时间来等待执行端返回数据，就造成了数据反馈过慢/超时的现象。

现有的 GPRS设备损坏率较高，无法全面地采集相关数据且在管网复杂环境下，可靠性差，以及在维修工作中有一定的限制性。

现有技术的缺陷使得无人值守生产方面会造成监控状态反馈不及时，甚至是管理人员在第一时间不能知晓现场情况，不仅不能及时调配水源井的开停，而且尤其是相关管理人员不能及时的对整个管网压力及水质信息进行监测，不但影响正常生产的调度工作，甚至还会造成一定经济损失。因此急需一种自来水管网远程监控设备，能够实时采集管网测压、测流、水质数据以及可以对水源井等进行实时控制，且响应速度快，结构紧凑适用于管网的复杂环境中。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

实用新型内容

实用新型要解决的问题

如上所述，本实用新型针对上述现有技术的缺陷，提供一种自来水管网远程监控设备。

解决问题的方案

本实用新型人等为了达成上述目的而进行了深入研究，具体而言，本实用新型提供一种自来水管网远程监控设备，所述自来水管网远程监控设备包括多个设在管网中的水流运行检测装置、水质检测装置和管网监控装置，其中，

水流运行检测装置，其包括用于检测水流流量的流量传感器、检测水流液位的液位传感器和检测水泵压力的压力传感器，

水质检测装置，其包括检测水流余氯的氯气传感器、检测水流浊度的浊度传感器和检测水流温度的温度传感器，

管网监控装置，其包括，

上层芯片主板，用于数据采集和控制的上层芯片主板连接水流运行检测装置和水质检测装置，所述上层芯片主板包括用于连接水质检测装置的数字信号输入端、用于连接水流运行检测装置的模拟信号输入端、与下层芯片主板连接的连接端口和用于输出水泵控制信号的继电器数字信号输出端，所述继电器数字信号输出端连接水泵，

下层芯片主板，用于通信的下层芯片主板经由连接端口连接上层芯片主板，所述下层芯片主板包括连接外部电源且将电压转换为预定电压的供电单元和经由GPRS网络无线通信的GPRS模块。

在所述的自来水管网远程监控设备中，所述所述自来水管网远程监控设备设在自来水管网的水源井和管网交叉网点上。

在所述的自来水管网远程监控设备中，所述水流运行检测装置还包括检测水源井的电压传感器和电流传感器。

在所述的自来水管网远程监控设备中，所述水质检测装置还包括检测水流的酸碱度的PH检测单元。

在所述的自来水管网远程监控设备中，所述管网监控装置包括数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，管网监控装置包括存储器，所述存储器可以包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

在所述的自来水管网远程监控设备中，所述上层芯片主板和/或下层芯片主板包括双串口单片机。

在所述的自来水管网远程监控设备中，所述连接端口包括用于供电的供电连接端口和用于通讯的通讯端口。

在所述的自来水管网远程监控设备中，所述供电单元包括将220v的交流电转换为12v的直流电的转换单元。

在所述的自来水管网远程监控设备中，所述数字信号输入端、模拟信号输入端和/或继电器数字信号输出端包括多个引脚，连接端口为排针式端口。

在所述的自来水管网远程监控设备中，所述自来水管网远程监控设备还包括声光报警装置和无线连接GPRS模块的上位机，设有用于输入和显示的触摸屏的所述上位机为手机或个人终端。

本实用新型的自来水管网远程监控设备尺寸显著变小，能够实时采集管网测压、测流、水质数据，可以对水源井等进行实时控制，且响应速度快，结构紧凑适用于复杂管网的环境中。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够使得本实用新型的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本实用新型的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

[图1] 示出了本实用新型一个实施例的自来水管网远程监控设备的结构示意图。

[图2] 示出了本实用新型另一个实施例的自来水管网远程监控设备的上层芯片主板示意图。

[图3] 示出了本实用新型另一个实施例的自来水管网远程监控设备的下层芯片主板示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本实用新型实施例的限定。

具体而言，如图1所示示出了本实用新型一个实施例的自来水管网远程监控设备的结构示意图，所述自来水管网远程监控设备包括多个设在管网中的水流运行检测装置1、水质检测装置2和管网监控装置3，其中，

水流运行检测装置1，其包括用于检测水流流量的流量传感器4、检测水流液位的液位传感器5和检测水泵压力的压力传感器6，

水质检测装置2，其包括检测水流余氯的氯气传感器7、检测水流浊度的浊度传感器8和检测水流温度的温度传感器9，

管网监控装置3，其包括，

上层芯片主板10，用于数据采集和控制的上层芯片主板10连接水流运行检测装置2和水质检测装置3，所述上层芯片主板10包括用于连接水质检测装置3的数字信号输入端11、用于连接水流运行检测装置2的模拟信号输入端12、与下层芯片主板13连接的连接端口14和用于输出水泵控制信号的继电器数字信号输出端15，所述继电器数字信号输出端15连接水泵，

