沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)，包括：多個模擬量轉(zhuǎn)換電路，與現(xiàn)場總線連接，用于將多個模擬量傳感器采集的沼氣站參數(shù)通過現(xiàn)場總線通訊裝置發(fā)送到現(xiàn)場總線上；數(shù)字量通訊裝置，與現(xiàn)場總線連接，用于采集沼氣站的設備的控制元件動作狀態(tài)并將控制元件動作狀態(tài)發(fā)送到現(xiàn)場總線上；控制器，與現(xiàn)場總線通訊裝置連接；無線發(fā)射裝置，與控制器的串口連接，用于傳輸控制器采集到的數(shù)據(jù)。本實用新型儀表數(shù)據(jù)的采集及設備狀態(tài)的采集采用現(xiàn)場總線連接，節(jié)省費用，施工方便，解決了沼氣站內(nèi)信號線纜連接過多，安裝實施麻煩，故障率高的問題。
【專利說明】沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及控制領域，特別是涉及一種沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著生物質(zhì)能源技術(shù)的發(fā)展及規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場糞便處理的要求，集約化大中型沼氣工程得到了快速發(fā)展，但是儀表數(shù)據(jù)測量繁瑣，故障率搞，數(shù)據(jù)記錄不完善，造成了沼氣站運行的管理差，運行不穩(wěn)定，效率低下。所以需要一種實施方便、高效穩(wěn)定并具有數(shù)據(jù)上傳等功能的實時在線監(jiān)測及遠傳系統(tǒng)，將沼氣站的數(shù)據(jù)實時的采集、并穩(wěn)定的上傳到數(shù)據(jù)中心以方便管理者了解沼氣站的運行并及時調(diào)節(jié)生產(chǎn)運行。
[0003]中國專利CN101613662公開了一種沼氣發(fā)酵智能化管理系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)的每個儀表同采集裝置連接，增加了施工費用和故障率，數(shù)據(jù)采集采用傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器，增加了系統(tǒng)的費用，只有數(shù)據(jù)現(xiàn)場顯示系統(tǒng)，沒有將數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)南到y(tǒng)，沒有UPS電源，系統(tǒng)安全性差。
[0004]可見，現(xiàn)有技術(shù)正在以下缺點:(I)沼氣站每個儀表都是通過信號電纜與采集系統(tǒng)連接，這樣造成了信號線纜過多，成本高，故障率高，施工麻煩。(2)現(xiàn)有沼氣站內(nèi)測量儀表信號格式不統(tǒng)一，所以需要一種統(tǒng)一的通訊方式去連接。(3)沼氣站采集的數(shù)據(jù)無法及時送達給沼氣站管理者，他們無法對沼氣站的運行做出正確的運行指導和管理。(4)沼氣站在運行過程中故障率高，故障情況無法及時上達給管理者。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供一種沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中信號線纜多、成本高、施工麻煩、沼氣站的數(shù)據(jù)無法及時送達管理者的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，作為本實用新型的一個方面，提供了一種沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)，包括:多個模擬量轉(zhuǎn)換電路，與現(xiàn)場總線連接，用于將多個模擬量傳感器采集的沼氣站參數(shù)通過現(xiàn)場總線通訊裝置發(fā)送到現(xiàn)場總線上；數(shù)字量通訊裝置，與現(xiàn)場總線連接，用于采集沼氣站的設備的控制元件動作狀態(tài)并將控制元件動作狀態(tài)發(fā)送到現(xiàn)場總線上；控制器，與現(xiàn)場總線通訊裝置連接；無線發(fā)射裝置，與控制器的串口連接，用于傳輸控制器采集到的數(shù)據(jù)。
[0007]進一步地，模擬量傳感器包括溫度傳感器、PH計、進料流量計、產(chǎn)氣流量計、甲烷含量傳感器、儲氣柜壓力計、沼氣管道壓力計中的至少兩種。
[0008]進一步地，設備包括預處理調(diào)節(jié)池攪拌機、進料泵、發(fā)酵罐攪拌機、增壓風機和沼液泵。
[0009]進一步地，沼氣站包括用于控制設備的控制元件。
[0010]進一步地，無線發(fā)射裝置為GPRS無線發(fā)射裝置。
[0011]進一步地，沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)還包括UPS電源。
[0012]進一步地，沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)還包括顯示屏，與控制器電連接。
[0013]進一步地，控制元件包括接觸器、或熱繼電器、或變頻器。
