一種基于物聯(lián)網(wǎng)的多級深井潛水泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的多級深井潛水泵，其包括電機(jī)、進(jìn)水節(jié)、轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、聯(lián)軸器、護(hù)線蓋壓板、調(diào)整墊、葉輪、導(dǎo)流殼、泵筒、泵軸、橡膠軸承和監(jiān)控器，其中所述多級指級數(shù)為3級至12級；導(dǎo)流殼使用軸向長度短的反導(dǎo)葉；所述監(jiān)控器與基站或監(jiān)控中心實(shí)時(shí)雙向通訊。本發(fā)明提供的潛水泵，具備物聯(lián)網(wǎng)功能、功能高度集成、能與基站或監(jiān)控中心實(shí)時(shí)雙向通訊、性價(jià)比高、成本低、小型化、智能化、免安裝免維護(hù)等特點(diǎn)。
【專利說明】一種基于物聯(lián)網(wǎng)的多級深井潛水泵

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)、泵監(jiān)控器、井泵等【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種節(jié)能節(jié)材的物聯(lián)網(wǎng) 多級深井潛水泵。

【背景技術(shù)】
[0002] 深井潛水泵具有結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)組效率高，噪音小等優(yōu)點(diǎn)，適用于從深水井、熱水井 及海洋提取，也可用于河流、水庫、水渠等提?。褐饕糜谵r(nóng)田灌溉及高原山區(qū)的人畜用水， 亦可供城市、工廠、鐵路、礦山、工地供排水使用。
[0003] 深井潛水泵一般放置于水面以下一米左右。由于使用場合大多位于野外，開停極 為不便；深井潛水泵如果下井后即使不連續(xù)使用，每周也需要開機(jī)一次以上，運(yùn)行5-10分 鐘，以防止電泵因銹蝕或咬死而不能啟動(dòng)；而且，重要場合往往也需要對深井潛水泵的運(yùn)行 情況進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)控；另外，大面積大范圍內(nèi)的深井潛水泵如果使用人力來逐一進(jìn)行操控， 工作量巨大且難以管理。
[0004] 物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè) 備，按約定的協(xié)議，可以把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能 化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)智能測控系統(tǒng)能大大的提高生產(chǎn)管理 效率，節(jié)省人工，手動(dòng)控制也只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)的微小的動(dòng)作，前后不過幾秒，可以完全替代人 工操作的繁瑣，非常便捷地為農(nóng)業(yè)各個(gè)領(lǐng)域提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，是建設(shè)智能農(nóng)業(yè)的必然 方向。
[0005] 目前，已經(jīng)有深井泵遠(yuǎn)程控制器出現(xiàn)（CN103527460A)，但這類控制器與泵為分立 模塊，控制器功能相對簡單，體積偏大，而且需要在井上單獨(dú)建立一個(gè)安裝箱來擺放或固定 控制器，成本相對較高且使用不是很方便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種帶有具備物聯(lián)網(wǎng)功能、功能高度集成、能與基站或監(jiān) 控中心實(shí)時(shí)雙向通訊、性價(jià)比高、成本低、小型化、智能化、免安裝免維護(hù)等特點(diǎn)智能監(jiān)控器 的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵。
[0007] 本發(fā)明的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的多級深井潛水泵，其帶有智能監(jiān)控器，包括：
[0008] 節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵：（1)級數(shù)為3?12級；（2)葉輪、導(dǎo)葉等主要水力件 利用優(yōu)秀的水力模型設(shè)計(jì)，單級揚(yáng)程高，效率高，因而節(jié)能；（3)軸向力平衡效果好；(4)優(yōu) 化葉輪與導(dǎo)流殼等主要過流與承壓零部件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，使用較小的葉輪和導(dǎo)流殼，節(jié)約生 產(chǎn)材料；（5)導(dǎo)流殼使用軸向長度短的反導(dǎo)葉，所以生產(chǎn)相同揚(yáng)程的多級深井潛水泵產(chǎn)品 時(shí)，整機(jī)軸向長度短，不但節(jié)材，生產(chǎn)成本也低。
