小型无人值守水泵机组状态监测保护装置制造方法及图纸

小型无人值守水泵机组的状态监测保护装置，属于泵站机组状态监测以及远程监视技术领域，由快变量数据采集模块、慢变量数据采集模块、多路选择开关、电气开关输入模块、电气控制输出模块、串行接口电路模块、外扩RAM、移动互联网模块、SD卡存储模块、彩屏显示模块、单片机和电源电路模块连接构成。本实用新型专利技术能够实现水泵机组的运行监控、状态监测以及紧急情况下控制机组停机，实现对水泵机组的保护，避免重大事故的发生；能够通过移动互联网通信模块将机组所有运行数据和状态数据发送到远程数据库服务器，实现大区域内多座分布式水泵机组的远程集中监视和遥控操作，为实现“无人值班，少人值守”的运行管理模式提供了技术保障。

Condition monitoring and protection device for small unattended pump unit

The state monitoring and protection device of the small unattended pump unit, which belongs to the state monitoring and remote monitoring technology of the pump station, consists of the fast variable data acquisition module, the slow variable data acquisition module, the multi-channel selection switch, the electrical switch input module, the electrical control output block, the serial interface circuit module and the outspread RAM. The mobile internet module, SD card storage module, color display module, SCM and power circuit module are connected. The utility model can realize the operation monitoring of the pump unit, state monitoring and the shutdown of the control unit in emergency, and realize the protection of the pump unit, avoid the occurrence of major accidents, and can send all the running data and the state data of the unit to the remote database server through the mobile Internet communication module. The remote centralized monitoring and remote control operation of a large number of distributed pump units in the large area provide technical support for the realization of the operation and management mode of \unattended and few people on duty\.

