一种发电机无线监控装置的制作方法

本发明涉及发电机无线监控系统，尤其涉及由发动机驱动的发电机无线监控系统。

背景技术：

发电机组主要由发动机、发电机和电控系统组成，发电机由发动机驱动，在电控系统的控制下将燃油的化学能转化为电能，具有广泛的应用，例如：应急用电、野外作业、灾害救治、户外生活及旅行、游艇及车辆自备电源、移动通讯基站等诸多场合。

在发电机组生产和使用过程中，为了检查发电机组的工作状态，需要对发电机组输出的电流、电压和功率等状态参数进行实时监控，此时通常需要在发电机组的输出端连接专用的测试设备，例如：电参数测量仪。但是这些测试设备体积较大，比较笨重，与发电机和负载之间都要连接多根导线，当负载或发电机组更换时需要重新连接所有导线，而且需要专用外部电源，使用起来很不方便，通常只能在生产厂家的专用测试间内才能使用，无法满足发电机组用户在野外随时随地监控发电机组工作状态的需要。

本发明正是着眼于现有发电机组所采用专用测试设备的不足，在发电机组内设置专用的无线监控装置，该装置结构简单，与发电机输出端和负载之间没有外部导线连接，可不改变发电机组原有的电控系统独立工作，并可由发电机自身供电，无需电网、蓄电池等外部电源，具有可靠性高、成本低、改造简单的优点。在发电机启动之后该装置能对发电机组的输出电压、电流和功率等状态参数进行实时检测，可随时随地通过WIFI、GPRS或蓝牙等无线通信方式将检测数据发送到用户的手机、电脑以及可穿戴设备上的客户端。此外，本专利还为该装置增加了无线关机功能，利用用户身边的手机等客户端软件，用户无需接近发电机组就能实时查看发电机组的工作参数，并可以通过客户端软件关闭发电机组，极大的方便了用户使用。

经过优化改进，本发明将发电机无线监控装置的天线安装在发电机电器盒上，具有无线通信效果好和安装结构简单的明显优点，并且按此方案能很容易对现有发电机组进行改造，易于实施。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种发电机无线监控装置。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种发电机无线监控装置，包括发电机、采集发电机状态参数的监控器、以无线通信方式连接监控器的客户端，其特征在于，还包括一设置于发电机上的电器盒、以及用于无线通信的天线；

所述天线设置在电器盒上，天线通过传输线连接监控器，天线通过发送和接收无线信号无线连接客户端；

所述电器盒上还至少设置有发电机的输出插座、电气开关、指示灯中的一种。

进一步的，所述电器盒由盒体和盒盖组成，所述盒体与发电机相连，所述天线设置在盒盖上。

进一步的，所述盒盖由板状金属材料构成，所述天线根部穿过盒盖上的安装孔，并通过相应的紧固件与盒盖相连。

进一步的，所述天线为外置式天线。

进一步的，所述所述天线由天线罩、天线杆、天线座和传输线构成，所述天线座与电器盒的盒盖相连。

进一步的，所述监控器由电源模块、数据采集模块、数据处理模块、无线通信模块组成，其中：

所述电源模块的输入端与发电机相连，电源模块的输出端与数据处理模块和/或无线通信模块相连，电源模块用于为数据处理模块和/或无线通信模块提供电源；

所述数据处理模块主要由微处理器MCU构成，用于根据采集数据并计算发电机的电压U、电流I、功率W和耗油量G参数，并将计算得到的发电机参数发送给无线通信模块；

所述数据采集模块主要包括电压采集单元和电流采集单元，所述电压采集单元对发电机的输出电压U进行检测，并通过差分电路将发电机输出电压U处理成适合微处理器MCU进行AD采样的电压信号，将信号送入微处理器MCU采样，所述电流采集单元对发电机的输出电流I进行检测，并将输出电流I转化为电压信号，经过运放处理和外围电路差分取样及滤波生成适合微处理器MCU进行AD采样的电压信号，将信号送入微处理器MCU采样，数据采集模块的输出端与数据处理模块相连，将采集到的电压和电流数据发送给数据处理模块