[0009] 具有物聯(lián)網(wǎng)功能的智能監(jiān)控器：（1)監(jiān)控器具有物聯(lián)網(wǎng)功能；（2)監(jiān)控器功能高度 集成；（3)監(jiān)控器能與基站或監(jiān)控中心實(shí)時(shí)雙向通訊；（4)監(jiān)控器具有高性價(jià)比、低成本以 及小型化的特點(diǎn)；（5)監(jiān)控器具有智能化的特點(diǎn)（6)監(jiān)控器免安裝。
[0010] 本發(fā)明的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵，軸向力平衡計(jì)算來源于基于 CFD (Computational Fluid Dynamics (計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)））流場分析。CFD是伴隨著計(jì)算機(jī) 技術(shù)、數(shù)值計(jì)算技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。簡單地說，CFD相當(dāng)于"虛擬"地在計(jì)算機(jī)做實(shí)驗(yàn)，用 以模擬仿真實(shí)際的流體流動(dòng)情況。而其基本原理則是數(shù)值求解控制流體流動(dòng)的微分方程， 得出流體流動(dòng)的流場在連續(xù)區(qū)域上的離散分布，從而近似模擬流體流動(dòng)情況。CFD是現(xiàn)代模 擬仿真技術(shù)的一種。通過研究泵內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理和軸向力的自動(dòng)平衡方法（軸向力的平衡方 法包括：利用葉輪對稱平衡軸向力、改變?nèi)~輪形狀平衡軸向力、利用止推軸承平衡軸向力以 及利用平衡裝置平衡軸向力），并用于軸向力平衡計(jì)算以及多級深井潛水泵產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。
[0011] 本發(fā)明的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵所用的智能監(jiān)控器具有免安裝特性，CPU及 其外設(shè)等主體部分與電源插頭集成在并封閉在一個(gè)具有強(qiáng)防水性能的橡膠盒體內(nèi)；參數(shù)傳 感器及變送器等分布在深井泵本體內(nèi)部并固定，信號數(shù)據(jù)線屏蔽處理后與電源線一起使用 同一軟性線管傳輸。內(nèi)嵌智能監(jiān)控器的電源插頭橡膠盒體可以在井外泵房配電柜、井口或 稍低于井口（高于水面）處取電。
[0012] 本發(fā)明的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵所用的智能監(jiān)控器以性價(jià)比高、能提供豐富 內(nèi)置部件的32位ARM7TDMI核的RISC微處理器S3C44B0X作為處理中央處理模塊，最高主 頻達(dá)到130MIPS，兼容16位的Thumb指令集，即只使用16位的系統(tǒng)開銷卻可以得到32位的 系統(tǒng)性能；內(nèi)置部件包括8KB cache、SRAM、IXD控制器、2通道UART、4通道DMA、外部存儲(chǔ) 器控制器、帶有PWM功能的5通道定時(shí)器、I/O端口、8通道10位ADC以及I 2C總線接口等。
[0013] 本發(fā)明的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵所用的智能監(jiān)控器為ARM7中央處理器配置 了擴(kuò)展存儲(chǔ)模塊，系統(tǒng)擴(kuò)展了 8MB的SDRAM、2MB的Flash R0M(SST39VF160)以及32MB的 Nand-flash(K9F5608)，可以存放與儲(chǔ)存嵌入式操作系統(tǒng)代碼、監(jiān)控軟件代碼以及相應(yīng)的數(shù) 據(jù)文件的存儲(chǔ)。
[0014] 本發(fā)明的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵所用的智能監(jiān)控器為ARM7中央處理器配置 了輸入輸出系統(tǒng)，包含320X240點(diǎn)陣式IXD觸摸屏式液晶顯示器以及微型打印機(jī)等，可以 基本滿足監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、圖表等的顯示以及基本人機(jī)交互的需要。
[0015] 本發(fā)明的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵所用的智能監(jiān)控器還為ARM7中央處理器配 置了外部通訊接口，包括GPRS通訊模塊接口、RS-232C國際通用串口、以太網(wǎng)接口。GPRS通 訊模塊負(fù)責(zé)與基站或中控室的無線通訊；RS-232C接口用于泵控制器與PC之間的通訊，可 以把監(jiān)控系統(tǒng)保存的數(shù)據(jù)導(dǎo)出；以太網(wǎng)接口用于泵控制器與互聯(lián)網(wǎng)的有線連接，通過分配 IP地址及組網(wǎng)等可以實(shí)現(xiàn)將泵監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控與故障診斷等由近程擴(kuò)展到遠(yuǎn)程。
