具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置及控制和調整方法
2023-06-12 07:27:06 1
專利名稱：具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置及控制和調整方法
技術領域：
本發明屬於無線傳感網應用領域，涉及一種具有無線傳感功能的船用水泵控制裝 置及控制和調整方法。
背景技術：
傳統的船用水泵控制裝置，大都採用專用電纜電線連接各個設備，系統龐大，接口 複雜，靈活性低，連線眾多，計算機通信接口資源緊張，而且電纜易受腐蝕，降低了安全性， 除此之外，每次對水泵進行移動維修時，電纜需要用滑環垂掛，這些機械裝置的引入增加了 系統複雜性和維修成本。在自動化和傳感網絡迅速發展的今天，傳統的有線連接，繁瑣的布 線規則嚴重製約了船用水泵控制裝置的靈活性，節約性及工作效率，因此這種裝置顯然已 經不能滿足一個現代化船舶工業的需求，本發明說述的具有無線傳感功能的船用水泵控制 裝置能夠為控制裝置提供水泵的實時運行狀況，靈活性高、操作簡單、系統簡潔、節約成本、 維修方便，提高了效率，增加了可操作性，很好地解決了傳統船用水泵控制裝置的缺陷和不 足。
發明內容
本發明的目的在於，發明一種具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置及控制和調 整方法，以解決上述傳統船用水泵控制裝置存在的問題。為達到上述目的，本發明採用以下技術方案
本發明具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置，包括由η個無線傳感控制節點構成 的無線傳感控制模塊、通信控制中心和管理終端，其中無線傳感控制節點分別與通信控制 中心雙向通信，通信控制中心與管理終端雙向通信，η為自然數。所述的無線傳感控制節點包括一個壓力傳感器、一個流量傳感器、一個水質傳感 器、一個ZigBee通信節點、一個控制器、一個控制接口和一個串行通信接口，其中壓力傳感 器、流量傳感器、水質傳感器、ZigBee通信節點、控制接口和串行通信接口分別與控制器雙 向通信，ZigBee通信節點與通信控制中心無線連接。所述的通信控制中心包括以CC2430為核心的最小系統、天線和USB主機接口，天 線的輸入端與無線傳感控制節點無線連接，天線)的輸出端接以CC2430為核心的最小系統 的輸入端，以CC2430為核心的最小系統的輸出端通過USB主機接口與管理終端連接。所述的具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置的控制方法，包括以下步驟 步驟一採用管理終端設定採集周期，管理終端向通信控制中心發送採集命令； 步驟二 通信控制中心接收到管理終端的採集命令後，根據設定的採集周期，進行數據
採集，通信控制中心將採集命令轉發給相應的無線傳感控制節點；
步驟三無線傳感控制節點通過ZigBee通信節點接收通信控制中心發來的採集命令 後通過控制器控制壓力傳感器、流量傳感器及水質傳感器進行數據採集，並且將採集到的 水泵進口壓力、出口壓力、出口流量、水質信息數據由ZigBee通信節點發送至通信控制中心；
步驟四通信控制中心收到採集到的採集到的水泵進口壓力、出口壓力、出口流量、水質信息數據後發送至管理終端；
步驟五管理終端實時顯示船用水泵運行狀況。所述的具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置的調整方法，包括以下步驟 步驟1 管理終端設定船用水泵進口壓力、出口壓力、出口流量及水質的正常範圍； 步驟2 當採集到的水泵進口壓力、出口壓力和出口流量不在預設的正常範圍內，管理
終端自動向通信控制中心發送調整命令；
步驟3 通信控制中心收到調整命令後，將此命令轉發給無線傳感控制節點； 步驟4 無線傳感控制節點通過ZigBee通信節點接收通信控制中心發來的調整命令並 傳送至控制接口 ；控制器通過控制接口調整水泵工作電流或電壓，從而控制水泵轉速及出 口流量，調整結束後，返回結束標誌；由ZigBee通信節點將結束標誌發送到通信控制中心； 步驟5 通信控制中心收到結束標誌後，自動向無線傳感控制節點發送採集命令，無線 傳感控制節點採集後，將數據發送給通信控制中心，管理終端將採集到的水泵進口壓力、出 口壓力和出口流量及水質信息與預設範圍進行比較，在預設範圍內，則調整成功，否則，發 送報警，管理人員收到報警後，進行手動調整。本發明所述的具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置及控制和調整方法，其無線 傳感控制節點與通信控制中心之間通過ZigBee協議進行通信；管理終端可以實時顯示船 用水泵進口壓力、出口壓力、出口流量及水質信息，為控制系統提供水泵運行狀況，並且可 根據採集信息與預設正常範圍比較，自動發送調整命令；通信控制中心控制終端主機進行 數據的採集和匯總，同時負責接收主機發送的採集和調整命令，並將命令轉發給相應無線 傳感控制節點；顯然，本發明所述的船用水泵控制裝置具有操作簡單、系統簡潔、節約成本、 維修方便的特點，提高了靈活性和可操作性，很好地解決了傳統船用水泵控制裝置的缺陷 和不足。
