電池供電無線實時監測終端的製作方法

2023-12-01 22:43:11

專利名稱：電池供電無線實時監測終端的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電池供電無線實時監測終端。
背景技術：
現有在建供水管網監測系統，因受遠傳終端缺陷的影響，不能滿足 自來水公司的日常需要，其採用的終端主要分為兩類
第一類是傳統的RTU，通過無線電臺傳輸數據，該終端有如下缺點 選點難當前，管網監測系統均採用無線電臺實現遠程數據的採集， 如管網壓力、流量、水質等參數。無線電臺數據傳輸存在功耗較大的問 題，必須採用220V市電工作；無線信號數據傳輸也是傳統電臺難以處 理的一大難題，必須加裝高大天線，並校準天線的方向，這樣的裝置大 大增加了雷擊的概率，加之城市高樓大廈林立，建設速度驚人，使得信 號傳輸嚴重受阻，無線電臺的作用在城區難以發揮。要選擇一個較理想 的管網監測站，必須滿足三個條件 一是接入220V市電；二是無線電 臺信號傳輸不受建築物阻擋；三是管網需要選擇測量的敏感點(調度人
員想看到位置)。事實上，這三個條件很難同時滿足。目前研發的監測 系統一般只滿足了數據傳輸條件(市電和通訊)，沒有考慮到管網監測 點的位置。這種系統實際上不能用於日常生產運行調度，如同虛設，根
本達不到節能降耗、服務大眾的基本指標，使得我國99%的自來水公司虧損。擴點難目前，我國頻率資源極其匱乏，電臺傳輸頻率必須由國家 無線電管理委員會授權批准。受電臺無線數據傳送原理限制，終端數據
傳輸只能採用Polling方式，終端數量不可能無限擴增，按照每個終端 5秒傳送一次數據計算，300個終端傳送數據需延遲25分鐘，這種通訊 方式只適用於終端數量少的場合。
移動難監測站建設需要房子建設、220V市電接入、高大天線架設 以及接地防雷設備安裝等。監測站建設好以後沒法移動。隨著我國經濟 的高速發展，自來水供水管網建設日新月異，不少第一年建設的監測站 到第二年就不能用了，據統計，所有監測站建好後只有10%是可用的，
其餘都己廢除或作為領導參觀的形象工程，，浪費非常嚴重。
建設周期長 一套供水管網監測系統，從基礎實施建設到正常使用， 至少需要兩年時間。
建設成本高根據測量的不同物理量， 一個監測站建設的直接成本，
估計需要10-20萬元，其中不包括人力資源成本。
第二類通訊終端是近幾年發展起來的，主要採用GPRS或CDMA通訊， 該系統雖然解決了通訊的問題，但通訊的實時性和供電電源的問題沒有 得到較好解決。採用電池供電，就難以保證實時通訊，有的廠商稱為 DataLog(數據記錄儀)，只能用於實時性要求不高的場合，作為輔助測 量，如遠傳水錶等；要做到實時通訊，就必須接入220V市電，這與無 線電臺傳輸比較，沒有太多區別。這類終端主要應用於電力系統，不適 合地下水網監測。城市供水系統是一個由各種地下管道、水廠、泵站、水塔、闊門、 用戶等多種設施構成的大型網絡系統，其中，水廠的水處理工藝、城市 供水管網的運行和用戶服務都是複雜而龐大的系統，沒有遠程監控設備 的支撐，是難以做好城市供水工作的。
供水企業的信息化建設是《城市供水行業2010年技術進步規劃及 2020年遠景目標》中提出的一項重要任務。近幾年來，隨著供水企業管 理水平的日益提高、科技投入的力度日益加大、企業信息化的建設日益 成熟，全國各大、中型城市都迫切需要一套功能齊備、方便快捷、安全 穩定的供水系統，以滿足居民對日常用水的需求，為此，必須加大供水 企業信息化建設步伐。企業信息化建設的本質就是應用信息技術實現企 業現代化的管理過程，包括建立現代化企業理念、實現管理流程改造、 提高管理效率以及促進企業體制創新、技術創新和管理創新等方面。供 水管理部門實現信息化的目標和任務主要是 供水信息化建設帶動供水現代化建設；
採用先進、開放、實用、成熟的技術，大幅度、跨越式地發展供 水信息化；
建立數位化供水管理模式，實現供水管理的電子化、自動化、網 絡化、多媒體化；
利用現代信息技術，不斷優化供水系統中生產、服務、管理等環 "P ，
充分發揮先進技術的長處，從而有力保證供水戰略目標的實現。
供水管理的信息化建設應用部分可以分為對外服務中心部分；生產運行部分；辦公自動化部分。應用信息化技術手段建立供水科學管理 系統是供水企業長期追求的目標。國內90%以上大、中城市的供水企業 大力開展城市供水系統信息化技術應用，已先後完成了營業信息管理系 統、供水管網地理信息系統、客戶服務系統、供水調度SCADA系統以及 門戶網站等建設，部分供水企業在管網建模和科學調度等高端信息化工 作方面也作了有益的嘗試，並取得了一系列先進的具有實際應用價值的 科技成果，有效提高了我國供水企業的科學管理水平。建設以供水科學 調度為核心的信息化系統對於飲用水日常安全保障、提高服務質量、建 立應急體系和重大事故預案以及降低能耗是非常重要的，並最終提高供 水企業經濟效益與社會效益的功能。
