本發(fā)明屬于小型發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

小型發(fā)電機(jī)組主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電控系統(tǒng)組成，發(fā)電機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在電控系統(tǒng)的控制下將燃油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，具有廣泛的應(yīng)用，例如：應(yīng)急用電、野外作業(yè)、災(zāi)害救治、戶(hù)外生活及旅行、游艇及車(chē)輛自備電源、移動(dòng)通訊基站等諸多場(chǎng)合。

在發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)和使用過(guò)程中，常用各種燃油表來(lái)檢測(cè)發(fā)電機(jī)組耗油量和油箱剩余燃油量，燃油表通常由油位傳感器和油位指示表組成，油位傳感器安裝在油箱內(nèi)部，可以測(cè)量油箱內(nèi)燃油液面的高度，并將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送給油位指示表，油位指示表主要分為數(shù)字式和指針式顯示表兩種，一般安裝在設(shè)備的操作面板上，油位指示表可以顯示油箱內(nèi)剩余燃油量的數(shù)值。油位指示表精度較高，但是成本較高，一般用于大型發(fā)電機(jī)組或汽車(chē)上，小型發(fā)電機(jī)組使用不夠經(jīng)濟(jì)，通常小型發(fā)電機(jī)組僅在油箱上采用機(jī)械式的油位標(biāo)尺，通過(guò)油箱頂部的窗口標(biāo)尺查看油箱內(nèi)的燃油液面高度，精度低，而且使用很不方便，無(wú)法滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)組用戶(hù)在野外隨時(shí)隨地查看發(fā)電機(jī)組燃油量的需要。

本專(zhuān)利正是著眼于現(xiàn)有發(fā)電機(jī)組采用燃油表的不足，在發(fā)電機(jī)組內(nèi)設(shè)置專(zhuān)用的燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是不需要在發(fā)電機(jī)組上安裝任何燃油表或油位傳感器，只要將無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)的功率輸出端L/N線(xiàn)連接即可，可不改變發(fā)電機(jī)組原有的電控系統(tǒng)獨(dú)立工作，并且無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)可由發(fā)電機(jī)自身供電，無(wú)需電網(wǎng)、蓄電池等外部電源，具有可靠性高、成本低和改造簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。在發(fā)電機(jī)啟動(dòng)之后該系統(tǒng)能對(duì)發(fā)電機(jī)組的輸出電壓、電流和功率等狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)到的發(fā)電機(jī)參數(shù)計(jì)算耗油量，也可以根據(jù)耗油量和發(fā)電機(jī)組的油箱容積確定剩余燃油量。此外，該系統(tǒng)可隨時(shí)隨地通過(guò)WIFI、GPRS或藍(lán)牙等無(wú)線(xiàn)通信方式將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶(hù)的手機(jī)、電腦以及可穿戴設(shè)備上的客戶(hù)端軟件，在客戶(hù)端軟件上就能查看發(fā)電機(jī)組的耗油量、電壓、電流和功率等狀態(tài)參數(shù)，極大的方便了用戶(hù)使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油油箱、發(fā)電機(jī)和監(jiān)控系統(tǒng)，所述發(fā)電機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)與燃油油箱相連，所述監(jiān)控系統(tǒng)中至少包含一電流采集單元和電壓采集單元，所述電流采集單元和電壓采集單元連接發(fā)電機(jī)的輸出端，分別對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出電流I和輸出電壓U進(jìn)行檢測(cè)，所述監(jiān)控系統(tǒng)依據(jù)發(fā)電機(jī)的輸出電流I和輸出電壓U計(jì)算出發(fā)電機(jī)的輸出功率W，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)發(fā)電機(jī)的輸出功率W和運(yùn)行時(shí)間t來(lái)計(jì)算發(fā)電機(jī)的耗油量G。