所述无线通信模块与数据处理模块相连，用于将发电机参数以无线通信的方式发送给客户端。

进一步的，所述客户端包括安装有客户端软件的用户手机和电脑和可穿戴设备。

进一步的，所述无线通信模块与客户端之间通过WIFI、GPRS或蓝牙等方式中的任意一种进行无线通信，将发电机参数通过客户端显示在用户手机、电脑或可穿戴设备上。

进一步的，所述电源模块由整流桥、反激式变压器和开关电源芯片构成，电源模块将发电机输出的交流电通过整流桥转换为直流电，再将该直流电的电压通过反激式变压器和开关电源芯片处理成数据处理模块和无线通信模块可用的供电电压。

进一步的，该发电机无线监控装置还包括执行模块，所述执行模块由继电器和继电器驱动电路构成，执行模块与数据处理模块相连，通过客户端向无线通信模块发送关机指令时，执行模块可以对发动机进行熄火操作，使发电机组停止工作。

本发明的有益效果是:

本发明在发电机组内设置专用的无线监控装置，该装置结构简单，与发电机输出端和负载之间没有外部导线连接，可不改变发电机组原有的电控系统独立工作，并可由发电机自身供电，无需电网、蓄电池等外部电源，具有可靠性高、成本低、改造简单的优点。

在发电机启动之后该装置能对发电机组的输出电压、电流和功率等状态参数进行实时检测，可随时随地通过WIFI、GPRS或蓝牙等无线通信方式将检测数据发送到用户的手机、电脑以及可穿戴设备上的客户端。

此外，本发明还为该装置增加了无线关机功能，利用用户身边的手机等客户端软件，用户无需接近发电机组就能实时查看发电机组的工作参数，并可以通过客户端软件关闭发电机组，极大的方便了用户使用。

本发明将发电机无线监控装置的天线安装在发电机电器盒上，具有无线通信效果好和安装结构简单的明显优点，并且按此方案能很容易对现有发电机组进行改造，易于实施。

附图说明

图1是本发明的发电机无线监控装置结构框图；

图2是本发明实施例一的发电机组立体图；

图3是本发明实施例一的发电机组前视图；

图4是本发明实施例一的发电机组电器盒立体图；

图5是本发明的监控器和天线立体图；

图6是本发明天线与盒盖的装配图；

图7是本发明实施例一的发电机组盒盖和天线的爆炸图；

图8是本发明监控器电源模块的电路原理图；

图9是本发明监控器电压和频率采集单元的电路原理图；

图10是本发明监控器电流采集单元的电路原理图；

图11是本发明监控器数据处理模块的电路原理图；

图12是本发明监控器执行模块的电路原理图；

图13是本发明实施例二的发电机组立体图；

图14是本发明实施例二的发电机组电器盒立体图（盒盖从盒体上拆开）；

图15是本发明实施例二的发电机组盒盖和天线的爆炸图。

图中标号说明：1.发电机组，2.电器盒，201.盒体，202.盒盖，3.机壳，4.框架，5.天线，501.天线罩，502.天线杆，503.天线座，504.天线接头，505.螺母，506.传输线，6.监控器，7.输出插座，8.电气开关，9.指示灯，10.接地螺栓。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

本专利提供2种实施方案：

实施例一：

本实施例所述发电机为电励磁同步发电机或多极永磁发电机，前者为传统的小型发电机组，后者为代表小型发电机组发展方向的逆变发电机组或直流充电发电机组，发电机与发动机曲轴输出端相连，在发动机的驱动下输出电能，所述发动机为汽油、柴油或燃气发动机。但是显然本专利所述的发电机无线监控装置并不受发电机组种类的限制，在太阳能发电、风能发电以及人力发电领域也可以应用。

如图1至图12所示，本实施例所述发电机组1主要由发动机、发电机、机壳3、电器盒2和电控系统构成，发动机与机壳3相连，发电机与发动机相连，发动机和发电机都被容纳于机壳3之内。机壳3上设置有电器盒2，电器盒2主要由盒体201和盒盖202构成，盒体201为塑料件，与一部分机壳3融为一体。盒盖202主要由面板构成，面板一般由金属板材制成，面板上设置有多个安装孔，用来安装输出插座7、电气开关8、指示灯9和接地螺栓10等器件，当然，电器盒2内部也可以安装电控系统的其他部分，例如控制器和点火块等。天线5安装在电器盒2上，监控器6与机壳3相连，监控器6与天线5之间用传输线506相连。

