水情遙測系統數據采集控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種水情遙測系統數據采集控制裝置，包括機箱及設于機箱內的遙測系統數據采集控制電路，遙測系統數據采集控制電路包括單片機單元、顯示單元、按鍵單元、無線通訊單元、超短波電臺單元、電壓檢測單元、報警單元及電源單元，顯示單元、按鍵單元、無線通訊單元、超短波電臺單元、電壓檢測單元及報警單元分別和單片機單元相連，電壓檢測單元的輸入端和電源單元相連，無線通訊單元和翻斗式雨量計及遙測水位計無線相連，超短波電臺單元和遠端的遙測站無線相連。本實用新型大大減少連線，安裝省時省力，維護和維修方便，工作可靠。同時能監測供電情況，便于工作人員及時發現斷電或電壓不足現象并及時作出處理，確保對水情進行持續監測。
【專利說明】水情遙測系統數據采集控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種水情遙測系統數據采集接收設備，尤其涉及一種減少連線、安裝方便的水情遙測系統數據采集控制裝置。
【背景技術】
[0002]水情自動測報系統是一個集電子通信、計算機、水文、水利及遙測等先進科學技術于一體的多學科系統工程，它采用先進的現代科技方法對水文信息(雨量、水位等)及氣象信息(風向、溫度等)進行實時采集，并將采集的數據經過處理傳輸至中心站，結合專業水文氣象知識進行預報、演算，提供滿足江河流域防洪度汛、水資源利用以及其他綜合利用要求的科學決策方案。水情自動測報系統是水利信息化的重要內容，也是水力發電廠優化調度的一項重要技術支撐。水情監測設備是用于測量水位、雨量及其它水情氣象參數的設備，一般安裝在水庫或塘壩，處于無人值守狀態。水情遙測系統數據采集控制裝置，前端要和測量水位、雨量的傳感器相連，后端和遙測中心站計算機(服務器)進行通訊。目前的水情遙測系統數據采集控制裝置，一般功能單一，僅有數據接收解調和通訊功能，不具備數據采集功能，在本地需要采集水位雨量信息時需要安裝相應的測站設備，當安裝地點遙測設備較多時，要求完成多項功能時，外接設備多且亂，容易發生數據中斷故障，影響水情系統安全可靠運行。另外由于水情監測設備處于無人值守狀態，其因斷電或電壓不足而不能正常工作時，相關工作人員也不能及時發現，常常影響水情的持續監測。
【發明內容】
[0003]本實用新型主要解決水情遙測中心數據采集點前端設置的傳感器較多時，采用遙測站設備過多，造成連線繁多、安裝復雜和費時，給維護和維修帶來很多不便的技術問題；提供一種水情遙測系統數據采集控制裝置，進行集成與模塊化設計，根據功能需要，接入所需設備，采用公用單片機單元和無線通信單元，達到精簡測站設備，其和傳感器無線相連，可根據需要選配測站單元，解決原有水情系統數據采集設備功能單一的問題，可實現遙測站、中繼站和多路數據采集終端的功能，從而大大減少連線，簡化安裝，安裝省時省力，而且維護和維修也較方便，工作也更可靠。
[0004]本實用新型同時解決原有水情監測設備因斷電或電壓不足而不能正常工作時，影響水情的持續監測的技術問題；提供一種水情遙測系統數據采集控制裝置，其能監測供電情況，便于工作人員及時發現斷電或電壓不足現象，及時作出相應處理，確保對水情進行持續監測。
[0005]本實用新型還有一個目的是提供一種水情遙測系統數據采集控制裝置，對其機箱進行改良，便于在服務器機架上安裝使用。
