CN108007496A - 一种自供电同时测量温度和压力的远传系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同时测量温度和压力的远传系统及装置。具体包括：包括测量模块、数据采集处理模块，数据近端通讯模块、数据远传通讯模块、电源模块、服务器端和查看终端。其中测量模块实现参数的测量，采集处理模块接收测量模块的数据，并通过数据远传通讯模块实现数据传至服务器端，查看终端通过访问服务器端获取测量模块的数据。电源模块为系统中各用电模块供电。采用温差和压差发电系统实现自供电。

Description

一种自供电同时测量温度和压力的远传系统

技术领域

本发明属于能源技术和楼宇自控领域，具体涉及一种自供电同时测量温度和压力的远传系统。

背景技术

在供热、空调领域，传统水系统的压力，温度，流量等参数的测量大多采用机械仪表，通过表盘显示，人工读数，纸笔记录的方式实现测量数据的读取、采集和记录，运行人员再根据这些读取或记录的数据管理系统的运行。随着自控技术的发展，现在很多供热或空调系统诸如压力、温度、流量等参数的测量和采集都采用自动化仪表，测量数据自动采集，并实现数据远程传输。这种方式一方面使得数据能够实时采集，是系统实现自控的必要环节，另一方面实现了高频率的电子化数据，方便管理人员运行管理和故障的诊断、处理等功能。然而，在供热空调循环水系统中，绝大多数情况下，“温度”和“压力”作为一对参数，总是同时需要的，现有的系统基本都是采用不同的传感器并分别独立安装的方式，来实现不同参数的测量。由此，无论是产品本身硬件成本还是安装成本都比较高，在所需传感器数量较小的情况是可行的，但是随着信息化水平的提高和大数据技术的发展，温度、压力测量使用场景越来越多，使用数量也会大幅度增加，成本成为制约应用的一个重要因素，此外，这类远传仪表无一例外都需要供电，这成为其广泛应用的另一个重要制约因素，要么放置在方便接电的电源附近，如布置在热力站内；要么花费较大的代价安装单独线路进行供电，代价较大，甚至于受限现场条件的制约无法实现；要么设置电池供电，但电池电量和寿命都有限，定期更换繁琐，成本也较高。随着移动通讯技术的发展以及智慧城市发展的需求，未来的供热、空调等市政系统的实时监测性要求提高，仪表的安装位置不仅仅限于热力站内，对于道路、荒野上的管道可能都需要安装有关仪表，显然仪表和设备的供电制约了其大范围的应用与发展。本发明提出一种利用温差或压差发电自供电并且集成温度和压力同时测量的远传系统，解决供电问题的同时降低成本，从而能够低成本快速实现能源系统信息化。

发明内容

本发明采用的技术方案如下：

一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，其特征在于：包括测量模块、数据采集处理模块，数据远传通讯模块、服务器端。所述测量模块实现物理量的测量，所述采集处理模块接收所述测量模块的数据，并通过数据远传通讯模块将数据传至所述服务器端。

其特征还在于：还包括查看终端，所述查看终端通过访问服务器端获取所述测量模块的数据。

其特征还在于：所述服务器端布署应用管理软件。

其特征还在于：所述查看终端内置访问服务器的应用APP。

其特征还在于：所述查看终端包括PC查看终端和/或移动查看终端。

其特征还在于：所述PC查看终端为台式电脑，所述移动查看控制终端为智能手机和/或平板电脑。

其特征在于：还包括数据近端通讯模块，所述近端通讯模块用于与移动查看终端进行近端通讯，直接获取测量模块中的数据。

其特征还在于：所述采集处理模块还集成显示模块，所述显示模块可现场显示测量模块的测量数据。

其特征还在于：所述查看终端通过访问服务器端对数据采集模块和/或测量模块更改配置。

其特征还在于：所述移动查看终端通过所述数据近端通讯模块对数据采集模块和/或测量模块直接进行初始化。

其特征还在于：所述移动查看终端通过所述数据近端通讯模块对数据采集模块和/或测量模块块更改配置。

其特征还在于：所述测量模块包括温度测量模块、压力测量模块、湿度测量模块、流量测量模块、颗粒测量模块、水质测量模块、流量测量模块，浓度测量模块等一种或多种。

其特征还在于：所述数据近端通讯模块采用wifi通讯和/或蓝牙通讯和/或NFC近场通讯方式。

其特征还在于：所述数据远传通讯模块采用无线GPRS和/或NB-IOT和/或有线INTERNET网络。

其特征还在于：所述显示模块采用TFT式显示屏。

其特征还在于：所述采集处理模块采用STM32芯片。

其特征还在于：一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，还包括电源模块，所述电源模块为所述系统中测量模块和/或数据采集处理模块和/或数据远传通讯模块和/或数据近端通讯模块供电。