如图1至图12所示，本实施例所述的发电机无线监控装置主要包括：监控器6、天线5和客户端模块，所述监控器6由电源模块、数据采集模块、数据处理模块、执行模块和无线通信模块构成，监控器6与机壳3相连，监控器6通过导线与发电机相连，用来对发电机进行监测和控制。

如图6和图7所示，所述天线5为外置式天线，主要由电线罩501、天线杆502、天线座503、天线接头504和传输线506构成，天线座503和天线接头504位于天线根部，其中天线接头504上带有螺母505，天线接头504穿过盒盖202上的安装孔，天线接头504通过螺母505与盒盖202相连，天线座503与天线接头504通过螺纹相连，天线杆502与天线座503相连，天线杆502容纳于天线罩501内，天线罩501口部与天线座503相连。

本专利的发电机无线监控装置可以独立工作，只要与发电机的功率输出端L/N线连接即可，无需外部电源，具有结构简单，可靠性高的优点。由于该监控系统与发电机自身的电控系统不发生联系，不存在兼容性问题，可广泛应用于各种类型的发电机组，例如电励磁发电机组或逆变发电机组。

如图1和图8所示，所述电源模块的输入端与发电机相连，电源模块的输出端与数据处理模块和无线通信模块相连，电源模块用来为数据处理模块和无线通信模块提供电源。所述电源模块主要由整流桥、反激式变压器和开关电源芯片构成，电源模块首先将发电机输出的交流电通过整流桥转换为直流电，再将该直流电的电压通过反激式变压器和开关电源芯片处理成数据处理模块、无线通信模块和其他电路可用的供电电压。即该发电机无线监控系统由发电机自身供电，无需外部电源或蓄电池。

如图8所示，该电源模块的工作原理如下：

1、发电机发出的交流电经过保险丝F1及整流桥整流为直流电压，RVSA1 NTC电阻起到启动过程中限制C7充电电流的做用，防止整流桥损坏。

2、整流后的直流电压通过反激式变压器及TNY288PG开关电源芯片进行处理，TNY288PG从R1、R2、R3取电启动及工作。

3、开关电源工作时，反激式变压器次级耦合出恒定的7V电源，D4及U6等构成反馈回路。

4、U1将7V电压转为5V供比较器、电流传感器使用。

5、U2将5V电压转为3.3V供MCU和运放、无线通信模块等芯片和电路使用。

如图1所示，所述数据采集模块主要包括电压采集单元、电流采集单元和频率采集单元，电压采集单元对发电机的输出电压U进行检测，电流采集单元对发电机的输出电流I进行检测，频率采集单元对发电机输出电压的频率进行检测，数据采集模块的输出端与数据处理模块相连，将采集到的电压、电流和频率数据发送给数据处理模块。如图1和图11所示，所述数据处理模块主要由微处理器MCU、复位电路、外部存储芯片和晶振电路等组成，主要用来根据采集数据计算发电机的电压U、电流I、频率、功率W和耗油量G等参数，并将计算得到的发电机参数发送给无线通信模块。

如图1和图9所示，所述电压采集单元通过差分电路将发电机输出电压处理成适合微处理器MCU进行AD采样的电压信号，将信号送入微处理器MCU采样。电压信号经过比较器比较产生与发电机电压频率相同的方波信号，供微处理器MCU采样计算频率。如图1和图10所示，所述电流采集单元通过电流传感器检测发电机输出电流，将电流信号转化为电压信号，经过运放处理和外围电路差分取样及滤波生成适合微处理器MCU进行AD采样的电压信号，将信号送入微处理器MCU采样。

如图1所示，所述无线通信模块与数据处理模块相连，所述天线5通过传输线506与无线通信模块相连，用来发送或接收无线信号，天线5对无线信号有放大作用，可以增加无线信号的传播距离。

无线通信模块通过天线5可以与客户端模块之间进行双向无线通信，主要用来将发电机参数以无线通信的方式发送给客户端模块，以及以无线通信的方式接受客户端模块发出的关机指令，客户端模块主要包括安装有客户端软件的用户手机、电脑或可穿戴设备等。