【技术实现步骤摘要】
小型无人值守水泵机组状态监测保护装置
本技术属于泵站机组状态监测以及远程监视
，涉及一种监测保护装置，特别是涉及一种小型无人值守水泵机组的状态监测保护装置。
技术介绍
在城市防洪等领域，有很多小型的抽水泵站，每个泵站有一台或者多台水泵机组。这些泵站位置分散、偏远，相互独立。目前采用的运行管理方式是开机时需要有人值守。然而，由于这些泵站规模小，地理位置偏远，配套设施缺乏，给泵站的运行、维护和管理带来很大困扰。随着测量控制装置智能化和物联网技术的发展，实现小型分布式无人值守是现代化运行管理的需要和趋势。为实现泵站机组的无人值守运行，设置完备的自动化测量控制装置是确保在防洪抗旱的关键时刻设备正常运行的前提保障。
技术实现思路
本技术针对现有防洪领域抽水泵站数量多，泵站位置分散且相互独立，开机时需要有人值守，泵站的运行、维护、管理困难大等不足，提出一种小型无人值守水泵机组状态监测保护装置，既可监视水泵机组的运行状态，又可监视水泵机组的健康状态，还具有互联网接入功能，以便实现大区域内多座分布式泵站机组的远程集中监视和设备健康管理，确保水泵机组在无人值守的情况下安全运行。本技术的技术方案：小型无人值守水泵机组状态监测保护装置，包括水泵机组和水泵机组控制保护装置；其特征在于：所述水泵机组状态监测保护装置还由水泵机组状态监测装置构成，所述水泵机组状态监测装置由快变量数据采集模块、慢变量数据采集模块、多路选择开关、电气开关输入模块、电气控制输出模块、串行接口电路模块、单片机和电源电路模块连接构成；所述快变量数据采集模块与所述水泵机组形成采集连接，所述快变量数据采集模块由振动传感器、摆度传感器、键相传感器，调理电路和采样保持器连接构成，所述快变量数据采集模块经过多路选择开关后输出连接至所述单片机上；所述慢变量数据采集模块与所述水泵机组形成采集连接，所述慢变量数据采集模块由温度传感器、压力传感器、水位传感器、噪声传感器和调理电路连接构成，所述慢变量数据采集模块经过多路选择开关后输出连接至所述单片机上；所述电气开关输入模块由隔离电路、转换电路和接口电路构成，所述电气控制输出模块由隔离电路、驱动电路和接口电路构成，所述水泵机组控制保护装置、电气开关输入模块、接口电路和电气控制输出模块形成反馈连接，所述接口电路与单片机形成数据交互连接；所述水泵机组控制保护装置通过串行接口电路模块与所述单片机交互连接；所述单片机上还连接设有显示屏、移动互联网接口模块、外扩ARM模块、SD卡读写电路模块和功能按键模块；所述电源电路模块与所述单片机形成供电连接；所述水泵机组、水泵机组状态监测装置、水泵机组控制保护装置之间形成反馈连接。所述快变量数据采集模块为8路采集电路，采用振动、摆度和键相传感器，以最高每秒钟1000点的速度对水泵机组振摆信号进行快速采样，测量位置包括电机输出端与水泵的联轴器处的X、Y方向摆度和键相、电气机壳振动、水泵转轮外壳振动，采集的水泵机组的振动、摆度、键相等快速变化的信号通过调理电路送给采样保持电路，采样保持电路的控制端一起接到单片机I/O口，由单片机控制采样、保持，以确保快变量信号输出的同时性。所述慢变量数据采集模块为8路采集电路，采用温度、压力、水位和噪声传感器，每个传感器的输出端上均设有相应的调理电路，调理电路的输出连接至多路开关；测温电路为PT100差分桥式放大电路，用于测量轴承温度、电机温度、环境温度。所述电气开关输入模块由隔离、转换电路以及接口电路组成，将水泵机组控制保护装置中交流接触器的辅助触点两端接入电路，通过辅助触点的闭合状态判断水泵机组的启动与停机；电气控制输出模块由接口电路以及隔离、驱动电路组成，电气控制输出模块的输出接在水泵机组控制保护装置中的交流接触器的主触点两端，通过接通或断开主触点，实现对水泵机组的启动与停机控制。所述水泵机组控制保护装置由电气控制柜以及设置在电气控制柜中的电机测量控制保护装置构成，电机测量控制保护装置通过串行接口电路将电机电流、电压、有功功率、无功功率和功率因数机组运行数据发送给水泵机组状态监测保护装置，从而实现对水泵机组运行数据的监视。所述单片机采用STC12C5A60S2单片机，内部包括10位的ADC，单片机定时选通多路开关2实现8路快变量与8路慢变量的数据采集，数据采集结果送入单片机，经过内置的AD转换存入外扩RAM5中，当8路快变量每路采集完200组数据后，从外扩RAM5中读取数据送彩屏显示，实现现场的数据采集与显示。所述移动互联网接口模块采用4G移动互联网模块，通过与云数据库服务器建立TCP/IP连接，单片机将水泵机组状态参数发送到云数据库平台实现远程监视，同时远程监视界面通过4G移动互联网模块下发控制机组启、停命令，单片机读取和解析命令后，控制机组执行相应动作。所述显示屏为彩屏显示屏，显示屏上实时显示机组振动信号时域波形、轴心轨迹、轴承温度、电机温度、环境温度、润滑油压力和河道水位。所述电源电路模块由4个稳压电路构成，开关电源输出+-24V直流电源，通过降压模块稳压之后得到+15V、-15V、+5V、-5V直流电源，给整个电路供电。本技术的有益效果为：本技术提出的小型无人值守水泵机组状态监测保护装置，工作原理清晰，由水泵机组、水泵机组状态监测装置和水泵机组控制保护装置反馈构成，与现有技术相比，本技术积极效果如下：(1)能够实现电机和水泵振摆状态的实时监测，以及轴承温度、电机温度、环境温度、润滑油压力，等设备的健康状态参数的测量；在发生振动、摆度值超标、温度过高等紧急情况下能控制机组停机，实现对水泵机组的保护，避免重大事故的发生；(2)能够通过串行接口接收电机保护装置发送来的电机电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数等数据，以及接收水泵机组电气控制回路的交流接触器的辅助触点状态，监视水泵机组启动、停机等信号，实现对水泵机组的运行数据与运行状态的实时监测；(3)能够按照预定的时间间隔现地存储机组的状态数据到SD存储卡上，状态数据的长期保存、积累，能为之后可能存在的故障分析提供参考性信息；(4)能够通过4G移动互联网模块定时将采样得到的水泵机组状态参数发送到云数据库平台，以及接收远程监控界面下传的远程控制命令，实现分布在不同区域的多个泵站机组的集中状态监测与维护管理，可以解决有经验的运行维护人员不足的问题，为实现“无人值班，少人值守”的运行管理模式提供了技术保障。附图说明图1为本技术在无人值守泵站远程监视系统中分布示意图。图2为本技术模块结构示意图。图中：单片机1、多路选择开关2、快变量数据采集模块3、慢变量数据采集模块4、外扩RAM模块5、显示屏6、功能按键7、电气开关输入模块8、电气控制输出模块9、串行接口电路模块10、SD卡读写电路模块11、移动互联网接口模块12、电源电路模块13。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明：如图1所示，小型无人值守水泵机组状态监测保护装置，包括现场监控、通信网络、云数据库服务器和应用服务器以及远程监视和操作界面。现场监控由水泵机组状态监测保护装置以及水泵机组电气控制保护装置组成。水泵机组状态监测保护装置能实现每座泵站的每台机组的运行数据和状态参数的采集，并通过水泵机组电气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.小型无人值守水泵机组状态监测保护装置；其特征在于：所述水泵机组状态监测保护装置由快变量数据采集模块(3)、慢变量数据采集模块(4)、多路选择开关(2)、电气开关输入模块(8)、电气控制输出模块(9)、串行接口电路模块(10)、单片机(1)和电源电路模块(13)连接构成；所述快变量数据采集模块(3)与所述水泵机组形成采集连接，所述快变量数据采集模块(3)由振动传感器、摆度传感器、键相传感器，调理电路和采样保持器连接构成，所述快变量数据采集模块(3)经过多路选择开关(2)后输出连接至所述单片机(1)上；所述慢变量数据采集模块(4)与所述水泵机组形成采集连接，所述慢变量数据采集模块(4)由温度传感器、压力传感器、水位传感器、噪声传感器和调理电路连接构成，所述慢变量数据采集模块(4)经过多路选择开关(2)后输出连接至所述单片机(1)上；所述电气开关输入模块(8)由隔离电路、转换电路和接口电路构成，所述电气控制输出模块(9)由隔离电路、驱动电路和接口电路构成，所述水泵机组控制保护装置、电气开关输入模块(8)、接口电路和电气控制输出模块(9)形成反馈连接，所述接口电路与单片机(1)形成数据交互连接；所述水泵机组控制保护装置通过串行接口电路模块(10)与所述单片机(1)交互连接；所述单片机(1)上还连接设有显示屏(6)、移动互联网接口模块(12)、外扩ARM模块(5)、SD卡读写电路模块(11)和功能按键模块(7)；所述电源电路模块(13)与所述单片机(1)形成供电连接；所述水泵机组、水泵机组状态监测保护装置、水泵机组控制保护装置之间形成反馈连接。...

