一种基于网络技术的水轮机温度监控系统的制作方法

本发明涉及的是一种网络技术，具体的说，是一种基于网络技术的水轮机温度监控系统。

背景技术：

水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。而水轮机在工作时因承受的负载很大，则会使水轮机的温度过高，即水轮机在对发动机进行驱动式的温度可高大500℃，如果水轮机长期处于500℃的高温下工作便会出现故障，导致水轮机无法驱动发电机发电。为了防止水轮机的温度过高，人们便采用点对点的监控方式对水轮机的温度进行实时监控，然而，现有的对水轮机温度进行监控的点对点的监控方式存在对水轮机温度监控的准确性差的问题，导致监控人员不能准确的掌握水轮机温度，致使水轮机的温度过高，而出现故障；并且现有的点对点的监控方式还存在信息传输不及时的问题，导致监控人员不能及时的对水轮机的高温进行处理。

因此，提供一种既能提高对水轮机的温度监控的效果，又能对监控信息及时进行传输的水轮机温度监控系统便是当务之急。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有的对水轮机温度进行监控的点对点的监控方式存在对水轮机温度监控的准确性差，监控信息不能进行及时的传输的缺陷，提供的一种基于网络技术的水轮机温度监控系统。

为了实现上述目的，本发明采用的方案如下：一种基于网络技术的水轮机温度监控系统，主要由主站系统，和通过无线网络与主站系统相连接的分站系统组成；所述主站系统由第一单片机，均与第一单片机相连接的数据储存器、显示器、数据处理器和信号处理单元，以及与信号处理单元相连接的第一无线传输模块组成；所述分站系统由第二单片机，分别与第二单片机相连接的第二无线传输模块和空冷器，以及均通过RS-485总线与第二单片机相连接的温度巡航仪A、温度巡航仪B和温度巡航仪C组成；所述第一无线传输模块与第二无线传输模块通过无线网络相连接；所述第一单片机还与第一无线传输模块相连接。

所述信号处理单元由处理芯片U，三极管VT2，正极与三极管VT2的基极相连接、负极与处理芯片U的CF管脚相连接的极性电容C5，P极经电阻R9后与三极管VT2的基极相连接、N极与三极管VT2的集电极相连接的二极管D3，负极与二极管D3的P极相连接后接地、正极与三极管VT2的发射极相连接的极性电容C6，正极经电阻R10后与三极管VT2的发射极相连接、负极与处理芯片U的CM管脚相连接的极性电容C7，分别与处理芯片U的IN管脚和VS管脚以及第一无线传输模块相连接的信号接收滤波电路，以及分别与处理芯片U的OUT管脚和CM管脚以及VS管脚相连接的信号电平调节电路组成；所述处理芯片U的COM管脚分别与OUT管脚和CM管脚相连接；所述三极管VT2的基极还与处理芯片U的IN管脚相连接、其发射极则与处理芯片U的CC管脚相连接；所述信号电平调节电路与第一单片机相连接。

所述信号接收滤波电路由放大器P1，三极管VT1，正极经电阻R5后与三极管VT1的基极相连接、负极与第一无线传输模块相连接的极性电容C2，正极与极性电容C2的负极相连接、负极经电阻R7后与放大器P1的负极相连接的极性电容C4，P极经电阻R8后与放大器P1的负极相连接、N极与放大器P1的输出端相连接的二极管D2，一端与二极管D2的P极相连接、另一端与放大器P1的输出端相连接的电感L1，P极与放大器P1的正极相连接、N极经电阻R3后与三极管VT1的集电极相连接的二极管D1，正极经电阻R1后与二极管D1的P极相连接、负极经电阻R2后与三极管VT1的集电极相连接的极性电容C1，以及正极经电阻R4后与三极管VT1的集电极相连接、负极经电阻R6后与放大器P1的输出端相连接的极性电容C3组成；所述三极管VT1的发射极与放大器P1的输出端相连接；所述放大器P1的负极接地、其正极还与极性电容C2的正极相连接、其输出端还与处理芯片U的IN管脚相连接；所述极性电容C1的负极接地；所述极性电容C3的负极还与处理芯片U的VS管脚相连接。

