专利名称：基于LonWorks技术的给排水监控与远程抄表教学实训装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学用实训装置，尤其是一种建筑给排水教学实训装置，具体地说是一种基于LonWorks技术的给排水监控与远程抄表教学实训装置。
背景技术：
众所周知，Lonfforks是由美国Echelon公司在1991年推出的采用神经元芯片技术，在遵循ISO七层协议上实现的网络控制技术，具有开放的网络体系、标准的网络通讯协议、丰富的介质接口模板、支持多种通讯介质之间的通讯等特点。神经元芯片和LonTalk协议是LonWorks技术的核心。在一个LonWorks网络中，每个相对对立的单元称为一个节点， 节点的智能控制器使用同一个通讯协议与网络中的其他节点通信。每个节点都内置神经元芯片来完成协议的监控功能。一个LonWorks网络可以有3个到30000个或更多的节点，智能节点可以连接传感器(温度、压力等)、执行器(开关、调节阀、变频驱动等)、显示器(显示、 人机界面等)、操作接口等。由于不需要像传统控制系统中的中央控制器，LonWorks的分布式控制技术显示出很高的系统独立性和系统响应，并且降低了系统的成本和运行费用。给排水系统属建筑设备管理自动化系统的一部分。要求其运行安全可靠，实现水泵最佳运行控制。给水系统要求水泵M小时不间断恒压供水；排水要求生活污、废水尽快排除，而消防水系统则是建筑灭火的常备专用系统。楼宇给排水系统有多种方式，随着生活水平的提高和环保意识的不断增强，给排水系统的结构和监控系统将会变得更加复杂，如供水系统更要考虑水质卫生、生活供水又要有专门饮水、水量计量、自动判断有无漏水等，系统的不断复杂，更显出掌握LonWorks控制网络的必要性。在教学活动中，单纯从理论上讲解，学生难以有清晰的认识，而营运中的建筑也不可能为学生提供参观实习的机会，更不能进行任何形式的演示或模拟。
发明内容本实用新型的目的是针对现有的建筑给排水系统在采用LonWorks技术的同时， 相关高校专业因缺乏相应的实训系统来共学生进行实际操作并切身感受这一技术所带来的便捷的问题，设计一种可供高校相关专利进行教学实训的基于LonWorks技术的给排水监控与远程抄表教学实训装置。本实用新型的技术方案是—种基于LonWorks技术的给排水监控与远程抄表教学实训装置，其特征是它主要由液位传感器1、给水泵2、供水泵3、排水泵4、智能水表5、智能电表6、传感与控制模块 7、水电表抄表网关8、给排水本地监控工控机9、iLON路由器10、给排水远程监控工控机 11、生活水池12、供水池13、排水池14、水阀15、声光报警器16、及安装架17组成，生活水池12、供水池13、排水池14安装在安装架17托板中；智能电表6、传感与控制模块7、水电表抄表网关8及声光报警器16安装于装架17的模块安装孔板中；生活水池12、供水池13和排水池14中均安装有液位传感器1，液位传感器1的输出端与传感与控制模块7对应的输入端相连；传感与控制模块7的输出端与给水泵2、供水泵3和排水泵4的控制端及声光报警器16相连；智能水表5分别接在给水泵2、供水泵3和排水泵4的进水端或出水端；智能电表6分别接入给水泵2、供水泵3和排水泵4的供电回路；智能水表5、智能电表6输出端与水电表抄表网关8对应的输入端相连；传感与控制模块7和水电表抄表网关8通过 Lonfforks网络与给排水本地监控工控机9双向相连；给排水远程监控工控机11通过因特网和iLON路由器10与给排水本地监控工控机9相连接。所述的液位传感器1包括安装在生活水池12的用于监测溢流水位、停泵水位、启泵水位和报警水位的液位传感器，安装在供水池13中的用以监测停泵水位和启泵水位的液位传感器以及安装在排水池14中的用以监测停泵水位和启泵水位的液位传感器。所述的给水泵2、供水泵3和排水泵4的故障报警电路的输出端均与传感与控制模块7对应的输入端相连。所述的生活水池12、供水池13及排水池14采为透明材质的水池。所述的安装架17连接有设备模块安装孔板18和万向轮19，设备模块安装孔板18 上罩装有透明保护罩20。本实用新型的有益效果1.本实用新型采用了有机玻璃作为实验装置，可视效果好，不仅可作为教学演示， 同时具有可操作性，能有效促进实验者对给排水系统与LonWorks技术的认识。2.本实用新型采用自动/手动切换操作，使各系统既可独立运行，也可联动，系统稳定。3.本实用新型灵活性好，扩展性强。可与其他平台配合，组成建筑设备系统，不但智能建筑的基本技术框架能直观地展现出来，而且，也为科研开发提供了硬件环境，为智能建筑技术发展的探索性研究创造了条件。4.本实用新型利用iLON路由器可与因特网实现无缝连接，可实验基于hternet 的远程控制。5.本实用新型可利用组态软件实现与LON模块的直接控制。6.本实用新型结构简单，易于实现。