[0014]本實用新型儀表數(shù)據(jù)的采集及設備狀態(tài)的采集采用現(xiàn)場總線連接，節(jié)省費用，施工方便，解決了沼氣站內(nèi)信號線纜連接過多，安裝實施麻煩，故障率高的問題；采集的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)發(fā)送，向管理者提供實時、準確的數(shù)據(jù)，解決了沼氣站運行數(shù)據(jù)閉塞、無法實時上傳、管理者無法及時了解沼氣站運行狀態(tài)的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1示意性示出了本實用新型中的控制單元的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0016]圖2示意性示出了本實用新型中的采集單元的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0017]圖3示意性示出了本實用新型應用時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中附圖標記:1、溫度傳感器；2、模擬量轉(zhuǎn)換電路；4、數(shù)字量通訊裝置；5、現(xiàn)場總線通訊裝置；6、現(xiàn)場總線；7、控制器；8、無線發(fā)射裝置；9、PH計；10、進料流量計；11、產(chǎn)氣流量計；12、甲烷含量傳感器；13、儲氣柜壓力計；14、沼氣管道壓力計；15、UPS電源；16、顯示屏；17、預處理調(diào)節(jié)池攪拌機；18、進料泵；19、發(fā)酵罐攪拌機；20、增壓風機；21、沼液泵；22、預處理調(diào)節(jié)池；23、厭氧發(fā)酵罐；24、儲氣柜；25、沼氣站MCC控制柜；26、沼氣儲池。

【具體實施方式】
[0019]以下對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0020]請參考圖1至圖3，本實用新型提供了一種沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)，包括:多個模擬量轉(zhuǎn)換電路2，與現(xiàn)場總線6(例如可以采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊、光纖通訊、Zigbee無線通訊方式等)連接，用于將多個模擬量傳感器采集的沼氣站參數(shù)通過現(xiàn)場總線通訊裝置5發(fā)送到現(xiàn)場總線6上；數(shù)字量通訊裝置4，與現(xiàn)場總線6連接，用于采集沼氣站的設備的控制元件動作狀態(tài)并將所述控制元件動作狀態(tài)發(fā)送到所述現(xiàn)場總線6上；現(xiàn)場總線通訊裝置5，與現(xiàn)場總線6連接；控制器7，與現(xiàn)場總線通訊裝置5連接；無線發(fā)射裝置8，與控制器7的串口連接，用于傳輸控制器7采集到的數(shù)據(jù)。
[0021]其中，現(xiàn)場總線通訊裝置5、控制器7和無線發(fā)射裝置8等構(gòu)成本實用新型的控制單元，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示；模擬量轉(zhuǎn)換電路2、現(xiàn)場總線6、數(shù)字量通訊裝置4構(gòu)成本實用新型的采集單元，其連接結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
[0022]例如，現(xiàn)場總線6可采用Modbus通訊協(xié)議，在數(shù)字量通訊模塊和模擬量轉(zhuǎn)換電路上都具有硬件地址定義，通過硬件地址定義將不同的儀表數(shù)據(jù)區(qū)分開。其中，Modbus通訊協(xié)議采用主從結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場總線通訊裝置5為主端，數(shù)字量通訊模塊和儀表的模擬量轉(zhuǎn)換電路為從端。顯然，Modbus協(xié)議也可以替換為Hart協(xié)議、Profibus協(xié)議、ASI協(xié)議、C0NTR0LNET協(xié)議、DEVICENET協(xié)議、CAN協(xié)議、TCP/IP協(xié)議等。
[0023]工作時，現(xiàn)場總線通訊裝置5將現(xiàn)場總線6采集的數(shù)據(jù)打包整理后發(fā)送給控制器7，控制器7將現(xiàn)場總線通訊裝置5打包后的數(shù)據(jù)進行工程量轉(zhuǎn)換，然后通過自帶的串行通訊接口與無線發(fā)射裝置8連接，無線發(fā)射裝置8作為一個橋連設備將數(shù)據(jù)以通過GPRS方式向外部發(fā)送。
[0024]本實用新型采用總線的形式，在模擬量轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字量通訊裝置與所述控制器7之間建立通訊連接，從而統(tǒng)一了儀表的數(shù)據(jù)通訊格式，采用一根現(xiàn)場總線電纜就可以連接沼氣站內(nèi)所有的儀表，并具有數(shù)據(jù)發(fā)送功能，可以將采集的數(shù)據(jù)和故障信息及時發(fā)送出去。在沼氣站出現(xiàn)問題(如突然系統(tǒng)斷電或儀表數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題)時，監(jiān)控系統(tǒng)能正常運行，并及時將故障信息上傳給沼氣站管理者。
[0025]本實用新型儀表數(shù)據(jù)的采集及設備狀態(tài)的采集采用現(xiàn)場總線連接，節(jié)省費用，施工方便，解決了沼氣站內(nèi)信號線纜連接過多，安裝實施麻煩，故障率高的問題；采集的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)發(fā)送，向管理者提供實時、準確的數(shù)據(jù)，解決了沼氣站運行數(shù)據(jù)閉塞、無法實時上傳、管理者無法及時了解沼氣站運行狀態(tài)的問題。