進(jìn)一步的，計(jì)算所述發(fā)電機(jī)的耗油量G包括以下步驟：

步驟1）通過(guò)電流采集單元和電壓采集單元采集發(fā)電機(jī)的實(shí)時(shí)輸出電流I和實(shí)時(shí)輸出電壓U；

步驟2）獲取t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)的輸出電流I和輸出電壓U；

步驟3）計(jì)算發(fā)電機(jī)的功率 ；

步驟4）獲取發(fā)電機(jī)在功率W下消耗的燃油流量Q；

步驟5）計(jì)算發(fā)電機(jī)耗油量，當(dāng)在任意功率W下運(yùn)行t時(shí)間時(shí)，耗油量G的計(jì)算公式為：

式中，q(W)代表發(fā)電機(jī)在功率W下消耗的燃油流量Q，q(W)是發(fā)電機(jī)功率W的函數(shù)，w(t)代表t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)功率W，w(t)是時(shí)間t的函數(shù)；

步驟6）依據(jù)發(fā)電機(jī)的耗油量G計(jì)算燃油油箱中的剩余燃油量。

進(jìn)一步的，所述步驟4）中，發(fā)電機(jī)在功率W下消耗的燃油流量Q獲取方法為：

步驟4.1）測(cè)試發(fā)電機(jī)在各個(gè)功率W下消耗的燃油流量Q，獲得W-Q數(shù)據(jù)點(diǎn)；

步驟4.3）根據(jù)W-Q數(shù)據(jù)點(diǎn)或者W-Q數(shù)據(jù)曲線(xiàn)擬合q(W)函數(shù)；

步驟4.4）計(jì)算發(fā)電機(jī)消耗的燃油流量Q=q(W)。

進(jìn)一步的，基于該方法的監(jiān)控系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊和客戶(hù)端模塊，其中：

所述電源模塊的輸入端與發(fā)電機(jī)相連，電源模塊的輸出端分別與數(shù)據(jù)處理模塊和/或無(wú)線(xiàn)通信模塊相連，用于為數(shù)據(jù)處理模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊提供電源；

所述數(shù)據(jù)采集模塊包括一電壓采集單元和電流采集單元，所述電壓采集單元用于對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出電壓U進(jìn)行檢測(cè)，所述電流采集單元用于對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出電流I進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊相連，用于將采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；

所述數(shù)據(jù)處理模塊由微處理器MCU構(gòu)成，微處理器MCU根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)電機(jī)參數(shù)，所述發(fā)電機(jī)參數(shù)包括電壓U、電流I和耗油量G，并將計(jì)算得到的發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)送給無(wú)線(xiàn)通信模塊；

所述無(wú)線(xiàn)通信模塊的接收端與數(shù)據(jù)處理模塊相連，無(wú)線(xiàn)通信模塊的發(fā)送端通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式連接客戶(hù)端模塊，用于將發(fā)電機(jī)參數(shù)以無(wú)線(xiàn)通信的方式發(fā)送給客戶(hù)端模塊；

所述客戶(hù)端模塊包括安裝有客戶(hù)端軟件的移動(dòng)通訊設(shè)備、電腦或可穿戴設(shè)備；

所述電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊設(shè)置在發(fā)電機(jī)上。

進(jìn)一步的，所述無(wú)線(xiàn)通信模塊與客戶(hù)端模塊之間通過(guò)WIFI、GPRS或藍(lán)牙方式中的任意一種進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，將發(fā)電機(jī)參數(shù)通過(guò)客戶(hù)端軟件顯示在移動(dòng)通訊設(shè)備、電腦或可穿戴設(shè)備上。

進(jìn)一步的，所述電源模塊由整流橋、反激式變壓器和開(kāi)關(guān)電源芯片構(gòu)成，電源模塊首先將發(fā)電機(jī)輸出的交流電通過(guò)整流橋轉(zhuǎn)換為直流電，再將該直流電的電壓通過(guò)反激式變壓器和開(kāi)關(guān)電源芯片處理成數(shù)據(jù)處理模塊或/和無(wú)線(xiàn)通信模塊或/和其他電路可用的供電電壓。

