潜水电机保护器的制作方法

本发明提供一种潜水电机保护器，涉及潜水电机保护的技术领域。

背景技术：

潜水电机用途广泛，但由于在水下环境工作，易于损坏，其保护难度大，所以潜水电机的保护技术成为减少潜水电机损坏的重要技术手段。

现有的潜水电机保护器采用在潜水电机内设置正温度系数热敏电阻PTC和漏水电极探头分别作为潜水电机的温度过高和漏水的敏感元件，该正温度系数热敏电阻PTC相对于温度开关，也有的潜水电机内设置漏水浮子以检测是否漏水，这些敏感元件分别通过导线连接至水面以上的潜水电机保护器内，由该潜水电机保护器根据这些敏感元件的响应情况决定是否发出报警信号或切断潜水电机的供电电源。

现有的潜水电机保护器检测的物理量参数少，所以能够提供的保护项目少，也就是针对潜水电机存在保护盲区。

现有的潜水电机保护器的各个敏感元件分别通过导线连接至水面以上的潜水电机保护器内，导线的使用量大，投资高，并且投资会随导线根数或导线长度的增加儿迅速增加，尽管如此，当潜水电机深处水下数十米甚至数百米时，现有的潜水电机保护器根本不能满足保护的要求。

现有的潜水电机保护器功能非常简单，不便于功能的扩展和与数字自动化设备的互联。

技术实现要素：

根据以上现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种没有保护盲区、投资少和功能多等的数字自动化潜水电机保护器。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：本发明在水下的潜水电机处直接设置数采板，该数采板测量潜水电机的需要保护的物理量参数数据，并把这些物理量参数数据通过串口上传至水面以上的主控板，主控板根据其所获得的物理量参数数据判断是否发出报警信号或切断潜水电机的供电电源，从而起到保护潜水电机的目的；所述数采板与主控板之间的通信采用电力载波调制的方式进行；所述的数采板和主控板的控制核心是单片机。

本发明提供了一种潜水电机保护器，包括数采板和主控板，所述数采板和潜水电机同处水下，所述数采板安装在潜水电机外壁的外侧，并施以防水隔热材料与电机外壁或外界隔离，所述数采板检测潜水电机运行过程中的物理量参数，并把检测结果上传至主控板，所述主控板由直流电源适配器提供电源，在数采板上设置直流供电电源，该直流供电电源把电力供电系统的火线L与零线N之间提供的单相交流电压变换为稳定精确的直流电源电压作为数采板的电源电压，所述数采板与主控板之间采用导线LA和零线N相连接，采用一根电缆连接至水下的潜水电机和数采板。

所述所述导线LA与电力供电系统的火线L之间安装阻波器，该阻波器为低通滤波器，该阻波器容许工频交流电压顺利通过，而不容许高频电压信号通过，以使数采板与主控板的通信信号不会被系统阻抗短路而影响二者之间的正常通信，同时也不会向供电系统泄露高频信号而造成干扰。

所述电力供电系统的火线L和零线N是电力输入端，导线LA和零线N是电力输出端。

所述水下的潜水电机和数采板采用一根电缆连接至水面以上的设备，该电缆内的线芯包括所述导线LA、零线N和潜水电机的电源线以及潜水电机的保护线，所述导线LA和零线N是数采板与主控板之间的通信线和数采板的供电电源线。

数采板与主控板之间的通信采用载波调制的方式进行，以克服严重的电力干扰和满足信号传输的准确性稳定性。

在水上导线的相线上分别套装电流互感器，该电流互感器的电流信号输入主控板，以实现对潜水电机的电流保护。

所述数采板检测潜水电机的温度参数、漏水状态参数、缺水状态参数和电机电压参数等物理量参数，其中检测潜水电机的温度参数包括潜水电机的绕组温度参数、上轴承温度参数和下轴承温度参数，检测潜水电机的漏水状态参数包括潜水电机的油室漏水状态参数、潜水电机下腔漏水状态参数和潜水电机接线腔漏水状态参数，检测潜水电机电压参数取自潜水电机的接线腔的导线连接处。

所述主控板、直流电源适配器、阻波器和电流互感器安装在控制室或控制箱内，而不安装在水下。

所述主控板根据其所获得的物理量参数数据判断是否发出报警信号或切断潜水电机的供电电源，从而起到保护潜水电机的目的。

所述阻波器的一端连接电力供电系统的火线L和零线N，另一端连接导线LA和零线N，熔断器FU0的一端连接火线L，另一端连接压敏电阻RY0、电阻R0、电容C0和电感L0的一端，压敏电阻RY0、电阻R0和电容C0的另一端连接零线N，电感L0的另一端连接导线LA。

