采用远程无线通信的水电站水位监测系统的制作方法
【专利摘要】采用远程无线通信的水电站水位监测系统，包括一带有无线通讯模块的上位机水位PC管理系统，及复数个电站；每个电站包括一带有无线通讯模块的PLC显示装置、及一带有无线通讯模块的水位监测装置；水位监测装置包括电源模块、CPU采集模块；CPU采集模块连接电源模块；CPU采集模块包括蓄电池供电转换电路、主CPU、以及与主CPU相连接的时钟芯片、复位芯片、LED指示电路、雨量采集模块、电源低功耗控制电路、AD采集保护电路、RS485通讯接口。本实用新型实现对电站几个相关联的水位实时监测，为调度机组的开停机以及增减负荷提供基本信息。
【专利说明】采用远程无线通信的水电站水位监测系统
【【技术领域】】
[0001]本实用新型涉及一种水电站自动化监测系统，具体涉及一种采用远程无线通信的水电站水位监测系统。
【【背景技术】】
[0002]中小型水电站是南方丘陵山地区域所特有的一类电源形式。电站一般具有径流式发电、水库库容较小、受季节气候影响较大等特点。合理调度水库进而合理调度机组的开停机以及增减负荷，是整个水电站安全稳定运行的关键。此类水电站中，水库一般是根据水流走向依山势而建，控制中心多建在地势较为平缓之处，水位信息传输需要经过一定的距离。可以采用有线方式传输水位测量信息，但除了需要特别考虑雷电冲击对于数据传输线路的影响之外，在山区中架设有线线路受地形影响较大。为了准确地测量及传输水位数据，设计一种稳定、可靠，不受地理环境、气候条件等限制，能够实时、准确监测水电站几个相关联水位的水位无线监测装置十分必要。
[0003]目前实际使用无线水位检测系统多采用无线电台方式进行数据测量，方式的主要缺陷如下:1、无线电台功耗较大，供电电源设计要求比较高。2、无线电台成本较高，需要采用专用天线对与安装位置、方向都有一定的要求，安装较为麻烦。3、传输距离有限，传输数据的稳定性不高。
【
【发明内容】
】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种采用远程无线通信的水电站水位监测系统，实现对电站几个相关联的水位实时监测，为调度机组的开停机以及增减负荷提供基本信息。
[0005]本实用新型是这样实现的:
[0006]采用远程无线通信的水电站水位监测系统，包括一带有无线通讯模块的上位机水位PC管理系统，及复数个电站；所述每个电站包括一带有无线通讯模块的PLC显示装置、及一带有无线通讯模块的水位监测装置；
[0007]所述水位监测装置包括电源模块、CPU采集模块；所述CPU采集模块连接所述电源模块；
[0008]所述CPU采集模块包括蓄电池供电转换电路、主CPU、以及与所述主CPU相连接的时钟芯片、复位芯片、LED指示电路、雨量采集模块、电源低功耗控制电路、AD采集保护电路、RS485通讯接口 ；所述蓄电池供电转换电路连接到所述电源低功耗控制电路；所述AD采集保护电路连接一压力传感器；所述雨量采集模块连接一雨量采集传感器。
[0009]所述AD采集保护电路包括隔离采集单通道和非隔离采集三通道。
[0010]所述雨量采集传感器为翻斗式雨量采集传感器。
[0011 ] 所述压力传感器为投入式压力传感器。
[0012]所述PLC显示装置包括供电电源、PLC、无线通讯模块、液晶触摸屏；所述供电电源、无线通讯模块、液晶触摸屏均连接到PLC。
[0013]所述电源模块包括太阳能电池板组件、太阳能电池充电控制器、蓄电池；所述太阳能电池板组件连接到所述太阳能电池充电控制器，所述太阳能电池充电控制器连接到所述蓄电池；所述蓄电池连接到所述CPU采集模块中的蓄电池供电转换电路。
[0014]本实用新型的优点在于:1、可以实时监测到的几个相关水位，这样就可以比较合理调度水库进而合理调度机组的开停机以及增减负荷，保障整个水电站安全稳定运行。2、特别是在梯级调度中，提供几个梯级之间的相关水位的准确数据，对于合理安排梯级调度方式更加方便。3、可以根据当地的手机无线网络信号情况，选择最好的强度的无线通信模块进行数据传输，目前可供选择的模块有基于中国移动无线网络的GPRS模块、基于中国电信无线网络的CDMA模块、以及基于3G技术的无线网络模块，选择最好信号强度的无线模块，可以确保实现稳定可靠的数据连接。4、一个水位监测装置可同时监测四个测量通道水位值，即隔离采集单通道和非隔离采集三通道，可同时接四个投入式压力传感器进行水位值测量。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0015]下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
[0016]图1是本实用新型系统结构框图。
[0017]图2是本实用新型中水位监测装置硬件结构框图。
[0018]图3是本实用新型中PLC显示装置硬件结构框图。
【【具体实施方式】】
[0019]如图1所示，一种采用远程无线通信的水电站水位监测系统，整个实系统是由N个电站和单个上位水位PC管理系统构成的。具体到单个电站中，包括单个PLC显示装置和测量复数个相关联水位的水位监测装置。水位监测装置通过无线通信模块将水位值发送给上位机水位PC管理系统，PLC显示装置通过无线通讯模块接收并显示由所述上位机水位PC管理系统处理完成后的几个相关联水位数值。
[0020]如图2所示，水位监测装置采用模块化设计，包括电源模块、CPU采集模块；所述(PU采集模块连接所述电源模块；
