一种浓缩倍率的无线控制系统及方法

1.一种浓缩倍率的无线控制系统，其特征在于，包括：无线传感器单元、无线数据收集单元、无线数据中转单元、无线控制单元及无线执行单元；
所述无线传感器单元用于采集与浓缩倍率相关的参数数据，并对采集的数据信号进行处理，然后通过无线数据中转单元传入无线数据收集单元；所述与浓缩倍率相关的参数数据包括：流量的数据、水质的数据及液位的数据；
所述无线数据收集单元用于收集无线传感器单元传入的数据，并将数据传入无线控制单元；
所述无线控制单元用于处理无线数据收集单元传入的数据，并根据处理结果，发出补排水门调控指令，所述补排水门调控指令经无线数据中转单元传入无线执行单元；
所述无线执行单元用于执行补排水门调控指令，通过调节水量使浓缩倍率稳定在适当值；
所述无线传感器单元包括数据采集单元和信号转换单元，所述数据采集单元用于采集与浓缩倍率相关的参数数据；所述信号转换单元用于将数据采集单元采集的数据信号转换为数字信号，并将数字信号通过无线模块传入无线数据中转单元，所述数据采集单元包括:流量传感器、水质传感器及液位传感器，所述信号转换单元为模数转换器，配合流量传感器、水质传感器及液位传感器均设置有变送器，所述变送器用于将流量传感器、水质传感器及液位传感器传入的信号转换为标准信号；所述无线数据中转单元由若干个中转天线构成，所述中转天线用于转发无线传感器单元和无线控制单元发出的数据；
所述系统还包括配合无线执行单元的数模转换器，所述数模转换器用于将无线控制单元传入的补排水门调控指令转换为无线执行单元可以执行的指令；
所述无线执行单元包括驱动器及与其配合的电动调节阀，所述驱动器用于接收来自数模转换器的指令，并将指令进行电路转换后传入电动调节阀，所述电动调节阀用于接收来自驱动器的指令，并根据指令控制阀门的开启程度，调节水量。
2.根据权利要求1所述的浓缩倍率的无线控制系统，其特征在于，所述无线传感器单元、无线数据收集单元及无线执行单元均是通过与其配合的无线模块完成接收和发射数据。
3.根据权利要求2所述的浓缩倍率的无线控制系统，其特征在于，所述无线模块为基于ZigBee的数据收发单元。
4.根据权利要求3所述的浓缩倍率的无线控制系统，其特征在于，所述无线控制单元为上位机，所述上位机用于处理无线数据收集单元传入的数据，根据数据处理结果，向无线执行单元发出补排水门调控指令。
5.一种浓缩倍率的无线控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、所述无线传感器单元用于采集与浓缩倍率相关的参数数据，并对采集的数据信号进行处理，然后通过无线数据中转单元传入无线数据收集单元；
B、无线数据收集单元收集无线传感器单元传入的数据，并将数据传入无线控制单元；
C、无线控制单元处理无线数据收集单元传入的数据，并根据处理结果，发出补排水门调控指令，所述补排水门调控指令经无线数据中转单元传入无线执行单元；
D、无线执行单元用于执行补排水门调控指令，通过调节水量使浓缩倍率稳定在适当值；
所述步骤A具体包括：
A1、流量传感器、水质传感器及液位传感器分别采集与浓缩倍率相关的流量数据、水质数据及液位数据；
A2、变送器将流量传感器、水质传感器及液位传感器传入的信号转换为标准信号；模数转换器将来自变送器的标准信号转换为数字信号，所述数字信号通过无线模块及中转天线传入无线数据收集单元；
所述步骤D具体包括：
D1、与无线执行单元配合的无线模块将接收到的补排水门调控指令无线传入数模转换器；数模转换器将无线模块传入的补排水门调控指令转换为驱动器可以执行的指令；
D2、驱动器对数模转换器传入的指令进行电路转换，然后传入电动调节阀，电动调节阀控制阀门的开启程度，调节水量。