[0006]本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:本實用新型包括機箱及設于機箱內的遙測系統數據采集控制電路，遙測系統數據采集控制電路包括單片機單元、顯示單元、按鍵單元、無線通訊單元和超短波電臺單元及為整個遙測系統數據采集控制電路提供工作電壓的電源單元，所述的顯示單元、按鍵單元、無線通訊單元及超短波電臺單元分別和所述的單片機單元相連，所述的無線通訊單元和翻斗式雨量計及遙測水位計無線相連，超短波電臺單元和遠端的遙測站無線相連。本實用新型通過無線通訊單元接收本地的翻斗式雨量計及遙測水位計采集的雨量值及水位值，經單片機單元處理，直接發送給遙測中心計算機，無需測站傳送，實現遙測系統中心對雨量值和水位值的入庫處理。本技術方案和各遙測站之間通過無線信號相連，接收解調遙測站數據信號，保證水情數據多路處理存儲。無線通訊單元可以采用射頻通信、zigbee通信或GPRS通信等模式。本技術方案大大減少連線，簡化安裝，安裝省時省力，而且維護和維修也較方便，工作也更可靠。
[0007]作為優選，所述的遙測數據采集模塊控制電路包括定時單元，定時單元和所述的單片機單元相連。實現定時自報功能，通過按鍵單元設定時間，單片機單元按照設定的間隔時間定時自報相關數據，純雨量站按雨量自報數據格式發送，水位站或水位雨量站按水位自報數據格式發送。
[0008]作為優選，所述的按鍵單元包括嵌裝在所述的機箱上的參數設置鍵、功能設置鍵、開中繼鍵、關中繼鍵、發送鍵和通話鍵。通過參數設置鍵，按人工置數的操作要求，可置入相應的采集時間和水文數據，按固定的數據格式發送出去，置入的人工置數具有掉電保護功能，以便校驗和修改。按相應的功能鍵，可漢字顯示出該站的站號、雨量的累計值、水位的實時值。若進入設置菜單，可進一步顯示和修改以下參數:站號、設置雨量、上電延時、采樣間隔、定時間隔、雨量分辨率、測站類型、中繼上限地址和中繼下限地址等，還可以進入二級設置菜單，可進一步顯示和修改以下參數:雨量幀頭、雨水幀頭、人工幀頭和前導延時等。按開中繼鍵和關中繼鍵，能相應發送出開中繼和關中繼的命令，以實現中繼站中繼方式(再生方式和模擬方式)的轉換。任何時候，只要按發送鍵，單片機單元就立即采集本站的水文信息，發送出去。按一下通話鍵，可以通過超短波電臺單元和遙測中心站進行通話。
[0009]作為優選，所述的機箱上嵌裝有四個RS-232接口，所述的單片機單元分別和四個RS-232接口相連，四個RS-232接口再分別通過通訊電纜和四臺計算機相連。單片機單元接收到的雨量值和水位值，經過處理，再通過RS-232接口發送給計算機，使四臺計算機也能對雨量值和水位值進行遠程監測。通過RS232 口與中心計算機(服務器)通訊，有多路通訊端口，可以連接多臺計算機。
[0010]作為優選，所述的電源單元由市電供電和/或由電池供電，所述的遙測系統數據采集控制電路包括電壓檢測單元和報警單元，電壓檢測單元的輸入端和所述的電源單元相連，電壓檢測單元的輸出端及報警單元的輸入端分別和所述的單片機單元相連。當由市電供電時，電壓檢測單元檢測經電源單元變換后12V處的電壓；當由電池供電時，電壓檢測單元檢測電池的正極電壓。當電壓太低或為斷電情況時，單片機單元立即發出控制信號啟動報警單元進行報警，同時可通過超短波電臺發送報警信息給遙測中心站、通過RS-232接口發送報警信息給計算機，便于工作人員及時發現斷電或電壓不足現象，及時作出相應處理，確保對水情進行持續監測。
