综合管廊水泵控制设备的制作方法

1.本实用新型涉及水泵控制技术领域，尤其涉及一种综合管廊水泵控制设备。


背景技术：

2.城市地下综合管廊是城市公共设施的重要组成部分，综合管廊按照舱室不同，廊内会敷设电力电缆、通信电缆、给排水管线、热力管线、燃气管线等市政管线中一种或多种。由于综合管廊开口处进水，综合管廊结构缝处渗漏水，综合管廊接出口渗漏水，综合管廊内冲洗排水，检修放空排水，供水管道接口渗漏水，供水管道事故爆管等多种可能因素造成管廊积水。根据《城市综合管廊工程技术规范》的要求，在综合管廊内需设置排水沟，排水沟纵向坡度随综合管廊纵向坡度，且不小于0.2％，管廊地坪面以1％横坡坡向排水沟。检修通道每隔50m断开一次，确保排水沟连通，连通通道宽0.2m。管廊地面冲洗水等流至排水边沟，最终汇集到集水坑。各舱室的每个集水坑内一般设置两台潜水泵，两台潜水泵互为备用，潜水泵将废水提升后排入设计或现状雨水检查井。日常两台潜水泵自动交替运行用于管廊内清扫等用水排放，在管道检修时或者水位超高时两台泵可同时运行。
3.现有的综合管廊排水泵控制方式采用一用一备的控制方式，如图1所示为现有水泵一用一备的控制电路图，通过在机旁(就地设备旁设置的就地操作箱)设置三位一体选择开关，来切换手动和自动控制方式，自动控制又分成用2#备1#和用1#备2#两种工作方式。
4.但是，当前水泵控制主要采用电气回路搭接的方式实现的，完全靠模拟电路予以实现，这种方式只能实现简单的联锁控制，监测仪表的模拟信号短时或瞬时发生故障或波动时，比如监测仪表突然变成高电平或突然变成低电平时，该控制电路无法灵活处理，就会触发误操作，有造成设备无法启动或者烧泵的风险。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供一种综合管廊水泵控制设备，以解决上述提及的至少一个问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用以下方案：
7.本技术提供一种综合管廊水泵控制设备，包括：数字处理芯片、modbus连接器、数据采集单元、数据输出单元、控制开关、液位计、电流计、信号灯、报警器及启停控制器，所述数字处理芯片分别和modbus连接器、数据采集单元及数据输出单元相连接，所述modbus连接器和远程控制中心之间通过无线通信连接，所述数据采集单元分别连接控制开关、液位计及电流计，所述数据输出单元连接信号灯、报警器以及启停控制器。
8.优选的，本技术中数据采集单元包括数字信号采集模块和模拟信号采集模块，所述数字信号采集模块连接至控制开关、及水泵液位计，所述模拟信号采集模块连接至电流计。
9.优选的，本技术中数字信号采集模块包括光电耦合器、rc滤波电路及信号输入回路，rc滤波电路分别连接所述光电耦合器和所述信号输入回路，所述光电耦合器与所述数
字处理芯片相连接，所述信号输入回路连接至所述控制开关及液位计。
10.优选的，本技术中数字信号采集模块还包括一输入指示灯，所述输入指示灯连接在所述rc滤波电路与所述光电耦合器之间。
11.优选的，本技术中输入指示灯为发光二极管。
12.优选的，本技术中模拟信号采集模块包括模数转换器和电隔离装置，所述模数转换器连接至所述电流计及所述电隔离装置，所述电隔离装置还和所述数字处理芯片相连接。
13.优选的，本技术中数据输出单元包括信号输出回路及固态继电器，所述信号输出回路分别和所述数字处理芯片及所述固态继电器相连接，所述固态继电器输出端连接至所述信号灯、报警器以及启停控制器。
14.优选的，本技术中数据输出单元还包括一输出指示灯，所述输出指示灯位于所述数字处理芯片所述信号输出回路之间。
15.优选的，本技术中输出指示灯为一发光二极管。
16.优选的，本技术还包括rj45接口及rs485接口。
17.由上述技术方案可知，本技术利用数字控制电路替换了原模拟控制电路，使得监测仪表瞬时的信号突变不再会导致错误的操作，从而降低了设备无法启动或者烧泵的风险。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
19.图1是为现有水泵一用一备的控制电路图；
20.图2是本技术实施例提供的一种综合管廊水泵控制设备的结构示意图；
21.图3是本技术实施例提供的一种数据采集单元的结构示意图；
22.图4是本技术另一实施例提供的一种数据采集单元的结构示意图；