图1是本实用新型的系统组成结构示意图。图2是本实用新型的安装架17的结构示意图。图3是本实用新型的设备模块的结构示意图。图4是本实用新型的水池内部设备安装结构示意图。图5是本实用新型的安装架底部的结构示意图。图6是本实用新型的传感与控制模块的组成结构示意图。图7是本实用新型的水电表抄表网关的组成结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。[0027]如图1-7所示。一种基于LonWorks技术的给排水监控与远程抄表教学实训装置，它主要由液位传感器1、给水泵2、供水泵3、排水泵4、智能水表5、智能电表6、传感与控制模块7、水电表抄表网关8、给排水本地监控工控机9、iLON路由器10、给排水远程监控工控机11、生活水池12、供水池13、排水池14 (做排水实训时，生活水池12当作排水池14使用)、水阀15、声光报警器16及安装架17组成。如图1所示。如图2所示，生活水池12、供水池13、排水池14分别架装在安装架17上对应的下托板上，生活水池12、供水池13、排水池14的正面均采用透明有机玻璃材质，并标有刻度， 方便直视水池水位。安装架17底部4个角分别安装万向轮19，可方便移动，如图5所示。如图3所示，智能电表6、传感与控制模块7、水电表抄表网关8及声光报警器16 安装于设备模块安装孔板18上；设备模块安装孔板18上罩装有透明模块保护罩20 ；如图1、图2、图4所示，液位传感器1分别安装在生活水池12、供水池13和排水池 14中，液位传感器1的输出端与传感与控制模块7 (如图6所示)对应的输入端相连；传感与控制模块7的输出端与给水泵2、供水泵3和排水泵4及声光报警器16的控制端相连；智能水表5接在给水泵2、供水泵3和排水泵4的进水端或出水端，分别用于采集给水泵2、供水泵3和排水泵4的用水量；智能电表6接在给水泵2、供水泵3和排水泵4供电回路，分别用于采集给水泵2、供水泵3和排水泵4的用电量；智能水表5、智能电表6的输出端与水电表抄表网关8 (如图7所示)对应的输入端相连；传感与控制模块7和水电表抄表网关8 通过LonWorks网络与给排水本地监控工控机9双向相连；给排水远程监控工控机11通过因特网和iLON路由器10与给排水本地监控工控机9连接。如图2、图4所示，所述的液位传感器1包括安装在生活水池12的用于监测溢流水位、停泵水位、启泵水位和报警水位的液位传感器，安装在供水池13中的用以监测停泵水位和启泵水位的液位传感器以及安装在排水池14中的用以监测停泵水位和启泵水位的液位传感器。所述的给水泵2、供水泵3和排水泵4的故障报警电路的输出端均与传感与控制模块7对应的输入端相连。该系统装置可以按照预设定的程序自动完成泵启停、报警及数据采集与转换等操作，实现如下①生活水池12的4个水位信号溢流水位、停泵水位、启泵水位、报警水位经由液位传感器1探测将信号输出至传感与控制模块7，传感与控制模块7根据液位输入信息控制给水泵2与报警器的启动与关闭。当生活水池12水位处于启泵状态或报警状态时，给水泵2 开始工作，向生活水池12供水，使生活水池12的水量维持在一定的范围之内；当生活水池 12水位处于停泵状态或溢流状态时给水泵2停止工作，停止向生活水池12供水，防止生活水池12因水量过多而溢出。另外，当生活水池12水位处于报警状态时，启动声光报警，同时供水泵2停止工作，防止供水泵3吸空。②供水池13的2个水位信号停泵水位、启泵水位经由液位传感器1将水位信号输出至传感与控制模块7，传感与控制模块7根据供水池水位信号控制供水泵3的启动与关闭状态。当供水池13水位处于启泵状态，供水泵3开始工作，向供水池13供水，使供水池13 的水量维持在一定的范围之内；当供水池13水位处于停泵状态时，供水泵3停止工作，停止向供水池13供水，防止供水池13因水量过多而溢出。[0036]③排水池14排水工作原理与供水池13工作原理一致。传感与控制模块7会根据排水池14的2个水位信号停泵水位、启泵水位控制排水泵4的启动与关闭。④传感与控制模块7实时监测给水泵2、供水泵3、排水泵4故障报警输入信息，检测到某路水泵出现故障，立即启动声光报警器16进行声光报警。⑤安装于给水、供水及排水系统中的智能水表5及智能电表6将采集到的给水泵 2、供水泵3和排水泵4用水量与用电量传输到水电表抄表网关8，水电表抄表网关8将传输上来的信息转换成Lon总线网络信息，供LonWorks网络使用。如图2，图4所示，安装在给水、供水及排水中的手动阀15，用于手动开启和关闭水管水的流通或控制水的流量的大小。当系统软硬件出现故障时，可通过手动方式进行有效控制，避免给水泵、供水泵一直供水使水池水位无法控制的情况发生。