一種水庫控制電路系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水庫控制電路系統(tǒng)，包括：上位機、上位端控制器、下位端控制器、數(shù)據(jù)采集組件、電機控制電路、電機組；所述下位端控制器將自所述數(shù)據(jù)采集組件接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述上位端控制器，所述上位控制器將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至所述上位機；所述下位端控制器根據(jù)所述監(jiān)測數(shù)據(jù)自動地或根據(jù)上位控制指令被動地向所述電機控制電路發(fā)送控制信號，所述電機控制電路響應(yīng)所述控制信號控制所述電機組的工作。
【專利說明】
一種水庫控制電路系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種水庫控制電路系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了防止水庫水位超標，需要根據(jù)水位情況進行泄洪，泄洪手段主要通過人工開啟泄洪抽水或通過人工開啟泄洪水栗抽水或通過打開水庫閘門進行泄洪。然而，由于人工觀測水位標尺和通過人工去開啟泄洪水栗或水庫閘門都需要人工干預(yù)，依賴于操作人員的個人因素，一旦出現(xiàn)人工失誤，將影響水庫安全。
[0003]水文站的控制最重要的一點就是:讓水位保持在一定的范圍內(nèi)。當(dāng)水位過高時，需要放水。當(dāng)水位過低時，則需要蓄水。而如何通過優(yōu)化的電路系統(tǒng)對水庫進行自動化控制是亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種水庫控制電路系統(tǒng)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明提供的一種水庫控制電路系統(tǒng)，包括:上位機、上位端控制器、下位端控制器、數(shù)據(jù)采集組件、電機控制電路、電機組；
[0006]所述下位端控制器將自所述數(shù)據(jù)采集組件接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述上位端控制器，所述上位控制器將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至所述上位機；
[0007]所述下位端控制器根據(jù)所述監(jiān)測數(shù)據(jù)自動地或根據(jù)上位控制指令被動地向所述電機控制電路發(fā)送控制信號，所述電機控制電路響應(yīng)所述控制信號控制所述電機組的工作。
[0008]作為一種優(yōu)化方案，還包括上位端無線通信電路和下位端無線通信電路；
[0009]所述下位端控制器連接所述下位端無線通信電路，所述上位端控制器連接所述上位端無線通信電路，所述上位端無線通信電路和下位端無線通信電路無線連接通信。
[0010]作為一種優(yōu)化方案，所述上位端無線通信電路和下位端無線通信電路都包括CCllOO無線收發(fā)芯片電路。
[0011]作為一種優(yōu)化方案，所述數(shù)據(jù)采集組件包括水位超聲波傳感器和閘門流量傳感器。
[0012]作為一種優(yōu)化方案，還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器;所述數(shù)據(jù)采集組件通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述下位端控制器相連。
[0013]作為一種優(yōu)化方案，還包括數(shù)碼管顯示電路;所述數(shù)碼管顯示電路與所述下位端控制器相連；
[0014]所述下位端控制器還將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)碼管顯示電路。
[0015]作為一種優(yōu)化方案，還包括MX232串口通訊電路；所述上位端控制器通過所述MX232串口通訊電路與所述上位機連接通信。
[0016]作為一種優(yōu)化方案，所述電機控制電路包括LM298驅(qū)動芯片電路。
[0017]作為一種優(yōu)化方案，所述上位端控制器、下位端控制器都包括AT89S52單片機電路。
[0018]作為一種優(yōu)化方案，還包括TLP521_4光耦電路;所述AT89S52單片機電路通過所述TLP521_4光耦電路與所述電機控制電路相連。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0020]為了提高系統(tǒng)的可靠性，本方案中，進行的是雙保險:系統(tǒng)分兩個部分，一個是單片機獨立控制，二是人為的遠程控制。整個過程完全自動運行，不需要人為地實地監(jiān)控，這樣就保證了控制速度和精確度.采用遠程控制，可以容易地對硬件設(shè)備進行更換擴展，這樣就避免了因系統(tǒng)的老化而可能產(chǎn)生的系統(tǒng)損壞或無法正常工作等問題，從而使系統(tǒng)能持續(xù)地正常運轉(zhuǎn)，減少了系統(tǒng)故障的發(fā)生。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。附圖中:
[0022]圖1是一種可選的水庫控制電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖2是一種可選的CCllOO無線收發(fā)芯片電路；
[0024]圖3是一種可選的數(shù)碼管顯示電路及其驅(qū)動電路；
[0025]圖4是一種可選的MX232串口通訊電路；
[0026]圖5是一種可選的用于電機控制電路的LM298驅(qū)動芯片電路；
[0027]圖6是一種可選的AT89S52單片機電路。
【具體實施方式】
[0028]下文結(jié)合附圖以具體實施例的方式對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，還可以使用其他的實施例，或者對本文列舉的實施例進行結(jié)構(gòu)和功能上的修改，而不會脫離本發(fā)明的范圍和實質(zhì)。
