一种污水排放监测报警系统技术方案

本发明专利技术涉及一种污水排放监测报警系统，包含集中控制器和各流量测量仪，采用电力线通信方法，向电网周波电压过0区特定点发送宽脉冲信号产生突变电流，作为信号的位取值，集中控制器接收各流量测量仪采集的数据，两个不同变压器台区的集中控制器之间利用路灯电缆线路实现电力线半波通信，由提供电力线半波通信电源的变压器台区内的集中控制器汇总通信数据。

A Sewage Discharge Monitoring and Alarm System

【技术实现步骤摘要】
一种污水排放监测报警系统(一)
：本专利技术涉及一种污水排放监测报警系统，包含集中控制器和各流量测量仪，采用电力线通信方法，向电网周波电压过0区特定点发送宽脉冲信号产生突变电流，作为信号的位取值，集中控制器接收各流量测量仪采集的数据，两个不同变压器台区的集中控制器之间利用路灯电缆线路实现电力线半波通信，由提供电力线半波通信电源的变压器台区内的集中控制器汇总通信数据。(二)
技术介绍
：当前电力线通信主要指电力线载波通信和双向工频通信。电力线载波通信PLC利用现有电力线通过载波方式传输信号。但是配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，同时在三相电力线间传送又有很大信号损失，所以电力载波信号只能在一个配电变压器台区内传送，并且只能在单相电力线上传输。实际应用中，电力线空载时点对点载波信号可传输到几公里，但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米，因此目前电力线载波通信只应用在远程抄表上，还需配合其它通信手段。双向工频通信TWACS利用在工频电压基波过零区加入调制信号，用这一区域的电压或电流波形的畸变信号携带信息。TWACS系统设备只存在于变电站和用户端。其中由变电站向用户端传输的通道为输出通道，利用电压波形的调制携带信息，由用户端向变电站传输的通道为输入通道，利用电流波形的变化传输信息。其收发信号均通过耦合变压器与电力网交联。TWACS信号的检测主要是基于时域差分技术，这些方法大都数据处理复杂，实时性差，设备成本高，需要采集多个周波大量的信号比较并分别进行A/D转换，再进行复杂计算，才能确定该信号位是“1”还是“0”，由于计算的严谨性，干扰信号会严重影响所检测信号的判定结果，因此原有方法很难在我国应用。本专利技术设置时钟计时器和同步计时器，其同步计时器及周波信号的真假判定甄别参考本人2016年相关专利。(三)
技术实现思路
：电力线双向工频通信是当调制电路的可控硅在过零点前30°触发导通时,通过隔离变压器产生调制信号，使电网周波发生短路畸变，其输出调制信号的频率在200～600Hz范围变化，接收端通过对多组周波畸变信号的采集、A/D转换和一系列计算解调出有用信息。但是我国电力网采用中性点不接地或小电流接地系统，用电情况复杂，电力线双向工频通信在我国很难得到实际应用。本专利技术涉及一种污水排放监测报警系统，工业区有许多企业会向河道排放大量污水，这时需要有监测系统，在每一个污水排放口设置数字量流量计，每一个流量测量仪采集1至多台数字量流量计数据，并按标准安装三孔插座供流量测量仪使用。一个变压器台区为一个监测报警区域设置一台集中控制器和多台数字量流量测量仪，数字量流量测量仪将采集的流量数据整理后经电力线通信传送给集中控制器处理，减少布线麻烦。不同变压器台区的两个集中控制器之间利用路灯电缆线路实现电力线半波通信，由提供电力线半波通信电源的变压器台区内的集中控制器汇总测量数据，电力线通信与电力线半波通信是两种完全不同的通信方式，当监测到液体流量数值超限时上传电脑和互联网处理。采用的电力线通信是通过对电网周波电压设定的信号发送点和信号接收点的精确定位实现通信，在设定的信号发送点发送通信用正极或负极的一个矩形波宽脉冲从而产生突变电流，该突变电流在配电变压器的短路阻抗上引起一个电压降叠加于电网电压波形上，从而完成一次信号调制过程，接收端在电网周波电压设定的信号接收点解调信号；所述一个正极矩形波宽脉冲是指脉冲的高电平部分即从0到高再回到0。