進(jìn)一步的，所述電壓采集單元通過(guò)一差分電路將發(fā)電機(jī)輸出電壓處理成適合微處理器MCU進(jìn)行AD采樣的電壓信號(hào)，將信號(hào)送入微處理器MCU采樣。

進(jìn)一步的，所述電流采集單元通過(guò)一電流傳感器檢測(cè)發(fā)電機(jī)輸出電流，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)放處理、差分取樣及濾波生成適合微處理器MCU進(jìn)行AD采樣的電壓信號(hào)，將信號(hào)送入微處理器MCU采樣。

進(jìn)一步的，該系統(tǒng)還包括一執(zhí)行模塊，所述執(zhí)行模塊由繼電器和繼電器驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟停，執(zhí)行模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于通過(guò)客戶(hù)端模塊向無(wú)線(xiàn)通信模塊發(fā)送關(guān)機(jī)或開(kāi)機(jī)指令時(shí)，執(zhí)行模塊對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行熄火或啟動(dòng)動(dòng)作，使發(fā)電機(jī)停止或開(kāi)始工作。

進(jìn)一步的，所述客戶(hù)端模塊中的客戶(hù)端軟件根據(jù)運(yùn)行時(shí)間和狀態(tài)顯示發(fā)電機(jī)的警告和/或維修保養(yǎng)和/或故障幫助信息。

本發(fā)明的有益效果是:

本發(fā)明在發(fā)電機(jī)組內(nèi)設(shè)置燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)不需要在發(fā)電機(jī)組上安裝任何燃油表或油位傳感器，利用本發(fā)明方法即可計(jì)算出發(fā)電機(jī)組的耗油量，從而計(jì)算出剩余燃油量，達(dá)到監(jiān)控燃油量的目的，并且只需將無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)的功率輸出端L/N線(xiàn)連接即可，可不改變發(fā)電機(jī)組原有的電控系統(tǒng)獨(dú)立工作，并且燃油無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)可由發(fā)電機(jī)自身供電，無(wú)需電網(wǎng)、蓄電池等外部電源，具有可靠性高、成本低和改造簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；在發(fā)電機(jī)啟動(dòng)之后該系統(tǒng)能對(duì)發(fā)電機(jī)組的輸出電壓、電流和功率等狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)到的發(fā)電機(jī)參數(shù)計(jì)算耗油量，也可以根據(jù)耗油量和發(fā)電機(jī)組的油箱容積確定剩余燃油量；此外，本發(fā)明可隨時(shí)隨地通過(guò)WIFI、GPRS或藍(lán)牙等無(wú)線(xiàn)通信方式將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶(hù)的手機(jī)、電腦以及可穿戴設(shè)備上的客戶(hù)端軟件，在客戶(hù)端軟件上就能查看發(fā)電機(jī)組的耗油量、電壓、電流和功率等狀態(tài)參數(shù)，極大的方便了用戶(hù)使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法結(jié)構(gòu)框圖;

圖2是本發(fā)明的無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)電機(jī)參數(shù)計(jì)算和監(jiān)控方法的示意圖;

圖3是某種發(fā)電機(jī)組的W-Q數(shù)據(jù)曲線(xiàn)和通過(guò)數(shù)值擬合所得燃油流量函數(shù)q(W)的曲線(xiàn)圖;

圖4是本發(fā)明實(shí)施例一的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法電源模塊的電路原理圖;

圖5是本發(fā)明實(shí)施例一的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法電壓和頻率采集單元的電路原理圖;

圖6是本發(fā)明實(shí)施例一的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法電流采集單元的電路原理圖;

圖7是本發(fā)明實(shí)施例一的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法數(shù)據(jù)處理模塊的電路原理圖;

圖8是本發(fā)明實(shí)施例一的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法執(zhí)行模塊的電路原理圖;

