一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置制造方法及图纸

一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，包括：生态流量远程监测主机、电源供电及监测模块、外置摄像头模块、外置传感器模块；电源供电及监测模块、外置摄像头模块、外置传感器模块均分别连接到生态流量远程监测主机；生态流量远程监测主机，包括：主电源模块、主MCU模块、接口母线模块、开入开出模块、通讯模块、以太网模块和模拟量采集模块组成；其中主电源模块、主MCU模块、开入开出模块、通讯模块、以太网模块、模拟量采集模块均通过接口母线模块实现上述各模块的接口和电源供电方面的连接。本实用新型专利技术可以充分满足中小型水电站最小生态流量泄流监测的不同应用需求。生态流量泄流监测的不同应用需求。生态流量泄流监测的不同应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置


[0001]本技术属于监测装置的
，特别涉及一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，适用于安装于中水电站泄水口或电站坝址下游河道断面的一种生态流量在线监测装置。

技术介绍

[0002]由于近年来我国水电迅猛发展大大促进了各个地方的经济发展，同时由于部分水电站的生态下泄流量严重不足，随之而来部分河段流量严重减少甚至造成河道干枯，对河流的正常生态功能和人民群众的生产、生活造成较大的影响。为保护河流生态环境，推动水资源可持续科学利用，2019年水利部印发了《关于小水电站生态流量监管平台技术指导意见的通知》要求各水电站需要在泄水口或电站坝址下游河道断面设定监测点，安装生态流量在线监测装置。
[0003]目前大多数电站都安装了生态流量在线监测装置，通过这几年所运营的电站生态流量系统在现场实际运行情况来看，经过跟进分析现有运营电站的生态流量系统和市面上已经应用的大多数流量监测系统，归结目前市面上述生态流量装置存在如下缺陷：
[0004]1、由于生态流量装置要求有远程通讯、生态泄流图片存储或实时视频功能，所以需要安装有摄像头和通讯DTU模块；由于摄像头和通讯模块的功耗都较大，所以大部分生态流量装置都要求有市电供电，但是大多数中小水电站的坝头及前池都没有交流供电电源，为解决供电需要拉较长架空供电线路；这样就出现了两个较为突出的问题，一方面架空线路的拉设造成安装施工成本增加，同时部分非规范性架空线路拉设可能对以后的电站安全生产将造成不小的隐患；另外在雷雨季节较长的架空线路，造成雷击损坏设备的几率大增；
[0005]2、也有少部分厂家使用的是太阳能供电方案，同样本身监测装置的功耗问题加上装置本身电源功耗管理不理想，需要配置较大功率的太阳能板和高成本大容量的铅酸蓄电池，同样造成两个比较突出的问题，一个是设备总体成本偏高，整个生态流量检测系统组成复杂，太阳能板和蓄电池还需要另外安装，调试及安装较为不便；另外在持续较长的阴雨天气供电不足问题突出，时常由于供电不足造成数据通讯不正常的情况；
[0006]3、大多数流量监测装置的人机交互界面相对简单，人机操作界面不友好；
[0007]4、现场应用的生态流量泄流的种类众多，大多数的流量监测装置需要根据特定的生态流量泄流种类使用不同型号的生态流量装置，造成即使同一个厂家生产的生态流量装置型号众多，装置通用性较差生产和安装较为繁琐；
[0008]5、由于成本和硬件设计水平等方面的因素，大多数的流量监测装置的硬件设计较为简单，EMC性能和抗雷击浪涌性能较差，在雷雨季节监测装置损坏率较高的情况；
[0009]6、部分的流量监测装置的集成度不高，为降低设备成本、加快产品的上市时间，生态流量监测设备全部采用外购的模块和部件拼凑，可靠性极差同时不利于后期的装置的升级和改进；
[0010]7、在一些小流量高精度测量生态流量监测的场合(如侧堰泄流)，大部分的流量监
测装置的测量精度不高，实际测量出来的流量数据误差较大；
[0011]8、目前生态流量监测系统的应用在不同的省环保平台和地方平台通讯协议和功能需求存在一定的差异，而目前只有少部分的生态流量监测装置具有远程在线程序自动升级功能，大多数的生态流量监测设备没有此功能，造成后期维护和软件升级成本较高。