其特征还在于：所述电源模块包括电源控制电路和电源，所述电源采用电池和/或市电。

其特征还在于：所述电源模块另一方式，包括温差发电系统，电源控制电路、具有一定温差的第一管道和第二管道。

其特征还在于：所述第一管道和第二管道为供热系统的供、回水管道或空调系统的供、回水管道或其他具有稳定温差的管道。

其特征还在于：所述电源模块还包括蓄电装置，所述蓄电装置与控制电路相连，控制电路可以将电极输出的电能蓄存于蓄电装置。

其特征还在于：所述控制电路可以进行控制，从而令电极输出的电能蓄存在蓄电装置与供应到用电模块之间进行切换。

其特征还在于：所述控制电路自动将不稳定或不满足蓄电或用电模块供电需求的电流和电压变为蓄电装置或需要用电模块所需的电压和电流，实现用电模块的稳定供电或蓄电装置的蓄电，并在蓄电，用电之间进行平衡和调度。

其特征还在于：所述流体循环腔内流体的流动动力来源于所述第一管道和第二管道的上下游一定距离内存在的压力差。流体在循环腔内的流动需要克服一定的阻力，其动力来源是否方便是该系统能否应用的一个重要制约因素。而对于输送流体的管道，流体在管内流动，其沿着流动方向上，管道的上下游之间本身存在着压力差，这种压力差就可以方便提供流体循环腔流体流动所需要的动力。所述高温流体循环腔的入口与第一管道的位于流体流向上的上游的一点相连，高温流体循环腔的出口与第一管道的位于流体流向上的下游的一点相连，所述上游和下游的两点之间相距一定距离；所述低温流体循环腔的入口与第二管道的位于流体流向上的上游的一点相连，低温流体循环腔的出口与第二管道的位于流体流向上的下游的一点相连，所述上游和下游的两点之间相距一定距离；在确定所述距离时，应本着由所述两点间的距离产生的流体压力差能够克服流体流过流体循环腔及流体循环腔前后管路的阻力的原则进行选择，若流体流过流体循环腔及其前后管路的阻力较大，则可以在管路上选择较大的一段距离来连接到流体循环腔的进出口。

其特征还在于：所述流体循环腔内流体的流动动力来源于所述第一管道和第二管道之间的压力差。某些情况下，所述第一管道与第二管道二者之间存在压力差，从而流体在循环腔内的流动需要的动力还可以来源这种第一和第二管道之间的压力差。所述高温流体循环腔的入口与第一管道的一点相连，高温流体循环腔的出口与第二管道的一点相连，所述第一管道上的所述一点处的流体压力大于第二管道上的所述一点处的流体压力，且两点之间的流体压力差需克服流体流过流体循环腔及流体循环腔前后管路的阻力。反之，当所述第二管道的压力高于第一管的压力。所述低温流体循环腔的入口与第二管道的一点相连，低温流体循环腔的出口与第一管道的一点相连，所述第二管道上的所述一点处的流体压力大于第一管道上的所述一点处的流体压力，且两点之间的流体压力差需克服流体流过流体循环腔及流体循环腔前后管路的阻力。

其特征还在于：为了满足不同的用电需求，如供电电压、电流、功率和容量等不同，以及在不同场合管道内流体温差不同，所述发电片组可以是一组发电片，也可以是多组发电片串联或并联，从而满足不同需求。

其特征还在于：为了防止管道内的污物流入、堵塞流体循环腔，可以在所述流体循环腔的进口前加装流体过滤装置。

其特征还在于：所述电源模块为压差发电系统。所述压差发电系统包括：具有持续运动流体的管道、叶轮、发电转子，电源控制电路和蓄电装置。在具有持续运动流体的管道内设置一个叶轮，管道内流体驱动叶轮运动，叶轮带动管道外的发电转子运动，产生电力，通过发电控制电路给蓄电装置充电，蓄电装置给各用电模块供电。