圖9是本發(fā)明實(shí)施例二的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法結(jié)構(gòu)框圖;

圖10是本發(fā)明實(shí)施例三的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

本發(fā)明提供3種實(shí)施方案：

1、實(shí)施例一：

本實(shí)施例所述發(fā)電機(jī)為電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)或多極永磁發(fā)電機(jī)，前者為傳統(tǒng)的小型發(fā)電機(jī)組，后者為代表小型發(fā)電機(jī)組發(fā)展方向的逆變發(fā)電機(jī)組或直流充電發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出端相連，在發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下輸出電能，所述發(fā)動(dòng)機(jī)為汽油、柴油或燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。但是顯然本實(shí)施例所述的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法并不受發(fā)電機(jī)組種類(lèi)的限制，在太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電以及人力發(fā)電領(lǐng)域也可以應(yīng)用。

如圖1至圖8所示，本實(shí)施例所述的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法主要包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、執(zhí)行模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊和客戶(hù)端模塊，所述電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、執(zhí)行模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊設(shè)置在發(fā)電機(jī)上。

本實(shí)施例的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法可以獨(dú)立工作，只要與發(fā)電機(jī)的功率輸出端L/N線(xiàn)連接即可，無(wú)需外部電源，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。由于該監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)自身的電控系統(tǒng)不發(fā)生聯(lián)系，不存在兼容性問(wèn)題，可廣泛應(yīng)用于各種類(lèi)型的發(fā)電機(jī)組，例如電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)組或逆變發(fā)電機(jī)組。

如圖1和圖4所示，所述電源模塊的輸入端與發(fā)電機(jī)相連，電源模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊相連，電源模塊用來(lái)為數(shù)據(jù)處理模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊提供電源。所述電源模塊主要由整流橋、反激式變壓器和開(kāi)關(guān)電源芯片構(gòu)成，電源模塊首先將發(fā)電機(jī)輸出的交流電通過(guò)整流橋轉(zhuǎn)換為直流電，再將該直流電的電壓通過(guò)反激式變壓器和開(kāi)關(guān)電源芯片處理成數(shù)據(jù)處理模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊和其他電路可用的供電電壓。即該由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)燃油量無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和方法由發(fā)電機(jī)自身供電，無(wú)需外部電源或蓄電池。

如圖4所示，該電源模塊的工作原理及過(guò)程如下：

1、發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)過(guò)保險(xiǎn)絲F1及整流橋整流為直流電壓，RVSA1 NTC電阻起到啟動(dòng)過(guò)程中限制C7充電電流的做用，防止整流橋損壞。

2、整流后的直流電壓通過(guò)反激式變壓器及TNY288PG開(kāi)關(guān)電源芯片進(jìn)行處理，TNY288PG從R1、R2、R3取電啟動(dòng)及工作。

3、開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)，反激式變壓器次級(jí)耦合出恒定的7V電源，D4及U6等構(gòu)成反饋回路。

4、U1將7V電壓轉(zhuǎn)為5V供比較器、電流傳感器使用。

5、U2將5V電壓轉(zhuǎn)為3.3V供MCU和運(yùn)放、無(wú)線(xiàn)通信模塊等芯片和電路使用。

如圖1所示，所述數(shù)據(jù)采集模塊主要包括電壓采集單元和電流采集單元，在本實(shí)施例中數(shù)據(jù)采集模塊中還包括一頻率采集單元，頻率采集單元用于對(duì)發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)在需要時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊中也可設(shè)置一個(gè)溫度采集模塊，溫度采集模塊用于采集發(fā)電機(jī)的溫度，電壓采集單元對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出電壓U進(jìn)行檢測(cè)，電流采集單元對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出電流I進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊相連，將采集到的電壓、電流和頻率數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊。如圖1和圖7所示，所述數(shù)據(jù)處理模塊主要由微處理器MCU、復(fù)位電路、外部存儲(chǔ)芯片和晶振電路等組成，主要用來(lái)根據(jù)采集數(shù)據(jù)計(jì)算發(fā)電機(jī)的電壓U、電流I、頻率、功率W和耗油量G等參數(shù)，并將計(jì)算得到的發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)送給無(wú)線(xiàn)通信模塊。

