專利名稱：一種用于管網(wǎng)系統(tǒng)的預(yù)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及預(yù)警裝置的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用于供水網(wǎng)絡(luò)的測壓預(yù)警裝置。
背景技術(shù)：
隨著城市供水事業(yè)的不斷發(fā)展，為了保障供水網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟運行，確保管網(wǎng)的安全可靠，必須在管網(wǎng)管轄的有效范圍內(nèi)設(shè)置若干個管網(wǎng)測壓點，目前國內(nèi)所使用的管網(wǎng)測壓點的裝置使用存在下述幾個問題1.由于管網(wǎng)測壓點分布廣、數(shù)量多，有許多應(yīng)該安裝的地方卻不具備安裝條件，只能尋找符合安裝條件的單位，通過協(xié)商后方能安裝，但其在使用過程中缺乏統(tǒng)一性，給供水網(wǎng)絡(luò)管網(wǎng)壓力檢測數(shù)據(jù)得不到保證，養(yǎng)護維修也不易，從而不能確保管網(wǎng)的安全可靠供水。
2.目前的預(yù)警裝置機械結(jié)構(gòu)防護等級和工作溫度范圍滿足不了戶外使用環(huán)境要求，且需要交流200V供電。
3.管網(wǎng)系統(tǒng)無法支持預(yù)警裝置壓力數(shù)據(jù)越限主動上報。信息只能通過定時巡測得到，不能做到即時故障處理，容易出現(xiàn)爆管或供水不足，繼而造成經(jīng)濟損失。
4.目前的預(yù)警裝置和壓力傳感器是分別安裝，不是一體化，體積龐大，且預(yù)警裝置需要向壓力傳感器提供24V電源，給使用帶來不便。
本實用新型的目的在于提供一種改進的管網(wǎng)系統(tǒng)的預(yù)警裝置，它可克服現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)警裝置體積龐大，需交流220V供電，且防護等級不高的一些不足。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是一種用于管網(wǎng)系統(tǒng)的預(yù)警裝置，它主要包括箱體箱蓋，設(shè)在箱體外部的接線端和接水端，以及設(shè)在箱體內(nèi)的CPU控制模塊，其特征在于箱體內(nèi)設(shè)有通信模塊、壓力變送器和電池組，電池組通過電源線路與CPU控制模塊相連接，通信模塊和壓力變送器分別通過數(shù)據(jù)線路和電源線路與CPU控制模塊相連接。
本實用新型采用模塊化一體結(jié)構(gòu)，集通信模塊、CPU控制模塊、壓力變送器、電池組于一體，所需電源均有內(nèi)部電池組提供，無需外接電源。箱體采用金屬(鋁合金)壓鑄而成，箱體與箱蓋用成型橡膠密封圈密封，箱體對外連接插座全部采用墻孔式密封接插件，箱體表面涂復(fù)處理，可以達(dá)到防護等級IP65和防鹽霧標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)警裝置每5分鐘采集動態(tài)壓力數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)超過或低于規(guī)定的參數(shù)范圍時能夠主動上報中心，以便及時排除供水網(wǎng)絡(luò)故障，當(dāng)電池容量使用到1/10時裝置也能主動報警提示，減少了維護工作量。


圖1為本實用新型一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型一實施例的電路原理圖圖3為本實用新型的電路圖圖4為本實用新型通信模塊的電路圖圖5為本實用新型電源控制模塊的電路圖圖6為本實用新型外擴通信接口模塊的電路圖圖7為本實用新型外擴模擬量接口模塊的電路圖圖8為本實用新型壓力變送器的電路圖具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
本實用新型主要包括箱體箱蓋，設(shè)在箱體1外部的接天線端口2和接水端口3，以及設(shè)在箱體內(nèi)的CPU控制模塊5，其區(qū)別與現(xiàn)有技術(shù)的特征在于箱體內(nèi)設(shè)有通信模塊6、壓力變送器7和電池組4，電池組通過電源線路與CPU控制模塊相連接，通信模塊和壓力變送器分別通過數(shù)據(jù)線路和電源線路與CPU控制模塊相連接；其中壓力變送器選用進口擴散硅壓力傳感器和專用集成元件，采用SMT表貼技術(shù)工藝和先進的微機械加工工藝制成壓力變送器，三線制0-5V.DC電壓輸出以達(dá)到低功耗運行。腔體灌注硅橡膠，以保證使用環(huán)境和機械性能要求。壓力變送器采用低電壓(5V)供電，可以滿足低功耗和測量精度的要求。工作時被測介質(zhì)作用于隔離膜片上，再經(jīng)硅油傳遞壓力至硅應(yīng)變膜片上，硅膜片擴散四個電阻形成四臂式惠斯通電橋組成壓阻式力敏元件，器件在激勵電流作用下，將被測壓力轉(zhuǎn)換成與其成正比的電壓信號，從而將壓力參數(shù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)直流信號輸出，完成對多種流體介質(zhì)壓力的測量。