所述数采板采用单片机IC1作为其控制的核心元件，单片机IC1的型号为STC15W402AS，单片机IC1的引脚12连接直流供电电源正极5V，单片机IC1的引脚14接地，该接地端是直流供电电源的负极，单片机IC1的引脚12和14之间并联连接滤波和退耦电容C1、C2，单片机IC1的引脚3、4和5设置为A/D转换器的模拟输入端，分别连接潜水电机电压检测电路，二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、可调电阻RW1和电阻R4依次串联，二极管D2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、可调电阻RW2和电阻R8依次串联，二极管D3、电阻R9、电阻R10、电阻R11、可调电阻RW3和电阻R12依次串联，其中二极管D1～D3的阳极分别连接潜水电机的相线U、V、W，二极管D1～D3的阴极分别连接电阻R1、R5、R9的一端，电阻R4、R8、R12的另一端接地，二极管D0的阳极接地，二极管D0的阴极连接零线N，可调电阻RW1～RW3的可调抽头分别连接单片机IC1的引脚3、4、5，单片机IC1的引脚3、4、5分别连接稳压二极管DW1～DW3的阴极，稳压二极管DW1～DW3的阳极接地，二极管D1～D3把潜水电机的三相供电电压分别整流成脉动的直流电后，经电阻网络分压后分别输入单片机IC1内，经单片机IC1内的A/D转换器对输入的峰值电压信号编码后，就可以得到相应的潜水电机的供电电压有效值，可调电阻RW1～RW3用于校准测量的电压值，二极管D0起到隔离反向电压的作用，以防反向电压对弱电电路造成不利影响，稳压二极管DW1～DW3能够限制可能的过电压；单片机IC1的引脚7、8、9和10设置为A/D转换器的模拟输入端，分别连接潜水电机缺水和漏水状态检测电路，电阻R13～R16的一端分别连接电极探头RLS1～RLS4的一端，电极探头RLS1～RLS4的另一端接地，电阻R13～R16的另一端连接直流供电电源正极5V，电极探头RLS1～RLS4的电阻值随所接触处的含水率的增加而降低，电阻R13～R16分别与电极探头RLS1～RLS4组成分压电路，其分压值分别输入单片机IC1的引脚7、8、9和10，经单片机IC1内的A/D转换器对输入的电压信号编码后，在经过对该电压信号编码的比较后就可得到是否缺水或漏水的状态参数值；单片机IC1的引脚24、25和26分别连接热敏电阻RT1～RT3的一端, 单片机IC1的引脚23连接电容C4的一端，敏电阻RT1～RT3的另一端连接电容C4的另一端以及稳压二极管DW4的阴极和单片机IC1的引脚13，稳压二极管DW4的阳极接地，在相应热敏电阻与电容C4的充放电过程中，由单片机IC1内的数字定时器实现相应热敏电阻阻值的编码，然后根据热敏电阻的阻温特性进行查找进而确定温度值，稳压二极管DW4为电容C4提供放电通路和限制可能的感应过电压，单片机IC1的引脚11和13分别设置为比较器的反相和同相输入端，电阻R17与电阻R18之间串联可调电阻RW4，电阻R17的另一端连接直流供电电源正极5V，电阻R18的另一端接地，可调电阻RW4的可调抽头连接至电阻R17与可调电阻RW4之间和单片机IC1的引脚11；采用通信集成电路IC2发送和接收数据，通信集成电路IC2的型号为RS485，以增加通信距离，所述单片机IC1的引脚2连接通信集成电路IC2的引脚2和3，以控制通信集成电路IC2的工作状态，单片机IC1的引脚20连接与非门U1的一个输入端，单片机IC1的引脚22连接与非门U1的另一个输入端，其中单片机IC1的引脚20输出高频载波信号，单片机IC1的引脚22设置为串口数据发送端，单片机IC1的引脚21设置为串口数据接收端，单片机IC1的引脚22输出数据信号，与非门U1是二输入与非门，由与非门U1输出载波调制信号，与非门U1的输出端连接反向器U2的输入端，反相器U2的输出端连接通信集成电路IC2的引脚4，通信集成电路IC2把由引脚4输入的载波调制信号由引脚6和7输出，通信集成电路IC2由引脚6和7输入的载波调制信号由引脚1输出，经反相器U3隔离输出，反相器U3的输出端连接电阻20和电阻21的一端，电阻20的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q1的集电极连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接电源5V，电阻R21的另一端连接三极管Q1的发射极、电容C3的一端和单片机IC1的引脚21，电容C3的另一端接地，反相器U3与单片机IC1的引脚21之间的电路网络为滤波器滤除载波成分，保留数据成分，同时提高输出电平值，使滤波后的电平值满足单片机IC1的电平要求，使接收到的数据信号最终输入单片机IC1的引脚21，通信集成电路IC2的引脚8连接直流供电电源正极5V，通信集成电路IC2的引脚5接地，通信集成电路IC2的引脚6和7之间连接电阻R22，电阻R22的两端分别连接电容C5和电容C6的一端，电容C5和电容C6的另一端分别连接火线LA和零线N,电阻R22为火线LA和零线N之间的单相工频强电电压提供通路，电容C5和电容C6对工频成分阻抗很高，但对高频载波信号的阻抗很低，使电阻R22两端的工频电压成分很低以至于可以完全忽略，而使电阻R22两端的高频载波电压成分很高。