如圖1和圖5所示，所述電壓采集單元通過(guò)差分電路將發(fā)電機(jī)輸出電壓處理成適合微處理器MCU進(jìn)行AD采樣的電壓信號(hào)，將信號(hào)送入微處理器MCU采樣。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)比較器比較產(chǎn)生與發(fā)電機(jī)電壓頻率相同的方波信號(hào)，供MCU采樣計(jì)算頻率。如圖1和圖6所示，所述電流采集單元通過(guò)電流傳感器檢測(cè)發(fā)電機(jī)輸出電流，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)放處理和外圍電路差分取樣及濾波生成適合微處理器MCU進(jìn)行AD采樣的電壓信號(hào)，將信號(hào)送入微處理器MCU采樣。

如圖2所示，所述數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)發(fā)電機(jī)功率W和耗油量G的計(jì)算，發(fā)電機(jī)功率W由數(shù)據(jù)處理模塊的微處理器MCU根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓U和電流I計(jì)算獲得，其計(jì)算公式為：。數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)采集發(fā)電機(jī)電壓U和電流I，一般電壓U和電流I總是隨時(shí)間t在不斷變化的，因此微處理器MCU所計(jì)算出的功率W是時(shí)間t的函數(shù)，即W=w(t)，式中w(t)就是功率函數(shù)。在具體計(jì)算時(shí)，微處理器MCU先計(jì)算一個(gè)周期內(nèi)電壓U和電流I的均方根值，然后計(jì)算電壓U和電流I均方根值的乘積，即可得到發(fā)電機(jī)功率W。

所述數(shù)據(jù)處理模塊的微處理器MCU根據(jù)發(fā)電機(jī)功率W和運(yùn)行時(shí)間t計(jì)算發(fā)電機(jī)的耗油量G，當(dāng)在任意功率W下運(yùn)行t時(shí)間時(shí)，耗油量G的計(jì)算公式為：

式中，q(W)代表發(fā)電機(jī)在功率W下消耗的燃油流量Q，q(W)是發(fā)電機(jī)功率W的函數(shù)，w(t)是t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)功率W，w(t)是時(shí)間t的函數(shù)。

如圖2和3所示，測(cè)試發(fā)電機(jī)組在各個(gè)功率W下消耗的燃油流量Q可以獲得該發(fā)電機(jī)組的W-Q數(shù)據(jù)曲線(xiàn)，通過(guò)曲線(xiàn)擬合可以獲得燃油流量函數(shù)q(W)，微處理器MCU根據(jù)該發(fā)電機(jī)組的燃油流量函數(shù)q(W)即可計(jì)算得到任意功率W下發(fā)電機(jī)組消耗的燃油流量Q，然后再將燃油流量Q對(duì)運(yùn)行時(shí)間t求積分，即可得到運(yùn)行時(shí)間t內(nèi)的發(fā)電機(jī)耗油量。

如圖3所示，發(fā)電機(jī)組的W-Q數(shù)據(jù)曲線(xiàn)由實(shí)驗(yàn)獲得，從發(fā)電機(jī)組怠速（W=0）開(kāi)始，按照0.5kW的功率增加間隔對(duì)發(fā)電機(jī)加載，直至達(dá)到發(fā)電機(jī)組的最大功率，測(cè)量各個(gè)功率W下發(fā)電機(jī)實(shí)際消耗的燃油流量Q可以獲得該發(fā)電機(jī)組的W-Q數(shù)據(jù)曲線(xiàn)，但是受到測(cè)試環(huán)境和誤差的影響，W-Q數(shù)據(jù)曲線(xiàn)一般波動(dòng)都較大，而且為離散點(diǎn)，無(wú)法直接用來(lái)計(jì)算任意功率W下的燃油流量Q，必須根據(jù)得到的W-Q數(shù)據(jù)點(diǎn)通過(guò)數(shù)值擬合獲得燃油流量函數(shù)q(W)，微處理器MCU可以根據(jù)燃油流量函數(shù)q(W)來(lái)計(jì)算各個(gè)功率W下的燃油流量Q。

