水塔群管理系统技术方案

本实用新型专利技术涉及水塔管理技术领域，特别涉及一种水塔群管理系统。水塔群管理系统，其特征在于：包括中央管理系统、支点处理系统、通信系统以及电源系统；中央管理系统包括用于接收水塔群状态信号并控制各模块工作的中央处理模块以及与中央处理模块连接的中央输入输出模块；各支点处理系统包括与水塔上的传感器连接的信号采集模块以及根据信号作出相应的应对机制的主控模块；通信系统由无线透传模块构成，包括与各支点处理系统连接的信号发射端、以及与中央管理系统连接的信号接收端；本实用新型专利技术解决水塔群无法实时监管的难题，避免了在巡查间隙出现水漫溢出或水塔内缺水却无法及时获知并处理的困扰，无需人工巡查，节省了人工成本。

Water tower group management system

【技术实现步骤摘要】
水塔群管理系统
本技术涉及水塔管理
，特别涉及一种水塔群管理系统。
技术介绍
水塔，多用于居民区顶楼蓄水或在水厂的生产工艺中使用。由于其高耸的储水结构，不仅在施工时需要特别细心并保证质量，而且要经常巡查关注水塔内水位，以防止水位过高或过低带来的装置永久性渗漏水或用水短缺的问题，更为严重的，如果天气恶劣或水位太高溢出塔顶时容易导致水塔倾斜、侧翻，造成严重后果。虽然水塔应用广泛，市面上却缺少针对水塔进行管理的产品，如果采用人工监测水塔群，不仅需要极高的人工成本，而且极易出现疏忽或者处置不及时带来严重后果，无法满足市场需求。
技术实现思路
本技术的目的在于克服以上缺点，提供一种水塔群管理系统，解决水塔群无法实时监管的难题，避免了在巡查间隙出现水漫溢出或水塔内缺水却无法及时获知并处理的困扰，通过信号采集模块和通讯系统实现在中控室实时监测各水塔状态，当异常情况出现时根据中央输入输出模块的报警采取措施，本系统使用方便，对异常情况反应迅速，而且无需人工巡查，节省了人工成本。本技术通过如下技术方案实现：水塔群管理系统，其特征在于：包括中央管理系统、一个以上设置于各水塔点的支点处理系统、用于建立中央管理系统与支点处理系统之间联系的通信系统、以及用于提供系统各部分所需电力的电源系统；所述中央管理系统包括中央处理模块，用于接收各支点处理系统传送的水塔群状态信号并控制各模块工作；中央输入输出模块，与中央处理模块连接，用于实现与中央管理系统的人机交互，实时监管各支点状态；所述各支点处理系统包括信号采集模块，与水塔上的传感器连接，用于将传感器信号传送至本支点主控模块；主控模块，用于接收、处理信号采集模块传送的传感器信号，根据该信息作出相应的应对机制；所述通信系统由无线透传模块构成，包括与各支点处理系统连接的信号发射端、以及与中央管理系统连接的信号接收端；在各支点处理系统中所述信号采集模块将传感器信号传送至主控模块中，主控模块处理对应信息。将状态指示处理并做对应处理的同时将该信号通过通信系统传送至中央管理系统，中央管理系统的中央处理模块根据接收的信号指示、记录水塔状态，并可将来自人机交互系统的指令通过无线透传通信模块远程控制各支点处理系统实现相应的远程操作。其工作原理及过程如下：在各分支节点中所述信号采集模块将传感器信号传送至主控模块中，主控模块处理对应信息。将状态指示处理并做对应处理的同时将该信号通过通信系统传送至中央管理系统，中央管理系统的主控根据接收的信号指示、记录水塔状态，并可将来自人机交互系统的指令通过无线透传通信模块远程控制分支节点实现相应的远程操作。为了更好的实施本方案,还提供如下优化方案：进一步的,为了优化中央处理模块和主控模块：所述中央处理模块和主控模块均选用主控芯片ATmega2560-16AU，还包括编程接口、以及由电容C5、电阻R30与外部按键S1构成的复位电路。进一步的,为了优化信号采集模块：所述信号采集模块包括用于与传感器连接的信号采集接口，所述信号采集接口还设有用于为传感器供电的供电接口DC_24V、用于与主控模块连接并传送传感器信号的信号输出接口Sensor_x、以及用于将传感器与系统接地的共地端GND。进一步的,为了方便使用电流输出型传感器作为信号采集工具：所述信号采集模块还包括用于将电流输出型传感器的电流信号转换成峰值5V以内电压信号的精密电阻。进一步的,为了优化通信系统，使其使用方便：所述通信系统选用无线透传模块LoRaDRLM16，通信系统还包括用于转换无线透传模块与主控模块和中央处理器之间不同使用电压的电压变化电路、以及用于系统固件调试与升级的调试单元；所述电压变化电路包括用于将主控模块处理器IO引脚电压5V转换为无线透传模块电压3.3V的降压电路、以及将无线透传模块电压3.3V转换为中央处理模块处理器IO电压5V的升压电路，所述调试单元包括用于实现USB转TTL电平的转换芯片CH340G。