所述主控板采用单片机IC3作为其控制的核心元件，其特征在于：单片机IC3的型号为STC15W408AS，单片机IC3的引脚12连接直流电源适配器正极5V，单片机IC3的引脚14接地，该接地端是直流电源适配器的负极，单片机IC3的引脚12和14之间并联连接滤波和退耦电容C19、C20，单片机IC3的引脚3、4、5和8设置为A/D转换器的模拟输入端，电流互感器TA1～TA3分别与二极管D8～D9和电阻R35～R37并联连接，其中电流互感器TA1～TA3的一端与二极管D8～D9的阳极接地，电流互感器TA1～TA3的另一端分别连接单片机IC3的引脚3、4和5，单片机IC3内的A/D转换器分别把电阻R35～R37的电压峰值编码后进而获取了电流值；电阻R29～R33和按键SB0～SB4组成按键电路，以设置主控板的参数，所述按键电路通过单片机IC3内的A/D转换器检测各个按键所对应的电压范围来获取键值，电阻R29～R33依次串联，电阻R29的一端连接直流电源适配器正极5V，按键SB0～SB4的一端接地，按键SB0～SB4的另一端分别连接电阻R29～R33的另一端，电阻R34的一端连接电阻R29、电阻R30和按键SB0的一端，电阻R34的另一端连接电容C11的一端和单片机IC3的引脚8；定时集成电路IC5和定时集成电路IC6及其外围元器件组成报警电路，该报警电路受单片机IC3的引脚13控制，定时集成电路IC5和定时集成电路IC6是555集成定时器，电容C12和电容C13并联后，其一端接地，另一端连接直流电源适配器正极5V，定时集成电路IC5及其外围元器件组成低频方波振荡电路，定时集成电路IC6及其外围元器件组成高频振荡电路，该高频振荡电路受所述低频方波振荡电路的控制，使所述高频振荡电路输出间歇式高频信号，所述的高频信号为音频信号，所述低频信号频率约为1Hz左右，所述低频方波振荡电路输出驱动发光元器件，进而输出发光报警信号，所述高频振荡电路输出驱动扬声器HW，发出音频报警信号；单片机IC3的引脚9连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2为PNP型三极管，三极管Q2的发射极连接直流电源适配器正极5V，三极管Q2的集电极连接继电器KA的线圈的一端，继电器KA的线圈的另一端接地，继电器KA的线圈与二极管D12并联，继电器KA的常闭触点连接至潜水电机的控制电路，其中二极管D12的阳极接地，单片机IC3通过其引脚9控制三极管Q2，进而控制继电器KA，最终达到是否停止潜水电机的目的；设置一个液晶显示屏以显示相关信息，所述液晶显示屏的型号是1602A，单片机IC3的P2口连接液晶显示屏的数据端口，以实现二者的数据交流，单片机IC3的引脚15、16和19分别连接所述液晶显示屏的引脚4、5和6，以实现对液晶显示屏工作状态的控制，设置可调电阻RW5以调节液晶显示屏的对比度，单片机IC3的引脚6连接电阻R44的一端，电阻R44的另一端连接三极管Q3的基极，三极管Q3是PNP型三极管，三极管Q3的发射极连接直流电源适配器正极5V，三极管Q3的集电极连接液晶显示屏的引脚15，单片机IC3通过三极管Q3控制液晶显示屏背光灯的亮灭；液晶显示屏的引脚1和16接地，液晶显示屏的引脚2连接直流电源适配器正极5V；采用通信集成电路IC4发送和接收数据，通信集成电路IC4的型号为RS485，以增加通信距离，所述单片机IC3的引脚7连接通信集成电路IC2的引脚2和3，以控制通信集成电路IC2的工作状态，单片机IC3的引脚20连接与非门U4的一个输入端，单片机IC3的引脚22连接与非门U4的另一个输入端，其中单片机IC3的引脚20输出高频载波信号，单片机IC3的引脚22设置为串口数据发送端，单片机IC3的引脚21设置为串口数据接收端，单片机IC3的引脚22输出数据信号，与非门U4是二输入与非门，由与非门U4输出载波调制信号，与非门U4的输出端连接反向器U5的输入端，反相器U5的输出端连接通信集成电路IC4的引脚4，通信集成电路IC4把由引脚4输入的载波调制信号由引脚6和7输出，通信集成电路IC4由引脚6和7输入的载波调制信号由引脚1输出，经反相器U6隔离输出，反相器U6的输出端连接电阻46和电阻47的一端，电阻46的另一端连接三极管Q4的基极，三极管Q4为NPN型三极管，三极管Q4的集电极连接电阻R45的一端，电阻R45的另一端连接直流电源适配器正极5V，电阻R47的另一端连接三极管Q4的发射极、电容C21的一端和单片机IC3的引脚21，电容C21的另一端接地，反相器U6与单片机IC3的引脚21之间的电路网络为滤波器滤除载波成分，保留数据成分，同时提高输出电平值，使滤波后的电平值满足单片机IC3的电平要求，使接收到的数据信号最终输入单片机IC3的引脚21，通信集成电路IC4的引脚8连接直流电源适配器正极5V，通信集成电路IC4的引脚5接地，通信集成电路IC4的引脚6和7之间连接电阻R48，电阻R48的两端分别连接电容C22和电容C23的一端，电容C22和电容C23的另一端分别连接火线LA和零线N,电阻R48为火线LA和零线N之间的单相工频强电电压提供通路，电容C22和电容C23对工频成分阻抗很高，但对高频载波信号的阻抗很低，使电阻R48两端的工频电压成分很低以至于可以完全忽略，而使电阻R48两端的高频载波电压成分很高。