如圖1所示，所述無(wú)線(xiàn)通信模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連，無(wú)線(xiàn)通信模塊可以與客戶(hù)端模塊之間進(jìn)行雙向無(wú)線(xiàn)通信，主要用來(lái)將發(fā)電機(jī)參數(shù)以無(wú)線(xiàn)通信的方式發(fā)送給客戶(hù)端模塊，以及以無(wú)線(xiàn)通信的方式接受客戶(hù)端模塊發(fā)出的關(guān)機(jī)指令，客戶(hù)端模塊主要包括安裝有客戶(hù)端軟件的用戶(hù)手機(jī)、電腦或可穿戴設(shè)備等。

所述無(wú)線(xiàn)通信模塊與客戶(hù)端模塊之間通過(guò)WIFI、GPRS或藍(lán)牙等方式中的任意一種進(jìn)行雙向無(wú)線(xiàn)通信，將采集和計(jì)算得到的電壓、電流、頻率、功率和耗油量等發(fā)電機(jī)參數(shù)通過(guò)客戶(hù)端軟件顯示在用戶(hù)手機(jī)或電腦或可穿戴設(shè)備上，方便用戶(hù)實(shí)時(shí)查看發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)用戶(hù)距離發(fā)電機(jī)較近時(shí)，利用WIFI或藍(lán)牙技術(shù)，用戶(hù)的手機(jī)、電腦或可穿戴設(shè)備可以直接與發(fā)電機(jī)上的無(wú)線(xiàn)通信模塊相連，二者直接進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信。當(dāng)用戶(hù)距離發(fā)電機(jī)較遠(yuǎn)時(shí)，用戶(hù)的手機(jī)、電腦或可穿戴設(shè)備可以通過(guò)路由器或基站等與無(wú)線(xiàn)通信模塊相連，二者可進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)通信，此時(shí)發(fā)電機(jī)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊可以與遠(yuǎn)程服務(wù)器或云平臺(tái)相連，可以將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器或云平臺(tái)進(jìn)行查看、儲(chǔ)存和分析計(jì)算。

當(dāng)用戶(hù)將燃油加滿(mǎn)油箱后，根據(jù)油箱容積和發(fā)電機(jī)的耗油量G可以計(jì)算出油箱剩余的燃油量，用戶(hù)可以在手機(jī)、電腦或可穿戴設(shè)備等終端的客戶(hù)端軟件上方便的查看油箱剩余燃油量，及時(shí)為發(fā)電機(jī)補(bǔ)充燃油，防止發(fā)電機(jī)組因燃油耗盡而停止工作。

基于采集到的發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)間和功率等參數(shù)，所述客戶(hù)端模塊中所安裝的客戶(hù)端軟件能夠根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)顯示發(fā)電機(jī)的警告、維修保養(yǎng)信息和故障幫助信息，發(fā)現(xiàn)和解決用戶(hù)使用發(fā)電機(jī)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)采集到的發(fā)電機(jī)功率超過(guò)額定功率時(shí)，軟件會(huì)發(fā)出過(guò)載警告。當(dāng)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到維修保養(yǎng)規(guī)定的時(shí)期時(shí)，軟件提醒用戶(hù)盡快對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行維修保養(yǎng)，例如更換發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油、清洗空濾和更換火花塞等。當(dāng)遇到發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)、發(fā)電機(jī)無(wú)法正常工作等問(wèn)題時(shí)，用戶(hù)可以通過(guò)查看軟件中的幫助信息排除故障。