技术实现思路

[0012]本技术要解决的技术问题在于提供一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，安装于中水电站泄水口或电站坝址下游河道断面的实现在流量监测，可根据实际电站生态流量监测类型(目前常用的生态流量类型有钢管泄流生态流量、侧堰泄流生态流量、闸道泄流生态流量、抽水泄流流量生态流量和虹吸式泄流生态流量)、生态流量通道情况(监测的通道最大支持4个通道可通过软件配置可设置相关通道开启或关闭)，通过一定的软硬件相关的配置，可以充分满足中小型水电站最小生态流量泄流监测的不同应用需求。
[0013]本技术是这样实现的：
[0014]一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，包括：生态流量远程监测主机、电源供电及监测模块、外置摄像头模块、外置传感器模块；
[0015]所述电源供电及监测模块、外置摄像头模块、外置传感器模块均分别连接到所述生态流量远程监测主机；
[0016]所述生态流量远程监测主机，包括：主电源模块、主MCU模块、接口母线模块、开入开出模块、通讯模块、以太网模块和模拟量采集模块组成；其中所述主电源模块、所述主MCU模块、所述开入开出模块、所述通讯模块、所述以太网模块、所述模拟量采集模块均通过所述接口母线模块实现上述各模块的接口和电源供电方面的连接。
[0017]进一步地，所述电源供电及监测模块，包括：交流电源供电及监测模块和直流电源供电及监测模块；根据电站现场具体的供电状态选择其中一种模块，在市电供电场合使用所述交流电源供电及监测模块，太阳能供电的场合使用所述直流电源供电及监测模块。
[0018]进一步地，所述外置传感器模块，是指五种生态流量装置的外置传感器，包括：液位传感器、流量传感器、开度传感器和电能表(机组有功计量传感器)；所述外置传感器模块的接口，包括：串行通讯接口和模拟量(4～20mA)接口；所述串行通讯接口的传感器是连接到所述生态流量远程监测主机的通讯模块的外置接口上，所述模拟量接口的外置传感器是连接到所述生态流量远程监测主机的模拟量采集模块上。
[0019]进一步地，所述外置摄像头模块，包括：1～2路外置摄像头，使用海康威视的外置摄像头，所述生态流量远程监测主机实现1～2个通道的生态下泄流量监测。
[0020]进一步地，所述外置摄像头模块通过扩展以太网交换机，接入4路的外置摄像头，实现4个通道的生态下泄流流量监测；所述外置摄像头模块是连接到所述生态流量远程监测主机的以太网模块上。
[0021]进一步地，所述生态流量远程监测主机中的主电源模块，包括：一级大电流浪涌保护电路、二级浪涌保护电路、低频共模滤波电路、24V升压DC/DC电路、三级浪涌保护电路、高频共模滤波电路、3.3V主供电DC/DC、5V其他供电DC/DC、备用电池后备电源电路、电源模块接口电路组成；
[0022]其中所述一级大电流浪涌保护电路、二级浪涌保护电路、低频共模滤波电路依次连接；低频共模滤波电路分别连接到所述24V升压DC/DC电路和所述三级浪涌保护电路；所述三级浪涌保护电路连接到所述高频共模滤波电路，所述高频共模滤波电路分别连接到所述3.3V主供电DC/DC电路和所述5V其他供电DC/DC电路；所述5V其他供电DC/DC电路连接到所述备用电池后备电源电路；所述24V升压DC/DC电路、所述3.3V主供电DC/DC电路、所述5V其他供电DC/DC电路、所述备用电池后备电源电路均连接到所述电源模块接口电路上。
[0023]进一步地，所述生态流量远程监测主机中的主MCU模块，包括：大容量SRAM电路、大容量FLASH电路、铁电存储电路、16位高精度AD电路、RTC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，其特征在于，包括：生态流量远程监测主机、电源供电及监测模块、外置摄像头模块、外置传感器模块；所述电源供电及监测模块、外置摄像头模块、外置传感器模块均分别连接到所述生态流量远程监测主机；所述生态流量远程监测主机，包括：主电源模块、主MCU模块、接口母线模块、开入开出模块、通讯模块、以太网模块和模拟量采集模块组成；其中所述主电源模块、所述主MCU模块、所述开入开出模块、所述通讯模块、所述以太网模块、所述模拟量采集模块均通过所述接口母线模块实现接口和电源供电方面的连接。2.如权利要求1所述的一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，其特征在于：所述电源供电及监测模块，包括：交流电源供电及监测模块和直流电源供电及监测模块；根据电站现场具体的供电状态选择其中一种模块，在市电供电场合使用所述交流电源供电及监测模块，太阳能供电的场合使用所述直流电源供电及监测模块。