所述无线通信模块与客户端模块之间通过WIFI、GPRS或蓝牙等方式中的任意一种进行双向无线通信，将采集和计算得到的电压、电流、频率、功率和耗油量等发电机参数通过客户端软件显示在用户手机或电脑或可穿戴设备上，方便用户实时查看发电机运行状态。当用户距离发电机较近时，利用WIFI或蓝牙技术，用户的手机、电脑或可穿戴设备可以直接与发电机上的无线通信模块相连，二者直接进行无线通信。当用户距离发电机较远时，用户的手机、电脑或可穿戴设备可以通过路由器或基站等与无线通信模块相连，二者可进行远程无线通信，此时发电机通过无线通信模块可以与远程服务器或云平台相连，可以将采集到的数据发送给远程服务器或云平台进行查看、储存和分析计算。

当用户将燃油加满油箱后，根据油箱容积和发电机的耗油量G可以计算出油箱剩余的燃油量，用户可以在手机、电脑或可穿戴设备等终端的客户端软件上方便的查看油箱剩余燃油量，当燃油量不足时，系统会发出警报，提醒用户及时为发电机补充燃油，防止发电机组因燃油耗尽而停止工作。

基于采集到的发电机运行时间和功率等参数，所述客户端模块中所安装的客户端软件能够根据运行状态显示发电机的警告、维修保养信息和故障帮助信息，发现和解决用户使用发电机过程中遇到的问题。例如，当发现采集到的发电机功率超过额定功率时，软件会发出过载警告。当运行时间达到维修保养规定的时期时，软件提醒用户尽快对发电机进行维修保养，例如更换发动机机油、清洗空滤和更换火花塞等。当遇到发动机无法启动、发电机无法正常工作等问题时，用户可以通过查看软件中的帮助信息排除故障。

如图1和12所示，所述执行模块主要由继电器和继电器驱动电路构成，执行模块与数据处理模块相连，通过客户端软件向发电机组发送关机指令时，数据处理模块接收无线通信模块的关机信号，计算处理后向执行模块发出关机指令，执行模块对发动机进行熄火操作，使发电机组停止工作。这样以来，当发电机组使用完毕时，用户不必接近发电机组，就可以远程关闭发电机，用户使用和操作都非常方便。

综上所述，本专利通过独立的数据采集模块对发电机电压、电流和频率等参数进行实时采集，经过数据处理模块的计算处理得到发电机功率和耗油量等参数，通过无线通信模块和天线以WIFI等无线通信方式将发电机参数发送到用户的手机、电脑和可穿戴设备等终端设备上，用户在客户端软件上即可方便的查看发电机运行参数，不必靠近发电机，用户就可以随时随地掌握发电机耗油量和运行状态，极大的方便了用户使用，改善了用户体验。本专利的电源模块、数据采集模块、数据处理模块、执行模块和无线通信模块自成一体构成监控器6，监控器6仅与发电机的L、N输出端相连，可独立完成监测任务，结构简单，改造方便，可靠性高。由于与发电机自身的电控系统不发生联系，不存在兼容性问题，可广泛应用于各种类型发电机组，例如电励磁同步发电机组或逆变发电机组等。

本专利将发电机无线监控装置的天线5安装在发电机电器盒2上，具有无线通信效果好和安装结构简单的明显优点，并且按此方案能很容易对现有发电机组进行改造，易于实施。

实施例二：

如图13至图15所示，与实施例一相比，本实施例的主要区别在于：本实施例所述发电机为开放式结构，没有机壳3，发电机和发动机安装在框架4上，电器盒2由盒体201和盒盖202组成，盒体201一般为塑料件，直接与框架4相连。盒盖202一般由金属板材制造，上面有多个安装孔，用来安装输出插座7、指示灯9或电气开关8等器件。

如图13至图15所示，本实施例的天线5安装在电器盒2的盒盖202上，天线5的天线座503穿过盒盖202上的安装孔，通过天线接头504上的螺母505与盒盖202相连。本实施例的天线5安装在电器盒2外部，当然根据需要，天线5也可以安装在电器盒2内部。

但是，本专利的应用并不受发电机种类的限制，显然本专利也可用于其他类型的发电机组，例如大型的柴油发电机组，以及各种有刷或无刷的电励磁同步发电机组或直流充电发电机。当然，本专利在太阳能发电、风能发电以及人力发电领域也可以应用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。