如圖1和8所示，所述執(zhí)行模塊主要由繼電器和繼電器驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，執(zhí)行模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連，通過(guò)客戶(hù)端軟件向發(fā)電機(jī)組發(fā)送關(guān)機(jī)（或開(kāi)機(jī)）指令時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊接收無(wú)線(xiàn)通信模塊的關(guān)機(jī)（或開(kāi)機(jī)）信號(hào)，計(jì)算處理后向執(zhí)行模塊發(fā)出關(guān)機(jī)（或開(kāi)機(jī)）指令，執(zhí)行模塊對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行熄火（或啟動(dòng)）操作，使發(fā)電機(jī)組停止（或啟動(dòng)）工作，這樣一來(lái)，用戶(hù)不必接近發(fā)電機(jī)組，就可以遠(yuǎn)程關(guān)閉（或開(kāi)啟）發(fā)電機(jī)，用戶(hù)使用和操作都非常方便。

綜上所述，本發(fā)明通過(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)發(fā)電機(jī)電壓、電流和頻率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊的計(jì)算處理得到發(fā)電機(jī)功率和耗油量等參數(shù)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊以WIFI等無(wú)線(xiàn)通信方式將發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)送到用戶(hù)的手機(jī)、電腦和可穿戴設(shè)備等終端設(shè)備上，用戶(hù)在客戶(hù)端軟件上即可方便的查看發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)，不必靠近發(fā)電機(jī)，用戶(hù)就可以隨時(shí)隨地掌握發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，極大的方便了用戶(hù)使用，改善了用戶(hù)體驗(yàn)。本發(fā)明的電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、執(zhí)行模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊自成一體，該系統(tǒng)僅與發(fā)電機(jī)的L、N輸出端相連，可獨(dú)立完成監(jiān)測(cè)任務(wù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改造方便，可靠性高。由于與發(fā)電機(jī)自身的電控系統(tǒng)不發(fā)生聯(lián)系，不存在兼容性問(wèn)題，可廣泛應(yīng)用于各種類(lèi)型發(fā)電機(jī)組，例如電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)組或逆變發(fā)電機(jī)組等。

由于本發(fā)明是通過(guò)采集到的發(fā)電機(jī)功率和運(yùn)行時(shí)間來(lái)計(jì)算發(fā)電機(jī)耗油量，因此無(wú)需在燃油油箱上安裝燃油傳感器或油位傳感器，節(jié)約了成本，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)可靠性。

此外，本發(fā)明還設(shè)置了執(zhí)行模塊，用戶(hù)通過(guò)客戶(hù)端軟件可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)機(jī)功能，大大改善了人機(jī)交互界面。除此之外，本發(fā)明的客戶(hù)端軟件還可以根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)間和狀態(tài)，顯示發(fā)電機(jī)的警告、維修保養(yǎng)和故障幫助等信息，大大降低了用戶(hù)使用發(fā)電機(jī)的難度，提高了用戶(hù)使用的安全性和舒適性。

2、實(shí)施例二：

如圖9所示，與實(shí)施例一相比，本實(shí)施例的主要區(qū)別在于：本實(shí)施例的數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)嵌于發(fā)電機(jī)控制器中，并且數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊之間采用電力線(xiàn)載波的技術(shù)進(jìn)行信號(hào)傳輸。

電力線(xiàn)載波是一種比較成熟的通信技術(shù)，它是利用已有的電力導(dǎo)線(xiàn)，在發(fā)送端將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，然后將其耦合進(jìn)入電力導(dǎo)線(xiàn)，在接收端進(jìn)行解耦和解調(diào)，將數(shù)據(jù)信號(hào)從電力線(xiàn)分離出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)利用電力線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的目的。