圖1為本發明總體架構圖2為本發明無線傳感控制節點結構圖； 圖3為本發明通信控制中心結構圖； 圖4為本發明採集信息內容流程圖； 圖5為本發明自動調整內容流程圖。
具體實施例方式本發明的一個具體實施例結合圖例詳述如下 圖1表達了本發明的整體架構。如圖1所示，具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置包括無線傳感控制節點1、 通信控制中心2和管理終端3，無線傳感控制節點1能夠完成船用水泵進口壓力、出口壓力、 出口流量、水質信息的採集，還可以根據通信控制中心2發出的命令，調節水泵工作電流或 電壓，達到控制水泵轉速及出口流量的目的，且具有無線通信功能；通信控制中心2負責與無線傳感控制節點1進行通信，並且控制終端主機3進行數據的採集和匯總，同時可根據管 理終端3設定的採集周期和預設範圍，自動向無線傳感控制節點1發送採集和調整命令；管 理終端3通過通信控制中心2對無線傳感控制節點1進行管理和控制，包括設定採集周期， 設置採集信息正常範圍，從而為控制系統提供水泵的實時運行狀況，同時具有節能作用。圖2表示本發明無線傳感控制節點結構。 如圖2所示，無線傳感控制節點包括一個壓力傳感器、一個流量傳感器、一個水質 傳感器、一個ZigBee通信節點、一個控制器、一個控制接口、一個串行通信接口，壓力傳感 器主要用於測量船用水泵進口壓力和出口壓力，流量傳感器用於測量水泵出口流量，水質 傳感器用於測量水的質量，ZigBee通信節點實現了無線傳感控制節點的ZigBee通信功能， 控制器為原有水泵控制器，負責調整水泵工作電流或電壓，從而控制水泵轉速及出口流量， 控制接口與控制器連接，向控制器發送控制命令，串行通信接口用於對壓力傳感器、流量傳 感器和水質傳感器進行初始化操作。圖3表示本發明通信控制中心結構。如圖3所示，通信控制中心包括天線101，以CC2430為核心的最小系統102，USB 主機接口 103，天線101用來發送和接收電磁波，以CC2430為核心的最小系統102，可以完 成與無線傳感控制節點的ZigBee通信，同時可以控制主機負責數據的收集和匯總，並且負 責接收主機發送的採集和調整命令，並將命令轉發給相應無線傳感控制節點，USB主機接口 103用於連接以CC2430為核心的最小系統和終端主機。圖4表示本發明採集信息內容流程
如圖4所示，在管理終端對採集周期進行設定，管理終端向通信控制中心發送採集命 令；通信控制中心接收到管理終端的採集周期命令後，根據設定的採集周期，通信控制中心 向相應的無線傳感控制節點轉發採集命令；無線傳感控制節點通過ZigBee通信節點接收 通信控制中心發來的採集命令，將此命令處理後，控制壓力傳感器、流量傳感器及水質傳感 器進行數據採集，並且由ZigBee通信節點將採集到的水泵進口壓力、出口壓力、出口流量、 水質信息數據回復至通信控制中心；通信控制中心收到採集到的數據後，轉發給管理終端， 並且控制終端主機進行數據的收集匯總；管理終端實時顯示船用水泵運行狀況。圖5表示本發明自動調整內容流程。如圖5所示，管理終端設定船用水泵進口壓力、出口壓力、出口流量及水質的正常 範圍；當採集到的水泵進口壓力、出口壓力和出口流量不在預設的正常範圍內，管理終端自 動向通信控制中心發送調整命令；通信控制中心收到調整命令後，轉發此調整命令到無線 傳感控制節點；無線傳感控制節點通過ZigBee通信節點接收通信控制中心發來的調整命 令，將此命令處理後，傳送至控制接口，通過控制接口對控制器傳送控制命令，控制器開始 調整水泵工作電流或電壓，從而控制水泵轉速及出口流量，調整結束後，返回結束標誌，由 ZigBee通信節點發送結束標誌到通信控制中心；通信控制中心收到結束標誌後，自動向無 線傳感控制節點發送採集命令，無線傳感控制節點採集後，發送採集數據給通信控制中心， 通信控制中心轉發此採集數據給管理終端，並且控制終端主機進行數據收集匯總，終端主 機將採集到的水泵進口壓力、出口壓力和出口流量及水質信息與預設範圍進行比較，在預 設範圍內，則調整成功，否則，發送報警，管理人員收到報警後，可進行手動調整。以上是本發明的一個具體實施例，對本發明的基本原理和主要特徵進行了詳細的闡述，在不脫離本 發明的範圍和實質情況下，對本發明所作的改變和變化仍然屬於本發明 的保護範圍。