23.图5所示为西门子s7-1200系列6es72141ag400xb0模块的信号连接示意图；
24.图6是本技术实施例提供的一种数据输出单元的结构示意图；
25.图7是本技术实施例提供的一种通信单元的结构示意图。
具体实施方式
26.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法/工艺、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法/工艺、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.在本实用新型中，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“中”、“顶”及“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方
位进行构造和操作。
28.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。
29.此外，术语“设置”、“连接”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.如图2所示为本技术实施例提供的一种综合管廊水泵控制设备的结构示意图，该综合管廊水泵控制设备100用于控制水泵200，该综合管廊水泵控制设备100包括modbus连接器110、数字处理芯片120、数据采集单元130和数据输出单元140、控制开关201、液位计202、电流计203、信号灯204、报警器205和启停控制器206，其中数字逻辑单元130分别和modbus连接器110、数据采集单元130及数据输出单元140相连接。
31.数据采集单元130用于采集水泵的各种状态信息，其可以通过连接水泵的各种开关以及检测仪表来实现水泵信息的采集，在本实施例中，数据采集单元130分别连接至控制开关201、液位计202和电流计203。该控制开关201可以包括多种开关，比如可以包括控制选择开关、工作切换开关、启停开关等。这些开关可以集成在控制箱的面板之上。数据采集单元130可以采集水泵的上述开关信号，以及检测仪表信号，并将该信号转变成统一的数字信号传输给数字处理芯片120，由数字处理芯片120进行处理。
32.优选的，如图3所示，本实施例中的数据采集单元130可以包括数字信号采集模块131及模拟信号采集模块132，其中数字信号采集模块131连接至控制选择开关201、开关201及液位计202，模拟信号采集模块132连接至电流计203。控制开关201中的控制选择开关是为水泵的控制方式进行选择，比如可以选择机旁控制或者选择远程控制，选择机旁控制即工作人员现场在水泵控制器上通过各种控制按钮进行控制，选择远程控制则是工作人员通过远程控制中心对水泵控制器发送信号进行控制水泵；工作切换开关可以用于选择工作泵和备用泵，比如选在1#主用2#备用，或者2#主用1#备用等；启停开关可以用于控制水泵的开启和停止；液位计202则用于测量管廊水位信息；电流计203是用于检测水泵当前工作电流。因此数字信号采集模块131通过上述连接可以采集到当前水泵的控制方式、当前工作水泵信息、当前水泵的启停信息、以及当前液位信息，这些信息都是数字量信号。而由于电流计203所接收的电流信号是模拟量信息，因此需要模拟信号采集模块132进行采集。
33.优选的，如图4所示为本技术另一实施例提供的一种数据采集单元的结构示意图，由图4可见，该数据采集单元的数字信号采集模块部分由光电耦合器、rc滤波电路及信号输入回路所组成，光电耦合器与负责进行数据处理的数字处理芯片相连接，信号输入回路连接至所述控制选择开关、水泵工作切换开关、水泵启停开关及水泵液位计，以将各种状态信号输入至数字信号采集模块。该数字信号采集模块采用了24v的内部电源，优选的，其还可以设置有一输入指示灯，该输入指示灯连接在rc滤波电路与所述光电耦合器之间，进一步优选的，该输入指示灯可以为一发光二极管。
34.下面以控制选择开关信号为例，对图4中数字信号采集模块的工作进行简单介绍：当工作人员通过控制选择开关选择机旁控制方式时，输入回路导通，电信号通过rc滤波电
路滤波后送入光电耦合器的输入端，此时光电耦合器内的发光二极管以及输入指示灯通过电流而发光，光电耦合器的光敏元件受到光照后产生电流，ce导通，信号进入到数字处理芯片进行处理。