本實(shí)施例中的控制器是指發(fā)電機(jī)自身的電控單元，對(duì)于逆變發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，就是逆變器，數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)嵌于逆變器中，這樣可以共用逆變器中已有的電壓、電流和頻率采集單元，實(shí)現(xiàn)逆變器和監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集共享。這樣以來(lái)，逆變器外部就無(wú)需再為本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置專(zhuān)用的數(shù)據(jù)采集模塊，降低系統(tǒng)成本。利用電力線(xiàn)載波技術(shù)將采集到的電壓、電流和頻率等發(fā)電機(jī)參數(shù)通過(guò)發(fā)電機(jī)的L、N輸出端發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊之間只需用L/N電力線(xiàn)相連，無(wú)需其他信號(hào)線(xiàn)，簡(jiǎn)化了連接結(jié)構(gòu)。

逆變發(fā)電機(jī)組和直流充電發(fā)電機(jī)組多采用多極永磁發(fā)電機(jī)，多級(jí)永磁發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出端相連，在發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下輸出中頻交流電，對(duì)于逆變發(fā)電機(jī)，逆變器通過(guò)采用開(kāi)關(guān)電源的整流、穩(wěn)壓和逆變技術(shù)，將多級(jí)永磁發(fā)電機(jī)輸出的中頻交流電轉(zhuǎn)換成電壓穩(wěn)定的工頻交流電。但是，本發(fā)明的應(yīng)用并不受發(fā)電機(jī)種類(lèi)的限制，顯然本發(fā)明也可用于其他類(lèi)型的發(fā)電機(jī)組，例如各種有刷或無(wú)刷的電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)組或直流充電發(fā)電機(jī)。

3、實(shí)施例三：

如圖10所示，與實(shí)施例一相比，本實(shí)施例的主要區(qū)別在于：本實(shí)施例的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊都內(nèi)嵌于發(fā)電機(jī)控制器中，數(shù)據(jù)處理模塊與無(wú)線(xiàn)通信模塊之間采用信號(hào)線(xiàn)連接，電源模塊只為無(wú)線(xiàn)通信模塊供電。

本實(shí)施例中的控制器是指發(fā)電機(jī)自身的電控單元，對(duì)于逆變發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，就是逆變器，數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)嵌于逆變器中，這樣可以共用逆變器中已有的電壓、電流和頻率采集單元，實(shí)現(xiàn)逆變器和監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集共享，降低系統(tǒng)成本。數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)嵌于逆變器中，這樣可以共用逆變器中已有的MUC及其外圍電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理模塊的共享，使得系統(tǒng)成本進(jìn)一步降低。

這樣以來(lái)，逆變器外部就無(wú)需再為本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，大大降低系統(tǒng)成本，無(wú)線(xiàn)通信模塊與逆變器中的數(shù)據(jù)處理模塊之間需要用專(zhuān)用的信號(hào)線(xiàn)連接。

逆變發(fā)電機(jī)組和直流充電發(fā)電機(jī)組多采用多極永磁發(fā)電機(jī)，多級(jí)永磁發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出端相連，在發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下輸出中頻交流電，對(duì)于逆變發(fā)電機(jī)，逆變器通過(guò)采用開(kāi)關(guān)電源的整流、穩(wěn)壓和逆變技術(shù)，將多級(jí)永磁發(fā)電機(jī)輸出的中頻交流電轉(zhuǎn)換成電壓穩(wěn)定的工頻交流電。但是，本發(fā)明的應(yīng)用并不受發(fā)電機(jī)種類(lèi)的限制，顯然本發(fā)明也可用于其他類(lèi)型的發(fā)電機(jī)組，例如各種有刷或無(wú)刷的電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)組或直流充電發(fā)電機(jī)。

此外，需要說(shuō)明的是，除非特別說(shuō)明或者指出，否則說(shuō)明書(shū)中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等描述僅僅用于區(qū)分說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個(gè)組件、元素、步驟之間的邏輯關(guān)系或者順序關(guān)系等。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。