[0026]優(yōu)選地，模擬量傳感器包括溫度傳感器1、PH計9、進料流量計10、產(chǎn)氣流量計11、甲烷含量傳感器12、儲氣柜壓力計13、沼氣管道壓力計14中的至少兩種。其中，溫度傳感器I用于檢測厭氧發(fā)酵罐內(nèi)原料的溫度；PH計9用于測量發(fā)酵罐內(nèi)原料的PH值；進料流量計10用于測量原料的瞬時進料量和累計進料量；產(chǎn)氣流量計11用于測量產(chǎn)生沼氣的瞬時流量和累計流量；甲烷含量傳感器12用于檢測沼氣中的甲烷含量；儲氣柜壓力計13用于測量儲氣柜的壓力值；沼氣管道壓力計14用于測量輸氣管道上的壓力值。
[0027]優(yōu)選地，所述設備包括預處理調(diào)節(jié)池攪拌機17、進料泵18、發(fā)酵罐攪拌機19、增壓風機20和沼液泵21。請參考圖3，沼氣站的工藝流程為:原料通過預處理調(diào)節(jié)池22進行預處理和調(diào)節(jié)后進入?yún)捬醢l(fā)酵罐23進行發(fā)酵，發(fā)酵后產(chǎn)生的氣體進入儲氣柜24，儲氣柜24的氣體經(jīng)過脫水脫硫單元供用戶使用；厭氧發(fā)酵罐23產(chǎn)生的廢物料進入沼氣儲池26，去做有機肥或其他用途。
[0028]優(yōu)選地，沼氣站包括用于控制所述設備的控制元件，其中，控制元件的開關(guān)狀態(tài)代表著設備的運行狀態(tài)。例如，該控制元件包括接觸器、或熱繼電器、或變頻器。例如，接觸器的觸點動作狀態(tài)為設備的啟動/停止，從而可以檢測設備的運行狀態(tài)；熱繼電器上的觸點動作狀態(tài)為設備的故障，從而可以檢測設備的故障狀態(tài)。例如，接觸器或熱繼電器可設置在沼氣站MCC控制柜25上設備的控制電路中。
[0029]優(yōu)選地，無線發(fā)射裝置8為GPRS無線發(fā)射裝置。這樣，本實用新型可測量沼氣站內(nèi)每個工藝點的數(shù)據(jù)，并GPRS模塊將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡發(fā)送到廣域網(wǎng)中。
[0030]優(yōu)選地，沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)還包括顯示屏16，與控制器7電連接。
[0031]優(yōu)選地，沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)還包括UPS電源15。當外部電源出現(xiàn)故障時可以給集中控制器提供備用電源。優(yōu)選地，還包括電源轉(zhuǎn)換模塊，用于通過外部電源向現(xiàn)場總線通訊裝置5、控制器7、無線發(fā)射裝置8、顯示屏16等提供直流電源。
[0032]優(yōu)選地，本實用新型還具有斷點報警及自恢復功能，斷點報警是指在現(xiàn)場總線中，某個及幾個儀表與現(xiàn)場總線通訊連接斷開，此時，本實用新型中的控制器會發(fā)出報警信號提醒，自恢復功能是指當儀表通訊連接恢復正常后，本實用新型可以自動的恢復正常的數(shù)據(jù)采集，保障了系統(tǒng)的正常運行，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0033]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)，其特征在于，包括: 多個模擬量轉(zhuǎn)換電路(2)，與現(xiàn)場總線(6)連接，用于將多個模擬量傳感器采集的沼氣站參數(shù)通過現(xiàn)場總線通訊裝置(5)發(fā)送到所述現(xiàn)場總線(6)上； 數(shù)字量通訊裝置(4)，與所述現(xiàn)場總線(6)連接，用于采集所述沼氣站的設備的控制元件動作狀態(tài)并將所述控制元件動作狀態(tài)發(fā)送到所述現(xiàn)場總線(6)上； 控制器(7)，與所述現(xiàn)場總線通訊裝置(5)連接； 無線發(fā)射裝置(8)，與所述控制器(7)的串口連接，用于傳輸所述控制器(7)采集到的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬量傳感器包括溫度傳感器(I)、PH計(9)、進料流量計(10)、產(chǎn)氣流量計(11)、甲烷含量傳感器(12)、儲氣柜壓力計(13)、沼氣管道壓力計(14)中的至少兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)，其特征在于，所述設備包括預處理調(diào)節(jié)池攪拌機(17)、進料泵(18)、發(fā)酵罐攪拌機(19)、增壓風機(20)和沼液泵(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)，其特征在于，所述沼氣站包括用于控制所述設備的控制元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)，其特征在于，所述無線發(fā)射裝置(8)為GPRS無線發(fā)射裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)，其特征在于，所述沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)還包括UPS電源(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)，其特征在于，所述沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)還包括顯示屏(16)，與所述控制器(7)電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沼氣站數(shù)據(jù)在線監(jiān)測與上傳系統(tǒng)，其特征在于，所述控制元件包括接觸器、或熱繼電器、或變頻器。
【文檔編號】G05B19/418GK204009531SQ201420330151
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】邢帆, 劉昊明 申請人:青島匯君環(huán)境能源工程有限公司