为主控板供电的直流电源适配器是变压器隔离式，在数采板上设置的直流供电电源是变压器隔离式的，以保证电路的正常稳定工作，在数采板的直流供电电源内设置阻波电感L1，该阻波电感L1对高频载波电压成分有很强的抑制作用，以使数采板与主控板的通信信号不会被该直流供电电源的输入阻抗短路而影响二者之间的正常通信。

所述数采板与主控板之间通信的载波的频率为100KHz～500KHz，数据的传送波特率为9600b/s左右。

数采板向主控板发送的数据采用双字节无符号数，第一个字节是数据说明码，用于描述所传送的数据的类型和属性，第二个字节是数据码，为所传送的数据的具体量值。

所述的数据说明码的高4位为主说明码，用于描述数据的类型，所述的数据说明码的低4位为辅助说明码，用于对相应类型的数据的特征进行更详细的描述。

所述的主说明码的协议为：0000表示漏水，0001表示温度，0010表示电压，0011表示电流，其中漏水和缺水采用相同的主说明码，由辅助说明码加以区分；所述的辅助说明码的协议为：对于漏水，当最低位为1时表示漏水数据，当最低位为0时表示缺水数据，对于温度，低3位表示测温的位置，第4位表示温度值的正负，其中0表示正温度，1表示负温度，对于电压和电流，低2位表示电压和电流的相序数。

所述数采板向所述主控板发送一个数据时，首先发送数据说明码，再发送数据码，每两个数据之间的发送间隔时间应远大于每个数据的数据说明码与数据码之间的发送间隔时间，以使主控板能够很好地分离出每个数据。

所述的数采板和主控板采用串口发送和接收数据。

所述的数采板和主控板之间采用半双工通信或所述的数采板仅发送数据而不接收数据。

当所述数采板完成一个物理量参数数据的测量后，就立刻启动发送数据程序，把该物理量参数数据发送到所述的主控板。

把所述主控板的串口中断设置为最高优先级中断，当所述主控板的串口接收到数据时，就立即停止其它程序的运行，转而运行数据接收程序，以保证数据的正常接收而不被遗漏。

当潜水电机停机时，主控板运行数据存储程序，在其数据存储器EEPROM中保存各个物理量参数的最后一个或数个数据，所述各个物理量参数的最后一个或数个数据是潜水电机停机前被所述主控板最后一次或数次所获得的各个数据。

本发明所述的潜水电机保护器所具有的有益效果为：在水下的潜水电机处安装数采板直接检测潜水电机的物理量参数数据，检测的物理量参数数据多，消除了潜水电机的保护盲区；数采板与主控板之间采用串口通信，并使用工频电源线作为通信线，使用的导线少，投资少；数采板与主控板之间采用载波调制的方式通信，并采用RS485通信技术，通信距离远；采用单片机作为数采板和主控板的控制核心元件，自动化程度高，功能强大，便于与其它数字自动化设备的互联；电流互感器安装在水面以上，电流信号包含的信息量大，拓展了电流保护的范围；主控板能够自动保存潜水电机停机前被所述主控板最后所获得的各个物理量参数的个别数据，有助于数据的分析和故障的判断。

附图说明

图1所示为本发明所述的潜水电机保护器的原理图；

图2所示为本发明所述的数采板的电路原理图；

图3所示为本发明所述的数采板的直流供电电源电路原理图；

图4所示为本发明所述的主控板电路原理图；

图5所示为图4所示电路原理图的局部电路图；

图6所示为图4所示电路原理图的局部电路图；

图7所示为数采板、主控板和阻波器之间的连接关系原理图。

其中，R0～R48、电阻 C0～C23、电容 L0、L1、电感 D0～D12、二极管 Q1、Q4、NPN型三极管 Q2、Q3、PNP型三极管 DF、发光二极管 HW、扬声器 KM、接触器的常开触点 KA、继电器 FU0、FU2、熔断器 TA1、TA2、TA3、电流互感器 RY0、RY1、压敏电阻 T、变压器 MCR、晶闸管 TL431、稳压三极管 DW1～DW5、稳压二极管 SB0～SB5、按钮 U1～U6、二输入与非门 1602A、液晶显示屏 IC1、IC3、单片机 IC2、IC4、通信集成电路 IC5、IC6、定时集成电路 RW1～RW5、可调电阻 L、电力供电系统的火线 N、零线 LA、导线。