CPU控制模塊是由-CPU模塊9分別與電源控制模塊13、系統(tǒng)守候模塊12、外擴接口模塊、WDT電路14和EEPROM模塊15通過數(shù)據(jù)線路連接而構(gòu)成的。為了進一步降低系統(tǒng)功耗，不工作情況下CPU模塊上的MCU也能處于深度休眠狀態(tài)，關(guān)閉所有內(nèi)部不工作的功能模塊，同時又保證系統(tǒng)的正常運行，該電路設(shè)計由守候模塊控制，當(dāng)MCU處于深度休眠時，時間芯片可以根據(jù)MCU的設(shè)置參數(shù)定期喚醒MCU，從而確保系統(tǒng)的正常運行。時間芯片采用單獨供電模式，所配紐扣電池在正常狀態(tài)下可以工作10年，進一步確保系統(tǒng)安全可靠運行。
電源控制模塊通過電源線路與電池組相連接，電源控制模塊、系統(tǒng)守候模塊、外擴接口模塊、WDT電路和EEPROM模塊分別通過電源線路與電源控制模塊相連接。電源控制模塊設(shè)計有專用電源控制電路，對整體電源進行控制，可以根據(jù)軟件設(shè)計控制外圍所有電路模塊的電源，平時只打開需要工作的電路電源，其它模塊均處于關(guān)閉狀態(tài)，從而達(dá)到降低功耗的目的。根據(jù)供電模塊的功率不同，可以選擇低功耗繼電器或電子開關(guān)來實現(xiàn)對電源的控制功能。
外接口模塊包括外擴通信接口模塊10和外擴模擬量接口模塊11，外擴通信接口模塊的輸入接口與CPU模塊上的外擴通信接口輸入端相連接，外擴模擬量接口模塊的輸入接口17與CPU模塊上的外擴模擬量接口輸入端16相連接；箱體采用金屬(鋁合金)壓鑄而成，箱體與箱蓋用成型橡膠密封圈8密封，箱體對外連接插座全部采用墻孔式密封接插件，箱體表面涂復(fù)處理，可以達(dá)到防護等級IP65和防鹽霧標(biāo)準(zhǔn)。
在實施中，CPU模塊負(fù)責(zé)整個裝置的控制、檢測和數(shù)據(jù)處理，按照低功耗的設(shè)計要求，該模塊的所有器件都要求能夠在低功耗狀態(tài)下工作，并且靜態(tài)功耗最小。對于CPU芯片要求能夠支持休眠模式，并且外圍電路最少。按照上述要求，CPU采用MSP430系列和Atmel公司Atmega系列芯片。具體指標(biāo)如下MSP430系列具有Flash ROM 32K、RAM256字節(jié)、SRAM1K字節(jié)，有兩個串口，一個為TTL和GSM或GPRS連接，另一個串口作為備用可擴充使用。該CPU為16位RISC體系低功耗單片機，3.3V供電，8路12位AD，64個I/O腳。該芯片在6種地功耗工作模式，可以滿足系統(tǒng)需要。
Atmega128系列它采用的是RISC(精簡指令系統(tǒng))技術(shù)，在性能上要遠(yuǎn)高于普通16位的CPU，具有128K字節(jié)在線可重復(fù)編程Flash，4K字節(jié)EEPROM4K字節(jié)內(nèi)部SRAM最大64K字節(jié)可選外部存儲器空間；具有8通道10位A/D轉(zhuǎn)換通道，具有兩線(I2C)串行接口，二路可編程串行UART接口和主/從SPI串行接口，帶內(nèi)部振蕩器的可編程看門狗定時器，具有低功耗工作模式。能夠滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和擴展的需要。
電源控制模塊分為通信模塊供電控制部分18、電源檢測部分19和外部設(shè)備電源控制20三大部分，該模塊主要負(fù)責(zé)控制整個裝置的電源分配、控制和容量檢測；系統(tǒng)守候模塊提供高精度時間信息和計時控制功能，可以根據(jù)設(shè)置的參數(shù)產(chǎn)生定時控制信號；外擴模擬量接口模塊和外擴通信接口模塊用于系統(tǒng)功能的擴展，可以分別外接各種傳統(tǒng)儀表和智能儀表設(shè)備；EEPROM模塊用于存儲歷史數(shù)據(jù)，WDT電路用于裝置自身設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測和控制。
在正常情況下，整個裝置處于休眠狀態(tài)，每5分鐘系統(tǒng)守候模塊產(chǎn)生定時喚醒信號喚醒CPU模塊一次，CPU模塊通過電源控制模塊打開壓力變送器電源，穩(wěn)定后采集一次動態(tài)壓力數(shù)據(jù)。如果壓力數(shù)據(jù)超過或低于規(guī)定的參數(shù)范圍，CPU模塊通過電源控制模塊開啟通信模塊，由通信模塊和控制中心建立通信連接，將報警數(shù)據(jù)立即上報到監(jiān)控中心。
