本實用新型屬于水利行業(yè)，尤其涉及一種具有多波段組網(wǎng)的智能RTU監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有水利行業(yè)內(nèi)普遍使用RTU控制器，其特點均為有線傳輸并且獨立工作，難以組網(wǎng)通訊，并且由于有線方式的限制，無法實現(xiàn)多傳感器進行分布式采集和網(wǎng)絡(luò)化管理，其應(yīng)用難以擴展，主要缺點：必須拉線纜、RTU與RTU之間沒互聯(lián)、RTU接入傳感器數(shù)量受到限制；其次每個RTU都帶有一個GSM模塊，當(dāng)GSM模塊故障或SIM卡故障時無法獲取傳感器信息，主要缺點： RTU故障，傳感器正常，采集數(shù)據(jù)中斷必須人員到場進行更換RTU。再者現(xiàn)有設(shè)備傳感器均為有線傳輸，RTU無法獲取傳感器的健康狀態(tài)，設(shè)備傳感器需要單獨維護，運維成本較大，主要缺點：RTU正常，傳感器故障，維護人員不一定第一時間發(fā)現(xiàn)傳感器問題。綜合上述，現(xiàn)有的RTU使用形態(tài)已無法滿足現(xiàn)代智能水網(wǎng)的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供一種具有多波段組網(wǎng)的智能RTU監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多站點組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)化管理。

一種具有多波段組網(wǎng)的智能RTU監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括至少一個智能RTU、至少一個智能傳感器模塊、傳感器單元、服務(wù)器模塊和客戶端模塊；所述智能RTU設(shè)置有第一無線通信單元；所述智能傳感器模塊設(shè)置有第二無線通信單元；所述傳感器單元與智能傳感器模塊數(shù)據(jù)連接；所述智能RTU、智能傳感器模塊、服務(wù)器模塊和客戶端模塊之間通過第一無線通信單元通信連接；所述智能傳感器模塊通過第二無線通信單元與第一無線通信單元通信連接。

進一步的，所述第一無線通信單元包括北斗通信單元、無線233通信單元、無線433通信單元、Zigbee 通信單元、GSM通信單元、WIFI單元、藍牙通信單元、短波通信單元或超短波通信單元中的一種或多種。

進一步的，所述傳感器單元包括水壓計、流量計、墑情儀、氣壓計、雨量計、溫度計、風(fēng)向計或濕度計中的一種或幾種。

進一步的，所述智能RTU還包括第一數(shù)據(jù)處理單元、第一接口單元、第一防盜單元；所述第一數(shù)據(jù)處理單元分別和第一防盜單元、第一接口單元、第一無線通信單元數(shù)據(jù)連接；所述第一接口單元包括傳感器接入端口和通信接入端口。

進一步的，所述智能傳感器模塊還包括第二數(shù)據(jù)處理單元、第二接口單元、和第二防盜單元；所述第二數(shù)據(jù)處理單元分別與第二接口單元、第二防盜單元連接、第二無線通信單元連接；所述傳感器單元與第二接口單元連接；所述第二接口單元包括光耦輸出接口、光耦輸入接口、IO驅(qū)動接口、格雷碼接口、AD接口、繼電器接口和RS-485接口；所述第二無線通信單元采用ZigBee通信單元。

進一步的，所述第一防盜單元采用GPS/BD防盜單元。

進一步的，所述第二防盜單元采用GPS/BD防盜單元。

進一步的，所述客戶端模塊包括手機端和PC端。

進一步的，所述智能RTU設(shè)有RJ45通信單元。

進一步的，所述服務(wù)器模塊采用云端服務(wù)器。

本實用新型的有益效果是：提供一種具有多波段組網(wǎng)的智能RTU監(jiān)測系統(tǒng)，可以讓水文信息的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸擺脫傳統(tǒng)的有線傳輸方式，同時實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)式的監(jiān)控；智能傳感器模塊與傳感器直接連接；收集各種需要的水文數(shù)據(jù)，之后智能傳感器模塊通過通信模塊將數(shù)據(jù)傳送給智能RTU，智能RTU同時將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器模塊，所述服務(wù)器模塊采用云端服務(wù)器；所述通信模塊包括北斗通信單元、無線233通信單元、無線433通信單元、Zigbee 通信單元、GSM通信單元、GPS通信單元和藍牙通信單元；多種通信手段結(jié)合，保證數(shù)據(jù)在任何環(huán)境下都能有效傳輸；所述傳感器單元包括水壓計、流量計、墑情儀、氣壓計、雨量計、溫度計、風(fēng)向計或濕度計中的一種或幾種；可以同時采集多種數(shù)據(jù)；智能RTU包括第一數(shù)據(jù)處理單元、第一接口單元和第一防盜單元；可以與智能傳感器模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，同時留有多種接口，可以擴展連接其他設(shè)備；所述智能傳感器模塊包括第二數(shù)據(jù)處理單元、第二接口單元、和第二防盜單元，用于連接傳感器，向智能RTU傳輸數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1為本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為智能RTU結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為智能傳感器模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為智能RTU無線通信單元示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種具有多波段組網(wǎng)的智能RTU監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個智能RTU1、至少一個智能傳感器模塊2、傳感器單元3、服務(wù)器模塊4和客戶端模塊5；所述智能RTU1設(shè)置有第一無線通信單元11；所述智能傳感器模塊2設(shè)置有第二無線通信單元23；所述傳感器單元3與智能傳感器模塊2數(shù)據(jù)連接；所述智能RTU1、智能傳感器模塊2、服務(wù)器模塊4和客戶端模塊5之間通過第一無線通信單元11通信連接；所述智能傳感器模塊2通過第二無線通信單元21與第一無線通信單元11通信連接。