權利要求
1.一種具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置，其特徵在於包括由η個無線傳感控 制節點構成的無線傳感控制模塊(1)、通信控制中心(2)和管理終端(3)，其中無線傳感控 制節點分別與通信控制中心(2)雙向通信，通信控制中心(2)與管理終端(3)雙向通信，η 為自然數。
2.根據權利要求1所述的具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置，其特徵在於所述 的無線傳感控制節點包括一個壓力傳感器、一個流量傳感器、一個水質傳感器、一個ZigBee 通信節點、一個控制器、一個控制接口和一個串行通信接口，其中壓力傳感器、流量傳感器、 水質傳感器、ZigBee通信節點、控制接口和串行通信接口分別與控制器雙向通信，ZigBee 通信節點與通信控制中心(2 )無線連接。
3.根據權利要求1所述的具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置，其特徵在於所述 的通信控制中心(2)包括以CC2430為核心的最小系統(102)、天線(101)和USB主機接 口(103)，天線(101)的輸入端與無線傳感控制節點無線連接，天線(101)的輸出端接以 CC2430為核心的最小系統(102)的輸入端，以CC2430為核心的最小系統(102)的輸出端通 過USB主機接口( 103)與管理終端(3)連接。
4.一種如權利要求1所述的具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置的控制方法，其特 徵在於包括以下步驟步驟一採用管理終端(3 )設定採集周期，管理終端(3 )向通信控制中心(2 )發送採集 命令；步驟二 通信控制中心(2)接收到管理終端(3)的採集命令後，根據設定的採集周期， 進行數據採集，通信控制中心(2)將採集命令轉發給相應的無線傳感控制節點；步驟三無線傳感控制節點通過ZigBee通信節點接收通信控制中心(2)發來的採集命 令後通過控制器控制壓力傳感器、流量傳感器及水質傳感器進行數據採集，並且將採集到 的水泵進口壓力、出口壓力、出口流量、水質信息數據由ZigBee通信節點發送至通信控制 中心(2)；步驟四通信控制中心(2)收到採集到的採集到的水泵進口壓力、出口壓力、出口流 量、水質信息數據後發送至管理終端(3)；步驟五管理終端(3)實時顯示船用水泵運行狀況。
5.根據權利要求1所述的具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置的調整方法，其特徵 在於所述包括以下步驟步驟1 管理終端(3)設定船用水泵進口壓力、出口壓力、出口流量及水質的正常範圍；步驟2:當採集到的水泵進口壓力、出口壓力和出口流量不在預設的正常範圍內，管理 終端(3)自動向通信控制中心(2)發送調整命令；步驟3 通信控制中心(2)收到調整命令後，將此命令轉發給無線傳感控制節點；步驟4 無線傳感控制節點通過ZigBee通信節點接收通信控制中心發來的調整命令並 傳送至控制接口 ；控制器通過控制接口調整水泵工作電流或電壓，從而控制水泵轉速及出 口流量，調整結束後，返回結束標誌；由ZigBee通信節點將結束標誌發送到通信控制中心 (2)；步驟5 通信控制中心(2)收到結束標誌後，自動向無線傳感控制節點發送採集命令， 無線傳感控制節點採集後，將數據發送給通信控制中心(2)，管理終端(3)將採集到的水泵進口壓力 、出口壓力和出口流量及水質信息與預設範圍進行比較，在預設範圍內，則調整成 功，否則，發送報警，管理人員收到報警後，進行手動調整。
全文摘要
本發明公布了一種具有無線傳感功能的船用水泵控制裝置及控制和調整方法，所述裝置包括由n個無線傳感控制節點構成的無線傳感控制模塊、通信控制中心和管理終端。所述方法如下無線傳感控制節點完成船用水泵進口壓力、出口壓力、出口流量、水質信息的採集，控制水泵工作電流或電壓，且具有無線通信功能；通信控制中心負責與無線傳感控制節點進行通信，同時負責接收主機發送的採集和調整命令，並將命令轉發給相應無線傳感控制節點；管理終端通過通信控制中心對無線傳感控制節點進行管理和控制。本發明具有靈活性高、操作簡單、系統簡潔、節約成本、維修方便，提高了效率，增加了可操作性，很好地解決了傳統船用水泵控制裝的缺陷和不足。
文檔編號F04B49/06GK102102661SQ201010545720
公開日2011年6月22日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者劉冬梅, 劉鎮, 王長寶 申請人:江蘇科技大學