[0029]本發(fā)明要求對水文站的雨量，流量進行監(jiān)測，自動控制閥門開/關(guān)。利用超聲波傳感器和流量傳感器采集水位、流量等信息，利用CCl 100無線收發(fā)芯片電路實現(xiàn)上位機與下位機之間無線通信。上位機存儲數(shù)據(jù)，并通過編譯VC界面實時顯示水庫的參數(shù)變化情況。
[0030]在本發(fā)明提供的一種水庫控制電路系統(tǒng)的實施例中，如圖1所示，包括:上位機、上位端控制器、下位端控制器、數(shù)據(jù)采集組件、電機控制電路、電機組；
[0031]所述下位端控制器將自所述數(shù)據(jù)采集組件接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述上位端控制器，所述上位控制器將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至所述上位機；
[0032]所述下位端控制器根據(jù)所述監(jiān)測數(shù)據(jù)自動地或根據(jù)上位控制指令被動地向所述電機控制電路發(fā)送控制信號，所述電機控制電路響應(yīng)所述控制信號控制所述電機組的工作。
[0033]所述下位端控制器中預(yù)設(shè)有水位控制范圍，在檢測到所述監(jiān)控數(shù)據(jù)超出所述水位控制范圍時自動向電機控制電路發(fā)送控制信號，控制所述電機組正向轉(zhuǎn)動或反向轉(zhuǎn)動，從而對閘門的開度進行自動控制。除此之外，下位端控制器還可以根據(jù)上位機發(fā)來的控制指令對電機組進行控制。
[0034 ]水庫控制電路系統(tǒng)還包括上位端無線通信電路和下位端無線通信電路；
[0035]所述下位端控制器連接所述下位端無線通信電路，所述上位端控制器連接所述上位端無線通信電路，所述上位端無線通信電路和下位端無線通信電路無線連接通信。
[0036]所述上位端無線通信電路和下位端無線通信電路都包括如圖2所示的CCllOO無線收發(fā)芯片電路。
[0037]所述數(shù)據(jù)采集組件包括水位超聲波傳感器和閘門流量傳感器。
[0038]水庫控制電路系統(tǒng)能夠?qū)λ畮焖?、流量等參?shù)進行數(shù)據(jù)采集。并且精度需要達至IJ0.5CM，數(shù)據(jù)用無線傳送。采集到的水位、流量等數(shù)據(jù)需要從下位機傳輸?shù)缴衔粰C。為了完成這一過程，本系統(tǒng)采用了 CCllOO無線收發(fā)芯片電路，利用其無線通訊技術(shù)，把上位機與下位機聯(lián)系起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳送。在傳輸?shù)倪^程當(dāng)中不能夠出現(xiàn)誤碼，或者盡可能讓誤碼降到最小。
[0039]水庫控制電路系統(tǒng)還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器;所述數(shù)據(jù)采集組件通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述下位端控制器相連。
[0040]水庫控制電路系統(tǒng)還包括如圖3所示的數(shù)碼管顯示電路;所述數(shù)碼管顯示電路與所述下位端控制器相連；
[0041]所述下位端控制器還將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)碼管顯示電路。數(shù)碼管顯示電路采用的是四位七段LED數(shù)碼管顯示，用來顯示數(shù)據(jù)采集組件所采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)。數(shù)碼管顯示電路通過其顯示的方波信號來顯示時間差，求出水位，以及顯示由流量傳感器所采集的水流量的大小。數(shù)碼管顯示電路及其驅(qū)動電路見圖3。
[0042]由傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)A\D轉(zhuǎn)換送入單片機處理，相應(yīng)發(fā)出控制信號來控制閘門的開與關(guān)。這個過程可以由下位機單片機端直接控制。系統(tǒng)中通過單片機控制步進電機正反轉(zhuǎn)，來模擬閥門開關(guān)的運轉(zhuǎn)情況。所采集到的數(shù)據(jù)在PC機上采用圖形或者例表的形式顯示，來直觀地監(jiān)測水庫的實時參數(shù)。
[0043]水庫控制電路系統(tǒng)還包括圖4所示的MX232串口通訊電路;所述上位端控制器通過所述MX232串口通訊電路與所述上位機連接通信。
[0044]所述電機控制電路包括圖5所示的LM298驅(qū)動芯片電路。
[0045]所述上位端控制器、下位端控制器都包括如圖6所示的AT89S52單片機電路。
[0046]水庫控制電路系統(tǒng)還包括TLP521_4光耦電路;所述AT89S52單片機電路通過所述TLP521_4光耦電路與所述電機控制電路相連。
[0047]利用AT89S52單片機和LM298驅(qū)動芯片構(gòu)成圖5所示的步進電機的控制電路，控制電機正反轉(zhuǎn)。步進電機接收的是脈沖信號，所以極容易受到干擾。在該電路設(shè)計中，加入了TLP521_4光耦電路，使單片機與步進電機的驅(qū)動電路完全隔離，以減少電機脈沖對單片機的干擾；圖5中還包括單片機外接的四個插槽，方便對單片機上的各個接口的使用，四個插槽分別和各相關(guān)電路元件連接。
[0048]AT89S52單片機是模擬水庫監(jiān)測系統(tǒng)的核心部分，用它來控制整個系統(tǒng)的運行，下面是它的電路圖及相應(yīng)配備電路，本系統(tǒng)中，共用到兩塊AT89S52單片機，上位端控制器、下位端控制器各一塊。下位端控制器中的AT89S52單片機有三個作用:一是對數(shù)據(jù)采集組件所采集的信息進行處理;二是將處理好的數(shù)據(jù)信息送入到CCllOO收發(fā)芯片電路中進行發(fā)送；三是根據(jù)信息處理結(jié)果，控制步進電機正反轉(zhuǎn)。上位端的AT89S52單片機主要是用來承載CCllOO收發(fā)芯片電路所接收到的信息，實現(xiàn)串口通訊，將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳到上位機上去。如圖6所示，本發(fā)明還在AT89S52單片機的XTALl引腳和XTAL2引腳間要加入晶振電路來對AT89S52單片機進行保護，保證單片機的正常運行。