所述信号电平调节电路由放大器P2，场效应管MOS，三极管VT3，三极管VT4，一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端接地的电阻R11，P极与三极管VT3的发射极相连接、N极经可调电阻R15后与三极管VT4的集电极相连接的二极管D4，正极经电阻R13后与放大器P2的负极相连接、负极经电阻R14后与放大器P2的输出端相连接的极性电容C8，P极与放大器P2的负极相连接后接地、N极经电阻R12后与极性电容C8的负极相连接的二极管D5，正极与场效应管MOS的漏极相连接、负极与三极管VT3的发射极相连接的极性电容C9，一端与三极管VT4的集电极相连接、另一端与处理芯片U的OUT管脚相连接的电阻R16，正极经电阻R18后与三极管VT4的基极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接的极性电容C10，P极与三极管VT4的基极相连接、N极经电阻R19后与极性电容C10的负极相连接的二极管D6，一端与处理芯片U的VS管脚相连接、另一端与场效应管MOS的源极相连接的电感L2，以及一端与场效应管MOS的栅极相连接、另一端与三极管VT4的基极相连接的可调电阻R17组成；所述三极管VT3的发射极还与极性电容C9的负极相连接、其基极则与处理芯片U的CM管脚相连接；所述二极管D4的N极还与放大器P2的负极相连接；所述三极管VT4的发射极与放大器P2的正极相连接；所述放大器P2的输出端与第一单片机相连接。

为了本发明的实际使用效果，所述处理芯片U则优先采用了AD736集成芯片来实现。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的分站系统所采集的信号通过无线网络发送给主站系统，无需通过线路连接，使整个监控系统更加简单，监控信息传输更快捷，造价成本更低。

(2)本发明能对接收的信号中的干扰信号进行消除或抑制；并能对输出的信号中的微弱电流信号或电荷信号进行放大，使信号更加稳定，并且本发明还能对信号频率固定的矩形波的占空比进行调节，使本发明输出的数字信号的电平更稳定，从而提高了本发明对信号处理的准确性，有效的确保了本发明对水轮机温度监控的准确性，使监控人员能很快的发现水轮机温度异常，并能对故障源进行准确的定位和排出。

(3)本发明的处理芯片U则优先采用了AD736集成芯片来实现，该芯片与外围电路相结合，能有效的提高本发明的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图。

图2为本发明的信号处理单元的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明主要由主站系统，和通过无线网络与主站系统相连接的分站系统组成。所述主站系统如图1所示，其由第一单片机，均与第一单片机相连接的数据储存器、显示器、数据处理器和信号处理单元，以及与信号处理单元相连接的第一无线传输模块组成。所述分站系统如图1所示，其由第二单片机，分别与第二单片机相连接的第二无线传输模块和空冷器，以及均通过RS-485总线与第二单片机相连接的温度巡航仪A、温度巡航仪B和温度巡航仪C组成；所述第一无线传输模块与第二无线传输模块通过无线网络相连接；所述第一单片机还与第一无线传输模块相连接。

为了确保本发明的可靠运行，本发明的第一单片机和第二单片机则优先采用了FM8PE59A单片机来实现。该第一单片机的TI0管脚与数据储存器相连接，PIN管脚与信号处理单元相连接，POUT1管脚与数据处理器相连接，POUT2管脚与显示器相连接。同时，第二单片机的POUT0管脚与第二无线传输模块相连接，CLK管脚与空冷器相连接，PIN0-PIN2管脚与RS-485总线的通过USB接口相连接。所述的RS-485总线则分别与温度巡航仪A、温度巡航仪B和温度巡航仪C相连接。

实施时，本发明的分站系统的温度巡航仪A和温度巡航仪B以及温度巡航仪C均采用了TCD-48数字温度巡检仪。温度巡航仪采用MCS-51单片机为内核，Pt100铂热电阻作为测温元件，测温范围为-200～500℃，测量温度分辨率为0.1℃。TCD-48数字温度巡检仪每台可采集监测48个热点，本发明采用了3台TCD-48数字温度巡检仪来对水轮机的温度进行监测，其TCD-48数字温度巡检仪的台数可根据水轮机的不同型号进行增减。所述的温度巡航仪A和温度巡航仪B以及温度巡航仪C分别设置在水轮机的外围，且温度巡航仪A和温度巡航仪B以及温度巡航仪C以水轮机为中心点成等边三角形分布在水轮机的外围对水轮机的不同热点进行监测。同时，本发明采用RS-485接口的串行数据总线来完成3台温度巡航仪与第二单片机的双向通信，该RS-485接口的串行转换接口与第二单片机的通信接口相连接，所述第二单片机对接收的信号进行分析处理后通过信号输出端传输给的第二无线传输模块。所述第二无线传输模块则通过无线网络将信息传输给主站系统第一无线传输模块，本发明可采用移动互联网络或其它网络进行信号传输。