綜上所述，供水行業迫切需要從根本上解決現有終端的缺陷，使得 管網調度系統派上實際用場，以實現為國家節能降耗、為老百姓提供優 質生活用水的戰略目標。不少城市由於現有供水系統存在諸多缺陷，致 使自來水公司隨著供水量日益增加而虧損越來越大。據統計，自來水的 成本中，最大的一塊成本是電耗，電費佔自來水成本的60%以上，維持 自來水管網壓力的能量，全部來自於電能。合理調整自來水管網壓力， 可以降低電耗成本的25%以上。由於管網壓力控制不夠好，造成局部壓 力過高或偏低。壓力過高，電耗增加，管網設備損耗也就越大，爆管概 率大幅增加；壓力過低，水送不到用戶，給城市居民造成諸多不便就不 言而喻。因此，所有自來水公司都會把壓力調得很高，寧願損失電耗也 要把水送出去，這樣就間接造成供水量越多虧損越嚴重的局面。由於供 水規模不斷增大，城市給水管網的電耗隨之越來越大。據統計，全國水企業每年用電愈60億度。如果遠傳終端布局到位，就可以根據不同的 時間段來調整水壓，將能耗降到最低。如一天當中可以根據用水高峰段 和低谷段分為幾個不同的壓力時間段；每逢節假日，也可根據具體情況 擬出相應的用水預案等。通過科學的方式調節壓力，達到節能降耗的目 的
發明內容
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本發明的目的在於提供一種結構合理，無需市電，工作效果好的電 池供電無線實時監測終端。
本發明的技術解決方案是
一種電池供電無線實時監測終端，其特徵是包括無線通訊模塊， 無線通訊模塊與主控晶片連接，主控晶片與溫度傳感器、存儲器、壓力 /水質傳感器、帶控低功耗穩壓器、自保持繼電器、單總線通訊口、低 功耗穩壓器連接，低功耗穩壓器與存儲器連接，自保持繼電器與無線通
訊模塊連接，自保持繼電器與無線通訊模塊的SIM卡連接，電池組為
上述各用電單元提供電源。
本發明結構合理，採用電池供電，無需市電支持，工作效果好。
電池供電的電子產品，通常考慮兩方面。1、採用高容量電池；2、 降低電子產品的功耗。考慮採用7節ER34125鋰氬電池，電池總容量為 245AH，鋰氬電池具有自放電小，體積小，容量大，壽命長等優點；電 路設計主晶片採用美國德州儀器的MSP430F149，根據實驗結果，整個靜 態電流小於10uA，每次通訊功耗小於lmAH。根據以上技術指標，該終端 可以支持實時招測，以及自動間隔15分鐘發送一次數據，電池壽命超過2.5年。徹底解決終端必須用市電的依賴。
本發明現場簡易安裝
集傳感器、電池、主控電路、通訊模塊一體化設計，密封在一個圓 柱形不鏽鋼容器內，達到IP68防護等級。體積直徑108mm *高度160mm， 重量小於1.5公斤，可直接安裝在地下管網井內，沒有視覺汙染。整個 現場安裝僅需l分鐘。1個100個監測點的系統，僅需l個月，就可竣 工。由於體積小、重量輕、無需220V市電和高大天線、無線網絡覆蓋 全面，使得測點的移動、更換、維護等，非常方便。將來水利模型系統 的普及，該終端一定是水利模型動態校核的必備設備。
本發明可有效降低成本
由於採用了一體化設計，當中沒有傳感變送器和通訊Modem,直接 用傳感器芯體和GPRS通訊晶片，大幅下降了終端功耗和成本。終端安 裝簡單，方便，直接省去了監測點建築物的建設和防雷接地的施工，施 工費幾乎為零。終端銷售價格控制在L1-1.2萬元之間，僅傳統終端價 格的10%。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。 圖1是本發明一個實施例的結構示圖。
具體實施例方式
一種電池供電無線實時監測終端，包括無線通訊模塊l，無線通訊
模塊與主控晶片2連接，主控晶片與溫度傳感器3、存儲器4、壓力及 水質傳感器5、帶控低功耗穩壓器6、自保持繼電器7、單總線通訊口 8、低功耗穩壓器9連接，低功耗穩壓器9與存儲器4連接，自保持繼電器 7與無線通訊模塊1連接，自保持繼電器與無線通訊模塊的SIM卡10 連接，3.6V並聯電池組ll為上述各用電單元提供電源。
權利要求
1、一種電池供電無線實時監測終端，其特徵是包括無線通訊模塊，無線通訊模塊與主控晶片連接，主控晶片與溫度傳感器、存儲器、壓力/水質傳感器、帶控低功耗穩壓器、自保持繼電器、單總線通訊口、低功耗穩壓器連接，低功耗穩壓器與存儲器連接，自保持繼電器與無線通訊模塊連接，自保持繼電器與無線通訊模塊的SIM卡連接，電池組為上述各用電單元提供電源。
全文摘要
本發明公開了一種電池供電無線實時監測終端，包括無線通訊模塊，無線通訊模塊與主控晶片連接，主控晶片與溫度傳感器、存儲器、壓力/水質傳感器、帶控低功耗穩壓器、自保持繼電器、單總線通訊口、低功耗穩壓器連接，低功耗穩壓器與存儲器連接，自保持繼電器與無線通訊模塊連接，自保持繼電器與無線通訊模塊的SIM卡連接，電池組為上述各用電單元提供電源。本發明結構合理，採用電池供電，無需市電支持，工作效果好。
文檔編號F17D5/00GK101545581SQ20091002657
公開日2009年9月30日 申請日期2009年5月12日 優先權日2009年5月12日
發明者蔣劍鋒 申請人:蔣劍鋒