进一步的,为了使中控室与支点处都能接收到水塔状态指示：所述中央输入输出模块包括与中央处理模块相连接的第一指示灯或第一报警器、以及设置于中央处理模块与第一指示灯或第一报警器之间用于提高主控芯片输出带载能力并防止电流过大毁坏主控芯片的第一输出电路；所述第一输出电路包括NPN型三极管8050S、由三极管驱动的负载继电器K1、连接于主控芯片输出端与三极管之间的限流电阻R34、以及用于连接指示灯或报警器的输出端口；所述支点处理系统还包括支点提示模块，与主控模块连接，用于根据主控模块的指令提示该水塔的状态；所述支点提示模块包括与主控模块相连接的第二指示灯或第二报警器、以及设置于主控模块与第二指示灯或第二报警器之间用于提高主控芯片输出带载能力并防止电流过大毁坏主控芯片的第二输出电路；所述第二输出电路包括NPN型三极管8050S、由三极管驱动的负载继电器K1、连接于主控芯片输出端与三极管之间的限流电阻R34、以及用于连接指示灯或报警器的输出端口。进一步的,为了使中控室与支点处都能手动控制系统模块：所述中央管理系统还包括第一外控模块，与中央处理模块连接，用于人工输入控制信号，包括第一控制按键、连接于第一控制按键与中央处理模块之间用于对输入信号进行隔离处理的光电耦合器TLP185、设置于光电耦合器输入端的限流电阻R18、以及设置于光电耦合器输出端的上拉电阻R19；所述支点处理系统还包括第二外控模块，与主控模块连接，用于人工输入控制信号，包括第二控制按键、连接于第二控制按键与主控模块之间用于对输入信号进行隔离处理的光电耦合器TLP185、设置于光电耦合器输入端的限流电阻R18、以及设置于光电耦合器输出端的上拉电阻R19。进一步的,为了使中控室与支点处都能观察到水塔状态：所述中央管理系统还包括中央显示模块，与中央处理模块连接，用于显示各水塔的具体状态，包括用于显示较多数据信息的显示器HJ_240128、以及用于调节显示器对比度的可调电阻R16；所述支点处理系统还包括支点显示模块，与主控模块连接，用于显示某水塔的具体状态，包括用于显示较少数据信息的小型显示器HJ_LCD12864或HJ_LCD12832、以及用于调节显示器对比度的可调电阻R16。进一步的,为了留档各水塔的状态记录，方便比较和预测：所述中央管理系统还包括中央记录模块，与中央处理模块连接，用于实时记录各水塔状态，包括第一时钟单元与第一存储单元；所述第一时钟单元由实时时钟芯片DS1302和晶振Y2组成；所述第一存储单元包括设有串行外设接口的存储卡、以及用于连接存储卡与系统的接口TF1，所述接口TF1包括用于启用存储卡的引脚TF_CS、用于检测存储卡是否插入的引脚TF_CD、用于实现同步时钟的引脚SCK、数据传输引脚MISO和MOSI、以及存储卡接地端GND；所述支点处理系统还包括支点记录模块，与主控模块连接，用于实时记录某水塔状态，包括第二时钟单元与第二存储单元；所述第二时钟单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水塔群管理系统，其特征在于：包括中央管理系统、一个以上设置于各水塔点的支点处理系统、用于建立中央管理系统与支点处理系统之间联系的通信系统、以及用于提供系统各部分所需电力的电源系统；/n所述中央管理系统包括/n中央处理模块，用于接收各支点处理系统传送的水塔群状态信号并控制各模块工作；/n中央输入输出模块，与中央处理模块连接，用于实现与中央管理系统的人机交互，实时监管各支点状态；/n所述各支点处理系统包括/n信号采集模块，与水塔上的传感器连接，用于将传感器信号传送至本支点主控模块；/n主控模块，用于接收、处理信号采集模块传送的传感器信号，根据该信息作出相应的应对机制；/n所述通信系统由无线透传模块构成，包括与各支点处理系统连接的信号发射端、以及与中央管理系统连接的信号接收端；/n在各支点处理系统中所述信号采集模块将传感器信号传送至主控模块中，主控模块处理对应信息,将状态指示处理并做对应处理的同时将该信号通过通信系统传送至中央管理系统，中央管理系统的中央处理模块根据接收的信号指示、记录水塔状态，并可将来自人机交互系统的指令通过无线透传通信模块远程控制各支点处理系统实现相应的远程操作。/n