因为仅发送单个矩形波宽脉冲对电网影响很小，并且结构简单信号检出率高。系统的微控制器用STC15F2K60S，采用外部晶振，频率35MHz，通信程序用汇编语言编写，以减少通信指令占用时间。或采用其它型号高速微控制器。信号收发位置的设置：在电网周波正半周的电压过0处设置过0电压比较器，在电网周波正半周的电压21V—40V之间的一个设定周波电压位置设置信号电压比较器。这样，信号电压比较器的输出在一个周波正半周的设定周波电压的两个位置实现翻转。在周波正半周上升段的所述设定周波电压的位置作为第一信号位置，其设定信号收发点的周波电压位置称为第一信号设定点，在周波正半周下降段的所述设定周波电压的位置作为第二信号位置，其设定信号收发点的周波电压位置称为第二信号设定点。微控制器STC15F2K60S可以设置外部中断为上升沿触发或下降沿触发，当过0电压比较器和信号电压比较器在电网周波正半周的上升段或下降段产生翻转触发中断后均改变中断触发方式，或且由不同的中断源产生中断。信号收发所具备的条件：所述过0电压比较器和信号电压比较器均采用ns级的高速电压比较器。采用高速微控制器和高速电压比较器可以减小翻转和触发中断的时间误差，并有足够高的检测翻转触发中断时间的分辨率，配合信号的位擦除和同步计时器的技术手段提高了电网周波携带信息的检出率。通过ns级的高速电源控制开关依据信号需传送的距离经试验确定将所发送的正35V至60V之间的一个设定矩形波宽脉冲电压加载于电网周波上的信号发送点，该矩形波宽脉冲电压比被加载的电网周波位置的电压高。依据信号需传送的距离经试验确定矩形波宽脉冲电压的宽度为0.3ms～0.5ms，能提供信号电流1A—20A。使周波电压在该信号位置的时间发生移位，从而使接收端的高速电压比较器在信号接收点未翻转，作为信号中的位(BIT)取“1”发送，否则为信号中的位(BIT)取“0”发送。因此仅当信号中的位取值使信号电压比较器在信号接收点应当翻转，由于干扰不发生翻转才有被干扰作用。信号接收端设置：信号接收端由高速控制开关和信号电压比较器构成，在微控制器控制下高速控制开关仅在信号收发点周围的低电压窗口区打开。在第一信号收发点当周波电压正半周上升段周波电压过0中断后，经延时0.1ms后接通高速控制开关，当信号电压比较器在第一信号收发点翻转中断后经延时0.3ms后关断高速控制开关；在第二信号收发点当信号电压比较器在周波正半周上升段周波电压过0中断后，经延时Tic后接通高速控制开关Tic＝Ti2－0.1ms，在周波正半周下降段周波电压过0中断之前0.1ms关断高速控制开关，这样，形成了在第一信号收发点和第二信号收发点周围的低电压窗口区，当输入的周波电压落在低电压窗口区时，高速控制开关处于接通状态，信号电压比较器直接在周波电压的信号接收位置接收信号和测量周波时间参数，确定所接收的信号是否在设定的信号接收点误差范围内，在低电压窗口区以外高速控制开关处于关断状态。因此，电网周波电压经高速控制开关控制，仅在周波正半周的两个低电压窗口区直接经调理滤波后接至信号电压比较器输入端，滤除高频干扰通过工频基波信号再解调通信信号，隔离了电网周波高电压，降低了由分压电路所造成的误差。信号中位取值的擦除和重发：在发送端发送信号期间，当高速电源控制开关打开后，发送端所发送的信号同时被接收端的信号电压比较器接收，如果接收的位取值信息与发送的位取值信息不同，则接着发送该位的擦除信号。每一帧信号中每一数据位均可擦除重发，采用控制位收发擦除信号，如果擦除不成功，即发送与接收的擦除信号取值信息不相同，继续发送该位擦除信号直至发送成功，再重发被擦除的位信号，其它未擦除的位信号仍然有效，从而提高了信号检出率。只有当被擦除位的数量超过设定值时，才擦除和重发信息帧。