其特征还在于：所述测量模块仅包括温度测量模块和压力测量模块时，所述压力测量模块和温度测量模块采用一体化结构，同时实现压力和温度的测量。包括压力测量模块、温度测量模块、安装底座、温度插管；所述安装底座一侧设有安装压力测量模块的容腔，底部设有与容腔连通的压力传导通孔；所述安装底座另一侧设穿线孔，所述穿线孔与所述容腔之间的壁厚满足压力测量模块固定所需的强度要求；所述温度插管中空，位于底座下部，并与底座相连；所述压力测量模块置于容腔内部。所述温度测量模块置于插管内部。

其特征还在于：所述压力测量模块和温度测量模块一体化结构还包括紧固压母，所述紧固压母与压力容腔连接，置于压力测量模块上部，用于固定压力测量模块，防止压力测量模块因为高压而被顶出容腔。

其特征还在于：所述紧固压母与底座压力容腔采用螺纹连接或直接焊接。

其特征还在于：所述紧固压母与底座压力容腔采用螺纹连接时，螺纹内设有密封胶。

其特征还在于：所述紧固压母中部设有穿线通孔，用于连接压力测量模块的导线从孔中穿出。

其特征还在于：压力测量模块的导线从紧固压母中部孔中穿出后，在通孔中填充固化密封胶以防泄漏。

其特征还在于：所述温度插管内采用导热绝缘胶灌封或导热油灌封，保证温度可靠传导。

其特征还在于：所述安装底座压力测量模块安装容腔底部与压力传导通孔之间设有过渡段，便于压力测量模块底部能够全部接触到被测介质。

其特征还在于：所述安装底座与容腔连通的压力传导通孔设有抗冲击阻尼顶丝，提高压力测量模块工作稳定性。

其特征还在于：所述温度插管直接与安装底座一体加工或者在所述安装底座穿线孔底部设置沉孔，将所述温度插管插入所述沉孔后，与底座焊接或者在所述安装底座穿线孔底部设置沉孔，并在沉孔内设置内螺纹，温度插管一端设置外螺纹，二者采用螺纹连接。

其特征还在于：包括PCB板、压力信号线、温度信号线、壳体及上盖。压力信号线连接压力测量模块和安装在壳体内的PCB板，温度信号线连接温度测量模块和安装在壳体内的PCB板，PCB板将接收到的压力信号和温度信号处理后再上传，上盖盖在壳体上实现PCB所在的壳体腔密封。

其特征还在于：所述PCB板上包括数据采集处理模块，数据近端通讯模块、数据远传通讯模块。

其特征还在于：所述压力信号线和温度信号线可采用软导线，直接与PCB板焊接或者采用线端对板端接插方式连接。

其特征还在于：所述壳体与上盖采用铰链式开合设计。

其特征还在于：所述壳体设有密封凹槽，上盖设有凸台。将O型或□型密封圈装入密封槽内，上盖将密封圈压紧后，通过螺钉与壳体紧固。

其特征还在于：所述壳体两端设有不通透的可敲落孔，用于壳体内部与外部有线缆连接通过将敲落孔钻通安装线缆。

附图说明

图1一种同时测量温度和压力的远传系统

图2一种利用流体温差发电向各模块供电的示意图。

图3压力测量模块和温度测量模块一体化结构示意图

图中：2-1—温差发电系统；2-2—控制电路；2-3—蓄电装置；2-4—需要用电的模块；2-1a—高温流体循环腔，2-1b—紧密性导热材料，2-1c—温差发电片组，2-1d—紧密性导热材料,2-1e—低温流体循环腔，2-1f—低温流体循环腔2-1e的出口，2-1g—低温流体循环腔2-1e的进口；2-1h—高温流体循环腔2-1a的进口，2-1i—高温流体循环腔2-1a的出口；2-1j—温差发电片组电能输出电极；2-5—第一管道；2-6—第二管道；2-7—过滤装置。3-1——上盖；3-2——PCB板；3-3——密封圈；3-4——壳体；3-5——电池；3-6——紧固压母；3-7——压力测量模块；3-8——安装底座；3-9——阻尼顶丝；3-10——温度插管；3-11——温度测量模块。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