【技术特征摘要】
1.水塔群管理系统，其特征在于：包括中央管理系统、一个以上设置于各水塔点的支点处理系统、用于建立中央管理系统与支点处理系统之间联系的通信系统、以及用于提供系统各部分所需电力的电源系统；
所述中央管理系统包括
中央处理模块，用于接收各支点处理系统传送的水塔群状态信号并控制各模块工作；
中央输入输出模块，与中央处理模块连接，用于实现与中央管理系统的人机交互，实时监管各支点状态；
所述各支点处理系统包括
信号采集模块，与水塔上的传感器连接，用于将传感器信号传送至本支点主控模块；
主控模块，用于接收、处理信号采集模块传送的传感器信号，根据该信息作出相应的应对机制；
所述通信系统由无线透传模块构成，包括与各支点处理系统连接的信号发射端、以及与中央管理系统连接的信号接收端；
在各支点处理系统中所述信号采集模块将传感器信号传送至主控模块中，主控模块处理对应信息,将状态指示处理并做对应处理的同时将该信号通过通信系统传送至中央管理系统，中央管理系统的中央处理模块根据接收的信号指示、记录水塔状态，并可将来自人机交互系统的指令通过无线透传通信模块远程控制各支点处理系统实现相应的远程操作。


2.根据权利要求1所述的水塔群管理系统，其特征在于：所述中央处理模块和主控模块均选用主控芯片ATmega2560-16AU，还包括编程接口、以及由电容C5、电阻R30与外部按键S1构成的复位电路。


3.根据权利要求1所述的水塔群管理系统，其特征在于：所述信号采集模块包括用于与传感器连接的信号采集接口，
所述信号采集接口还设有用于为传感器供电的供电接口DC_24V、用于与主控模块连接并传送传感器信号的信号输出接口Sensor_x、以及用于将传感器与系统接地的共地端GND。


4.根据权利要求3所述的水塔群管理系统，其特征在于：所述信号采集模块还包括用于将电流输出型传感器的电流信号转换成峰值5V以内电压信号的精密电阻。


5.根据权利要求1所述的水塔群管理系统，其特征在于：所述通信系统选用无线透传模块LoRaDRLM16，通信系统还包括用于转换无线透传模块与主控模块和中央处理器之间不同使用电压的电压变化电路、以及用于系统固件调试与升级的调试单元；
所述电压变化电路包括用于将主控模块处理器IO引脚电压5V转换为无线透传模块电压3.3V的降压电路、以及将无线透传模块电压3.3V转换为中央处理模块处理器IO电压5V的升压电路，
所述调试单元包括用于实现USB转TTL电平的转换芯片CH340G。


6.根据权利要求1-5任一项所述的水塔群管理系统，其特征在于：所述中央输入输出模块包括与中央处理模块相连接的第一指示灯或第一报警器、以及设置于中央处理模块与第一指示灯或第一报警器之间用于提高主控芯片输出带载能力并防止电流过大毁坏主控芯片的第一输出电路；
所述第一输出电路包括NPN型三极管8050S、由三极管驱动的负载继电器K1、连接于主控芯片输出端与三极管之间的限流电阻R34、以及用于连接指示灯或报警器的输出端口；
所述支点处理系统还包括
支点提示模块，与主控模块连接，用于根据主控模块的指令提示该水塔的状态；
所述支点提示模块包括与主控模块相连接的第二指示灯或第二报警器、以及设置于主控模块与第二指示灯或第二报警器之间用于提高主控芯片输出带载能力并防止电流过大毁坏主控芯片的第二输出电路；
所述第二输出电路包括NPN型三极管8050S、由三极管驱动的负载继电器K1、连接于主控芯片输出端与三极管之间的限流电阻R34、以及用于连接指示灯或报警...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢良伟，段宁宁，陈艺明，俞建明，潘美莺，付爽，
申请(专利权)人：福建师范大学福清分校，
类型：新型
国别省市：福建;35