下层芯片主板13，用于通信的下层芯片主板13经由连接端口连接上层芯片主板10，所述下层芯片主板13包括连接外部电源且将电压转换为预定电压的供电单元16和经由GPRS网络无线通信的GPRS模块17。

为了进一步理解本发明，在一个实施例中，如图2所示的来水管网远程监控设备的上层芯片主板示意图，如图所示，供电由JPP供电连接口取自下层芯片主板13，通讯选择连接口和232/485选择连接口与下层芯片主板13相同，仅为了合并使用时方便设置而引到上层芯片主板10。如STC单片机6的上层芯片主板脚10的8脚为串口1分别连至下层芯片主板13单片机8脚6脚，为上下两层单片机的通讯接口；15脚16脚为晶振引脚；41脚为5v供电接入脚；17脚为接地；46脚45脚为串口2作为后续开发预留使用脚；47脚2-4脚为单片机自带模数转换脚，分别连接JPAI模拟输入端子，作为4路模拟输入采集端，信号形式为4-20ma；37-40脚为单片机的标准IO口，用作数字输入信号采集分别与JPDI端子连接；19脚20脚为单片机标准IO口，连至ULN2003驱动芯片的1脚2脚，经ULN2003输出至5v继电器，并将继电器输出脚连至JPDO端子，作为继电器数字输出端；JPPW为外供电口，如数字输入点有单独供电，此端口可忽略不用；如数字输入端无外部供电，可用此供电口5v或12v为数字输入口供电。JPDI数字输入端口，如有外部供电，可用DIG做独立接地；如无外部供电，需要将GND和DIG短接，再利用JPPW供电口为数字输入口供电。上层芯片主板10与下层芯片主板13配合作为RTU来使用，主要功能为数字输入和模拟输入信号的接入，及数字输出信号的输出，实现数据采集及设备控制的功能。

在一个实施例中，如图3所示的来水管网远程监控设备的下层芯片主板示意图，如图3所示,供电单元16由外置的12v开关电源供电，分别由1脚接入LM2576-5将电源电压转换成5v电压通过2脚供给单片机、SP3232和SP485芯片，由1脚接入LM2576-ADJ将电源电压转换成4v电压通过2脚供给GPRS SIM900A芯片，两个电源芯片的4脚都是输出电压反馈脚 STC单片机的46脚45脚为串口2分别与SIM900A的9脚10脚相连，此为两个芯片间的串口通讯；STC单片机9脚与LM2576-ADJ的5脚相连，作为GPRS模块供电芯片的开关，用来控制该供电芯片的开启与关闭；STC单片机29脚为GPRS模块的开关，用来控制SIM900A的开启与关闭；单片机40脚与SIM900A的5脚相连，用来检测GPRS模块是否成功注册移动网络并接入远端；单片机38脚作为GPRS模块是否成功注册移动网络并接入远端的指示灯；单片机41脚为5v电源接入，17脚为接地，15脚和16脚为晶振接入脚；6脚和8脚为串口1分别与SP3232的11脚和12脚相连，用作串口输出以及与上层芯片主板10单片机通讯。SIM900A的55-57脚为4v电源接入引脚；17脚18脚29脚39脚45脚46脚53脚54脚58脚59脚61-65脚为接地；30-33脚与SIM卡座相连，支持1.8-3.3v电压SIM卡，30脚与SIM卡座6脚连接为供电脚，31脚与SIM卡座1脚连接为数据接口，32脚与SIM卡座4脚连接为时钟接口，33脚与SIM卡座5脚连接为复位脚；52脚为网络连接指示灯；60脚为天线引脚，末端为SMA天线座；66脚为GPRS模块的工作状态指示灯。

SP3232为232电平转换芯片，16脚为5v供电接入脚，15脚为接地，14脚为发送脚与JP2的端子3相连，13脚为接受脚与JP2的端子2相连。

SP485为485电平转换芯片，5脚为5v供电接入脚，8脚为接地，1脚和4脚分别与单片机8脚和6脚相连，6脚7脚为485电平输出脚，分别连至JP2的端子2端子3。