还有，单片机IC1的型号是STC15W402AS，单片机IC3的型号是STC15W408AS，通信集成电路IC2和IC4的信号是RS485，定时集成电路IC5和IC6是555集成定时器，U、V和W为潜水电机的3个接线端，A、B、C为电力供电系统的3相电源，PE为保护线，分别把二输入与非门U2、U3、U5和U6的两个输入端连接在一起，使二输入与非门U2、U3、U5和U6起到反相器的作用。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述的潜水电机保护器的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明所述的潜水电机保护器所采用的技术方案是:在水下的潜水电机处直接设置数采板，该数采板测量潜水电机的需要保护的物理量参数数据，并把这些物理量参数数据通过串口上传至水面以上的主控板，主控板根据其所获得的物理量参数数据判断是否发出报警信号或切断潜水电机的供电电源，从而起到保护潜水电机的目的；所述数采板与主控板之间的通信采用电力载波调制的方式进行；所述的数采板和主控板的控制核心是单片机。

如附图1所示，本发明所述的一种潜水电机保护器，包括数采板和主控板，所述数采板和潜水电机同处水下，所述数采板安装在潜水电机外壁的外侧，并施以防水隔热材料与电机外壁或外界隔离，所述数采板检测潜水电机运行过程中的物理量参数，并把检测结果上传至主控板，所述主控板由直流电源适配器提供电源，在数采板上设置直流供电电源，该直流供电电源把电力供电系统的火线L与零线N之间提供的单相交流电压变换为稳定精确的直流电源电压作为数采板的电源电压，所述数采板与主控板之间采用导线LA和零线N相连接，采用一根电缆连接至水下的潜水电机和数采板。

所述所述导线LA与电力供电系统的火线L之间安装阻波器，该阻波器为低通滤波器，该阻波器容许工频交流电压顺利通过，而不容许高频电压信号通过，以使数采板与主控板的通信信号不会被系统阻抗短路而影响二者之间的正常通信，同时也不会向供电系统泄露高频信号而造成干扰；所述电力供电系统的火线L和零线N是电力输入端，导线LA和零线N是电力输出端。

所述水下的潜水电机和数采板采用一根电缆连接至水面以上的设备，该电缆内的线芯包括所述导线LA、零线N和潜水电机的电源线以及潜水电机的保护线，所述导线LA和零线N是数采板与主控板之间的通信线和数采板的供电电源线。

数采板与主控板之间的通信采用载波调制的方式进行，以克服严重的电力干扰和满足信号传输的准确性稳定性。

在水上导线的相线上分别套装电流互感器，该电流互感器的电流信号输入主控板，以实现对潜水电机的电流保护。

所述数采板检测潜水电机的温度参数、漏水状态参数、缺水状态参数和电机电压参数等物理量参数，其中检测潜水电机的温度参数包括潜水电机的绕组温度参数、上轴承温度参数和下轴承温度参数，检测潜水电机的漏水状态参数包括潜水电机的油室漏水状态参数、潜水电机下腔漏水状态参数和潜水电机接线腔漏水状态参数，检测潜水电机电压参数取自潜水电机的接线腔的导线连接处。

所述主控板、直流电源适配器、阻波器和电流互感器安装在控制室或控制箱内，而不安装在水下。

所述主控板根据其所获得的物理量参数数据判断是否发出报警信号或切断潜水电机的供电电源，从而起到保护潜水电机的目的。

如附图1所示，所述阻波器的一端连接电力供电系统的火线L和零线N，另一端连接导线LA和零线N，熔断器FU0的一端连接火线L，另一端连接压敏电阻RY0、电阻R0、电容C0和电感L0的一端，压敏电阻RY0、电阻R0和电容C0的另一端连接零线N，电感L0的另一端连接导线LA。

