新型流體管道自供電智能傳感器的製作方法
2023-05-17 18:24:41
專利名稱：新型流體管道自供電智能傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於物聯網技術領域，尤其是一種新型流體管道自供電智能傳感器。
背景技術：
物聯網是一個基於網際網路、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通 的網絡。隨著現代網絡技術的發展，物聯網的應用時代即將到來。在物聯網中，傳感器是使物連接進入的主要設備之一，傳感器可以分為有源和無源兩大類，其中有源傳感器是指傳感器工作時需要相應的電力供應才能工作。水、油和燃氣等流體通常採用管道方式進行運輸，流體運輸管道的工作狀態需要通過傳感器獲得，這些傳感器通常為有源傳感器，如壓力、溫度、流量和流體性狀等。當進行遠距離傳輸時，流體運輸管道經常會通過一些沒有電力供用的地方，此時可以使用蓄電池、太陽能及風能發電方式解決。然而，當不具備使用太陽能及風能發電方式，並且蓄電池的充電和更換也不能夠滿足傳感器的能源需求時，就不能安裝和使用傳感器，也阻礙了流體運輸管道的信息化控制和管理工作的實施。因此，在沒有電力條件下，使用流體管道傳感器是目前迫切需要解決的問題。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種新型流體管道自供電智能傳感器，其利用管道內流體的動能驅動渦輪機並帶動發電機發電，解決了流體管道傳感器的供電問題。本實用新型解決其技術問題是採取以下技術方案實現的一種新型流體管道自供電智能傳感器，包括計算機主板、網絡連接器、傳感器、電源單元、發電機、蓄電池和渦輪機，計算機主板分別與傳感器和網絡連接器相連接，發電機與安裝在流體管道內的渦輪機相連接並在渦輪機的驅動下發電，電源單元對發電機提供的電能進行穩壓處理後為計算機主板、網絡連接器和傳感器供電，蓄電池與電源單元相連接為計算機主板、網絡連接器和傳感器供電或者在電源單元的控制下由發電機提供的電能進行充電。而且，所述的計算機主板、網絡連接器、傳感器、電源單元、發電機、蓄電池安裝在密封盒內，該密封盒與流體管道安裝在一起。而且，所述的渦輪機垂直安裝在流體管道內，該渦輪機的渦輪軸通過密封軸延伸到管道外並與發電機相連接。而且，所述渦輪機的葉輪安裝在流體管道內的專用集流通道內，該集流通道與流體方向一致，其前端為喇叭口形狀。而且,所述的計算機主板採用的是BL1800 Jackrabbit單板機。而且，所述的網絡連接器為GPRS、GSM、CDMA或3G無線通信模塊。而且，所述的傳感器為壓力傳感器、溫度傳感器或流量傳感器。[0013]而且，所述的發電機為直流發電機。而且，所述的蓄電池12VDC鋰電池。本實用新型的優點和積極效果是I、本智能傳感器通過安裝在流體管道內的渦輪機驅動發電機發電，實現了為整個傳感器系統提供電力的功能，進而保持連續工作狀態，解決了流體管道傳感器的供電問題。2、本智能傳感器使用通用的計算機主板、網絡連接設備和各類傳感器，如壓力、溫度、流量和流體特性等傳感器，可靈活地構建應用系統，具有系統構建靈活方便、用途多樣、成本低廉、長期工作和免維護的特點。3、本實用新型設計合理，解決了在沒有電力條件下使用流體管道傳感器的問題，
任何流體管道均可以通過這種方式獲得電力並安裝傳感器，可廣泛適用於水、油和氣體等長途管道運輸的物質，滿足了流體管道的工作狀態檢測和控制的需求，進而能夠實現長途流體管道的信息化控制和管理，也使長距離的流體管道進入物聯網領域。
圖I是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型的渦輪機與發動機連接示意圖；圖3是本實用新型的管道流體與渦輪機的動能轉換關係示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳述。一種新型流體管道自供電智能傳感器，如圖I和圖2所示，包括計算機主板、網絡連接器、傳感器、電源單元、發電機、蓄電池和渦輪機，計算機主板分別與傳感器和網絡連接器相連接並通過計算機主板內的控制軟體對上述硬體設備進行控制和管理；電源單元分別與發電機和蓄電池相連接，該發電機與安裝在流體管道內的渦輪機相連接並在渦輪機的驅動下發電，電源單元對發電機提供的電能進行穩壓處理後，電源單元的輸出端與計算機主板、網絡連接器、傳感器相連接並為其提供電源支持，電源單元同時對蓄電池進行充電控制及供電切換，當發電機工作時，其輸出的電能為計算機主板、網絡通信單元和傳感器供電，並且向蓄電池充電；當發電機不工作時，將蓄電池的電力為計算機主板、網絡通信單元和傳感器供電。