一种具有无线监控功能的流量记录仪制造技术

本发明专利技术公开了一种具有无线监控功能的流量记录仪，包括信号采集及控制电路、3DR数传模块、PC机和客户端软件。置于室外的信号采集及控制电路的电流信号输入接口连接流量计，可采集流量计的电流信号值；而信号采集及控制电路的控制信号输出接口连接电动调节阀，可输出电压信号控制伺服电机的转动；PC机可置于室内，其通过3DR数传模块实现与信号采集及控制电路的通讯工作；客户端软件在PC机上运行且通过串口完成流量计通道信息的记录、显示工作以及电动调节阀的控制工作。该流量记录仪是通过软硬件而构建的一套监控系统，其结构简单，操作容易，而又功能齐全，具有应用推广价值。

A flow recorder with wireless monitoring function

The invention discloses a flow recorder with wireless monitoring function, including signal acquisition and control circuit, 3DR digital transmission module, PC machine and client software. The current signal input interface signal acquisition and control circuit in the outdoor connection meter, current signal acquisition meter value; and the control signal output interface signal acquisition and control circuit is connected with the electric control valve, turn the output voltage signal to control the servo motor; PC machine can be arranged in the room, through the 3DR data transmission module and signal acquisition and control circuit of the communication control work; work records, display and electric control valve of the client software in the PC machine operation and complete the information through the serial port channel flowmeter. The flow recorder is a set of monitoring system constructed by software and hardware. Its structure is simple, operation is easy, and its functions are complete. It has the value of application and popularization.