信息帧生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污水排放监测报警系统的实现方法，其特征在于：在每一个污水排放口设置数字量流量测量仪，每一个流量测量仪采集1至多台数字流量计数据，一个变压器台区为一个监测报警区域设置一台集中控制器和多台数字量流量测量仪，所述数字量流量测量仪将采集的流量数据经电力线通信传送给集中控制器，不同变压器台区的两个集中控制器之间利用路灯电缆线路实现电力线半波通信，由提供电力线半波通信电源的变压器台区内的集中控制器汇总测量数据，电力线通信与电力线半波通信是两种完全不同的通信方式；采用的电力线通信是通过对电网周波电压设定的信号发送点和信号接收点的精确定位实现通信，在设定的信号发送点发送通信用正极或负极的一个矩形波宽脉冲从而产生突变电流，该突变电流在配电变压器的短路阻抗上引起一个电压降叠加于电网电压波形上，从而完成一次信号调制过程，接收端在电网周波电压设定的信号接收点解调信号；所述一个正极矩形波宽脉冲是指脉冲的高电平部分即从0到高再回到0。

【技术特征摘要】
2018.06.10 CN 20181059139401.一种污水排放监测报警系统的实现方法，其特征在于：在每一个污水排放口设置数字量流量测量仪，每一个流量测量仪采集1至多台数字流量计数据，一个变压器台区为一个监测报警区域设置一台集中控制器和多台数字量流量测量仪，所述数字量流量测量仪将采集的流量数据经电力线通信传送给集中控制器，不同变压器台区的两个集中控制器之间利用路灯电缆线路实现电力线半波通信，由提供电力线半波通信电源的变压器台区内的集中控制器汇总测量数据，电力线通信与电力线半波通信是两种完全不同的通信方式；采用的电力线通信是通过对电网周波电压设定的信号发送点和信号接收点的精确定位实现通信，在设定的信号发送点发送通信用正极或负极的一个矩形波宽脉冲从而产生突变电流，该突变电流在配电变压器的短路阻抗上引起一个电压降叠加于电网电压波形上，从而完成一次信号调制过程，接收端在电网周波电压设定的信号接收点解调信号；所述一个正极矩形波宽脉冲是指脉冲的高电平部分即从0到高再回到0。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在电网周波电压的设定的信号发送点和设定信号接收点的信号调制解调步骤包括：发送：当设置在周波正半周上升段的周波过0电压比较器翻转产生过0中断，经延时后使其延时后的发送时间落在周波电压设定的信号发送点，起动开关信号定时器并接通高速电源控制开关，将单个的正脉冲电压信号叠加于电网周波上；接收：在微控制器控制下高速控制开关仅在信号收发点周围的低电压窗口区打开，形成了在第一信号收发点和第二信号收发点周围的低电压窗口区，当输入的周波电压落在低电压窗口区时，高速控制开关处于接通状态，信号电压比较器直接在周波电压的信号接收位置接收信号和测量周波时间参数，确定所接收的信号是否在设定的信号接收点误差范围内，在低电压窗口区以外高速控制开关处于关断状态。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，设定的信号发送点和信号接收点是在电网周波正半周的电压过0处设置过0电压比较器，在电网周波正半周的一个设定周波电压位置设置信号电压比较器，所述信号电压比较器的输出在一个周波正半周的设定周波电压的两个位置实现翻转；在周波正半周上升段的所述设定周波电压的位置作为第一信号位置，其设定信号收发点的周波电压位置称为第一信号设定点，在周波正半周下降段的所述设定周波电压的位置作为第二信号位置，其设定信号收发点的周波电压位置称为第二信号设定点；所述信号电压比较器是设置在电网周波正半周的电压21V—40V之间的一个设定周波电压位置；所述将单个的正脉冲电压信号叠加于电网周波上，是将一个正35V至60V之间的设定矩形波宽脉冲电压加载于电网周波上的信号发送点，矩形波宽脉冲电压的宽度值为0.3ms～0.5ms，能提供信号电流值1A—20A。