如附图2所示，所述数采板采用单片机IC1作为其控制的核心元件，单片机IC1的型号为STC15W402AS，单片机IC1的引脚12连接直流供电电源正极5V，单片机IC1的引脚14接地，该接地端是直流供电电源的负极，单片机IC1的引脚12和14之间并联连接滤波和退耦电容C1、C2，单片机IC1的引脚3、4和5设置为A/D转换器的模拟输入端，分别连接潜水电机电压检测电路，二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、可调电阻RW1和电阻R4依次串联，二极管D2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、可调电阻RW2和电阻R8依次串联，二极管D3、电阻R9、电阻R10、电阻R11、可调电阻RW3和电阻R12依次串联，其中二极管D1～D3的阳极分别连接潜水电机的相线U、V、W，二极管D1～D3的阴极分别连接电阻R1、R5、R9的一端，电阻R4、R8、R12的另一端接地，二极管D0的阳极接地，二极管D0的阴极连接零线N，可调电阻RW1～RW3的可调抽头分别连接单片机IC1的引脚3、4、5，单片机IC1的引脚3、4、5分别连接稳压二极管DW1～DW3的阴极，稳压二极管DW1～DW3的阳极接地，二极管D1～D3把潜水电机的三相供电电压分别整流成脉动的直流电后，经电阻网络分压后分别输入单片机IC1内，经单片机IC1内的A/D转换器对输入的峰值电压信号编码后，就可以得到相应的潜水电机的供电电压有效值，可调电阻RW1～RW3用于校准测量的电压值，二极管D0起到隔离反向电压的作用，以防反向电压对弱电电路造成不利影响，稳压二极管DW1～DW3能够限制可能的过电压；单片机IC1的引脚7、8、9和10设置为A/D转换器的模拟输入端，分别连接潜水电机缺水和漏水状态检测电路，电阻R13～R16的一端分别连接电极探头RLS1～RLS4的一端，电极探头RLS1～RLS4的另一端接地，电阻R13～R16的另一端连接直流供电电源正极5V，电极探头RLS1～RLS4的电阻值随所接触处的含水率的增加而降低，电阻R13～R16分别与电极探头RLS1～RLS4组成分压电路，其分压值分别输入单片机IC1的引脚7、8、9和10，经单片机IC1内的A/D转换器对输入的电压信号编码后，在经过对该电压信号编码的比较后就可得到是否缺水或漏水的状态参数值；单片机IC1的引脚24、25和26分别连接热敏电阻RT1～RT3的一端, 单片机IC1的引脚23连接电容C4的一端，敏电阻RT1～RT3的另一端连接电容C4的另一端以及稳压二极管DW4的阴极和单片机IC1的引脚13，稳压二极管DW4的阳极接地，在相应热敏电阻与电容C4的充放电过程中，由单片机IC1内的数字定时器实现相应热敏电阻阻值的编码，然后根据热敏电阻的阻温特性进行查找进而确定温度值，稳压二极管DW4为电容C4提供放电通路和限制可能的感应过电压，单片机IC1的引脚11和13分别设置为比较器的反相和同相输入端，电阻R17与电阻R18之间串联可调电阻RW4，电阻R17的另一端连接直流供电电源正极5V，电阻R18的另一端接地，可调电阻RW4的可调抽头连接至电阻R17与可调电阻RW4之间和单片机IC1的引脚11；采用通信集成电路IC2发送和接收数据，通信集成电路IC2的型号为RS485，以增加通信距离，所述单片机IC1的引脚2连接通信集成电路IC2的引脚2和3，以控制通信集成电路IC2的工作状态，单片机IC1的引脚20连接与非门U1的一个输入端，单片机IC1的引脚22连接与非门U1的另一个输入端，其中单片机IC1的引脚20输出高频载波信号，单片机IC1的引脚22设置为串口数据发送端，单片机IC1的引脚21设置为串口数据接收端，单片机IC1的引脚22输出数据信号，与非门U1是二输入与非门，由与非门U1输出载波调制信号，与非门U1的输出端连接反向器U2的输入端，反相器U2的输出端连接通信集成电路IC2的引脚4，通信集成电路IC2把由引脚4输入的载波调制信号由引脚6和7输出，通信集成电路IC2由引脚6和7输入的载波调制信号由引脚1输出，经反相器U3隔离输出，反相器U3的输出端连接电阻20和电阻21的一端，电阻20的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q1的集电极连接电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接电源5V，电阻R21的另一端连接三极管Q1的发射极、电容C3的一端和单片机IC1的引脚21，电容C3的另一端接地，反相器U3与单片机IC1的引脚21之间的电路网络为滤波器滤除载波成分，保留数据成分，同时提高输出电平值，使滤波后的电平值满足单片机IC1的电平要求，使接收到的数据信号最终输入单片机IC1的引脚21，通信集成电路IC2的引脚8连接直流供电电源正极5V，通信集成电路IC2的引脚5接地，通信集成电路IC2的引脚6和7之间连接电阻R22，电阻R22的两端分别连接电容C5和电容C6的一端，电容C5和电容C6的另一端分别连接火线LA和零线N,电阻R22为火线LA和零线N之间的单相工频强电电压提供通路，电容C5和电容C6对工频成分阻抗很高，但对高频载波信号的阻抗很低，使电阻R22两端的工频电压成分很低以至于可以完全忽略，而使电阻R22两端的高频载波电压成分很高。