多個智能RTU1組成一個骨干網(wǎng)絡(luò)，每一個智能RTU1可以連接多個智能RTU1或智能傳感器模塊2，智能傳感器模塊2連接傳感器單元3，從而實現(xiàn)星狀的多設(shè)備組網(wǎng)形式。智能RTU1作用是對智能傳感器模塊2的數(shù)據(jù)進行集中傳輸，并與服務(wù)器模塊4數(shù)據(jù)交互，之間的通信方式有多種，包括 gprs, 北斗衛(wèi)星等等。

本實用新型利用較低頻段無線通訊與傳感器終端組網(wǎng)，同時利用較高頻段與相同設(shè)備組網(wǎng)，通過服務(wù)器模塊將所有設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)災(zāi)備、健康分析、預(yù)警防盜、移動采集等核心功能。

本系統(tǒng)的另一優(yōu)點在于，智能RTU組網(wǎng)接入到服務(wù)器模塊后，會實時把硬件系統(tǒng)配置相關(guān)參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)和日志信息傳輸?shù)椒?wù)器模塊；當(dāng)RTU出現(xiàn)初始化或設(shè)備更換時，可以通過服務(wù)器獲取其相關(guān)的配置參數(shù)信息和歷史數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述第一無線通信單元11包括北斗通信單元111、無線233通信單元112、無線433通信單元113、Zigbee 通信單元114、GSM通信單元115、GPS通信單元116、WIFI單元117、藍牙通信單元118、短波通信單元119或超短波通信11a中的一種或多種。

第一無線通信單元11與第二無線通信單元21之間優(yōu)先選用ZigBee進行通信。

ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。它最大的特點就是低功耗、可組網(wǎng)，特別是帶有路由的可組網(wǎng)功能。

具備以下特點：1.無線功能強大: 具備中繼路由功能；2.通信距離較遠: 最大視距傳輸距離3000米；3.抗干擾能力強: 2.4G O-QPSK擴頻技術(shù)；4.組網(wǎng)能力較強: MESH組網(wǎng)方式；5.網(wǎng)絡(luò)容量較大: 16信道可選，65535個網(wǎng)絡(luò)ID可任意設(shè)置。

無線233通信單元具有以下特征：1.具有2100米傳輸距離， -126dBm 接收靈敏度；2.多種功率等級（最大50mW）；3.可配置65536 個地址（便于組網(wǎng)）；4.工作溫度：-40 ~ +85℃，濕度：10% ~ 90%相對濕度，無冷凝。

無線433通信單元。具有以下優(yōu)點：1.抗干擾強，并支持各種點對點，一點對多點的無線數(shù)據(jù)通訊方式；2.具有收發(fā)一體、安全隔離、安裝隔離、使用簡單、性價比高、穩(wěn)定可靠等特點；3.只要發(fā)射功率足夠大，長距離傳輸時沒有問題的。

具備GSM通信，內(nèi)置SIM卡，可以選擇GPRS/3G/4G信道與服務(wù)器互聯(lián)，客戶端由此可以擴展至手機端；手機端隨時可以通過服務(wù)器模塊對RTU進行控制操作，類似遠程桌面、下載通訊規(guī)約、獲取RTU運行日志等。

設(shè)有wifi和藍牙通信方式，可以方便手機進行交互通信，工作人員在現(xiàn)場可通過手機APP實現(xiàn)RTU參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)下載等等功能。