[0016] 本發(fā)明的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵智能監(jiān)控器配置的GPRS通訊模塊與分布式 基站或中控室的無線通訊是雙向無縫連接類型，位于深井泵本體內(nèi)部的傳感器負(fù)責(zé)采集泵 壓力、溫度、泄露等模擬量及運(yùn)行狀態(tài)與保護(hù)裝置動(dòng)作狀態(tài)的開關(guān)量等原始工況信息數(shù)據(jù)， GPRS通訊模塊負(fù)責(zé)將之轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)格式信號后按要求完成打包傳輸上傳到基站、主控中心 以及各聯(lián)網(wǎng)單位、上級單位、及信息管理部門等，并在本地進(jìn)行儲(chǔ)存?；净蛑锌厥业目刂?信號以GPRS無線通信信號發(fā)出，井泵控制器端GPRS通訊模塊負(fù)責(zé)該監(jiān)控信號的接收、解包 及處理等。
[0017] 本發(fā)明的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵智能監(jiān)控器的以太網(wǎng)接口采用RELTEK公司 開發(fā)的與NE2000兼容的8/16位遵循IEEE802. 3標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡芯片；100腳PQFP封裝縮小了 PCB 尺寸并支持即插即用與跳線模式；全雙工模式同時(shí)收發(fā)可達(dá)10MPS。當(dāng)ARM7向以太網(wǎng)發(fā)送 數(shù)據(jù)時(shí)，先將一楨數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程DMA通道送到網(wǎng)絡(luò)芯片RTL8019AS中的發(fā)送緩沖區(qū)，然后發(fā) 出傳送命令；當(dāng)RTL8019AS完成了上一幀的發(fā)送后，再開始當(dāng)前幀的發(fā)送。RTL8019AS接收 到的數(shù)據(jù)由FIR)存到接收緩沖區(qū)；收滿一幀后以中斷或寄存器標(biāo)志的方式通知主處理器 FIR)邏輯對收發(fā)數(shù)據(jù)作16字節(jié)的緩沖，減少了本地DMA請求頻率，節(jié)省了軟件的開銷，提高 了系統(tǒng)的執(zhí)行效率。
[0018] 本發(fā)明的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵所用的智能監(jiān)控器為ARM7中央處理器配置 了可靠的低壓差模擬電源（LD0)電源模塊，為整個(gè)系統(tǒng)提供能量來源，可充電式小型鋰電 池能確保泵在斷電停機(jī)狀態(tài)下將已儲(chǔ)存的保存半年左右的時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明多級深井潛水泵所附監(jiān)控器主CPU及相應(yīng)的功能模塊圖。
[0021] 圖3為ARM7與以太網(wǎng)接口驅(qū)動(dòng)連接示意圖。
[0022] 圖4為MX3232串口 RS232C的驅(qū)動(dòng)電路連接圖。
[0023] 圖5為FM7843觸摸屏IXD驅(qū)動(dòng)電路連接圖。

【具體實(shí)施方式】：
[0024] 下面結(jié)合附圖1?圖5對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025] 如圖1所示，配置有智能監(jiān)控器的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵，由1、配套電機(jī)；2、 進(jìn)水節(jié)；3、轉(zhuǎn)速傳感器（含電機(jī)溫度）；4、流量傳感器（含泄露）；5、聯(lián)軸器；6、護(hù)線蓋壓 板；7、調(diào)整墊；8、葉輪；9、導(dǎo)流殼；10、泵筒；11、泵軸；12、橡膠軸承；13、電源線（與數(shù)據(jù)線、 控制線同步）；14、閥座；15、閥墊；16、電源插頭及控制器；17、半圓球閥；18、出水閥體等組 成。
[0026] 如圖2所示，本發(fā)明的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵配置的智能監(jiān)控器，由19、主 CPU ARM7C3C44B0X;20、2M 的 NOR FLASH;21、8M 的 SD RAM;22、24M 的 NANDFLASH;23、LED 觸摸屏式液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊；24、微型打印機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；25、以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)及接口模塊；26、標(biāo) 準(zhǔn)RS232C輸入輸出驅(qū)動(dòng)模塊；27、流量、泄露檢測傳感驅(qū)動(dòng)模塊；28、轉(zhuǎn)速、溫度檢測驅(qū)動(dòng)模 塊；29、GPRS無線通訊驅(qū)動(dòng)及接口模塊等組成。