6.根据权利要求5所述的浓缩倍率的无线控制方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：上位机对无线数据收集单元传入的数据进行分析处理，并根据数据处理结果，向无线执行单元发出补排水门调控指令。

一种浓缩倍率的无线控制系统及方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及循环水浓缩倍率控制领域，尤其涉及一种浓缩倍率的无线控制系统及方法。\n背景技术\n[0002] 众所周知，浓缩倍率是水平衡的核心参数，也是决定发电水耗高低的关键参数，为了保证安全生产和降低生产成本，减少用水量，合理有效地控制循环水的浓缩倍率是非常必要的。浓缩倍率的提高虽然可以节约用水，但并不意味着运行中控制浓缩倍率越高越好。\n浓缩倍率逐步提高，即水中含盐量逐步提高，含盐量高到一定程度，则会在循环水系统内产生腐蚀、结垢等诸多问题，因此将浓缩倍率控制在适当的值尤为重要。\n[0003] 传统的浓缩倍率控制系统中，几乎所有的数据传输均为有线数据传输，通过数据线完成与浓缩倍率有关的传感器数据的接收及控制指令的传送；该系统存在如下不足：1)可靠性差：在传输线路损坏的情况下，有线数据传输将中断，容易导致浓缩倍率控制系统失控；2)抗干扰能力弱：有线数据传输容易受电磁干扰，这样将导致有关浓缩倍率的探测数据不准确；3)浓缩倍率控制系统的结构不灵活：在需要更新控制系统的结构时，需要改变控制系统的所有相关装置的连接关系，工作量较大；4)成本高：有线数据传输使用的有线连接装置如数据线等的成本较高。\n发明内容\n[0004] 针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种浓缩倍率的无线控制系统及方法，其采用无线传输技术完成数据传输，避免了复杂环境对信号传输的干 扰；通过自动地操纵阀门完成水量调节，使浓缩倍率稳定在适当的值。\n[0005] 一种浓缩倍率的无线控制系统，其特征在于，包括：无线传感器单元、无线数据收集单元、无线数据中转单元、无线控制单元及无线执行单元；\n[0006] 所述无线传感器单元用于采集与浓缩倍率相关的参数数据，并对采集的数据信号进行处理，然后通过无线数据中转单元传入无线数据收集单元；所述与浓缩倍率相关的参数数据包括：流量的数据、水质的数据及液位的数据。\n[0007] 所述无线数据收集单元用于收集无线传感器单元传入的数据，并将数据传入无线控制单元；\n[0008] 所述无线控制单元用于处理无线数据收集单元传入的数据，并根据处理结果，发出补排水门调控指令，所述补排水门调控指令经无线数据中转单元传入无线执行单元；\n[0009] 所述无线执行单元用于执行补排水门调控指令，通过调节水量使浓缩倍率稳定在适当值。\n[0010] 特别的，所述无线传感器单元、无线数据收集单元及无线执行单元均是通过与其配合的无线模块完成接收和发射数据。\n[0011] 特别的，所述无线模块为基于ZigBee的数据收发单元。\n[0012] 特别的，所述无线传感器单元包括数据采集单元和信号转换单元，所述数据采集单元用于采集与浓缩倍率相关的参数数据；所述信号转换单元用于将数据采集单元采集的数据信号转换为数字信号，并将数字信号通过无线模块传入无线数据中转单元。\n[0013] 特别的，所述数据采集单元包括：流量传感器、水质传感器及液位传感器，所述信号转换单元为模数转换器。\n[0014] 特别的，配合流量传感器、水质传感器及液位传感器均设置有变送器，所 述变送器用于将流量传感器、水质传感器及液位传感器传入的信号转换为标准信号。\n[0015] 特别的，所述无线数据中转单元由若干个中转天线构成，所述中转天线用于转发无线传感器单元和无线控制单元发出的数据。\n[0016] 特别的，所述无线控制单元为上位机，所述上位机用于处理无线数据收集单元传入的数据，根据数据处理结果，向无线执行单元发出补排水门调控指令。