[0011 ] 作為優選，所述的單片機單元包括單片機Ul及其外圍電路，所述的電壓檢測單元包括比較器U3，所述的報警單元包括蜂鳴器BZ3 ;比較器U3的同相輸入端經電阻Rl與電阻R2的串聯電路和所述的電源單元相連，電阻Rl與電阻R2的連接點經電阻R3接地，比較器U3的反相輸入端和比較器U3的輸出端相連，比較器U3的輸出端和所述的單片機Ul的輸入端P6相連，單片機Ul的輸出端BEEP經電阻R4和三極管Q3的基極相連，三極管Q3的集電極接地，三極管Q3的發射極和蜂鳴器BZ3的負極相連，蜂鳴器BZ3的正極接電壓A3V3。采用電阻分壓，采集電源單元的輸入電壓，將比較器接成電壓跟隨器的方式，再配置到單片機內置ADC12輸入通道。當單片機檢測到電壓過低時，啟動蜂鳴器報警。
[0012]作為優選，所述的機箱的前面板的左側和右側各設有一個安裝耳，安裝耳上設有豎直排列的兩個安裝孔，所述的顯示單元中的液晶屏、按鍵單元中的按鍵嵌裝在所述的前面板上，和所述的電源單元相連的電源接口及和所述的超短波電臺單元相連的天線安裝在機箱的后面板上。通過在安裝耳上的安裝孔中擰入螺釘將機箱安裝到服務器機架上，便于本實用新型在服務器機架上安裝使用，滿足大多數用戶的使用需求。
[0013]本實用新型的有益效果是:和遙測站通過無線信號相連，而本地傳感器和水情遙測控制裝置之間不需要連接電纜，直接配接進控制裝置，大大減少連線，安裝省時省力，維護和維修也較方便，工作更可靠。同時能監測供電情況，便于工作人員及時發現斷電或電壓不足現象，及時作出相應處理，確保對水情進行持續監測。通過對機箱進行改良，使本實用新型能在服務器機架上安裝使用，滿足用戶使用需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的一種電路原理連接結構框圖。
[0015]圖2是本實用新型中電壓檢測單元及報警單元的一種電路原理圖。
[0016]圖3是本實用新型機箱的一種立體結構示意圖。
[0017]圖4是本實用新型機箱后面板的一種主視結構示意圖。
[0018]圖中1.單片機單元，2.顯示單元，3.按鍵單元，4.無線通訊單元，5.超短波電臺單元，6.電源單元，7.定時單元，8.RS-232接口，9.電壓檢測單元，10.報警單元，11.機箱，12.前面板，13.安裝耳，14.安裝孔，15.電源接口，16.天線，17.后面板，18.液晶屏，19.按鍵，21.翻斗式雨量計，22.遙測水位計，23.遙測站，24.計算機。
【具體實施方式】
[0019]下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
[0020]實施例:本實施例的水情遙測系統數據采集控制裝置，包括機箱11及安裝于機箱11內的遙測數據采集模塊控制電路，如圖1所示，遙測數據采集模塊控制電路包括單片機單元1、顯示單元2、按鍵單元3、無線通訊單元4、定時單元7、電壓檢測單元9、報警單元10、超短波電臺單元5和四個RS-232接口 8及為整個遙測數據采集模塊控制電路提供工作電壓的電源單元6,顯示單元2、按鍵單元3、無線通訊單元4、定時單元7、報警單元10、超短波電臺單元5及四個RS-232接口 8分別和單片機單元I相連，電壓檢測單元9的輸入端和電源單元6相連，電壓檢測單元9的輸出端和單片機單元I的輸入端相連。本實施例中，單片機單元I包括單片機Ul及其外圍電路，電源單元6既由市電供電又由電池供電，兩者之間能自動切換，即一般情況下由市電供電，當市電斷電時，自動切換到由電池供電。如圖2所示，電壓檢測單元9包括比較器U3，報警單元10包括蜂鳴器BZ3。比較器U3的同相輸入端經電阻Rl與電阻R2的串聯電路和電池的正極BAT相連，電阻Rl與電阻R2的連接點經電阻R3接地，比較器U3的反相輸入端和比較器U3的輸出端相連，比較器U3的輸出端和單片機Ul的輸入端P6相連，單片機Ul的輸出端BEEP經電阻R4和三極管Q3的基極相連，三極管Q3的集電極接地，三極管Q3的發射極和蜂鳴器BZ3的負極相連，蜂鳴器BZ3的正極接電壓A3V3。