35.如图4可见，本实施例的模拟信号采集模块可以包括模数转换器(adc)和电隔离装置，模数转换器连接至水泵电流计及电隔离装置，电隔离装置还和数字处理芯片相连接。水泵电流计所产生的电流信号为模拟量输入信号，一般为4～20ma电流，信号进过双积分模数转换器进行处理，即先对输入采样电压和基准电压进行两次积分，以获得与采样电压平均值成正比的时间间隔，同时在这个时间间隔内，用计数器对标准时钟脉冲(cp)计数，计数器输出的计数结果就是对应的数字量。数字量再经过电隔离送到数字处理芯片进行处理。
36.在本实施例中，数字处理芯片120是用来对数据采集单元130采集的信号进行逻辑处理的，一方面，其可以将数据采集单元130采集到的信号通过modbus连接器110发送给远程控制中心，另一方面，也可以通过modbus连接器110接收远程控制中心的控制信号，根据控制信号并通过数据输出单元140来驱动水泵，再一方面，数字处理芯片120也可以根据数据采集单元130采集的信号进行判断，是否发出报警信号，或者是否需要切换水泵工作状态等。数字处理芯片120可以由运算器、控制器、寄存器及实现他们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成。搭载底层程序，实现指令的解析和处理，支持梯形图语言(ld)、指令表语言(il)、功能模块图语言(fbd)、顺序功能流程图语言(sfc)及结构化文本语言(st)编程方式，支持用户自定义业务功能和联锁，支持对数据进行拦截验证和修改，支持自定义告警规则/函数，进行设备告警触发、更新、清除，支持根据设备生命周期事件触发操作，支持加载所需的其他处理数据等。在具体实施时，数字处理芯片120可以采用现有的芯片来实现，比如西门子s7-1200系列6es72141ag400xb0。如图5所示为西门子s7-1200系列6es72141ag400xb0模块的信号连接示意图，由图5可见，其di1-di10脚分别接入了机旁选择信号、集中选择信号、1#泵启动信号、1#泵停止信号、2#泵启动信号、2#泵停止信号、工作泵切换钮信号、停泵液位信号、启泵液位信号和报警液位信号，而起输出脚do1-do10则分别输出1#泵启动信号、2#泵启动信号、1#泵运行指示信号、2#泵运行指示信号、1#泵作为主泵信号、2#泵作为主泵信号、1#泵故障信号、2#泵故障信号、综合故障信号、溢流水位报警信号。当然，这里仅例举了一种连接方式，具体实施时也可以根据需要增加或减少一些输入输出信号。数字处理芯片120具体的处理可以参见西门子s7-1200系列6es72141ag400xb0使用说明书的描述。
37.数据输出单元140连接至信号灯204、报警器205和启停控制器206，其可以将数字处理芯片120的输出信号输出至上述水泵状态信息展示装置及控制装置。在本实施例中，该信号灯204也可以包括多种信号灯，比如工作状态信号灯、故障信号灯、液位信号灯等。这些信号灯可以集成在控制箱的面板之上。
38.优选的，如图6所示为本技术实施例提供的一种数据输出单元的结构示意图，由图6可见，该输出单元包括信号输出回路及固态继电器，信号输出回路分别和数字处理芯片及固态继电器相连接，固态继电器输出端连接至水泵工作状态信号灯、水泵故障信号灯、水泵液位信号灯、水泵报警器以及水泵启停控制器等外部设备。
39.优选的，数据输出单元还包括一输出指示灯，该输出指示灯位于数字处理芯片与信号输出回路之间，进一步优选的，该输出指示灯可以为一发光二极管。在本实施例中，除
了用来水泵启停的信号外，其他信号都可以直接连接至指示灯，而驱动水泵启停的信号需要通过外部继电器来实现驱动水泵的启停。
40.另外本实施例的综合管廊水泵控制设备还可以包括一通信单元，如图7所示为本技术实施例提供的一种通信单元的结构示意图，其可以包括modbus连接器、rj45接口及rs485接口，modbus连接器可以实现与远程bas系统的无线通信，从而可以接收远程控制中心的控制信号，以及将水泵信息传输给远程控制中心。
41.由上述技术方案可知，本技术利用数字控制电路替换了原模拟控制电路，使得监测仪表瞬时的信号突变不再会导致错误的操作，从而降低了设备无法启动或者烧泵的风险。
42.以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。