\n[0017] 特别的，所述系统还包括配合无线执行单元的数模转换器，所述数模转换器用于将无线控制单元传入的补排水门调控指令转换为无线执行单元可以执行的指令。\n[0018] 特别的，所述无线执行单元包括驱动器及与其配合的电动调节阀，所述驱动器用于接收来自数模转换器的指令，并将指令进行电路转换后传入电动调节阀，所述电动调节阀用于接收来自驱动器的指令，并根据指令控制阀门的开启程度，调节水量。\n[0019] 本发明还公开了一种浓缩倍率的无线控制方法，其包括如下步骤：\n[0020] A、所述无线传感器单元用于采集与浓缩倍率相关的参数数据，并对采集的数据信号进行处理，然后通过无线数据中转单元传入无线数据收集单元；\n[0021] B、无线数据收集单元收集无线传感器单元传入的数据，并将数据传入无线控制单元；\n[0022] C、无线控制单元处理无线数据收集单元传入的数据，并根据处理结果，发出补排水门调控指令，所述补排水门调控指令经无线数据中转单元传入无线执行单元；\n[0023] D、无线执行单元用于执行补排水门调控指令，通过调节水量使浓缩倍率稳定在适当值。\n[0024] 特别的，所述步骤A具体包括：\n[0025] A1、流量传感器、水质传感器及液位传感器分别采集与浓缩倍率相关的流量数据、水质数据及液位数据；\n[0026] A2、变送器将流量传感器、水质传感器及液位传感器传入的信号转换为标准信号；\n模数转换器将来自变送器的标准信号转换为数字信号，所述数字信号通过无线模块及中转天线传入无线数据收集单元。\n[0027] 特别的，所述步骤C具体包括：上位机对无线数据收集单元传入的数据进行分析处理，并根据数据处理结果，向无线执行单元发出补排水门调控指令。\n[0028] 特别的，所述步骤D具体包括：\n[0029] D1、与无线执行单元配合的无线模块将接收到的补排水门调控指令无线传入数模转换器；数模转换器将无线模块传入的补排水门调控指令转换为驱动器可以执行的指令；\n[0030] D2、驱动器对数模转换器传入的指令进行电路转换，然后传入电动调节阀，电动调节阀控制阀门的开启程度，调节水量。\n[0031] 本发明的有益效果为，所述一种浓缩倍率的无线控制系统及方法，其通过无线传感器单元采集与浓缩倍率相关的参数数据，并对采集的数据信号进行处理，然后通过无线模块及无线数据中转单元传入无线数据收集单元；通过无线数据收集单元收集无线传感器单元传入的数据，并将数据传入无线控制单元；通过无线控制单元处理无线数据收集单元传入的数据，并根据处理结果，发出补排水门调控指令，所述补排水门调控指令经无线数据中转单元及无线模块传入无线执行单元；通过无线执行单元执行补排水门调控指令，调节水量，使浓缩倍率稳定在适当值；所述无线模块为基于ZigBee的数据收发单元，所述控制系统通过无线模块完成数据的无线传输，不仅探测的数据不容易受电磁干扰， 而且无线控制单元获得的与浓缩倍率相关的探测数据的准确性高，能够对浓缩倍率的实时监测，并通过水量的调节，使浓缩倍率稳定在适当的值。\n附图说明\n[0032] 下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。\n[0033] 图1为基于ZigBee的系统组网的网络结构拓扑图；\n[0034] 图2为本发明浓缩倍率的无线控制系统的示意图；\n[0035] 图3为本发明浓缩倍率的无线控制系统的原理框图；\n[0036] 图4为本发明浓缩倍率的无线控制方法的流程图。