如圖3所示，機箱11的前面板12的左側和右側各有一個安裝耳13，安裝耳13上開有豎直排列的兩個安裝孔14，顯示單元2中的液晶屏18、按鍵單元3中的按鍵19均嵌裝在前面板12上，按鍵19包括參數設置鍵、功能設置鍵、開中繼鍵、關中繼鍵、發送鍵和通話鍵，如圖4所示，和電源單元6相連的電源接口 15及和超短波電臺單元5相連的天線16均安裝在機箱11的后面板17上。無線通訊單元4可以配接翻斗式雨量計21和遙測水位計22，超短波電臺單元5和遠端的遙測站23無線通訊，四個RS-232接口 8分別通過通訊電纜和四臺計算機24相連。
[0021]本地翻斗式雨量計、遙測水位計分別采集雨量值和水位值，并將測得值直接發送給水情遙測系統數據采集控制裝置，水情遙測系統數據采集控制裝置也能通過無線通訊單元接收遠端遙測站無線傳送的雨量值和水位值，并輸送給單片機單元，經單片機單元處理，同時通過RS-232接口發送給計算機、或通過超短波電臺單元發送給遠端的遙測中心站，使遙測中心站計算機都能對雨量值和水位值進行遠程監測和數據處理。
[0022]主要功能:
[0023]1、翻斗式雨量計的分辨率為0.5mm或1.0mm，翻斗式雨量計的翻斗每翻轉一次，單片機單元都自動計數，當雨量累計值每增加Imm時，單片機單元就按雨量自報的數據格式發送一次數據。
[0024]2、單片機單元按照設定的間隔時間采集水位值，若水位數據有變化，單片機單元就按水位自報的數據格式發送一次最新的水位數據。
[0025]3、單片機單元按照設定的間隔時間定時自報相關數據，純雨量站按雨量自報數據格式發送，水位站或水位雨量站按水位自報數據格式發送。
[0026]4、自動檢測供電電壓，當電池電壓低于10.5伏或出現斷電情況時，單片機單元就按電壓告警的數據格式發送一次電壓告警信息，一方面啟動報警單元進行蜂鳴報警，另一方面向計算機及遠端的遙測站發出報警信息。
[0027]5、具有參數顯示和設置功能。按相應的功能鍵，可漢字顯示出該站的站號、雨量的累計值、水位的實時值。若進入設置菜單，可進一步顯示和修改以下參數:站號、設置雨量、上電延時、采樣間隔、定時間隔、雨量分辨率、測站類型、中繼上限地址和中繼下限地址等，還可以進入二級設置菜單，可進一步顯示和修改以下參數:雨量幀頭、雨水幀頭、人工幀頭和前導延時等。
[0028]6、具有發送開關中繼命令的功能。按開中繼鍵和關中繼鍵，能相應發送出開中繼和關中繼的命令，以實現中繼站中繼方式(再生方式和模擬方式)的轉換。
[0029]7、具有人工置數功能。按人工置數的操作要求，可置入相應的采集時間和水文數據，按固定的數據格式發送出去，置入的人工置數具有掉電保護功能，以便校驗和修改。
[0030]8、任何時候，只要按發送鍵，單片機單元就立即采集本站的水文信息，發送出去。
[0031]9、具有顯示已發送的每一種數據格式的全部內容，每次發送后顯示器顯示數據內容20秒，以便檢查和校驗。
[0032]10、具有多制式終端的所有功能:
[0033](I)當設置為自報方式時，它具有自報式測站的所有功能；
[0034](2)當設置為應答方式時，它具有應答式測站的所有功能；
[0035](3)當設置為混合式測站時，它具有自報/應答兼容測站的所有功能；
[0036](4)當設置為中繼方式時，它具有再生中繼站的所有功能；
[0037](5)當設置為中繼兼測站時，它具有再生中繼和測站的全部功能。
[0038]11、具有數據保存功能。正常工作后，機內的所有數據都具有斷電保護功能。任何時候的檢修和斷電，都不會破壞和改變原來的數據，機內保存的雨量累計值在任何情況下都無法修改。