[0049]如圖1所示，該水庫控制電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由四部分組成:數(shù)據(jù)的采集、單片機運算控制、數(shù)據(jù)的無線收發(fā)、上位機端的監(jiān)測分析。設(shè)計思路是將傳感器所采集到的水庫參數(shù)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入單片機進行處理，然后將處理的結(jié)果，經(jīng)CCllOO無線收發(fā)芯片電路傳輸?shù)缴衔粰C端，再通過串口通訊技術(shù)，利用MX232芯片將數(shù)據(jù)傳到上位機上，在上位機上通過編譯的界面可以清楚地知道水庫的情況，然后對所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行分析，將分析結(jié)果反饋到下位端，下位機端接收到反饋信息后，由單片機輸出脈沖，來控制步進電機正反轉(zhuǎn)(相當(dāng)于控制閥門開/關(guān))，從而實現(xiàn)對水庫的流量和水位的實時控制，保證水庫的安全。
[0050]由于水庫控制電路系統(tǒng)中CCllOO無線收發(fā)芯片電路的工作電壓是3.3V，為了給其提供穩(wěn)定的電壓，電源模塊使用了 LM1117電壓調(diào)節(jié)器，它能產(chǎn)生3.3V的穩(wěn)壓。該電源模塊中還包括上電顯示，給步進電機和單片機供電的電壓塊。
[0051]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對這些特征和實施例進行各種改變或等同替換。另外，在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以對這些特征和實施例進行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實施例都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種水庫控制電路系統(tǒng)，其特征在于，包括:上位機、上位端控制器、下位端控制器、數(shù)據(jù)采集組件、電機控制電路、電機組； 所述下位端控制器將自所述數(shù)據(jù)采集組件接收的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給所述上位端控制器，所述上位控制器將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至所述上位機； 所述下位端控制器根據(jù)所述監(jiān)測數(shù)據(jù)自動地或根據(jù)上位控制指令被動地向所述電機控制電路發(fā)送控制信號，所述電機控制電路響應(yīng)所述控制信號控制所述電機組的工作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水庫控制電路系統(tǒng)，其特征在于，還包括上位端無線通信電路和下位端無線通信電路； 所述下位端控制器連接所述下位端無線通信電路，所述上位端控制器連接所述上位端無線通信電路，所述上位端無線通信電路和下位端無線通信電路無線連接通信。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水庫控制電路系統(tǒng)，其特征在于，所述上位端無線通信電路和下位端無線通信電路都包括CCllOO無線收發(fā)芯片電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水庫控制電路系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集組件包括水位超聲波傳感器和閘門流量傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水庫控制電路系統(tǒng)，其特征在于，還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器;所述數(shù)據(jù)采集組件通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述下位端控制器相連。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水庫控制電路系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)碼管顯示電路;所述數(shù)碼管顯示電路與所述下位端控制器相連； 所述下位端控制器還將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)碼管顯示電路。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水庫控制電路系統(tǒng)，其特征在于，還包括MX232串口通訊電路;所述上位端控制器通過所述MX232串口通訊電路與所述上位機連接通信。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水庫控制電路系統(tǒng)，其特征在于，所述電機控制電路包括LM298驅(qū)動芯片電路。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的一種水庫控制電路系統(tǒng)，其特征在于，所述上位端控制器、下位端控制器都包括AT89S52單片機電路。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種水庫控制電路系統(tǒng)，其特征在于，還包括TLP521_4光耦電路;所述AT89S52單片機電路通過所述TLP521_4光耦電路與所述電機控制電路相連。
【文檔編號】G05D27/02GK105938374SQ201610527288
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】程雪敏, 睢琦
【申請人】蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院