【技术实现步骤摘要】
一种具有无线监控功能的流量记录仪
本专利技术涉及一种流量记录仪，特别涉及一种具有无线监控功能的流量记录仪，属于智能仪器

技术介绍
随着自动化仪器仪表的推广应用，一些带电子显示远程变送的测量仪表在日常生化中得以常见，比如流量计、压力计、超声波测距仪、温度控制仪等，这类仪器仪表不仅具有高精度的测量效果，还具备信息远程变送的能力，这些功能为工作人员的远程监控操作提供了极大的便利。其中，如何实现仪器仪表信息的远程传输功能，并以最便捷、最实用的形式进行监控是一项需要不断进行尝试、优化的工作。而当前，生产生活中的方方面面都离不开流量的测量数据，也都用到了各式各样的流量仪表，最常见的流量仪表是涡街流量计，它具有气、液体综合测量能力，而且精度高、可数字化显示、远程变送、耐高温。记录涡街流量计测量数据的仪器通常是无纸记录仪，这类记录仪售价在千元以上，且信号变送距离短、操作复杂，不利于节约财力、人力成本，为解决上述问题，开发了一款具有监控功能的流量记录仪，可在室内的PC机上完成室外涡流流量计测量数据的记录、显示、预警等工作，而且还能够实现对流量计上游电动调节阀进行控制的功能，不仅极大地节约了成本，还给记录人员的工作提供了便利。
技术实现思路
本专利技术技术解决的问题之一是：解决现有流量监控系统成本高昂的问题，利用信号采集及控制电路、3DR数传模块、PC机和客户端软件组成一个简单的室外/室内监控系统，系统结构简单且软硬件常规，实现较易，无需过多的成本投入。本专利技术解决的问题之二是：弥补现有无纸记录仪的监控信息无法长距离传输的不足，采用3DR数传模块作为信息传输的通道，有效无线通讯距离为一公里，可满足室外信息采集及控制电路与室内PC机间的通信需求。本专利技术解决的问题之三是：克服现有物质记录仪无法控制管道流量的问题，在PC机上的客户端软件内增设阈值设置功能，信号采集及控制电路会根据设定值输出控制信号从而控制管路中的电动调节阀，进而达到控制流量的目的。本专利技术主要通过以下技术方案实现：一种具有无线监控功能的流量记录仪，其特征在于由信号采集及控制电路、3DR数传模块、PC机和客户端软件组成流量记录仪的软硬件系统；所述信号采集及控制电路包括16M晶振、ATMEGA2560单片机、直流电源接口、数传模块接口、电流信号输入接口、电流采样及放大电路、控制信号输出接口、电流采样及放大电路集成模块，其中直流电源接口输入5V直流电，电流信号输入接口与流量计的电流信号线连接，控制信号输出接口与电动调节阀的控制信号线连接；所述3DR数传模块主端连接PC机的USB接口，3DR数传模块从端连接信号采集及控制电路的数传模块接口，主端和从端共同完成无线信号的收发工作；所述客户端软件运行在PC机上，包括串口设置、数据交互、保存设置、显示通道设置、阈值设置、动态图标、数据显示区、状态显示区，其中串口设置有10个通讯串口可供选择，保存设置有4个时间间隔可供选择，显示通道设置有11个通道可供选择，阈值设置有10个流量值可供选择。特别的，信号采集及控制电路中的电流信号输入接口和控制信号输出接口均有11路接线端子，而电流信号输入接口接入的是来自流量计的电流信号，该电流信号的范围是4-20mA，代表零至满度流量；而控制信号输出接口输出的是1-5V电压信号，代表电动调节阀的阀位开度位置。特别的，流量计可选择LUGN型涡街流量计，该流量计的GND端可输出4—20mA的电流信号，代表0—10m3/h的流量值；电动调节阀可选择ZDLP型电子式电动单座调节阀，包括电动执行器和调节阀，电动执行器可接受1-5V电压信号，然后根据电信号大小调节顶部伺服电机的转动，伺服电机以直行程输出的推力改变底部调节阀的开度位移，当电信号增大时阀位向上位移，并根据开度位置反馈信号自动限制伺服电机转动行程，从而达到精确控制管道内部流体流量的目的。特别的，电流采样及放大电路中的LM358运算放器是双运算放大器，内部包括有左右两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大电路，只需5V单电源供电即可完成mV微电压的指定放大倍数。电流采样及放大电路中使用两片LM358运算放大器来完成电压信号的三级放大工作，第一级放大电路为电压跟随电路，并未放大输入端电压，目的是加大输入电阻，减小放大电路对电流采样电路的影响；第二级放大电路只把电压信号放大了11倍，目的是抑制放大极噪声的干扰；第三级放大电路再次把电压信号放大了45.45倍，目的是减小因增益过大而引入的自激震荡的影响。特别的，3DR数传模块分为主端和从端两个部分，两者间使用433MHz波段通讯，且都可以完成无线信号的收发功能，通常情况下，开阔地域通讯距离为两公里，有障碍地域通讯距离会相应缩小。特别的，客户端软件的全称是流量记录仪监控软件，是基于MATLAB的GUI功能编写而成，软件界面包括多个功能栏，主要包括串口数据接收、保存、显示以及阈值设置等功能项目，需提及的是保存时会将系统时间、各通道流量信息按照纵列的方式写入excel表格中。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：（1）利用信号采集及控制电路、3DR数传模块、PC机和客户端软件组成一个简单的室外/室内流量记录仪软硬件系统，信号采集及控制电路完成流量计电流信号的采集和电动调节阀的控制工作，客户端软件在PC机上运行同时通过串口完成各流量计通道信息的记录、显示和控制工作，系统硬件常规，软件操作简单，可节约大量成本。（2）信号采集及控制电路中使用ATMEGA2560单片机作为中央处理芯片，该单片机的模拟引脚A0至A10与电流信号输入接口连接，可同时采集11路来自流量计的电流信号，该单片机的PWM引脚D2至D12与控制信号输出接口连接，可同时控制11路电动调节阀。（3）在电流采样及放大电路中使用了电压信号三级放大的电路技术，实现了电压信号逐级放大而最终至500倍的功能，有效减小了对电流采样电路的影响，并抑制了信号放大过程中的噪声干扰，从而提高了信号放大后电压信号的精确度。（4）采用433MHz波段的3DR数传模块作为信息传输的通道，有效无线通讯距离为一公里，可满足室外信号采集及控制电路与室内PC机间的通信需求。（5）在PC机上的客户端软件内增设阈值设置功能，当PC机发出阈值命令后，信号采集及控制电路会根据设定值输出控制信号从而控制管路中的电动调节阀，进而达到控制流量的目的。附图说明图1是本专利技术流量记录仪工作原理示意图。图2是本专利技术信号采集及控制电路原理图。图3是本专利技术电流采样及放大电路原理图。图4是本专利技术客户端软件界面示意图。附图标记说明：1信号采集及控制电路，23DR数传模块，3客户端软件，4PC机，5流量计，6电动调节阀，716M晶振，8ATMEGA2560单片机，9直流电源接口，10数传模块接口，11电流信号输入接口，12电流采样及放大电路，13控制信号输出接口，14电流采样及放大电路集成模块，15信号1输入端，16采样电阻，17第一LM358运算放大器，18电阻R2，19电阻R5，20第二LM358运算放大器，21电阻R7，22电位器，23信号1输出端，24串口设置，25数据交互，26保存设置，27显示通道设置，28阈值设置，29动态曲线图，30数据显示区，31状态显示区。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有无线监控功能的流量记录仪，其特征在于由信号采集及控制电路、3DR数传模块、PC机和客户端软件组成流量记录仪的软硬件系统；所述信号采集及控制电路包括16M晶振、ATMEGA2560单片机、直流电源接口、数传模块接口、电流信号输入接口、电流采样及放大电路、控制信号输出接口、电流采样及放大电路集成模块，其中直流电源接口输入5V直流电，电流信号输入接口与流量计的电流信号线连接，控制信号输出接口与电动调节阀的控制信号线连接；所述3DR数传模块主端连接PC机的USB接口，3DR数传模块从端连接信号采集及控制电路的数传模块接口，主端和从端共同完成无线信号的收发工作；所述客户端软件运行在PC机上，包括串口设置、数据交互、保存设置、显示通道设置、阈值设置、动态图标、数据显示区、状态显示区等功能栏，其中串口设置有10个通讯串口可供选择，保存设置有4个时间间隔可供选择，显示通道设置有11个通道可供选择，阈值设置有10个阀值可供选择。

【技术特征摘要】
1.一种具有无线监控功能的流量记录仪，其特征在于由信号采集及控制电路、3DR数传模块、PC机和客户端软件组成流量记录仪的软硬件系统；所述信号采集及控制电路包括16M晶振、ATMEGA2560单片机、直流电源接口、数传模块接口、电流信号输入接口、电流采样及放大电路、控制信号输出接口、电流采样及放大电路集成模块，其中直流电源接口输入5V直流电，电流信号输入接口与流量计的电流信号线连接，控制信号输出接口与电动调节阀的控制信号线连接；所述3DR数传模块主端连接PC机的USB接口，3DR数传模块从端连接信号采集及控制电路的数传模块接口，主端和从端共同完成无线信号的收发工作；所述客户端软件运行在PC机上，包括串口设置、数据交互、保存设置、显示通道设置、阈值设置、动态图标、数据显示区、状态显示区等功能栏，其中串口设置有10个通讯串口可供选择，保存设置有4个时间间隔可供选择，显示通道设置有11...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，冀孟恩，王伟，王芳美，邱羽，杨增辉，
申请(专利权)人：云南师范大学，
类型：发明
国别省市：云南,53