本實(shí)用新型涉及水務(wù)行業(yè)、工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及自來水廠及污水處理廠以及小城鎮(zhèn)供水控制現(xiàn)場。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有水廠(污水、自來水)數(shù)據(jù)采集，是通過PLC模擬和數(shù)字采集模塊，以及以太網(wǎng)通信采集本機(jī)控制和下級PLC控制的現(xiàn)場信息，再通過以太網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)，傳遞到中控室數(shù)據(jù)庫。如果需要這些數(shù)據(jù)，必須通過中控室數(shù)據(jù)庫取得，并且一定要數(shù)據(jù)庫運(yùn)行的前提下才能取得。在其他應(yīng)用場景，例如小城鎮(zhèn)供水，涉及到查水表、水質(zhì)在線監(jiān)測，這樣的簡單背景下，使用PLC是一種浪費(fèi)，因?yàn)樗〉玫膬H僅是集中抄表器的數(shù)據(jù)獲取和協(xié)議轉(zhuǎn)換，簡單的水質(zhì)分析和上傳，所應(yīng)用的僅僅是協(xié)議轉(zhuǎn)換和簡單采集，傳統(tǒng)使用方法的是更改集中器的協(xié)議類型，浪費(fèi)開發(fā)時(shí)間，增加開發(fā)成本，外加PLC控制，增加成本，PLC信息傳輸，額外增加傳輸設(shè)備的成本和開發(fā)量。

數(shù)據(jù)的取得需要數(shù)據(jù)庫運(yùn)行并遵循相應(yīng)的格式，這個(gè)格式通常不是自己需要的格式；實(shí)時(shí)性較差，不是即時(shí)數(shù)據(jù)；控制實(shí)時(shí)性差，難于控制，需要通過數(shù)據(jù)庫鏈接中控室，再由中控室實(shí)施控制。

在這樣的系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)比較多，協(xié)議轉(zhuǎn)換多，額外增加的設(shè)備多，二次開發(fā)量大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種水務(wù)前置采集及協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置。

具體地，本實(shí)用新型公開了一種水務(wù)前置采集及協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該裝置包括前置機(jī)、外置GPRS天線、和外置RF433天線，所述前置機(jī)包括外部采集通信模塊、上行傳輸GPRS模塊和CPU控制模塊；CPU控制模塊控制所述外部采集通信模塊和上行傳輸GPRS模塊；外部采集通信模塊的輸出端通過以太網(wǎng)、RS-232、RF-433、RS-485、CAN、USB、或TTL232連接現(xiàn)場設(shè)備，如PLC、智能水表等。

進(jìn)一步地，所述前置機(jī)還包括電源模塊，電源采用現(xiàn)場設(shè)備供電電源或單獨(dú)的外接電源。

進(jìn)一步地，

所述外部采集通信模塊采用包括RS485、RF433的模塊采集和集中數(shù)據(jù)；所述水務(wù)前置機(jī)通過外置GPRS天線或外置RF433天線傳輸數(shù)據(jù)；特別的，外置GPRS天線將將所述采集量按照所需協(xié)議傳送到云平臺(tái)。

進(jìn)一步地，所述取得現(xiàn)場數(shù)據(jù)和所述傳送到云平臺(tái)的數(shù)據(jù)為實(shí)時(shí)獲取和傳輸。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括外部采集數(shù)字量模塊、外部采集模擬量模塊和繼電器輸出控制模塊，上述各模塊連接至CPU控制模塊。各模塊都可以根據(jù)使用需要實(shí)現(xiàn)采集和控制。

進(jìn)一步地，所述電源模塊包括寬范圍的外部輸入電源轉(zhuǎn)換模塊，提供12-36V的電源輸入范圍；所述電源模塊還包括各工作模塊電源轉(zhuǎn)換模塊。

進(jìn)一步地，所述外部采集數(shù)字量模塊包括現(xiàn)場I/O采集模塊。

進(jìn)一步地，所述外部采集模擬量模塊包括現(xiàn)場采集4-20mA以及0-10V模擬量采集模塊。

進(jìn)一步地，所述外部采集通信模塊為包括現(xiàn)場采集的CAN、RS485、以太網(wǎng)、USB、RF433、RS232的通信模塊。

進(jìn)一步地，所述上行傳輸GPRS模塊是上行通信的GPRS鏈路層設(shè)計(jì)。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，成本增加較少。使得不同廠家開發(fā)的云平臺(tái)和中控室都可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，特別適合現(xiàn)有廠區(qū)和設(shè)備改造應(yīng)用場景，使得開發(fā)工作量大大降低，在新建設(shè)應(yīng)用中，使得中控室和云平臺(tái)都能夠得到實(shí)時(shí)的監(jiān)測和控制數(shù)據(jù)，有利于現(xiàn)場管理和故障問題快速鎖定，使得生產(chǎn)自動(dòng)化顯著提升。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型組網(wǎng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型提供的一種水務(wù)前置采集及協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明。