[0027] 本發(fā)明的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵，進(jìn)水先經(jīng)過濾網(wǎng)的過濾，從潛水電機(jī)1與 泵段中間的進(jìn)水節(jié)2圓周方向均勻進(jìn)入首級葉輪8 (徑向力相對平衡），由于首級葉輪8出 口斜切，使得葉輪所受前后蓋板力趨向平衡，最大程度的降低了泵所受軸向力，減輕了軸承 負(fù)擔(dān)，大幅降低了推力軸承的磨損，提高了軸承的壽命。而且，葉輪本身與導(dǎo)流殼體（可參 考：導(dǎo)流殼幾何參數(shù)選取及其對泵性能的影響，《太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)》，第33卷，第4期）在 設(shè)計(jì)時(shí)使用ANSYS對其進(jìn)行了強(qiáng)度分析，并在Workbench平臺上進(jìn)行了流固耦合計(jì)算，葉輪 軸向結(jié)構(gòu)更緊湊，在有效地降低整泵軸向尺寸的同時(shí)，強(qiáng)度也得到一定程度的提高；在節(jié)約 生產(chǎn)材料的同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。
[0028] 本發(fā)明的節(jié)能節(jié)材型多級深井潛水泵所用的智能監(jiān)控器以高性價(jià)比的ARM7高性 能處理器為核心，GPRS通訊模塊負(fù)責(zé)本節(jié)點(diǎn)（泵）與基站或集中控制中心之間的通訊；監(jiān) 控模塊一方面接收處理通訊模塊的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生相應(yīng)的指令或控制動(dòng)作，包括啟閉井泵（或 深井潛水泵群）等等；另一方面，也可以按規(guī)定格式上傳本節(jié)點(diǎn)井泵運(yùn)行狀態(tài)信息，也可隨 時(shí)遠(yuǎn)程下載新的控制信息，以便了解泵運(yùn)轉(zhuǎn)工況信息以及其它各項(xiàng)需要監(jiān)控的指標(biāo)，保障 深井潛水泵或深井潛水泵群的長期、可靠、安全運(yùn)行。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于物聯(lián)網(wǎng)的多級深井潛水泵，其包括電機(jī)、進(jìn)水節(jié)、轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、 聯(lián)軸器、護(hù)線蓋壓板、調(diào)整墊、葉輪、導(dǎo)流殼、泵筒、泵軸、橡膠軸承和監(jiān)控器； 其特征在于： 所述多級指級數(shù)為3級至12級； 導(dǎo)流殼使用軸向長度短的反導(dǎo)葉； 所述監(jiān)控器與基站或監(jiān)控中心實(shí)時(shí)雙向通訊。
2. 如權(quán)利要求1所述基于物聯(lián)網(wǎng)的多級深井潛水泵，其特征在于：進(jìn)水先經(jīng)過濾網(wǎng)的 過濾，從所述電機(jī)與泵段中間的進(jìn)水節(jié)圓周方向均勻進(jìn)入葉輪。
3. 如權(quán)利要求1所述基于物聯(lián)網(wǎng)的多級深井潛水泵，所述監(jiān)控器包括CPU、參數(shù)傳感 器、變送器及其外設(shè)，其中所述的CPU及其外設(shè)主體部分與電源插頭集成在并封閉在一個(gè) 具有強(qiáng)防水性能的橡膠盒體內(nèi)；參數(shù)傳感器及變送器分布在深井泵本體內(nèi)部并固定，信號 數(shù)據(jù)線屏蔽處理后與電源線一起使用同一軟性線管傳輸。
4. 如權(quán)利要求3所述基于物聯(lián)網(wǎng)的多級深井潛水泵，其特征在于：所述智能監(jiān)控器的 電源插頭橡膠盒體在井外泵房配電柜、井口或稍低于井口，且高于水面處取電。
5. 如權(quán)利要求1所述基于物聯(lián)網(wǎng)的多級深井潛水泵，其中所述監(jiān)控器還包括GPRS模 塊，所述GPRS通訊模塊與分布式基站或中控室的無線通訊是雙向無縫連接類型，位于深井 泵本體內(nèi)部的傳感器負(fù)責(zé)采集泵壓力、溫度、泄露的相關(guān)模擬量及運(yùn)行狀態(tài)與保護(hù)裝置動(dòng) 作狀態(tài)的開關(guān)量額原始工況信息數(shù)據(jù)，GPRS通訊模塊負(fù)責(zé)將之轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)格式信號后按要 求完成打包傳輸上傳到基站或主控中心，并在本地進(jìn)行儲(chǔ)存。
【文檔編號】F04D15/00GK104110391SQ201410330695
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】葉劍斌 申請人:金華倍特泵業(yè)有限公司