4.根据权利要求1所述的不同变压器台区集中控制器之间利用路灯电缆线路实现电力线半波通信的方法，其特征是在电力线半波通信线路两端及各路灯节点均设置单相双电源自动转换电路，其中电力线半波通信线路靠近路灯智能监控器的一端称为始端，另一端称为终端，始端的电力线半波通信中主控器是各个转换节点的单相双电源自动转换电路的控制指令发送器，称之为主令控制器，电力线半波通信时电源转换是在主令控制器检测到电力线周波过零点附近切换﹔切换为电力线半波通信后，电源模块(S3)与电力线半波电源相接，作为各个转换节点的单相双电源自动转换电路中直流线圈接触器和继电器的直流驱动电源﹔各路灯节点和终端节点的单相双电源自动转换电路中，由电力线半波电源经电容C降压、桥式整流后送入电源模块(S4)，提供微控制器(S1)电源﹔所述控制指令由主令控制器向各转换节点的单相双电源自动转换电路发送，各节点的周波输入模块接收主令控制器的控制指令，在电力线半波通信时电力电源处于半波通信半波供电状态，每一个周波时间只有半个周波供电称为一个供电半周波﹔所述控制指令包含地址位和控制位，每条指令开头设置30个至50个周波时间供电，该供电周波经电源模块(S4)中电容充电后，提供微控制器(S1)的接收和保存指令的电能，其后间隔一个周波时间为起始位，接着为地址位和指令代码位，共设5个周波时间为地址位，其中前3个供电半周波为全部路灯节点地址，后2个供电半周波为终端节点地址，每2个供电半周波中间间隔一个供电半周波，组成3个供电半周波为始端节点地址，其后3个周波时间为指令代码，前2个供电半周波为通信开始指令，后1个供电半周波为通信结束指令，最后间隔一个周波时间为停止位，指令保存在存储器中，然后依序取出指令执行，电力线半波通信开始，在始端节点完成电源切换后其它节点开始切换，反之通信结束是在其它节点完成切换后再开始始端节点电源切换。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在设定的信号接收点解调信号，包含确认或擦除从设定的信号发送点发送的信号，在发送端发送信号期间，发送端所发送的信号同时被接收端接收，如果接收的位取值信息与发送的位取值信息不同，则接着发送该位的擦除信号，每一帧信息中每一数据位均可擦除和重发，如果擦除不成功，继续发送该位擦除信号直至发送成功。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述位取值以信号电压比较器在信号接收点未翻转为发送位信号“1”，翻转为发送位信号“0”，其中地址或数据位的第一信号设定点为收发地址或数据，第二信号设定点为确认或擦除第一信号设定点发送的信息，发送“0”为确认,发送“1”为擦除，地址或数据位第9位的第一信号设定点发送“1”为发送地址帧,发送“0”为数据帧，起始位中信号电压比较器在第一信号设定点发送“1”为开始发送，结束位在第一信号设定点以发送“0”结束，起始位和结束位的第二信号设定点不用。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设定的信号发送点和信号接收点的精确定位包含所设置的信号发送点和信号接收点的误差补偿，同时过0电压比较器和信号电压比较器均采用ns级高速电压比较器及高速微控制器。8.根据权利要求1和权利要求7所述的方法，其特征在于，信号发送点和信号接收点的精确定位及其误差的补偿方法，是先计算系统以周波正半周上升段的电压过0处为时间起点到第一信号设定点的时间间隔为标称值Tm1；周波正半周上升段的电压过0处为时间起点到第二信号设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金木，
申请(专利权)人：福州准点信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35