参见图1、图2、图3，一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，应用于供热系统，监测供热网络温度和压力，包括：压力测量模块、温度测量模块、数据采集处理模块，数据近端通讯模块、数据远传通讯模块、电源模块、服务器端，PC查看终端和移动查看终端。

压力测量模块和温度测量模块采用图3所示一体化结构，并安装在供热水系统上，同时实现压力和温度的测量。采集处理模块接收温度测量和所述压力测量模块的数据，并通过数据远传通讯模块GPRS将温度压力数据传至所述服务器端。所属PC查看终端和移动查看终端均可通过访问服务器端获取测量模块的数据，以及对数据采集模块，温度、压力测量模块进行配置更改。服务器端内部署了对所传数据的管理软件系统，PC查看终端和移动查看终端内置了访问服务器的应用APP。移动查看终端采用智能手机和平板电脑。

所述电源模块为所述系统中各用电模块供电。所述移动查看终端还可通过与所述数据近端通讯模块NFC通讯，直接获取压力测量模块、温度测量模块中的数据，以及对数据采集模块、压力测量模块、温度测量模块进行初始化，更改配置。所述采集处理模块采用STM32芯片，并集成了显示模块，所述显示模块可现场显示压力测量模块和温度测量模块的测量数据。所述显示模块采用TFT式显示屏。

如图2所示的一种利用流体温差发电的自供电系统，实现向各模块供电，包括温差发电系统2-1，控制电路2-2、蓄电装置2-3、需要供电的用电模块2-4、第一管道2-5和第二管道2-6，过滤装置2-7。

温差发电系统1由高温流体循环腔2-1a，紧密性导热材料2-1b，温差发电片组2-1c，紧密性导热材料2-1d,低温流体循环腔2-1e，低温流体循环腔2-1e的流体出口2-1f，低温流体循环腔2-1e的流体进口2-1g，高温流体循环腔2-1a的进口2-1h，高温流体循环腔2-1a的流体出口2-1i，电极2-1j组成。

第一管道2-5内为供热系统供水，第二管道2-6内为供热系统回水，第一管道2-5内的供水(高温流体)通过管道连接从高温流体循环腔2-1a的进口2-1h进入，从高温流体循环腔2-1a的出口2-1i排出，其与管道的连接点C,D之间的距离确定应本着其产生的流体压力差能够克服流体流过高温流体循环腔2-1a及流体循环腔前后管路的阻力的原则进行选择，利用C,D之间的压差实现循环腔内高温流体的流动。第二管道2-6内的回水(低温流体)通过管道连接从低温流体循环腔2-1e的进口2-1g进入，从低温流体循环腔2-1e的出口2-1f排出。其与管道的连接点A,B之间的距离确定应本着其产生的流体压力差能够克服流体流过低温流体循环腔2-1e及其前后管路阻力的原则进行选择，利用A,B之间压差实现循环腔内低温流体的流动。从而保证发电片2-1c热冷面形成稳定的温差，使得电极2-1j有电流输出，控制电路2-2首先将电流电压转化为用电模块2-4所需的电流电压并使其给用电模块2-4供电，当用电模块2-4非工作期间或其他原因不需要供电时，控制电路2-2将电流电压转化为蓄电池所需的电流和电压给蓄电装置2-3蓄电。当温差较小，无法发电或者发电片故障时，由蓄电池给用电模块2-4供电。也可以根据需要控制电路2-2首先给蓄电池2-3供电，由蓄电池2-3直接给用电模块2-4供电。紧密性导热材料2-1b，2-1d采用导热硅脂，保证发电片2-1c与循环腔体2-1a，2-1e的壁面紧密接触。