\n[0037] 图中：a、基于ZigBee的终端设备；b、中继器；c、网络协调器；1、电磁流量计；2、第一变送器；3、第一模数转换器；4、第一CC2430芯片；5、节点天线；6、第一中转天线；7、第五CC2430芯片；8、SP 3232E收发器；9、上位机；10、第二中转天线；11、第四CC2430芯片；12、数模转换器；13、驱动器；14、电动调节阀；15、水质传感器；16、第二变送器；17、第二模数转换器；18、第二CC2430芯片。\n具体实施方式\n[0038] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。\n[0039] 如图1所示，图3为基于ZigBee的系统组网的网络结构拓扑图，本发明浓缩倍率的无线控制系统的各个单元之间的无线数据传输均是基于此网络结构拓扑图实现的，其由基于ZigBee的终端设备a、中继器b及网络协调器c相互配合的三部分构成。\n[0040] 如图2所示，图1为本发明浓缩倍率的无线控制系统的示意图。\n[0041] 本实施例中，一种浓缩倍率的无线控制系统，其包括：无线传感器单元、无线数据收集单元、无线数据中转单元，无线控制单元及无线执行单元，所述无 线数据中转单元包括第一中转天线6和第二中转天线10。\n[0042] 如图2所示，图2为本发明浓缩倍率的无线控制系统的原理框图；其主要工作原理是：所述无线传感器单元测量与浓缩倍率相关的参数数据，所述与浓缩倍率相关的参数数据包括：流量的数据、水质的数据及液位的数据；所述无线数据收集单元收集来自无线传感器单元的数据，并将数据通过基于ZigBee的无线网络传入无线控制单元进行运算和分析处理，然后根据处理结果及浓缩倍率的设定值，无线控制单元向无线执行单元无线发送补排水门调控指令，所述无线执行单元根据收到的指令操纵阀门开启程度，调节水量。\n[0043] 所述无线传感器单元包括数据采集单元和信号转换单元，所述数据采集单元包括流量传感器、水质传感器15、液位传感器，分别用于实时测量与浓缩倍率相关的流量的数据、水质的数据及液位的数据；配合流量传感器、水质传感器15及液位传感器对应设置第一变送器2、第二变送器16及第三变送器，所述第一变送器2、第二变送器16及第三变送器用于将流量传感器、水质传感器15及液位传感器传入的信号转换为标准信号。\n[0044] 与流量传感器、水质传感器15、液位传感器对应的的信号转换单元依次为第一模数转换器3、第二模数转换器17及第三模数转换器，用于将数据信号转换为数字信号；与流量传感器、水质传感器15、液位传感器配合的无线模块依次为第一CC2430芯片4、第二CC2430芯片18、第三CC2430芯片，通过设置其上的节点天线将第一模数转换器3，第二模数转换器17及第三模数转换器传入的数据发送到第一中转天线6，通过第一中转天线6发送到无线数据收集单元；所述第一CC2430芯片4、第二CC2430芯片18、第三CC2430芯片均为基于ZigBee的单片射频收发器件，用于发射和接收数据，其中，CC2430为一颗真正的系统芯片(SoC)CMOS解决方案。所述流量传感器、水质传感器15及液位传感器均为 高性能传感器，并增设温度补偿转换电路，在任何测量范围、温度条件以及苛刻环境中都能稳定的达到测量的准确度。为避免过多的溢流，集水池中的数据选用精度高、稳定性好且便于安装的静压式液位传感器。测量循环水排污和补给水流量的流量传感器选用电磁流量计1。\n[0045] 与无线数据收集单元配合的无线模块为第五CC2430芯片7，所述无线数据收集单元为SP3232E收发器8，通过第一中转天线6及第五CC2430芯片7收集电磁流量计1、水质传感器15、静压式液位传感器采集的有关流量的数据、水质的数据及液位的数据。\n[0046] 所述SP3232E收发器8将收集的数据传入无线控制单元，所述无线控制单元为上位机9，所述上位机9包括中央处理机和终端专家系统，所述中央处理机用于处理SP3232E收发器8传入的数据，所述终端专家系统根据中央处理机的处理结果及设定的浓缩倍率，发送补排水门调控指令给SP3232E收发器8，所述SP3232E收发器8将补排水门调控指令传入第五CC2430芯片7，第五CC2430芯片7经第一中转天线6及第二中转天线10传入无线执行单元。