如圖1所示，將外置開關(guān)電源、水務(wù)前置機(jī)安裝在機(jī)柜或者防水箱內(nèi)部，將GPRS外置天線、RF433天線引出到機(jī)柜或者防水箱頂部。水務(wù)前置機(jī)的功率是1-2瓦，在機(jī)柜供電電源功率允許范圍內(nèi)，可以連接機(jī)柜供電電源，這個(gè)電源要求輸出范圍是12V-36V，機(jī)柜供電電源功率不夠的情況下，可以單獨(dú)配置外置兵裝電源，這個(gè)兵裝電源的輸出范圍是12V-36V，配置的兵裝電源也安裝在機(jī)柜里。

水務(wù)前置機(jī)硬件組成包括：電源模塊、外部采集數(shù)字量模塊、外部采集模擬量模塊、外部采集通信模塊、上行傳輸GPRS模塊、繼電器輸出控制模塊、CPU控制模塊。所述電源模塊包括寬范圍的外部輸入電源轉(zhuǎn)換模塊以及各工作模塊所需電源轉(zhuǎn)換模塊，寬范圍的外部輸入電源轉(zhuǎn)換模塊可以適應(yīng)12-36V電源輸入范圍；工作模塊所需電源轉(zhuǎn)換模塊包括CPU、外圍、通信等模塊所需的電源發(fā)生模塊。所述外部采集數(shù)字量模塊包括現(xiàn)場I/O采集模塊。外部采集模擬量模塊包括現(xiàn)場采集4-20mA以及0-10V模擬量采集模塊。所述外部采集通信模塊包括現(xiàn)場采集的CAN、RS485、以太網(wǎng)、USB、RF433、RS232等各種通信模塊。所述上行傳輸GPRS模塊是上行通信的GPRS鏈路層設(shè)計(jì)。所述繼電器輸出控制模塊是繼電器控制輸出設(shè)計(jì)。所述CPU控制模塊是采集、計(jì)算、通信、指示的核心處理單元。水務(wù)前置機(jī)通過外置GPRS天線與平臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)。

RS-485可以進(jìn)行小范圍內(nèi)的有線數(shù)據(jù)集中，例如水表或者其它設(shè)備信息采集，此時(shí)，水務(wù)前置機(jī)相當(dāng)于一個(gè)集中器；RF433可以進(jìn)行局域范圍內(nèi)的無線數(shù)據(jù)集中，例如無線抄表，無線傳感器的數(shù)據(jù)集中。比起普通的集中器，它不需要協(xié)議轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)可以按照自己想要的通信規(guī)約傳遞信息，減少了開發(fā)量和中間設(shè)備的成本。做到有線和無線通信集于一體。

現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)的采集和控制，許多現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)可以通過一定的通信接口，按照一定的通信規(guī)約輸出，有的可以通過這些接口和規(guī)約控制。水務(wù)前置機(jī)還有豐富的本地通信接口：以太網(wǎng)、RS-232、RF-433、RS-485、CAN、USB、TTL232。這樣豐富的接口可以有更多和更合適接口選擇與對應(yīng)配套設(shè)備連接。例如，可以通過以太網(wǎng)口與水廠PLC的以太網(wǎng)口連接，獲取數(shù)據(jù)；控制設(shè)備。PCL采集實(shí)例如下敘述：

水務(wù)前置機(jī)如果連接PLC，可通過RS-485接口連接PLC，在這個(gè)應(yīng)用中，根據(jù)PLC的實(shí)際情況，選擇是不是需要添加PLC的外置通信模塊。

水務(wù)前置機(jī)還可以通過以太網(wǎng)口連接PLC。通常，PLC外置以太網(wǎng)模塊配備有2個(gè)以太網(wǎng)口，其中一個(gè)是PLC自身組網(wǎng)用，另外一個(gè)閑置，可以使用閑置的網(wǎng)口。