同时，第二无线传输模块则将接收是信号传输给信号处理单元，该信号处理单元对接收的信号中的干扰信号进行消除或抑制；并能对输出的信号中的微弱电流信号或电荷信号进行放大，使信号更加稳定，并且本发明还能对信号频率固定的矩形波的占空比进行调节，使本发明输出的数字信号的电平更稳定。信号处理单元将处理后的信号转换为数字信号后传输给第一单片机，该第一单片机将接收的数字信号进行处理后得到水轮机的温度数字点传输给数据处理器，该数据处理器与第一单片机为双向连接，数据处理器对该温度数字点进行分析后得到水轮机的实际温度值，数据处理器并将得到的水轮机的实际温度值通过第一单片机显示到显示器上，监控人员便能通过显示器上所显示的水轮机的实际温度值对水轮机的温度进行监管，同时第一单片机将水轮机的实际温度值传输给与其相连接的数据储存器进行储存，以便于监控人员以后查看。

当显示器上所显示的水轮机温度值高与100℃时，监控人员则通过主站系统的第一单片机发送开启空冷器的指令，该指令通过第一无线传输模块通过无线网络传输给第二无线传输模块，第二无线传输模块将接收的指令信号传输给第二单片机，第二单片机则根据进行的信号控制空冷器开启，即空冷器对水轮机进行散热，使水轮机的温度能快速的降低。当显示器上显示的水轮机的温度降低到100℃以内，监控人员则会通过无线网络控制空冷器关闭。本发明的空冷器与水轮机的设置位置和使用为现有技术，本发明因此在本申请中进行具体的说明。

因此，本发明的分站系统能对水轮机温度进行准确的监控，并能通过无线网络将检测到的信息及时、准确的传输给主站系统；并且本发明的主站系统中的信号处理单元能对接收的信号进行有较好的处理，使站系统能提高第一单片机进行分析处理后准确的得到水轮机温度值，监控人员能通过本发明所监测的对水轮机的温度信息很快的发现水轮机温度异常，并能对故障源进行准确的定位和排出。本发明较好的实现了对水轮机温度的网络化监控。

其中，所述的信号处理单元如图2所示，其由处理芯片U，三极管VT2，电阻R9，电阻R10，极性电容C5，极性电容C6，极性电容C7，二极管D3，信号接收滤波电路，以及信号电平调节电路组成。

连接时，极性电容C5的正极与三极管VT2的基极相连接，负极与处理芯片U的CF管脚相连接。二极管D3的P极经电阻R9后与三极管VT2的基极相连接，N极与三极管VT2的集电极相连接。极性电容C6的负极与二极管D3的P极相连接后接地，正极与三极管VT2的发射极相连接。极性电容C7的正极经电阻R10后与三极管VT2的发射极相连接，负极与处理芯片U的CM管脚相连接。信号接收滤波电路分别与处理芯片U的IN管脚和VS管脚以及第一无线传输模块相连接。信号电平调节电路分别与处理芯片U的OUT管脚和CM管脚以及VS管脚相连接。

所述处理芯片U的COM管脚分别与OUT管脚和CM管脚相连接；所述三极管VT2的基极还与处理芯片U的IN管脚相连接，其发射极则与处理芯片U的CC管脚相连接；所述信号电平调节电路与第一单片机相连接。

实施时，本发明的三极管VT3、电阻R8、电阻R9、极性电容C4、极性电容C5、电感L2和二极管D4则形成了抗电磁干扰器，该抗电磁干扰器能将外界产生的对处理芯片U的电磁干扰信号进行抑制或减弱，有效的确保了处理芯片U对信号处理的效果。同时，信号处理单元的信号接收滤波电路的输入端与第一无线传输模块的信号输出接口相连接，而信号电平调节电路的输出端则与第一单片机相连接。为了本发明的实际使用效果，所述处理芯片U则优先采用了AD736集成芯片来实现。