3.如权利要求1所述的一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，其特征在于：所述外置传感器模块，是指五种生态流量装置的外置传感器，包括：液位传感器、流量传感器、开度传感器和电能表；所述外置传感器模块的接口，包括：串行通讯接口和模拟量4～20mA接口；所述串行通讯接口的传感器是连接到所述生态流量远程监测主机的通讯模块的外置接口上，所述模拟量接口的外置传感器是连接到所述生态流量远程监测主机的模拟量采集模块上。4.如权利要求1所述的一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，其特征在于：所述外置摄像头模块，包括：1～2路外置摄像头，使用海康威视的外置摄像头，所述生态流量远程监测主机实现1～2个通道的生态下泄流量监测。5.如权利要求4所述的一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，其特征在于：所述外置摄像头模块通过扩展以太网交换机，接入4路的外置摄像头，实现4个通道的生态下泄流流量监测；所述外置摄像头模块是连接到所述生态流量远程监测主机的以太网模块上。6.如权利要求1所述的一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，其特征在于：所述生态流量远程监测主机中的主电源模块，包括：一级大电流浪涌保护电路、二级浪涌保护电路、低频共模滤波电路、24V升压DC/DC电路、三级浪涌保护电路、高频共模滤波电路、3.3V主供电DC/DC、5V其他供电DC/DC、备用电池后备电源电路、电源模块接口电路组成；其中所述一级大电流浪涌保护电路、二级浪涌保护电路、低频共模滤波电路依次连接；低频共模滤波电路分别连接到所述24V升压DC/DC电路和所述三级浪涌保护电路；所述三级浪涌保护电路连接到所述高频共模滤波电路，所述高频共模滤波电路分别连接到所述3.3V主供电DC/DC电路和所述5V供电DC/DC电路；所述5V供电DC/DC电路连接到所述备用电池后备电源电路；所述24V升压DC/DC电路、所述3.3V主供电DC/DC电路、所述5V供电DC/DC电路、所述备用电池后备电源电路均连接到所述电源模块接口电路上。7.如权利要求1所述的一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，其特征在于：所述生态流量远程监测主机中的主MCU模块，包括：大容量SRAM电路、大容量FLASH电路、铁电存储电路、16位高精度AD电路、RTC外部电路、看门狗定时电路、其他EMC保护电路、大屏幕液晶及调试接口电路、STM32F407主MCU；
所述大容量SRAM电路、所述大容量FLASH电路、所述铁电存储电路、所述16位高精度AD电路、所述RTC外部电路、所述看门狗定时电路、所棕其他EMC保护电路、所述大屏幕液晶及调试接口电路均与所述STM32F407主MCU连接。8.如权利要求1所述的一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，其特征在于：所述生态流量远程监测主机中的接口母线模块，包括主电源接口电路、主MCU模块接口电路、开入开出接口电路、通讯模块接口电路、以太网模块接口电路和模拟量采集模块接口电路，实现生态流量远程监测主机中各模块间通讯连接、电源连接和接口连接。9.如权利要求1所述的一种可配置的水电站最小生态流量远程监测装置，其特征在于：所述生态流量远程监测主机中的开入开出模块，包括第一浪涌保护电路、第一开入隔离电路、第二浪涌保护电路、第二开入隔离电路、第三浪涌保护电路、第三开入隔离电路、第四浪涌保护电路、第四开入隔离电路、第五浪涌保护电路、第五开入隔离电路、第六浪涌保护电路、第六开入隔离电路、开入开出供电电源电路、第一继电器电路、第一开出隔离电路、第二继电器电路、第二开出隔离电路、第三继电器电路、第三开出隔离电路、第四继电器电路、第四开出隔离电路和开入开出模块接口电路；其中所述第一至第六浪涌保护电路依次连接到对应的所述第一至第六开入隔离电路后连接到所述开入开出模块接...

【专利技术属性】
技术研发人员：林泽峰，阮文华，李水珠，林惠彬，胡裕峰，徐雅萍，林勇，
申请(专利权)人：福建亿华源能源管理有限公司，
类型：新型
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