配置PLC，將水務(wù)前置機(jī)配置成PLC的外設(shè)。配置PLC相應(yīng)的通信模塊為某種需要的模式，例如MODBUS。

通過PLC配置好的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，在PLC內(nèi)部集中的數(shù)據(jù)單元區(qū)，以通信的方式取得PLC數(shù)據(jù)，得到采集量，包括開關(guān)量和模擬量；通過PLC標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，向PLC控制數(shù)據(jù)區(qū)寫入相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)，控制PLC的控制量，達(dá)到遠(yuǎn)端命令現(xiàn)場控制的目的。

水務(wù)前置機(jī)所取得的數(shù)據(jù)按照所需協(xié)議傳送到云平臺(tái)。這個(gè)協(xié)議是事先規(guī)劃好的云平臺(tái)通信協(xié)議，無須再經(jīng)過轉(zhuǎn)換。云平臺(tái)下發(fā)的控制指令也是按照這個(gè)協(xié)議實(shí)現(xiàn)，這就實(shí)現(xiàn)了采集、控制雙向通信。

實(shí)現(xiàn)采集、控制實(shí)時(shí)獲取和傳輸。

現(xiàn)場采集功能，水務(wù)前置機(jī)含有1路開關(guān)量輸入、3路模擬量輸入，可以采集一路開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)采取不同的傳輸或者工作模式；可以采集三路模擬數(shù)據(jù)，例如，PH值水質(zhì)傳感器、電導(dǎo)水質(zhì)傳感器直接連接到水務(wù)前置機(jī)進(jìn)行采集傳輸。這些模擬量可以是0-20mA、4-20mA、0-5V、0-10V輸入，方便各種傳感器的接入。

控制輸出，水務(wù)前置機(jī)含有一路繼電器輸出，可以進(jìn)行簡單的控制，這個(gè)控制可以根據(jù)其它采集或者通信取得的信息決定。觸點(diǎn)容量5A(250VAC/30VDC)，可以進(jìn)行功率控制。

以上有線、無線集中采集、通信采集和控制、IO采集、AD采集、繼電器控制都達(dá)到了實(shí)時(shí)采集和控制的目的，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。

遠(yuǎn)程傳輸，水務(wù)前置機(jī)內(nèi)置了GSM/GPRS通信模塊，可以與云平臺(tái)組成遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)。通過程序開發(fā)，這個(gè)遠(yuǎn)程的傳輸協(xié)議是云平臺(tái)所需要的，減少了協(xié)議轉(zhuǎn)換的工作量。

通過以上工作方式，所取得的數(shù)據(jù)和發(fā)下去的控制不是從中控室取得和轉(zhuǎn)發(fā)；這就不依賴于數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行、也不依賴于中控軟件的運(yùn)行、不涉及到協(xié)議轉(zhuǎn)換。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，成本增加較少。使得不同廠家開發(fā)的云平臺(tái)和中控室都可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，特別適合現(xiàn)有廠區(qū)和設(shè)備改造應(yīng)用場景，使得開發(fā)工作量大大降低，在新建設(shè)應(yīng)用中，使得中控室和云平臺(tái)都能夠得到實(shí)時(shí)的監(jiān)測和控制數(shù)據(jù)，有利于現(xiàn)場管理和故障問題快速鎖定，使得生產(chǎn)自動(dòng)化顯著提升。

在以上實(shí)現(xiàn)方式中，即組成了局部的采集通信網(wǎng)絡(luò)、也組成了遠(yuǎn)程的云平臺(tái)通信網(wǎng)絡(luò)，集現(xiàn)場采集、近距離通信、遠(yuǎn)程通信、有線無線通信、協(xié)議轉(zhuǎn)換于一體，集RTU、DTU、協(xié)議轉(zhuǎn)換器于一身。水務(wù)前置機(jī)，解決現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)集中、協(xié)議轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程傳輸?shù)纫幌盗袉栴}。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本較低；數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性強(qiáng)，不依賴于中控平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫；減少傳輸、轉(zhuǎn)換中間環(huán)節(jié)、節(jié)約成本、減少開發(fā)量，是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場設(shè)備。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，在上述說明書的描述中提到的數(shù)值及數(shù)值范圍并不用于限制本實(shí)用新型，只是為本實(shí)用新型提供優(yōu)選的實(shí)施方式，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。