如附图4至附图6所示，所述主控板采用单片机IC3作为其控制的核心元件，单片机IC3的型号为STC15W408AS，单片机IC3的引脚12连接直流电源适配器正极5V，单片机IC3的引脚14接地，该接地端是直流电源适配器的负极，单片机IC3的引脚12和14之间并联连接滤波和退耦电容C19、C20，单片机IC3的引脚3、4、5和8设置为A/D转换器的模拟输入端，电流互感器TA1～TA3分别与二极管D8～D9和电阻R35～R37并联连接，其中电流互感器TA1～TA3的一端与二极管D8～D9的阳极接地，电流互感器TA1～TA3的另一端分别连接单片机IC3的引脚3、4和5，单片机IC3内的A/D转换器分别把电阻R35～R37的电压峰值编码后进而获取了电流值；电阻R29～R33和按键SB0～SB4组成按键电路，以设置主控板的参数，所述按键电路通过单片机IC3内的A/D转换器检测各个按键所对应的电压范围来获取键值，电阻R29～R33依次串联，电阻R29的一端连接直流电源适配器正极5V，按键SB0～SB4的一端接地，按键SB0～SB4的另一端分别连接电阻R29～R33的另一端，电阻R34的一端连接电阻R29、电阻R30和按键SB0的一端，电阻R34的另一端连接电容C11的一端和单片机IC3的引脚8；定时集成电路IC5和定时集成电路IC6及其外围元器件组成报警电路，该报警电路受单片机IC3的引脚13控制，定时集成电路IC5和定时集成电路IC6是555集成定时器，电容C12和电容C13并联后，其一端接地，另一端连接电源5V，定时集成电路IC5及其外围元器件组成低频方波振荡电路，定时集成电路IC6及其外围元器件组成高频振荡电路，该高频振荡电路受所述低频方波振荡电路的控制，使所述高频振荡电路输出间歇式高频信号，所述的高频信号为音频信号，所述低频信号频率约为1Hz左右，所述低频方波振荡电路输出驱动发光元器件，进而输出发光报警信号，所述高频振荡电路输出驱动扬声器HW，发出音频报警信号；单片机IC3的引脚9连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2为PNP型三极管，三极管Q2的发射极连接电源5V，三极管Q2的集电极连接继电器KA的线圈的一端，继电器KA的线圈的另一端接地，继电器KA的线圈与二极管D12并联，继电器KA的常闭触点连接至潜水电机的控制电路，其中二极管D12的阳极接地，单片机IC3通过其引脚9控制三极管Q2，进而控制继电器KA，最终达到是否停止潜水电机的目的；设置一个液晶显示屏以显示相关信息，所述液晶显示屏的型号是1602A，单片机IC3的P2口连接液晶显示屏的数据端口，以实现二者的数据交流，单片机IC3的引脚15、16和19分别连接所述液晶显示屏的引脚4、5和6，以实现对液晶显示屏工作状态的控制，设置可调电阻RW5以调节液晶显示屏的对比度，单片机IC3的引脚6连接电阻R44的一端，电阻R44的另一端连接三极管Q3的基极，三极管Q3是PNP型三极管，三极管Q3的发射极连接直流电源适配器正极5V，三极管Q3的集电极连接液晶显示屏的引脚15，单片机IC3通过三极管Q3控制液晶显示屏背光灯的亮灭；液晶显示屏的引脚1和16接地，液晶显示屏的引脚2连接直流电源适配器正极5V；采用通信集成电路IC4发送和接收数据，通信集成电路IC4的型号为RS485，以增加通信距离，所述单片机IC3的引脚7连接通信集成电路IC2的引脚2和3，以控制通信集成电路IC2的工作状态，单片机IC3的引脚20连接与非门U4的一个输入端，单片机IC3的引脚22连接与非门U4的另一个输入端，其中单片机IC3的引脚20输出高频载波信号，单片机IC3的引脚22设置为串口数据发送端，单片机IC3的引脚21设置为串口数据接收端，单片机IC3的引脚22输出数据信号，与非门U4是二输入与非门，由与非门U4输出载波调制信号，与非门U4的输出端连接反向器U5的输入端，反相器U5的输出端连接通信集成电路IC4的引脚4，通信集成电路IC4把由引脚4输入的载波调制信号由引脚6和7输出，通信集成电路IC4由引脚6和7输入的载波调制信号由引脚1输出，经反相器U6隔离输出，反相器U6的输出端连接电阻46和电阻47的一端，电阻46的另一端连接三极管Q4的基极，三极管Q4为NPN型三极管，三极管Q4的集电极连接电阻R45的一端，电阻R45的另一端连接直流电源适配器正极5V，电阻R47的另一端连接三极管Q4的发射极、电容C21的一端和单片机IC3的引脚21，电容C21的另一端接地，反相器U6与单片机IC3的引脚21之间的电路网络为滤波器滤除载波成分，保留数据成分，同时提高输出电平值，使滤波后的电平值满足单片机IC3的电平要求，使接收到的数据信号最终输入单片机IC3的引脚21，通信集成电路IC4的引脚8连接直流电源适配器正极5V，通信集成电路IC4的引脚5接地，通信集成电路IC4的引脚6和7之间连接电阻R48，电阻R48的两端分别连接电容C22和电容C23的一端，电容C22和电容C23的另一端分别连接火线LA和零线N,电阻R48为火线LA和零线N之间的单相工频强电电压提供通路，电容C22和电容C23对工频成分阻抗很高，但对高频载波信号的阻抗很低，使电阻R48两端的工频电压成分很低以至于可以完全忽略，而使电阻R48两端的高频载波电压成分很高。

由于主控板和数采板的接地端有可能与电力系统的接地端同电位，所以为主控板供电的直流电源适配器是变压器隔离式，在数采板上设置的直流供电电源是变压器隔离式的，以保证电路的正常稳定工作。

在数采板的直流供电电源内设置阻波电感L1，该阻波电感L1对高频载波电压成分有很强的抑制作用，以使数采板与主控板的通信信号不会被该直流供电电源的输入阻抗短路而影响二者之间的正常通信。