进一步地，所述信号接收滤波电路由放大器P1，三极管VT1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，极性电容C1，极性电容C2，极性电容C3，极性电容C4，电感L1，二极管D1，以及二极管D2组成。

连接时，极性电容C2的正极经电阻R5后与三极管VT1的基极相连接，负极与第一无线传输模块相连接。极性电容C4的正极与极性电容C2的负极相连接，负极经电阻R7后与放大器P1的负极相连接。二极管D2的P极经电阻R8后与放大器P1的负极相连接，N极与放大器P1的输出端相连接。电感L1的一端与二极管D2的P极相连接，另一端与放大器P1的输出端相连接。

同时，二极管D1的P极与放大器P1的正极相连接，N极经电阻R3后与三极管VT1的集电极相连接。极性电容C1的正极经电阻R1后与二极管D1的P极相连接，负极经电阻R2后与三极管VT1的集电极相连接。极性电容C3的正极经电阻R4后与三极管VT1的集电极相连接，负极经电阻R6后与放大器P1的输出端相连接。

所述三极管VT1的发射极与放大器P1的输出端相连接；所述放大器P1的负极接地，其正极还与极性电容C2的正极相连接，其输出端还与处理芯片U的IN管脚相连接；所述极性电容C1的负极接地；所述极性电容C3的负极还与处理芯片U的VS管脚相连接。

运行时，该抗频混滤波电路中的电容C2和电阻R5则构成一个低通滤波器，该滤波器可以滤除电信号在的高频干扰；三极管VT1、极性电容C1、二极管D1和电阻R3形成另一个低通滤波器，该低通滤波器可以防止前一个低通滤波器对高频干扰滤除不够彻底而使电信号受到高频干扰。同时，而该抗频混滤波电路中的放大器P1、电容C4、电感L1和二极管D2则形成放大器，该放大器则对经滤波处理后的信号的微弱电流信号或电荷信号进行放大，使信号更加稳定。

更进一步地，所述信号电平调节电路由放大器P2，场效应管MOS，三极管VT3，三极管VT4，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，可调电阻R15，电阻R16，可调电阻R17，电阻R18，电阻R19，极性电容C8，极性电容C9，极性电容C10，电感L2，二极管D4，二极管D5，以及二极管D6组成。

连接时，电阻R11的一端与三极管VT3的集电极相连接，另一端接地。二极管D4的P极与三极管VT3的发射极相连接，N极经可调电阻R15后与三极管VT4的集电极相连接。极性电容C8的正极经电阻R13后与放大器P2的负极相连接，负极经电阻R14后与放大器P2的输出端相连接。二极管D5的P极与放大器P2的负极相连接后接地，N极经电阻R12后与极性电容C8的负极相连接。

同时，极性电容C9的正极与场效应管MOS的漏极相连接，负极与三极管VT3的发射极相连接。电阻R16的一端与三极管VT4的集电极相连接，另一端与处理芯片U的OUT管脚相连接。极性电容C10的正极经电阻R18后与三极管VT4的基极相连接，负极与放大器P2的输出端相连接。二极管D6的P极与三极管VT4的基极相连接，N极经电阻R19后与极性电容C10的负极相连接。电感L2的一端与处理芯片U的VS管脚相连接，另一端与场效应管MOS的源极相连接。可调电阻R17的一端与场效应管MOS的栅极相连接，另一端与三极管VT4的基极相连接。

所述三极管VT3的发射极还与极性电容C9的负极相连接，其基极则与处理芯片U的CM管脚相连接；所述二极管D4的N极还与放大器P2的负极相连接；所述三极管VT4的发射极与放大器P2的正极相连接；所述放大器P2的输出端与第一单片机相连接。

运行时，该信号电平调节电路的三极管VT3、二极管D4、极性电容C9、极性电容C13、电阻R16和可调电阻R15形成了高阻电路，该高阻电路能有效的将电信号中的强电磁干扰电波进行消除或抑制；同时放大器P2、极性电容C8、极性电容C10、电阻R14和可调电阻R17形成的调节器，该调节器能对信号频率固定的矩形波的占空比进行调节，能有效的降低电信号中的零点漂移，使电信号的平电保持一致，即使数字电信号更加稳定，该电磁干扰抑制电路能有效的使电信号保持稳定的状态，从而提高了信号处理单元对信号处理的效果，能有效的提高本发明对水轮机温度监控的准确性。

按照上述实施例，即可很好的实现本发明。