[0039]12、具有通話功能。按一下通話鍵，可以通過超短波電臺單元和遙測中心站進行通話。
[0040]13、對接收的各類測站信號進行處理解調成符合RS232C標準信號并同時送達各通訊接口，使遙測站與中心控制儀連接的各計算機均可同時并行接收數據。
【權利要求】
1.一種水情遙測系統數據采集控制裝置，其特征在于包括機箱(11)及設于機箱(11)內的遙測數據采集模塊控制電路，遙測數據采集模塊控制電路包括單片機單元(I)、顯示單元(2)、按鍵單元(3)、無線通訊單元(4)和超短波電臺單元(5)及為整個遙測數據采集模塊控制電路提供工作電壓的電源單元￠)，所述的顯示單元(2)、按鍵單元(3)、無線通訊單元(4)及超短波電臺單元(5)分別和所述的單片機單元(I)相連，無線通訊單元(4)和翻斗式雨量計(21)及遙測水位計(22)無線相連，超短波電臺單元(5)和遠端的遙測站(23)無線相連。
2.根據權利要求1所述的水情遙測系統數據采集控制裝置，其特征在于所述的遙測數據采集模塊控制電路包括定時單元(7)，定時單元(7)和所述的單片機單元(I)相連。
3.根據權利要求1所述的水情遙測系統數據采集控制裝置，其特征在于所述的按鍵單元⑶包括嵌裝在所述的機箱(11)上的參數設置鍵、功能設置鍵、開中繼鍵、關中繼鍵、發送鍵和通話鍵。
4.根據權利要求1或2或3所述的水情遙測系統數據采集控制裝置，其特征在于所述的機箱(11)上嵌裝有四個RS-232接口(8)，所述的單片機單元(I)分別和四個RS-232接口(8)相連，四個RS-232接口(8)再分別通過通訊電纜和四臺計算機(24)相連。
5.根據權利要求1或2或3所述的水情遙測系統數據采集控制裝置，其特征在于所述的電源單元出)由市電供電和/或由電池供電，所述的遙測數據采集模塊控制電路包括電壓檢測單元(9)和報警單元(10)，電壓檢測單元(9)的輸入端和所述的電源單元(6)相連，電壓檢測單元(9)的輸出端及報警單元(10)的輸入端分別和所述的單片機單元(I)相連。
6.根據權利要求5所述的水情遙測系統數據采集控制裝置，其特征在于所述的單片機單元(I)包括單片機Ul及其外圍電路，所述的電壓檢測單元(9)包括比較器U3，所述的報警單元(10)包括蜂鳴器BZ3 ;比較器U3的同相輸入端經電阻Rl與電阻R2的串聯電路和所述的電源單元(6)相連，電阻Rl與電阻R2的連接點經電阻R3接地，比較器U3的反相輸入端和比較器U3的輸出端相連，比較器U3的輸出端和所述的單片機Ul的輸入端P6相連，單片機Ul的輸出端BEEP經電阻R4和三極管Q3的基極相連，三極管Q3的集電極接地，三極管Q3的發射極和蜂鳴器BZ3的負極相連，蜂鳴器BZ3的正極接電壓A3V3。
7.根據權利要求1或2或3所述的水情遙測系統數據采集控制裝置，其特征在于所述的機箱(11)的前面板(12)的左側和右側各設有一個安裝耳(13)，安裝耳(13)上設有豎直排列的兩個安裝孔(14)，所述的顯示單元(2)中的液晶屏、按鍵單元(3)中的按鍵嵌裝在所述的前面板(12)上，和所述的電源單元(6)相連的電源接口(15)及和所述的超短波電臺單元(5)相連的天線(16)安裝在機箱(11)的后面板(17)上。
【文檔編號】G08C17/02GK204203682SQ201420574833
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】黃酉明, 俞建民, 趙新華, 姚舜, 李福剛 申請人:國家電網公司, 國網新源水電有限公司, 國網新源水電有限公司新安江水力發電廠