如附图3所示，该图为本发明所述的数采板的直流供电电源电路原理图，这是一种简易的直流供电电源，在该图中，导线LA与零线N之间的电压从变压器T的原边输入，从变压器T的副边输出，其中变压器T的原边并联压敏电阻RY1，变压器T的副边连接由二极管D4～D7组成的桥式整流电路，该桥式整流电路的输出连接由电感L1和电容C8组成的滤波电路，变压器T提供很好的隔离效果，变压器T的输出电压经整流滤波后，最终由稳压三极管TL431输出稳定精确的直流电压，电阻R25是晶闸管MCR的限流电阻或负载电阻，当输出电压过高时，稳压二极管DW5导通，进而晶闸管MCR导通，使输出电压为零或很低，使数采板电路免遭损坏。

在图3中设置了阻波电感L1，该阻波电感L1可以大幅提高直流供电电源电路的输入阻抗，从而使数采板与主控板的通信信号不会被该直流供电电源的输入阻抗短路而影响二者之间的正常通信，同时阻波电感L1也是很好的平滑滤波器，有助于直流供电电源的平滑滤波。

附图7所示为数采板、主控板和阻波器之间的连接关系原理图，通过该图可以更好地理解整个系统的通信和电力供应的连接关系。

数采板的通信集成电路IC2和主控板的通信集成电路IC4采用RS485，其中，数采板的通信集成电路IC2的引脚7连接电阻R22和电容C5的一端，数采板的通信集成电路IC2的引脚8连接电阻R22的另一端和电容C6的一端，电容C5和电容C6的另一端分别连接导线LA和零线N，主控板的通信集成电路IC4的引脚7连接电阻R48和电容C22的一端，数采板的通信集成电路IC4的引脚8连接电阻R48的另一端和电容C23的一端，电容C22和电容C23的另一端分别连接导线LA和零线N，所述阻波器的一端连接电力供电系统的火线L和零线N，另一端连接导线LA和零线N，电能从电力供电系统的火线L和零线N之间输入，从导线LA和零线N之间输出，熔断器FU0的一端连接火线L，另一端连接压敏电阻RY0、电阻R0、电容C0和电感L0的一端，压敏电阻RY0、电阻R0和电容C0的另一端连接零线N，电感L0的另一端连接导线LA。

导线LA和零线N既是数采板的电力供应线，也是数采板与主控板之间的通信线，所以电力系统电能由电力供电系统的火线L和零线N输入，由导线LA和零线N输出电能，而又由于数采板与主控板之间采用载波调制的方式传输信号，所以数采板与主控板之间采用电力载波调制的方式进行通信，采用此项技术方案的好处是可以提高信号传输的质量并减少导线的使用量。

所述数采板与主控板之间通信的载波的频率为100KHz～500KHz，数据的传送波特率为9600b/s左右。

为了满足数采板与主控板之间的通信要求，必须制订二者之间的通信协议，本发明所采用的通信协议为：数采板向主控板发送的数据采用双字节无符号数，第一个字节是数据说明码，用于描述所传送的数据的类型和属性，第二个字节是数据码，为所传送的数据的具体量值。

所述的数据说明码的高4位为主说明码，用于描述数据的类型，所述的数据说明码的低4位为辅助说明码，用于对相应类型的数据的特征进行更详细的描述。

所述的主说明码的协议为：0000表示漏水，0001表示温度，0010表示电压，0011表示电流，其中漏水和缺水采用相同的主说明码，由辅助说明码加以区分。

所述的辅助说明码的协议为：对于漏水，当最低位为1时表示漏水数据，当最低位为0时表示缺水数据；对于温度，低3位表示测温的位置，第4位表示温度值的正负，其中0表示正温度，1表示负温度；对于电压和电流，低2位表示电压和电流的相序数。

所述数采板向所述主控板发送一个数据时，首先发送数据说明码，再发送数据码，每两个数据之间的发送间隔时间应远大于每个数据的数据说明码与数据码之间的发送间隔时间，以使主控板能够很好地分离出每个数据。

所述的数采板和主控板采用串口发送和接收数据；所述的数采板和主控板之间采用半双工通信或所述的数采板仅发送数据而不接收数据；当所述数采板完成一个物理量参数数据的测量后，就立刻启动发送数据程序，把该物理量参数数据发送到所述的主控板；把所述主控板的串口中断设置为最高优先级中断，当所述主控板的串口接收到数据时，就立即停止其它程序的运行，转而运行数据接收程序，以保证数据被正常接收而不被遗漏。

当潜水电机停机时，主控板运行数据存储程序，在其数据存储器EEPROM中保存各个物理量参数的最后一个或数个数据，所述各个物理量参数的最后一个或数个数据是潜水电机停机前被所述主控板最后一次或数次所获得的各个数据，这有助于数据的分析和故障的查找。

当然，在不脱离本发明的框架的情况下，还可以有其它的选择和发展以及我们能够预想得到的等效装置。