应当注意到，此案例中如果将第一管道5连接低温循环腔2-1e，第二管道2-6连接高温循环腔2-1a，仍然可以达到同样的效果，差别只是需要将发电片的两面交换一下。

如图3所示，所述压力测量模块和温度测量模块采用一体化结构，包括不锈钢安装底座3-8，塑料壳体3-4及上盖3-1。安装底座3-8的一侧设有压力测量模块3-7安装的容腔，容腔底部设有与被测介质连通的通孔。将带有密封圈的压力测量模块3-7压入容腔后，顶端用紧固压母3-6通过螺纹连接的方式压紧。为保证压力不会泄露，在紧固压母螺纹涂覆密封胶，内部灌注可固化密封胶。为了防止压力冲击，被测介质通过阻尼顶丝3-9进入压力测量模块3-7的容腔，确保压力检测的稳定性。安装底座3-8另一侧设有温度测量模块3-11的信号线穿孔，将温度插管3-10与安装底座3-8焊接牢固或采用螺纹连接后，将温度测量模块探头3-11放置于温度插管3-10底部，并用导热绝缘胶灌封，保证温度可靠传导。压力测量模块3-7和温度测量模块3-11测得的信号通过软导线接插的方式上传至PCB板3-2。PCB板3-2固定在壳体3-4中，采用内部电池3-5供电的方式工作，PCB板3-2将采集到的温度和压力数据处理后通过无线通信的方式上传至服务器端。为防尘防水，保护PCB板3-2，在壳体3-4上开有密封凹槽，密封圈3-3放至凹槽后，将上盖3-1与壳体3-4压紧紧固。

应当理解，上述实施方式仅为本发明的较佳实施例而已，用来描述本发明原理的应用，在不背离本发明的精神或本质特性的情况下，本发明可以实施为其他的具体形式。所述实施方式无论从哪一方面来看都应当认为仅是作为说明性的，而不应认为是限制性的。因此，本发明的范围应当以所附权利要求为准，而不是以前述发明为准，根据权利要求的实质精神和等效手段所做的变型都落入其范围之内。

尽管已经利用与目前认为是本发明的最实用以及优选的实施方式相关的特性和细节全面地描述了本发明，但对于本领域技术人员来说显而易见的各种变化和/或改善，包括但不限制于大小，材料，形状，接口形式，接口位置、功能和操作方式，组装和做出的使用上的改变，这些都不背离在权利要求中阐述的本发明的原理和概念。

Claims (10)

1.一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，其特征在于：包括测量模块、数据采集处理模块，数据远传通讯模块、服务器端。所述测量模块实现物理量的测量，所述采集处理模块接收所述测量模块的数据，并通过数据远传通讯模块将数据传至所述服务器端。

2.根据权利要求1所述的一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，其特征还在于：还包括查看终端，所述查看终端通过访问服务器端获取所述测量模块的数据。所述查看终端包括PC查看终端和/或移动查看终端，所述PC查看终端为台式电脑，所述移动查看控制终端为智能手机和/或平板电脑和/或笔记本电脑。

3.根据权利要求1-2所述的一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，其特征在于：还包括数据近端通讯模块，所述近端通讯模块用于与移动查看终端进行近端通讯，直接获取测量模块中的数据。

4.根据权利要求1-3所述的一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，其特征还在于：所述移动查看终端可通过所述数据近端通讯模块对数据采集模块、测量模块进行初始化和/或更改配置。

5.根据权利要求1-4所述的一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，其特征还在于：所述查看终端可通过访问服务器端对数据采集模块、测量模块更改配置。

6.根据权利要求1-5所述的一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，其特征还在于：所述测量模块包括温度测量模块、压力测量模块、湿度测量模块、流量测量模块、颗粒测量模块、水质测量模块、流量测量模块，浓度测量模块等一种或多种。

7.根据权利要求1-6所述的一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，其特征在于：所述测量模块为温度测量模块和压力测量模块时，所述压力测量模块和温度测量模块采用一体化结构，同时实现压力和温度的测量。包括压力测量模块、温度测量模块、安装底座、温度插管；所述安装底座一侧设有安装压力测量模块的容腔，底部设有与容腔连通的压力传导通孔；所述安装底座另一侧设穿线孔，所述穿线孔与所述容腔之间的壁厚满足压力测量模块固定所需的强度要求；所述温度插管中空，位于底座下部，并与底座相连；所述压力测量模块置于容腔内部。所述温度测量模块置于插管内部。

8.根据权利要求1-7所述的一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，其特征还在于：一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，还包括电源模块，所述电源模块为所述系统中测量模块和/或数据采集处理模块和/或数据远传通讯模块和/或数据近端通讯模块供电。

9.根据权利要求1-8所述的一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，其特征还在于：所述电源模块包括温差发电系统，电源控制电路、具有一定温差的第一管道和第二管道。

10.根据权利要求1-8所述的一种自供电同时测量温度和压力的远传系统，其特征还在于：所述电源模块为压差发电系统，包括具有持续运动流体的管道、叶轮、发电转子，电源控制电路和蓄电装置。