在本實施例中，計算機主板採用BL1800 Jackrabbit單板機,其通過RS232或者其他方式與網絡連接器連接，網絡連接器採用的是西門子的GPRS模塊MC55，也可以採用諸如GSM/CDMA/3G等無線通信模塊；計算機主板通過模擬量通道與傳感器連接，該傳感器採用陶瓷壓力傳感器或其他類型的傳感器，陶瓷壓力傳感器的供電12VDC，信號輸出4-20mA ;發電機採用微型12VDC/1W發電機，該發電機為直流發電機，在流體為水的管道環境中，水流動力損失為10L/min ;電源單元對發電機的12VDC穩壓後輸送給計算機主板和陶瓷壓力傳感器，通過計算機主板的開關穩壓器將5VDC輸送給GPRS模塊MC55 ;整機工作狀態功率小於2W，待機工作狀態功率小於O. 5W ;蓄電池採用12VDC鋰電池，視通信狀況選擇電池容量；在BL1800 Jackrabbit單板機上安裝有控制程序實現對整個系統的控制和管理功能，能夠將傳感器採集的數據通過GPRS模塊傳輸到控制中心。在實際使用時，將上述計算機主板、網絡通信單元、傳感器、發電機、電源單元和蓄電池安裝在一個密封盒內，密封盒底板安裝在管道上，並且進行密封處理。如圖2及圖3所示，渦輪機安裝在流體管道內，該渦輪機的渦輪軸通過密封軸延伸到管道外並與發電機相連接，渦輪機在管道內運動的流體衝擊下旋轉並通過渦輪軸帶動發電機工作，從而將運動流體的動能轉換為電能，為智能傳感器系統提供電力，渦輪機的形狀、尺寸和製造材料將根據不同流體的特性(如流速、腐蝕性和粘滯性等)以及智能傳感器的電力需求而設計。渦輪機在安裝時，渦輪機的葉輪安裝在流體管道內部的專用集流通道內，集流通道與流體方向一致，其前端為集中流體而設計的一個向前擴張的喇叭口形狀，用於集中流體，使渦輪獲得足夠的動能，集流通道的口徑、長度、集流口和製造材料將根據不同流體的特性(如流速、腐蝕性和粘滯性等)以及智能傳感器的電力需求而設計。需要強調的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實 用新型包括並不限於具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本實用新型保護的範圍。
權利要求1.一種新型流體管道自供電智能傳感器，其特徵在於包括計算機主板、網絡連接器、傳感器、電源單元、發電機、蓄電池和渦輪機，計算機主板分別與傳感器和網絡連接器相連接，發電機與安裝在流體管道內的渦輪機相連接並在渦輪機的驅動下發電，電源單元對發電機提供的電能進行穩壓處理後為計算機主板、網絡連接器和傳感器供電，蓄電池與電源單元相連接為計算機主板、網絡連接器和傳感器供電或者在電源單元的控制下由發電機提供的電能進行充電。
2.根據權利要求I所述的新型流體管道自供電智能傳感器，其特徵在於所述的計算機主板、網絡連接器、傳感器、電源單元、發電機、蓄電池安裝在密封盒內，該密封盒與流體管道安裝在一起。
3.根據權利要求I所述的新型流體管道自供電智能傳感器，其特徵在於所述的渦輪機垂直安裝在流體管道內，該渦輪機的渦輪軸通過密封軸延伸到管道外並與發電機相連接。
4.根據權利要求3所述的新型流體管道自供電智能傳感器，其特徵在於所述渦輪機的葉輪安裝在流體管道內的專用集流通道內，該集流通道與流體方向一致，其前端為喇叭口形狀。
5.根據權利要求I至4任一項所述的新型流體管道自供電智能傳感器，其特徵在於所述的計算機主板採用的是BL1800 Jackrabbit單板機。
6.根據權利要求I至4任一項所述的新型流體管道自供電智能傳感器，其特徵在於所述的網絡連接器為GPRS、GSM、CDMA或3G無線通信模塊。
7.根據權利要求I至4任一項所述的新型流體管道自供電智能傳感器，其特徵在於所述的傳感器為壓力傳感器、溫度傳感器或流量傳感器。
8.根據權利要求I至4任一項所述的新型流體管道自供電智能傳感器，其特徵在於所述的發電機為直流發電機。
9.根據權利要求I至4任一項所述的新型流體管道自供電智能傳感器，其特徵在於所述的蓄電池12VDC鋰電池。
專利摘要本實用新型涉及一種新型流體管道自供電智能傳感器，其技術特點是包括計算機主板、網絡連接器、傳感器、電源單元、發電機、蓄電池和渦輪機，計算機主板分別與傳感器和網絡連接器相連接，發電機與安裝在流體管道內的渦輪機相連接並在渦輪機的驅動下發電，電源單元對發電機提供的電能進行穩壓處理後為計算機主板、網絡連接器和傳感器供電，蓄電池與電源單元相連接為計算機主板、網絡連接器和傳感器供電或者在電源單元的控制下由發電機提供的電能進行充電。本實用新型設計合理，解決了在沒有電力條件下使用流體管道傳感器的問題，具有功能強大、用途廣泛、使用方便、免維護等特點，在物聯網的發展中能夠發揮重要作用。
文檔編號G01D21/00GK202734860SQ20122039243
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月9日 優先權日2012年8月9日
發明者曲衛晶, 郝佳, 雷雲峰 申請人:曲衛晶, 郝佳, 雷雲峰