燃氣管網無線gprs遠程監控智能終端的製作方法

2023-10-11 23:08:39 2

專利名稱：燃氣管網無線gprs遠程監控智能終端的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及燃氣主管網和支管網的流量調配及監控、管網壓力調控的技術， 是一種燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端。
背景技術：
在現有技術下，國內燃氣管網對主管網和支管網的流量、壓力、溫度三個測量參數的測量、傳輸、控制主要依據國外遠程監控終端和國內遠程監控終端。國外的遠程監控終端設備價格昂貴，是國內產品;Γ6倍，有的甚至達到10倍以上，安裝費用和維護費用高；而國內遠程監控終端技術不完備，技術尚未成熟，自動集成化程度不高，測控參數不齊全，系統兼容性差。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種新型的燃氣管網無線GPRS 遠程監控智能終端，能方便集成、成本低廉、具有兼容性和可擴展性；該終端具有集成度高， 測控參數齊全，具有高抗分幹擾能力，數據容錯和糾錯能力，運行費用和維護費用低廉，特別適合於燃氣管網監控終端。實現上述目的，本實用專利採用下述方案燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端，其特徵在於包括無線數據機和嵌入式測量控制模塊，所述嵌入式測量控制模塊包括溫度測量傳感器單元、壓力測量傳感器單元、管網前後流量測量單元、存儲器、微處理器、閥門控制以及檢測閥門位置單元；其中管網前後流量測量單元包括前、後流量傳感器、恆流源供電部分和運算放大器，由恆流源供電部分為前、後流量傳感器提供恆定電流源，前、後流量傳感器輸出的差分信號經過運算放大器的兩級放大後接微處理器的模擬信號採樣端；壓力測量傳感器單元和溫度測量傳感器單元及存儲器單元連接至微處理器；閥門控制及檢測閥門位置單元包括閥門和閥門控制檢測模塊，閥門控制檢測模塊的控制信號接收端與微處理器1控制端連接，閥門控制檢測模塊的閥門驅動端與閥門連接；閥門控制檢測模塊的信號端連接微處理器1的信號採集端；微處理器通過232接口連接無線數據機，所述微處理器通過AT命令集對無線數據機進行通信和控制；所述無線數據機通過GPRS網絡與管理中心計算機系統通信；所述無線數據機通過GPRS網絡與管理中心計算機系統通信； 系統供電及電源監視單元為各個模塊提供電源。上述嵌入式測量控制模塊的核心由32位處理器構成，檢測累計總量，瞬時流量、 管網壓力、介質溫度的採集，遠程控制閥門以及檢測閥門位置的邏輯狀態，軟體看門狗能確保系統長期穩定可靠的工作。管網溫度檢測單元通過高精度集成化的溫度傳感器進行檢測，傳感器的輸出電壓與溫度成線性關係，即在27°C時輸出電壓為3V，然後以10mV/°C的比率線性增力卩。將這個電壓送至微處理器進行採樣，測試出的電壓經過模糊的數學計算確定出當前的溫度。管網壓力檢測單元包括高精度矽壓力傳感器，將運算放大器和精密恆流源集成在其中。無線數據機兼容了 GPRS技術和GSM技術的移動通訊模塊，他支持EGSM 900 MHz、DCS 1800 MHz和PCS1900 MHz頻段，並提供語音、數傳、傳真、短消息等功能。是目前最佳終端接入方案。無線數據機通過AT命令集進行控制。無線數據機通過內部的通訊協議實現與GPRS無線網絡間的通訊，從而建立起控制終端與GPRS網絡的數據交換。 從而實現管理中心計算機系統與終端建立起數據交換的橋梁。採用上述智能控制終端，能實現累計總量，瞬時流量、壓力、溫度的實時 監控，並根據監控的實時數據來判斷是否進行流量調配，也就是閥門控制。該智能終端具有自檢、自恢復和報警功能。通過嵌入式測量控制模塊的控制由無線數據機完成與無線GPRS通訊網絡間的建立和數據通訊的功能，從而實現遠程監控的目的。燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端供電由市電和鋰電池供電。為了保證在停電的情況下，燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端在電池供電下長時間可靠工作，準確備份數據。整機採用微功耗設計，在鋰電池供電的條件下，閥門控制電路和通訊電路關閉，此時的整機電流彡20uA，最大動態電流 (50mA，時間極短，功耗極低，能確保鋰電池長時間工作，保證在停電時也能可靠地採集數據。