短波通信：是波長在100米～10米之間，頻率范圍3兆赫～30兆赫的一種無線電通信技術(shù)。短波通信的主要特點是:1.短波通信不需要建立中繼站即可實現(xiàn)遠距離通信，因而建設(shè)和維護費用低，建設(shè)周期短; 2.設(shè)備簡單，可以根據(jù)使用要求固定設(shè)置，進行定點固定通信。也可以背負或裝入車輛、艦船、飛行器中進行移動通信;3.電路調(diào)度容易，臨時組網(wǎng)方便、迅速，具有很大的使用靈活性;4.對自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭的抗毀能力強。通信設(shè)備體積小，容易隱蔽，便于改變工作頻率以躲避敵人干擾和竊聽，破壞后容易恢復(fù)。

超短波通信: 利用30～300 兆赫波段的無線電波傳輸信息的通信。由于超短波的波長在 1～10米之間，所以也稱米波通信，主要依靠地波傳播和空間波視距傳播。

超短波通信的主要特點是：由于地面吸收較大和電離層不能反射，只能靠直線方式傳輸，稱為視距通信，傳輸距離約50km，遠距離傳輸時需經(jīng)中繼站分段傳輸、稱為接力通信，超短波通信的工作頻帶較寬，可以傳送30路以下的話路或數(shù)據(jù)信號。實踐中發(fā)現(xiàn)，超短波仍具有相當(dāng)強的繞射能力，從而也可進行“超視距”通信。同時也適于利用對流層中大氣湍流氣團的散射作用進行長距離（數(shù)百公里）的“超視距”通信。

在組網(wǎng)時，可以根據(jù)實際情況的需要，選擇需要的通信單元。

進一步的，所述傳感器單元3包括水壓計31、流量計32、墑情儀33、氣壓計34、雨量計35、溫度計36、風(fēng)向計37或濕度計38中的一種或幾種。

多種傳感器接入，可以讓系統(tǒng)實現(xiàn)多數(shù)據(jù)采集。

進一步的，所述智能RTU1包括第一數(shù)據(jù)處理單元12、第一接口單元13和第一防盜單元14；所述第一數(shù)據(jù)處理單元12分別與第一無線通信單元11、第一接口單元13、第一防盜單元14連接；所述第一接口單元13包括傳感器接入端口13a和通信接入端口13b。所述傳感器接入端口包括RS-485/422、RS-232C、格雷碼接口、AD接口、繼電器接口和SDI-12接口。

進一步的，所述智能傳感器模塊2包括第二數(shù)據(jù)處理單元21、第二接口單元22和第二防盜單元24；所述第二數(shù)據(jù)處理單元21分別與第二接口單元22、第二防盜單元24、第二無線通信單元23連接；所述傳感器單元3與第二接口單元連接22；所述第二接口單元22包括光耦輸出接口221、光耦輸入接口222、IO驅(qū)動接口223、RS-485接口224、格雷碼接口225、AD接口226和繼電器接口227。

進一步的，所述第一防盜單元、第二防盜單元均采用GPS/BD防盜單元。

采用GPS/BD防盜單元，可以實現(xiàn)以下防盜作用：1.非法位移：當(dāng)RBOX設(shè)備被移動時，會觸發(fā)相應(yīng)報警信息；2.設(shè)備主電源掉電：RBOX主電源斷電，例如：當(dāng)是交流220V點接入時，突然停電了，就會觸發(fā)主電源掉電報警；3.設(shè)備工作電壓過低：RBOX當(dāng)切換為蓄電池供電時，出現(xiàn)供電電壓過低時觸發(fā)報警。

進一步的，所述客戶端模塊5包括手機端51和PC端52。

用戶可以在PC端和手機端同時控制系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)狀況，獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

進一步的，所述智能RTU1設(shè)有RJ45通信單元15。

可以接入互聯(lián)網(wǎng)，與服務(wù)器模塊通過互聯(lián)網(wǎng)連接。

進一步的，所述服務(wù)器模塊采用云端服務(wù)器。

為了更好說明本系統(tǒng)的運行情況，下面將進一步描述本系統(tǒng)的工作情況：在每個需要檢測的站點，設(shè)置有一個傳感器模塊2，傳感器模塊2與傳感器單元連接，傳感器單元連接水壓計31、流量計32、墑情儀33、氣壓計34、雨量計35、溫度計36、風(fēng)向計37和濕度計38等傳感器，收集站點水文信息，并通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳送給智能RTU；在一定區(qū)域內(nèi)，設(shè)置有一個智能RTU1，智能RTU1負責(zé)接收傳感器模塊2傳送的水文信息，并上傳到云端服務(wù)器進行保存；同時云端服務(wù)器將實時數(shù)據(jù)通知客戶端，客戶端包括手機端；用戶可以直接通過手機gsm網(wǎng)絡(luò)，獲取和設(shè)置智能RTU的參數(shù)，實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的遠程操控。