【技术特征摘要】
1.小型无人值守水泵机组状态监测保护装置；其特征在于：所述水泵机组状态监测保护装置由快变量数据采集模块(3)、慢变量数据采集模块(4)、多路选择开关(2)、电气开关输入模块(8)、电气控制输出模块(9)、串行接口电路模块(10)、单片机(1)和电源电路模块(13)连接构成；所述快变量数据采集模块(3)与所述水泵机组形成采集连接，所述快变量数据采集模块(3)由振动传感器、摆度传感器、键相传感器，调理电路和采样保持器连接构成，所述快变量数据采集模块(3)经过多路选择开关(2)后输出连接至所述单片机(1)上；所述慢变量数据采集模块(4)与所述水泵机组形成采集连接，所述慢变量数据采集模块(4)由温度传感器、压力传感器、水位传感器、噪声传感器和调理电路连接构成，所述慢变量数据采集模块(4)经过多路选择开关(2)后输出连接至所述单片机(1)上；所述电气开关输入模块(8)由隔离电路、转换电路和接口电路构成，所述电气控制输出模块(9)由隔离电路、驱动电路和接口电路构成，所述水泵机组控制保护装置、电气开关输入模块(8)、接口电路和电气控制输出模块(9)形成反馈连接，所述接口电路与单片机(1)形成数据交互连接；所述水泵机组控制保护装置通过串行接口电路模块(10)与所述单片机(1)交互连接；所述单片机(1)上还连接设有显示屏(6)、移动互联网接口模块(12)、外扩ARM模块(5)、SD卡读写电路模块(11)和功能按键模块(7)；所述电源电路模块(13)与所述单片机(1)形成供电连接；所述水泵机组、水泵机组状态监测保护装置、水泵机组控制保护装置之间形成反馈连接。2.根据权利要求1所述的小型无人值守水泵机组状态监测保护装置，其特征在于：所述快变量数据采集模块(3)为8路采集电路，采用振动、摆度和键相传感器，以最高每秒钟1000点的速度对水泵机组振摆信号进行快速采样，测量位置包括电机输出端与水泵的联轴器处的X、Y方向摆度和键相、电气机壳振动、水泵转轮外壳振动，采集的水泵机组的振动、摆度、键相等快速变化的信号通过调理电路送给采样保持电路，采样保持电路的控制端一起接到单片机I/O口，由单片机控制采样、保持，以确保快变量信号输出的同时性。3.根据权利要求1所述的小型无人值守水泵机组状态监测保护装置，其特征在于：所述慢变量数据采集模块(4)为8路采集电路，采用温度、压力、水位和噪声传感器，每个传感器的输出端上均设...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐鸿儒，张炜，朱正伟，刘军，邢丹君，包加桐，徐驰，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32