圖1是燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端的原理框圖；圖2是燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端的電路原理圖；圖3是燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端系統網絡圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實例對本實用新型作進一步說明如圖1所示，燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端包括無線數據機2和嵌入式測量控制模塊，所述嵌入式測量控制模塊包括溫度測量傳感器單元4、壓力測量傳感器單元5、管網前後流量測量單元6、存儲器3、微處理器1、閥門控制以及檢測閥門位置單元7 ； 其中管網前後流量測量單元6包括前、後流量傳感器、恆流源供電部分6-1和6-2，運算放大器6-3和6-4，其中恆流源供電部分為前、後流量傳感器提供恆定電流源，前、後流量傳感器輸出的差分信號經過運算放大器的兩級放大後接微處理器1的模擬信號採樣端；壓力測量傳感器單元5和溫度測量傳感器單元4及存儲器單元3連接至微處理器 1 ；閥門控制及檢測閥門位置單元7包括閥門MG和閥門控制檢測模塊，閥門控制檢測模塊的控制信號接收端與微處理器1控制端連接，閥門控制檢測模塊的閥門驅動端與閥門連接；閥門控制檢測模塊的信號端連接微處理器1的信號採集端；微處理器通過232接口連接無線數據機2，所述微處理器1通過AT命令集對無線數據機進行通信和控制；所述無線數據機通過GPRS網絡與管理中心計算機系統通信； 系統供電及電源監視單元8為各個模塊提供電源。圖2中，所述無線調製解調模塊U2可採用型號為SIM900的晶片；存儲器U3可採用型號為CAT24C02的晶片。所述管網溫度檢測單元4為高精度集成化的溫度傳感器，傳感器的輸出電壓與溫度成線性關係，即在27°C時輸出電壓為3V，然後以IOmV/°C的比率線性增力卩。將這個電壓送至微處理器進行採樣，測試出的電壓經過模糊的數學計算確定出當前的溫度。參見圖2，溫度傳感器U4可採用型號為AS300的晶片。管網壓力檢測單元5為高精度矽壓力傳感器，將運算放大器和精密恆流源集成在其中。參見圖2，壓力傳感器TO可採用型號為MPX4100的晶片。參見圖1，管網前後流量測量單元6包括前、後流量傳感器、恆流源供電部分6-1 和6-2，運算放大器6-3和6-4，其中恆流源供電部分為前、後流量傳感器提供恆定電流源， 前、後流量傳感器輸出的差分信號經過運算放大器的兩級放大後接微處理器1的模擬信號採樣端。進一步，參見圖2，管網前後流量測量單元6中的前、後流量傳感器為兩隻全電橋 RT1、RT2，全電橋的供電由微處理器1的第9、10腳輸出高電平，該電壓經過電阻R16、R25接至三極體Q5、Q9的基極，三極體Q5、Q9的集電極接地，發射極接電阻R17、R26，另一端接三極體Q2、Q6的基極，集電極接電源電壓VCC，發射極接至電橋上恆流源電路部分，恆流源電路由電阻R18和穩壓二極體U7、R27和穩壓二極體U9提供基準電壓，三極體Q3和Q4、Q7和 Q8組成鏡像恆流源，調節RP1、RP2的電阻值可以調整恆流源的電流。RT1、RT2第2腳和第 4腳產生的電壓差分別經過U6、U8運算放大器將信號放大，經放大的電壓信號送至微處理器的第15、16腳。閥門控制及檢測閥門位置單元7包括閥門MG和閥門控制檢測模塊U10，閥門控制檢測模塊UlO的控制信號接收端與微處理器1控制端連接，UlO的閥門驅動端與閥門MG連接；UlO信號端連接微處理器1的信號採集端。實施例中，所述閥門控制檢測模塊UlO可採用型號為PW-2的晶片。燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端的工作原理管網前後流量測量單元6通過安裝在燃氣管道上的前、後流量傳感器的檢測並提供出電參數傳送至微處理器1，微處理器根據上傳的數據進行瞬時流量的計算。