\n[0047] 与无线执行单元配合的无线模块为第四CC2430芯片11，所述第四CC2430芯片11通过设置其上的节点天线5接收第二中转天线10传入的补排水门调控指令，与无线执行单元配合的数模转换器12将补排水门调控指令转换为无线执行单元可以执行的指令。所述无线执行单元包括驱动器13及与其配合的电动调节阀14，所述驱动器13用于接收来自数模转换器的指令，并将指令进行电路转换后传入电动调节阀14，所述电动调节阀14用于接收来自驱动器的指令，并根据指令自动地操纵阀门开启程度，合理的调节水量，进而达到实时调整浓缩倍率的目的，使浓缩倍率始终处于最佳值。\n[0048] 参照图4所示，图4为本发明浓缩倍率的无线控制方法的流程图。\n[0049] 本实施例中，一种浓缩倍率的无线控制方法，所述方法包括如下步骤：\n[0050] 步骤101、电磁流量计1、水质传感器15及静压式液位传感器分别采集与浓缩倍率相关的流量数据、水质数据及液位数据。\n[0051] 步骤102、第一变送器2、第二变送器16及第三变送器将电磁流量计1、水质传感器\n15及静压式液位传感器传入的信号转换为标准信号。第一模数转换器3、第二模数转换器\n17及第三模数转换器将第一变送器2、第二变送器16及第三变送器传入的数据信号转换为数字信号。\n[0052] 步骤103、第一CC2430芯片4、第二CC2430芯片18及第三CC2430芯片通过设置其上的节点天线5将第一模数转换器3，第二模数转换器17及第三模数转换器传入的数据发送到第一中转天线6。\n[0053] 步骤104、所述SP 3232E收发器8通过第五CC2430芯片7接收来自第一中转天线\n6的流量的数据、水质的数据及液位的数据，并将接收到的数据传入中央处理机。\n[0054] 105、所述中央处理机处理SP3232E收发器8传入的数据，所述终端专家系统根据中央处理机的处理结果，发送补排水门调控指令给SP3232E收发器8，SP3232E收发器8将补排水门调控指令传入第五CC2430芯片7，第五CC2430芯片7经第一中转天线6及第二中转天线10传入第四CC2430芯片。\n[0055] 步骤106、所述第四CC2430芯片11将来自第二中转天线10的补排水门调控指令传入数模转换器12，所述数模转换器12将补排水门调控指令转换为驱动器13可以执行的指令，所述驱动器13将数模转换器12传入的指令进行电路转换后传入电动调节阀14，所述电动调节阀14根据指令自动地操纵阀门开启程度，合理的调节水量，进而达到实时调整浓缩倍率的目的，使浓缩倍率始终处于最佳值。\n[0056] 所述浓缩倍率的无线控制系统通过水质传感器15、静压式液位传感器、电磁流量计1实时监测与浓缩倍率相关的流量的数据、水质的数据及液位的数据，并通过由第一至第五CC2430芯片基于ZigBee构成的无线网络，将流量的数据、水质的数据及液位的数据实时准确的传入中央处理机进行处理，然后终端专家系统根据处理结果以及浓缩倍率的设定值向电动调节阀发送补排水门调控指令，电动调节阀根据命令自动地操纵阀门开启程度，实现水塔自动补排水，有效控制浓缩倍率稳定在最佳值，不但保障安全生产，而且节约水资源；所述控制系统中采用基于ZigBee的无线网络传输数据，有效避免了电磁干扰，降低了数据传输过程中的误差，而且控制系统的成本低，并可以根据控制系统的需要，随时调整控制系统的结构。\n[0057] 上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围的内。