JPX为通讯选择端口，下层芯片主板13独立使用时***跳线，与上层芯片主板10合并使用时连至上层芯片主板10。

JP5为232/485选择端口，下层芯片主板13独立使用时***跳线，与上层芯片主板10合并使用时连至上层芯片主板10。

下层芯片主板13的功能为控制GPRS模块接入网络，并联至远程中心服务端，将网络数据及串口数据互相转发，是通讯功能模块；独立使用时，即作为DTU使用时，232/485端口为与其它设备的通讯口如PLC或带485通讯口的仪表等，及作为模块的配置口，可与电脑连接对模块进行配置；当下层芯片主板13与上层芯片主板10配合使用时，即作为RTU使用时，232/485仅作为配置口使用。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，所述自来水管网远程监控设备设在自来水管网的水源井和管网交叉网点上。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，所述水流运行检测装置1还包括检测水源井的电压传感器和电流传感器。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，所述水质检测装置2还包括检测水流的酸碱度的PH检测单元。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，所述管网监控装置3包括数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，管网监控装置3包括存储器，所述存储器可以包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，所述上层芯片主板10和/或下层芯片主板13包括双串口单片机。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，所述连接端口14包括用于供电的供电连接端口和用于通讯的通讯端口。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，所述供电单元16包括将220v的交流电转换为12v的直流电的转换单元。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，所述数字信号输入端11、模拟信号输入端12和/或继电器数字信号输出端15包括多个引脚，连接端口14为排针式端口。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，232/485选择端口为排针方式，上下层连接，通过跳线选择下层板的输出端口是485还是232电平,232/485接口分别由SP3232和SP485芯片进行电平转换形成外部232/485端口。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，供电连接端口为排针方式，将电源电压和5v电压从下层板引至上层板。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，通讯端口为排针方式，将上下层弹片机串口排列，通过跳线选择不同端口的通讯及功能。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，4路数字信号输入口通过光耦连至上层板单片机标准IO口的其中4个引脚。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，2路数字信号输出口为上层板单片机标准IO口的其中2个引脚，通过ULN2003驱动芯片连接2个5v小型继电器形成数字输出端口。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，4路模拟信号输入口为单片机自带模数转换引脚的其中4个引脚，输入方式为4-20ma。

本实用新型所述的自来水管网远程监控设备的优选实施例中，所述自来水管网远程监控设备还包括声光报警装置和无线连接GPRS模块17的上位机，设有用于输入和显示的触摸屏的所述上位机为手机或个人终端。

本实用新型的自来水管网远程监控设备尺寸显著变小，能够实时采集管网测压、测流、水质数据，可以对水源井等进行实时控制，且响应速度快，结构紧凑适用于复杂管网的环境中。

工业实用性

本实用新型的自来水管网远程监控设备可以在自来水控制领域制造并使用。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。

Claims (10)

1.一种自来水管网远程监控设备，其特征在于，所述自来水管网远程监控设备包括多个设在管网中的水流运行检测装置（1）、水质检测装置（2）和管网监控装置（3），其中，

水流运行检测装置（1），其包括用于检测水流流量的流量传感器（4）、检测水流液位的液位传感器（5）和检测水泵压力的压力传感器（6），

水质检测装置（2），其包括检测水流余氯的氯气传感器（7）、检测水流浊度的浊度传感器（8）和检测水流温度的温度传感器（9），

管网监控装置（3），其包括，

上层芯片主板（10），用于数据采集和控制的上层芯片主板（10）连接水流运行检测装置（1）和水质检测装置（2），所述上层芯片主板（10）包括用于连接水质检测装置（2）的数字信号输入端（11）、用于连接水流运行检测装置（1）的模拟信号输入端（12）、与下层芯片主板（13）连接的连接端口（14）和用于输出水泵控制信号的继电器数字信号输出端（15），所述继电器数字信号输出端（15）连接水泵，

下层芯片主板（13），用于通信的下层芯片主板（13）经由连接端口连接上层芯片主板（10），所述下层芯片主板（13）包括连接外部电源且将电压转换为预定电压的供电单元（16）和经由GPRS网络无线通信的GPRS模块（17）。

2.根据权利要求1所述的自来水管网远程监控设备，其特征在于：所述自来水管网远程监控设备设在自来水管网的水源井和管网交叉网点上。

3.根据权利要求1所述的自来水管网远程监控设备，其特征在于：所述水流运行检测装置（1）还包括检测水源井的电压传感器和电流传感器。

4.根据权利要求1所述的自来水管网远程监控设备，其特征在于：所述水质检测装置（2）还包括检测水流的酸碱度的PH检测单元。

5.根据权利要求1所述的自来水管网远程监控设备，其特征在于：所述管网监控装置（3）包括数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，管网监控装置（3）包括存储器，所述存储器可以包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器或电子可擦除可编程只读存储器EEPROM。

6.根据权利要求1所述的自来水管网远程监控设备，其特征在于：所述上层芯片主板（10）和/或下层芯片主板（13）包括双串口单片机。

7.根据权利要求1所述的自来水管网远程监控设备，其特征在于：所述连接端口（14）包括用于供电的供电连接端口和用于通讯的通讯端口。

8.根据权利要求1所述的自来水管网远程监控设备，其特征在于：所述供电单元（16）包括将220v的交流电转换为12v的直流电的转换单元。

9.根据权利要求1所述的自来水管网远程监控设备，其特征在于：所述数字信号输入端（11）、模拟信号输入端（12）和/或继电器数字信号输出端（15）包括多个引脚，连接端口（14）为排针式端口。

10.根据权利要求1所述的自来水管网远程监控设备，其特征在于：所述自来水管网远程监控设备还包括声光报警装置和无线连接GPRS模块（17）的上位机，设有用于输入和显示的触摸屏的所述上位机为手机或个人终端。