每15分鐘，CPU模塊處理采集的動態(tài)壓力數(shù)據(jù)并記錄，保存至EEPROM模塊中，每天共計記錄保存96個壓力數(shù)據(jù)。
每8個小時，CPU模塊通過電源控制模塊開啟通信模塊電源，由通信模塊和控制中心建立通信連接，將這八個小時內(nèi)記錄的歷史數(shù)據(jù)主動上傳到監(jiān)控中心備份。
每隔2個小時，CPU模塊通過電源控制模塊檢測電池組容量，如果電池容量低于整個容量的1/10，CPU模塊啟動通信模塊，向監(jiān)控中心發(fā)送電源容量報警提示。
在指定的時間預(yù)警裝置能夠通過通信模塊接收中心命令寫入或者修改系統(tǒng)參數(shù)指令，能夠接收中心查詢歷史數(shù)據(jù)命令和對時命令，并作相應(yīng)的處理操作。
在默認(rèn)情況下預(yù)警裝置工作在監(jiān)測模式下，如果得到中心的要求或者遇到異常情況，可以自動轉(zhuǎn)換為在線狀態(tài)。當(dāng)異常情況消失，或者中心設(shè)置，或者超過規(guī)定的最大時間，系統(tǒng)可以自動恢復(fù)到監(jiān)測模式下。
預(yù)警裝置能自動或者通過中心設(shè)置進入低功耗狀態(tài)。超過規(guī)定的時間，或者中心設(shè)置可以自動恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種用于管網(wǎng)系統(tǒng)的預(yù)警裝置，它主要包括箱體箱蓋，設(shè)在箱體外部的接線端和接水端，以及設(shè)在箱體內(nèi)的CPU控制模塊，其特征在于箱體內(nèi)設(shè)有通信模塊、壓力變送器和電池組，電池組通過電源線路與CPU控制模塊相連接，通信模塊和壓力變送器分別通過數(shù)據(jù)線路和電源線路與CPU控制模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于管網(wǎng)系統(tǒng)的預(yù)警裝置，其特征在于CPU控制模塊是由一CPU模塊分別與電源控制模塊、系統(tǒng)守候模塊、外擴接口模塊、WDT電路和EEPROM模塊通過數(shù)據(jù)線路連接而構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于管網(wǎng)系統(tǒng)的預(yù)警裝置，其特征在于電源控制模塊通過電源線路與電池組相連接，電源控制模塊、系統(tǒng)守候模塊、外擴接口模塊、WDT電路和EEPROM模塊分別通過電源線路與電源控制模塊相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于管網(wǎng)系統(tǒng)的預(yù)警裝置，其特征在于外接口模塊包括外擴通信接口模塊和外擴模擬量接口模塊，外擴通信接口模塊的輸入接口與CPU模塊上的外擴通信接口輸入端相連接，外擴模擬量接口模塊的輸入接口與CPU模塊上的外擴模擬量接口輸入端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于管網(wǎng)系統(tǒng)的預(yù)警裝置，其特征在于箱體與箱蓋間設(shè)有一橡膠密封圈。
專利摘要本實用新型涉及一種用于管網(wǎng)系統(tǒng)的預(yù)警裝置，其特征在于箱體內(nèi)設(shè)有通信模塊、壓力變送器和電池組，電池組通過電源線路與CPU控制模塊相連接，通信模塊和壓力變送器分別通過數(shù)據(jù)線路和電源線路與CPU控制模塊相連接。本實用新型集通信模塊、CPU控制模塊、壓力變送器、電池組于一體，所需電源均有內(nèi)部電池組提供，無需外接電源。箱體采用金屬壓鑄而成，與箱蓋間用橡膠密封圈密封，箱體表面涂覆處理，對外采用墻孔式密封接插件，可達(dá)到防護等級IP65和防鹽霧標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)警裝置每5分鐘采集動態(tài)壓力數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)超過或低于規(guī)定的參數(shù)范圍時能夠主動上報中心，可及時排除故障，當(dāng)電池容量使用到1/10時能主動報警提示，減少維護工作量。
文檔編號G01L19/00GK2751287SQ200420022590
公開日2006年1月11日 申請日期2004年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月10日
發(fā)明者荊長虹 申請人:上海美諾電子高科技有限公司