專利名稱：燃氣管網(wǎng)無線gprs遠程監(jiān)控智能終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及燃氣主管網(wǎng)和支管網(wǎng)的流量調(diào)配及監(jiān)控、管網(wǎng)壓力調(diào)控的技術(shù)， 是一種燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)下，國內(nèi)燃氣管網(wǎng)對主管網(wǎng)和支管網(wǎng)的流量、壓力、溫度三個測量參數(shù)的測量、傳輸、控制主要依據(jù)國外遠程監(jiān)控終端和國內(nèi)遠程監(jiān)控終端。國外的遠程監(jiān)控終端設(shè)備價格昂貴，是國內(nèi)產(chǎn)品;Γ6倍，有的甚至達到10倍以上，安裝費用和維護費用高；而國內(nèi)遠程監(jiān)控終端技術(shù)不完備，技術(shù)尚未成熟，自動集成化程度不高，測控參數(shù)不齊全，系統(tǒng)兼容性差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型的燃氣管網(wǎng)無線GPRS 遠程監(jiān)控智能終端，能方便集成、成本低廉、具有兼容性和可擴展性；該終端具有集成度高， 測控參數(shù)齊全，具有高抗分干擾能力，數(shù)據(jù)容錯和糾錯能力，運行費用和維護費用低廉，特別適合于燃氣管網(wǎng)監(jiān)控終端。實現(xiàn)上述目的，本實用專利采用下述方案燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端，其特征在于包括無線調(diào)制解調(diào)器和嵌入式測量控制模塊，所述嵌入式測量控制模塊包括溫度測量傳感器單元、壓力測量傳感器單元、管網(wǎng)前后流量測量單元、存儲器、微處理器、閥門控制以及檢測閥門位置單元；其中管網(wǎng)前后流量測量單元包括前、后流量傳感器、恒流源供電部分和運算放大器，由恒流源供電部分為前、后流量傳感器提供恒定電流源，前、后流量傳感器輸出的差分信號經(jīng)過運算放大器的兩級放大后接微處理器的模擬信號采樣端；壓力測量傳感器單元和溫度測量傳感器單元及存儲器單元連接至微處理器；閥門控制及檢測閥門位置單元包括閥門和閥門控制檢測模塊，閥門控制檢測模塊的控制信號接收端與微處理器1控制端連接，閥門控制檢測模塊的閥門驅(qū)動端與閥門連接；閥門控制檢測模塊的信號端連接微處理器1的信號采集端；微處理器通過232接口連接無線調(diào)制解調(diào)器，所述微處理器通過AT命令集對無線調(diào)制解調(diào)器進行通信和控制；所述無線調(diào)制解調(diào)器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與管理中心計算機系統(tǒng)通信；所述無線調(diào)制解調(diào)器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與管理中心計算機系統(tǒng)通信； 系統(tǒng)供電及電源監(jiān)視單元為各個模塊提供電源。上述嵌入式測量控制模塊的核心由32位處理器構(gòu)成，檢測累計總量，瞬時流量、 管網(wǎng)壓力、介質(zhì)溫度的采集，遠程控制閥門以及檢測閥門位置的邏輯狀態(tài)，軟件看門狗能確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠的工作。管網(wǎng)溫度檢測單元通過高精度集成化的溫度傳感器進行檢測，傳感器的輸出電壓與溫度成線性關(guān)系，即在27°C時輸出電壓為3V，然后以10mV/°C的比率線性增力卩。將這個電壓送至微處理器進行采樣，測試出的電壓經(jīng)過模糊的數(shù)學(xué)計算確定出當(dāng)前的溫度。管網(wǎng)壓力檢測單元包括高精度硅壓力傳感器，將運算放大器和精密恒流源集成在其中。無線調(diào)制解調(diào)器兼容了 GPRS技術(shù)和GSM技術(shù)的移動通訊模塊，他支持EGSM 900 MHz、DCS 1800 MHz和PCS1900 MHz頻段，并提供語音、數(shù)傳、傳真、短消息等功能。是目前最佳終端接入方案。無線調(diào)制解調(diào)器通過AT命令集進行控制。無線調(diào)制解調(diào)器通過內(nèi)部的通訊協(xié)議實現(xiàn)與GPRS無線網(wǎng)絡(luò)間的通訊，從而建立起控制終端與GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。 從而實現(xiàn)管理中心計算機系統(tǒng)與終端建立起數(shù)據(jù)交換的橋梁。采用上述智能控制終端，能實現(xiàn)累計總量，瞬時流量、壓力、溫度的實時 監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控的實時數(shù)據(jù)來判斷是否進行流量調(diào)配，也就是閥門控制。該智能終端具有自檢、自恢復(fù)和報警功能。通過嵌入式測量控制模塊的控制由無線調(diào)制解調(diào)器完成與無線GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)間的建立和數(shù)據(jù)通訊的功能，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目的。燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端供電由市電和鋰電池供電。為了保證在停電的情況下，燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端在電池供電下長時間可靠工作，準(zhǔn)確備份數(shù)據(jù)。整機采用微功耗設(shè)計，在鋰電池供電的條件下，閥門控制電路和通訊電路關(guān)閉，此時的整機電流彡20uA，最大動態(tài)電流 (50mA，時間極短，功耗極低，能確保鋰電池長時間工作，保證在停電時也能可靠地采集數(shù)據(jù)。