[0021]所述CPU采集模块包括蓄电池供电转换电路、主CPU、以及与所述主CPU相连接的时钟芯片、复位芯片、LED指示电路、雨量采集模块、电源低功耗控制电路、AD采集保护电路、RS485通讯接口 ；所述蓄电池供电转换电路连接到所述电源低功耗控制电路；所述AD采集保护电路连接一压力传感器；所述雨量采集模块连接一雨量采集传感器。
[0022]其中CPU采集模块，是一个完全独立的模块，用户可根据实际应用的具体情况，软件配置投入式压力传感器测量深度。
[0023]无线通信模块采用的是CDMA、GPRS或3G无线通信模块；所述水位监测装置和PLC显示装置及上位机水位PC管理系统均通过无线通信模块进行数据通信。
[0024]所述AD采集保护电路包括隔离采集单通道和非隔离采集三通道。
[0025]所述雨量采集传感器为翻斗式雨量采集传感器。
[0026]所述压力传感器为投入式压力传感器。
[0027]所述电源模块包括太阳能电池板组件、太阳能电池充电控制器、蓄电池；所述太阳能电池板组件连接到所述太阳能电池充电控制器，所述太阳能电池充电控制器连接到所述蓄电池；所述蓄电池连接到所述CPU采集模块中的蓄电池供电转换电路。
[0028]如图3所示，所述PLC显示装置包括供电电源、PLC、无线通讯模块、液晶触摸屏；所述供电电源、无线通讯模块、液晶触摸屏均连接到PLC。其中所述的供电电源可以是电池组或开关电源；PLC通过无线通信模块接收到上位机水位PC管理系统发来的几个相关联水位数值，在触摸屏液晶上显示出来。
[0029]本实用新型的工作原理是:
[0030]每个水位监测装置每隔2?3分钟(可设置)开启一次数据采集，首先通过电源低功耗控制电路开启采集电源，15秒内完成采集处理并计算得到具体的水位值数据；数据通过RS485接口发送给无线通信模块，无线通信模块通过相应的端口使用TCP/IP通讯协议把数据发送给上位机水位PC管理系统，然后上位机水位PC管理系统集中处理水位数据，对几个相关联水位数据进行归类，并将实时水位值显示在人机界面上，同时打包几个相关的水位数据，发送给所述PLC显示装置，便于用户查看。
[0031]综上所述，本实用基于多种远程无线通讯的水电站水位监测系统提供几个相关水位数值显示，水位历史数据曲线等功能。本实用新型的优势在于水位监测装置采用模块化设计，CPU采集模块设计为独立的嵌入式模块，通过软件设置所述CPU采集模块可以实现不同的场合水位测量应用；电源采用太阳能发电系统供电，克服了传统供电方式拉线的麻烦，可以常年地正常工作运行，在连续阴雨天气下能够保证一个月的正常运行。采用通用的《Modbus协议》通信规约，实用性强；无线通信模块包括CDMA、GPRS或3G (可选)，不需要另外铺设通信线路，设备安装方便。
[0032]本实用新型可以实时监测到的几个相关水位，这样就可以比较合理调度水库进而合理调度机组的开停机以及增减负荷，保障整个水电站安全稳定运行。特别是在梯级调度中，提供几个梯级之间的相关水位的准确数据，对于合理安排梯级调度方式更加方便。可以根据当地的手机无线网络信号情况，选择最好的强度的无线通信模块进行数据传输，目前可供选择的模块有基于中国移动无线网络的GPRS模块、基于中国电信无线网络的CDMA模块、以及基于3G技术的无线网络模块，选择最好信号强度的无线模块，可以确保实现稳定可靠的数据连接。一个水位监测装置可同时监测四个测量通道水位值，即隔离采集单通道和非隔离采集三通道，可同时接四个投入式压力传感器进行水位值测量。
[0033]上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属【技术领域】的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
【权利要求】
1.采用远程无线通信的水电站水位监测系统，其特征在于:包括一带有无线通讯模块的上位机水位PC管理系统，及复数个电站；所述每个电站包括一带有无线通讯模块的PLC显示装置、及一带有无线通讯模块的水位监测装置； 所述水位监测装置包括电源模块、CPU采集模块；所述CPU采集模块连接所述电源模块； 所述CPU采集模块包括蓄电池供电转换电路、主CPU、以及与所述主CPU相连接的时钟芯片、复位芯片、LED指示电路、雨量采集模块、电源低功耗控制电路、AD采集保护电路、RS485通讯接口 ；所述蓄电池供电转换电路连接到所述电源低功耗控制电路；所述AD采集保护电路连接一压力传感器；所述雨量采集模块连接一雨量采集传感器。
2.如权利要求1所述的采用远程无线通信的水电站水位监测系统，其特征在于:所述AD采集保护电路包括隔离采集单通道和非隔离采集三通道。
3.如权利要求1所述的采用远程无线通信的水电站水位监测系统，其特征在于:所述雨量采集传感器为翻斗式雨量采集传感器。
4.如权利要求1所述的采用远程无线通信的水电站水位监测系统，其特征在于:所述压力传感器为投入式压力传感器。
5.如权利要求1所述的采用远程无线通信的水电站水位监测系统，其特征在于:所述PLC显示装置包括供电电源、PLC、无线通讯模块、液晶触摸屏；所述供电电源、无线通讯模块、液晶触摸屏均连接到PLC。
6.如权利要求1所述的采用远程无线通信的水电站水位监测系统，其特征在于:所述电源模块包括太阳能电池板组件、太阳能电池充电控制器、蓄电池；所述太阳能电池板组件连接到所述太阳能电池充电控制器，所述太阳能电池充电控制器连接到所述蓄电池；所述蓄电池连接到所述CPU采集模块中的蓄电池供电转换电路。
【文档编号】G01F23/14GK204101127SQ201420526945
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】林泽峰, 李水珠 申请人:福建亿华源能源管理有限公司