並通過瞬時流量和時間的關係，計算出累計總量。管網溫度檢測單元4為高精度集成化的溫度傳感器，傳感器的輸出電壓與溫度成線性關係， 即在27°C時輸出電壓為3V，然後以IOmV/°C的比率線性增加。將這個電壓送至微處理器進行採樣，測試出的電壓經過數學計算確定出當前的溫度。管網壓力檢測單元5包括高精度矽壓力傳感器，將運算放大器和精密恆流源集成在其中，實時監測管網的壓力。檢測的溫度、壓力、總量的數據數據進行實時備份，在發生異常的時候，保證數據不丟失。測量微處理器通過232接口傳送至無線數據機2，無線數據機2通過GPRS網絡傳送至管理中心計算機系統，並接收管理中心發出的控制命令，通過微處理器的處理，送至相應的控制機構並執行。終端的電源管理模塊8檢測供電情況，但檢測到市電停止供電時，自動切換成鋰電池供電，完成數據採集和數據備份。為保證鋰電池長期可靠工作，在市電停電期間，該終端不支持GPRS無線網絡的數據交換，也不支持閥門控制。只有在市電恢復正常時才執行相應的動作。該終端具有自檢、自恢復、報警的功能，管理中心根據現場上報的數據進行及時的維護和處理。 如圖3所示，燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端系統網絡圖，管理中心計算機系統包括決策計算機，監控計算機、調度計算機，營業計算機、代理計算機等。管理中心計算 機系統經過監控的數據進行方向性調整；監控計算機經GPRS無線網絡監控燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端，管理中心監控計算機自動計費、收費和供氣管理系統；調度計算機根據管網的壓力進行閥門調控；營業計算機系統經過INTERNET與用戶連接，實現用戶用氣查詢和電子商務付費服務；代理計算機系統經過專線與銀行數據交換，實現銀行代收費。
權利要求1.燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端，其特徵在於包括無線數據機(2)和嵌入式測量控制模塊，所述嵌入式測量控制模塊包括溫度測量傳感器單元(4)、壓力測量傳感器單元(5)、管網前後流量測量單元(6)、存儲器(3)、微處理器(1)、閥門控制以及檢測閥門位置單元(7);其中管網前後流量測量單元(6)包括前、後流量傳感器、恆流源供電部分(6-1和6-2)，運算放大器(6-3和6-4)，其中恆流源供電部分為前、後流量傳感器提供恆定電流源，前、後流量傳感器輸出的差分信號經過運算放大器的兩級放大後接微處理器(1)的模擬信號採樣端； 壓力測量傳感器單元(5)和溫度測量傳感器單元(4)及存儲器單元(3)連接至微處理器⑴；閥門控制及檢測閥門位置單元(7)包括閥門MG和閥門控制檢測模塊，閥門控制檢測模塊的控制信號接收端與微處理器(1)控制端連接，閥門控制檢測模塊的閥門驅動端與閥門連接；閥門控制檢測模塊的信號端連接微處理器(1)的信號採集端；微處理器(1)通過232接口連接無線數據機(2 )，所述微處理器(1)通過AT命令集對無線數據機進行通信和控制；所述無線數據機(2)通過GPRS網絡與管理中心計算機系統通信；系統供電及電源監視單元(8)為各個模塊提供電源。
專利摘要一種燃氣管網無線GPRS遠程監控智能終端，包括無線數據機和嵌入式測量控制模塊，所述嵌入式測量控制模塊包括溫度測量傳感器單元、壓力測量傳感器單元、管網前後流量測量單元、存儲器、微處理器、閥門控制以及檢測閥門位置單元。採用上述智能控制終端，能實現累計總量，瞬時流量、壓力、溫度的實時監控，並根據監控的實時數據來判斷是否進行流量調配，也就是閥門控制。該智能終端具有自檢、自恢復和報警功能。通過嵌入式測量控制模塊的控制由無線數據機完成與無線GPRS通訊網絡間的建立和數據通訊的功能，從而實現遠程監控的目的。系統的運行費用，維護費用低廉，特別適用於工廠、企業以及加氣站需要監控的場所。
文檔編號G05B19/418GK202067136SQ201120154179
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月16日 優先權日2011年5月16日
發明者林光明, 林兵, 袁禮, 陳小斌 申請人:重慶三美儀表有限責任公司