圖1是燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端的原理框圖；圖2是燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端的電路原理圖；圖3是燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型作進一步說明如圖1所示，燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端包括無線調(diào)制解調(diào)器2和嵌入式測量控制模塊，所述嵌入式測量控制模塊包括溫度測量傳感器單元4、壓力測量傳感器單元5、管網(wǎng)前后流量測量單元6、存儲器3、微處理器1、閥門控制以及檢測閥門位置單元7 ； 其中管網(wǎng)前后流量測量單元6包括前、后流量傳感器、恒流源供電部分6-1和6-2，運算放大器6-3和6-4，其中恒流源供電部分為前、后流量傳感器提供恒定電流源，前、后流量傳感器輸出的差分信號經(jīng)過運算放大器的兩級放大后接微處理器1的模擬信號采樣端；壓力測量傳感器單元5和溫度測量傳感器單元4及存儲器單元3連接至微處理器 1 ；閥門控制及檢測閥門位置單元7包括閥門MG和閥門控制檢測模塊，閥門控制檢測模塊的控制信號接收端與微處理器1控制端連接，閥門控制檢測模塊的閥門驅(qū)動端與閥門連接；閥門控制檢測模塊的信號端連接微處理器1的信號采集端；微處理器通過232接口連接無線調(diào)制解調(diào)器2，所述微處理器1通過AT命令集對無線調(diào)制解調(diào)器進行通信和控制；所述無線調(diào)制解調(diào)器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與管理中心計算機系統(tǒng)通信； 系統(tǒng)供電及電源監(jiān)視單元8為各個模塊提供電源。圖2中，所述無線調(diào)制解調(diào)模塊U2可采用型號為SIM900的芯片；存儲器U3可采用型號為CAT24C02的芯片。所述管網(wǎng)溫度檢測單元4為高精度集成化的溫度傳感器，傳感器的輸出電壓與溫度成線性關(guān)系，即在27°C時輸出電壓為3V，然后以IOmV/°C的比率線性增力卩。將這個電壓送至微處理器進行采樣，測試出的電壓經(jīng)過模糊的數(shù)學(xué)計算確定出當(dāng)前的溫度。參見圖2，溫度傳感器U4可采用型號為AS300的芯片。管網(wǎng)壓力檢測單元5為高精度硅壓力傳感器，將運算放大器和精密恒流源集成在其中。參見圖2，壓力傳感器TO可采用型號為MPX4100的芯片。參見圖1，管網(wǎng)前后流量測量單元6包括前、后流量傳感器、恒流源供電部分6-1 和6-2，運算放大器6-3和6-4，其中恒流源供電部分為前、后流量傳感器提供恒定電流源， 前、后流量傳感器輸出的差分信號經(jīng)過運算放大器的兩級放大后接微處理器1的模擬信號采樣端。進一步，參見圖2，管網(wǎng)前后流量測量單元6中的前、后流量傳感器為兩只全電橋 RT1、RT2，全電橋的供電由微處理器1的第9、10腳輸出高電平，該電壓經(jīng)過電阻R16、R25接至三極管Q5、Q9的基極，三極管Q5、Q9的集電極接地，發(fā)射極接電阻R17、R26，另一端接三極管Q2、Q6的基極，集電極接電源電壓VCC，發(fā)射極接至電橋上恒流源電路部分，恒流源電路由電阻R18和穩(wěn)壓二極管U7、R27和穩(wěn)壓二極管U9提供基準(zhǔn)電壓，三極管Q3和Q4、Q7和 Q8組成鏡像恒流源，調(diào)節(jié)RP1、RP2的電阻值可以調(diào)整恒流源的電流。RT1、RT2第2腳和第 4腳產(chǎn)生的電壓差分別經(jīng)過U6、U8運算放大器將信號放大，經(jīng)放大的電壓信號送至微處理器的第15、16腳。閥門控制及檢測閥門位置單元7包括閥門MG和閥門控制檢測模塊U10，閥門控制檢測模塊UlO的控制信號接收端與微處理器1控制端連接，UlO的閥門驅(qū)動端與閥門MG連接；UlO信號端連接微處理器1的信號采集端。實施例中，所述閥門控制檢測模塊UlO可采用型號為PW-2的芯片。燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端的工作原理管網(wǎng)前后流量測量單元6通過安裝在燃氣管道上的前、后流量傳感器的檢測并提供出電參數(shù)傳送至微處理器1，微處理器根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)進行瞬時流量的計算。并通過瞬時流量和時間的關(guān)系，計算出累計總量。管網(wǎng)溫度檢測單元4為高精度集成化的溫度傳感器，傳感器的輸出電壓與溫度成線性關(guān)系， 即在27°C時輸出電壓為3V，然后以IOmV/°C的比率線性增加。將這個電壓送至微處理器進行采樣，測試出的電壓經(jīng)過數(shù)學(xué)計算確定出當(dāng)前的溫度。