[實(shí)用新型]一種用于管道內(nèi)液體狀態(tài)監(jiān)測(cè)的分布式傳感器節(jié)點(diǎn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821631726.5
• 申請(qǐng)日: 2018-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN209027546U
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙川;云峰;李舒悅;許振豐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京華航無線電測(cè)量研究所
• 主分類號(hào): G01D7/00
• 分類號(hào): G01D7/00
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 李明里;龐許倩

本實(shí)用新型涉及一種用于管道內(nèi)液體狀態(tài)監(jiān)測(cè)的分布式傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，屬于物聯(lián)網(wǎng)傳感器領(lǐng)域，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中硬件冗余，生產(chǎn)成本較高，供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)部署難度較大的問題；本裝置包括溫度傳感器組件、壓力傳感器組件、處理器和網(wǎng)絡(luò)交換組件；將溫度敏感芯體、壓力敏感芯體、以及相應(yīng)的調(diào)理、采集電路集成到單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)備中，并共用信號(hào)處理電路與物聯(lián)網(wǎng)接入電路，很大程度上壓縮了硬件冗余，節(jié)省了物料成本；采用有線形式的PoE通信供電一體化技術(shù)，滿足了傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)大量部署時(shí)的供電需求，并降低了供電與聯(lián)網(wǎng)線纜的安裝難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及物聯(lián)網(wǎng)傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種用于管道內(nèi)液體狀態(tài)監(jiān)測(cè)的分布式傳感器節(jié)點(diǎn)裝置。

背景技術(shù)

目前，傳統(tǒng)上用于管道流體介質(zhì)溫度、壓力監(jiān)測(cè)的傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，由于溫度傳感器與壓力傳感器獨(dú)立設(shè)計(jì)并分開使用存在著硬件冗余，生產(chǎn)成本較高；同時(shí)大量部署時(shí)會(huì)對(duì)遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)(RTU)產(chǎn)生較大的運(yùn)行負(fù)荷，且供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)部署難度較大。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于上述的分析，本實(shí)用新型旨在提供一種用于管道內(nèi)液體狀態(tài)監(jiān)測(cè)的分布式傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，在確保測(cè)量精度的同時(shí)，減少硬件冗余，簡(jiǎn)化供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，可有效實(shí)現(xiàn)針對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的分布式處理與物聯(lián)網(wǎng)接入。

本實(shí)用新型的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種分布式傳感器節(jié)點(diǎn)裝置，包括溫度傳感器組件、壓力傳感器組件、處理器、網(wǎng)絡(luò)交換組件和電源管理單元；

所述溫度傳感器組件與所述處理器連接，用于將采集的與管道內(nèi)液體溫度相關(guān)的電阻比例數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理器中；

所述壓力傳感器組件與所述處理器連接，用于將采集的與管道內(nèi)液體壓力相關(guān)的差分電壓信號(hào)發(fā)送到所述處理器中；

所述處理器將所述電阻比例數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)據(jù)，將所述差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為壓力數(shù)據(jù)；與所述網(wǎng)絡(luò)交換組件連接，用于將所述溫度和壓力數(shù)據(jù)接入物聯(lián)網(wǎng)；

所述電源管理單元的電源輸入端連接PoE交換機(jī)提供的直流電源，電源輸出端分別連接溫度傳感器組件、壓力傳感器組件、處理器和網(wǎng)絡(luò)交換組件的供電輸入端。

進(jìn)一步地，所述溫度傳感器組件包括溫度敏感芯體和數(shù)字轉(zhuǎn)換單元；

所述溫度敏感芯體探入液體介質(zhì)內(nèi)部；用于采集與液體溫度相關(guān)的的芯體電阻值到所述數(shù)字轉(zhuǎn)換單元；

所述數(shù)字轉(zhuǎn)換單元與所述處理器連接，用于對(duì)所述溫度敏感芯體的所述電阻值信號(hào)進(jìn)行采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換與比例變換，輸出電阻比例數(shù)據(jù)到所述處理器。

進(jìn)一步地，所述溫度敏感芯體為PT1000型鉑電阻芯體；所述鉑電阻芯體采用三線制方式連接所述數(shù)字轉(zhuǎn)換單元；

所述數(shù)字轉(zhuǎn)換單元采用MAX31865芯片；外接參考電阻R為4000 Ω；生成鉑電阻芯體與外接參考電阻R間的阻值比例；通過SPI串行接口，將所述電阻比例以ADC碼值形式發(fā)送至所述處理器。

進(jìn)一步地，所述壓力傳感器組件包括壓力敏感芯體和信號(hào)調(diào)理單元；

所述壓力敏感芯體探入液體介質(zhì)內(nèi)部；用于生成與液體壓力相關(guān)的差分電壓信號(hào)，送至信號(hào)調(diào)理單元；

所述信號(hào)調(diào)理單元與所述處理器連接，用于對(duì)所述差分電壓信號(hào)進(jìn)行放大后，輸出至所述處理器的信號(hào)采集端口。

進(jìn)一步地，所述壓力敏感芯體為陶瓷壓阻電橋式芯體；

所述信號(hào)調(diào)理單元采用PGA308芯片，用于對(duì)所述陶瓷壓阻電橋式芯體的輸出差分電壓信號(hào)進(jìn)行線性放大，同時(shí)微調(diào)輸出偏置，使所述差分電壓信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展至0.3～3V；輸出至所述處理器的信號(hào)采集端口。