通过LonWorks网络可以将所有输入输出信息汇总到给排水模拟系统本地工控机 9上，利用监控软件上位机组态软件实现对水位状态及各运行设备运行状态的监控。给排水模拟系统本地工控机9也可以通过LonWorks网络将控制信息发送到传感与控制模块7直接控制水泵的启停等操作。对于给排水模拟系统远程工控机11可通过iLON路由器10和以太网络监控各水池中的水位信息及水泵的启停，系统连接如图1所示。传感与控制模块7的组成框图如图6所示，该模块的主要功能是①液位监视，即对生活水池、供水池、排水池进行液位监视，给系统启停水泵提供依据；②水泵给水泵2、供水泵3、排水泵4故障报警信号采集，为系统系统启停报警器提供依据③水泵的控制，即在液位低于设定的下限或者超过上限时，分别控制水泵的启动与停止。④声光报警器的启停控制。水电表抄表网关8的组成框图如图7所示，该模块的主要功能是①采集水表数据，转换成LonWorks网络数据，进行协议转换供系统使用②采集电表数据，转换成 Lonfforks网络数据，进行协议转换供系统使用。本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求1.一种基于LonWorks技术的给排水监控与远程抄表教学实训装置，其特征是它主要由液位传感器(1)、给水泵(2)、供水泵(3)、排水泵(4)、智能水表(5)、智能电表(6)、传感与控制模块(7 )、水电表抄表网关(8 )、给排水本地监控工控机(9 )、iLON路由器(10 )、给排水远程监控工控机(11)、生活水池(12)、供水池(13)、排水池(14)、水阀(15)、声光报警器 (16)、及安装架(17)组成，生活水池(12)、供水池(13)、排水池(14)安装在安装架(17)托板中；智能电表(6)、传感与控制模块(7)、水电表抄表网关(8)及声光报警器(16)安装于装架(17)的模块安装孔板中；生活水池(12)、供水池(13)和排水池(14)中均安装有液位传感器(1 )，液位传感器(1)的输出端与传感与控制模块(7)对应的输入端相连；传感与控制模块(7)的输出端与给水泵(2)、供水泵(3)和排水泵(4)的控制端及声光报警器(16)相连； 智能水表(5)分别接在给水泵(2)、供水泵(3)和排水泵4的进水端或出水端；智能电表(6) 分别接入给水泵(2)、供水泵(3)和排水泵(4)的供电回路；智能水表(5)、智能电表(6)输出端与水电表抄表网关(8)对应的输入端相连；传感与控制模块(7)和水电表抄表网关(8) 通过LonWorks网络与给排水本地监控工控机(9)双向相连；给排水远程监控工控机(11)通过因特网和iLON路由器(10)与给排水本地监控工控机(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的教学实训装置，其特征是所述的液位传感器(1)包括安装在生活水池(12)的用于监测溢流水位、停泵水位、启泵水位和报警水位的液位传感器，安装在供水池(13)中的用以监测停泵水位和启泵水位的液位传感器以及安装在排水池(14)中的用以监测停泵水位和启泵水位的液位传感器。
3.根据权利要求1所述的教学实训装置，其特征是所述的给水泵(2)、供水泵(3)和排水泵(4)的故障报警电路的输出端均与传感与控制模块(7)对应的输入端相连。
4.根据权利要求1所述的教学实训装置，其特征是所述的生活水池(12)、供水池(13) 及排水池(14)为透明材质的水池。
5.根据权利要求1所述的教学实训装置，其特征是所述的安装架(17)连接有设备模块安装孔板(18)和万向轮(19)，设备模块安装孔板(18)上罩装有透明保护罩(20)。
专利摘要一种基于LonWorks技术的给排水监控与远程抄表教学实训装置，其特征是它主要由液位传感器(1)、给水泵(2)、供水泵(3)、排水泵(4)、智能水表(5)、智能电表(6)、传感与控制模块(7)、水电表抄表网关(8)、给排水本地监控工控机(9)、iLON路由器(10)、给排水远程监控工控机(11)、生活水池(12)、供水池(13)、排水池(14)、水阀(15)、声光报警器(16)、安装架(17)及万向轮(18)组成。液位传感器(1)分别安装在生活水池(12)、供水池(13)和排水池(14)中，传感与控制模块(7)的输出端与给水泵(2)、供水泵(3)和排水泵(4)的控制端及声光报警器(16)相连；智能电表(6)分别接入给水泵(2)、供水泵(3)和排水泵(4)供电回路。本实用新型结构简单，易于实现，有利于提高教学质量。
文档编号G09B25/02GK202171900SQ20112030804
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者屠景盛 申请人:江苏跨域信息科技发展有限公司