管網(wǎng)壓力檢測單元5包括高精度硅壓力傳感器，將運算放大器和精密恒流源集成在其中，實時監(jiān)測管網(wǎng)的壓力。檢測的溫度、壓力、總量的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進行實時備份，在發(fā)生異常的時候，保證數(shù)據(jù)不丟失。測量微處理器通過232接口傳送至無線調(diào)制解調(diào)器2，無線調(diào)制解調(diào)器2通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至管理中心計算機系統(tǒng)，并接收管理中心發(fā)出的控制命令，通過微處理器的處理，送至相應(yīng)的控制機構(gòu)并執(zhí)行。終端的電源管理模塊8檢測供電情況，但檢測到市電停止供電時，自動切換成鋰電池供電，完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)備份。為保證鋰電池長期可靠工作，在市電停電期間，該終端不支持GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換，也不支持閥門控制。只有在市電恢復(fù)正常時才執(zhí)行相應(yīng)的動作。該終端具有自檢、自恢復(fù)、報警的功能，管理中心根據(jù)現(xiàn)場上報的數(shù)據(jù)進行及時的維護和處理。 如圖3所示，燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，管理中心計算機系統(tǒng)包括決策計算機，監(jiān)控計算機、調(diào)度計算機，營業(yè)計算機、代理計算機等。管理中心計算 機系統(tǒng)經(jīng)過監(jiān)控的數(shù)據(jù)進行方向性調(diào)整；監(jiān)控計算機經(jīng)GPRS無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端，管理中心監(jiān)控計算機自動計費、收費和供氣管理系統(tǒng)；調(diào)度計算機根據(jù)管網(wǎng)的壓力進行閥門調(diào)控；營業(yè)計算機系統(tǒng)經(jīng)過INTERNET與用戶連接，實現(xiàn)用戶用氣查詢和電子商務(wù)付費服務(wù)；代理計算機系統(tǒng)經(jīng)過專線與銀行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)銀行代收費。
權(quán)利要求1.燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端，其特征在于包括無線調(diào)制解調(diào)器(2)和嵌入式測量控制模塊，所述嵌入式測量控制模塊包括溫度測量傳感器單元(4)、壓力測量傳感器單元(5)、管網(wǎng)前后流量測量單元(6)、存儲器(3)、微處理器(1)、閥門控制以及檢測閥門位置單元(7);其中管網(wǎng)前后流量測量單元(6)包括前、后流量傳感器、恒流源供電部分(6-1和6-2)，運算放大器(6-3和6-4)，其中恒流源供電部分為前、后流量傳感器提供恒定電流源，前、后流量傳感器輸出的差分信號經(jīng)過運算放大器的兩級放大后接微處理器(1)的模擬信號采樣端； 壓力測量傳感器單元(5)和溫度測量傳感器單元(4)及存儲器單元(3)連接至微處理器⑴；閥門控制及檢測閥門位置單元(7)包括閥門MG和閥門控制檢測模塊，閥門控制檢測模塊的控制信號接收端與微處理器(1)控制端連接，閥門控制檢測模塊的閥門驅(qū)動端與閥門連接；閥門控制檢測模塊的信號端連接微處理器(1)的信號采集端；微處理器(1)通過232接口連接無線調(diào)制解調(diào)器(2 )，所述微處理器(1)通過AT命令集對無線調(diào)制解調(diào)器進行通信和控制；所述無線調(diào)制解調(diào)器(2)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與管理中心計算機系統(tǒng)通信；系統(tǒng)供電及電源監(jiān)視單元(8)為各個模塊提供電源。
專利摘要一種燃氣管網(wǎng)無線GPRS遠程監(jiān)控智能終端，包括無線調(diào)制解調(diào)器和嵌入式測量控制模塊，所述嵌入式測量控制模塊包括溫度測量傳感器單元、壓力測量傳感器單元、管網(wǎng)前后流量測量單元、存儲器、微處理器、閥門控制以及檢測閥門位置單元。采用上述智能控制終端，能實現(xiàn)累計總量，瞬時流量、壓力、溫度的實時監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控的實時數(shù)據(jù)來判斷是否進行流量調(diào)配，也就是閥門控制。該智能終端具有自檢、自恢復(fù)和報警功能。通過嵌入式測量控制模塊的控制由無線調(diào)制解調(diào)器完成與無線GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)間的建立和數(shù)據(jù)通訊的功能，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目的。系統(tǒng)的運行費用，維護費用低廉，特別適用于工廠、企業(yè)以及加氣站需要監(jiān)控的場所。
文檔編號G05B19/418GK202067136SQ201120154179
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者林光明, 林兵, 袁禮, 陳小斌 申請人:重慶三美儀表有限責(zé)任公司