一種發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊和客戶端模塊，所述電源模塊的輸入端與發(fā)電機(jī)相連，電源模塊的輸出端分別與數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊相連，數(shù)據(jù)采集模塊用于檢測發(fā)電機(jī)參數(shù)，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連，數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)計算發(fā)電機(jī)參數(shù)，并將計算得到的發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)送給無線通信模塊，無線通信模塊的接收端與數(shù)據(jù)處理模塊相連，無線通信模塊的發(fā)送端通過無線通信方式連接客戶端模塊，用于將發(fā)電機(jī)參數(shù)以無線通信的方式發(fā)送給客戶端模塊。本發(fā)明在發(fā)電機(jī)組內(nèi)設(shè)置無線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高、成本低、改造簡單。
【專利說明】
一種發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于小型發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 小型發(fā)電機(jī)組主要由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電控系統(tǒng)組成，發(fā)電機(jī)由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，在電 控系統(tǒng)的控制下將燃油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，具有廣泛的應(yīng)用，例如:應(yīng)急用電、野外作業(yè)、 災(zāi)害救治、戶外生活及旅行、游艇及車輛自備電源、移動通訊基站等諸多場合。
[0003] 在發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)和使用過程中，為了檢查發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)，需要對發(fā)電機(jī)組 輸出的電流、電壓和功率等狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，此時通常需要在發(fā)電機(jī)組的輸出端連 接專用的測試設(shè)備，例如：電參數(shù)測量儀。但是這些測試設(shè)備體積較大，比較笨重，與發(fā)電機(jī) 和負(fù)載之間都要連接多根導(dǎo)線，當(dāng)負(fù)載或發(fā)電機(jī)組更換時需要重新連接所有導(dǎo)線，而且需 要專用外部電源，使用起來很不方便，通常只能在生產(chǎn)廠家的專用測試間內(nèi)才能使用，無法 滿足發(fā)電機(jī)組用戶在野外隨時隨地監(jiān)控發(fā)電機(jī)組工作狀態(tài)的需要。
[0004] 本發(fā)明正是著眼于現(xiàn)有發(fā)電機(jī)組所采用專用測試設(shè)備的不足，在發(fā)電機(jī)組內(nèi)設(shè)置 專用的無線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，與發(fā)電機(jī)輸出端和負(fù)載之間沒有外部導(dǎo)線連接，可 不改變發(fā)電機(jī)組原有的電控系統(tǒng)獨(dú)立工作，并可由發(fā)電機(jī)自身供電，無需電網(wǎng)、蓄電池等外 部電源，具有可靠性高、成本低、改造簡單的優(yōu)點。在發(fā)電機(jī)啟動之后該系統(tǒng)能對發(fā)電機(jī)組 的輸出電壓、電流和功率等狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實時檢測，可隨時隨地通過WIFI、GPRS或藍(lán)牙等無 線通信方式將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶的手機(jī)、電腦以及可穿戴設(shè)備上的客戶端。此外，本發(fā)明 還為該系統(tǒng)增加了無線關(guān)機(jī)功能，利用用戶身邊的手機(jī)等客戶端軟件，用戶無需接近發(fā)電 機(jī)組就能實時查看發(fā)電機(jī)組的工作參數(shù)，并可以通過客戶端軟件關(guān)閉發(fā)電機(jī)組，極大的方 便了用戶使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)。
[0006] 為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模 塊、無線通信模塊和客戶端模塊，其特征在于： 所述電源模塊的輸入端與發(fā)電機(jī)相連，電源模塊的輸出端分別與數(shù)據(jù)處理模塊和/或 無線通信模塊相連，用于為數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊提供電源； 所述數(shù)據(jù)采集模塊包括一電壓采集單元和電流采集單元，所述電壓采集單元用于對發(fā) 電機(jī)的輸出電壓U進(jìn)行檢測，所述電流采集單元用于對發(fā)電機(jī)的輸出電流I進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù) 采集模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊相連，用于將采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理 豐旲塊； 所述數(shù)據(jù)處理模塊由微處理器MCU構(gòu)成，微處理器MCU根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送過來的數(shù) 據(jù)計算發(fā)電機(jī)參數(shù)，并將計算得到的發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)送給無線通信模塊； 所述無線通信模塊的接收端與數(shù)據(jù)處理模塊相連，無線通信模塊的發(fā)送端通過無線通 信方式連接客戶端模塊，用于將發(fā)電機(jī)參數(shù)以無線通信的方式發(fā)送給客戶端模塊； 所述客戶端模塊包括安裝有客戶端軟件的移動通訊設(shè)備、電腦或可穿戴設(shè)備； 所述電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊設(shè)置在發(fā)電機(jī)上。
[0007] 進(jìn)一步的，所述無線通信模塊與客戶端模塊之間通過WIFI、GPRS或藍(lán)牙方式中的 任意一種進(jìn)行無線通信，將發(fā)電機(jī)參數(shù)通過客戶端軟件顯示在移動通訊設(shè)備、電腦或可穿 戴設(shè)備上。
[0008] 進(jìn)一步的，所述電源模塊由整流橋、反激式變壓器和開關(guān)電源芯片構(gòu)成，電源模塊 首先將發(fā)電機(jī)輸出的交流電通過整流橋轉(zhuǎn)換為直流電，再將該直流電的電壓通過反激式變 壓器和開關(guān)電源芯片處理成數(shù)據(jù)處理模塊或/和無線通信模塊或/和其他電路可用的供電 電壓。
[0009] 進(jìn)一步的，所述電壓采集單元通過一差分電路將發(fā)電機(jī)輸出電壓處理成適合微處 理器MCU進(jìn)行AD采樣的電壓信號，將信號送入微處理器MCU采樣。
[0010] 進(jìn)一步的，所述電流采集單元通過一電流傳感器檢測發(fā)電機(jī)輸出電流，將電流信 號轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過運(yùn)放處理、差分取樣及濾波生成適合微處理器MCU進(jìn)行AD采樣的電 壓信號，將信號送入微處理器MCU采樣。
[0011] 進(jìn)一步的，所述發(fā)電機(jī)參數(shù)包括電壓U、電流I和功率W，其中，所述功率W由數(shù)據(jù)處 理模塊的微處理器MCU根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓U和電流I計算獲得，其計算公式為：rr=。
[0012] 進(jìn)一步的，該系統(tǒng)還包括發(fā)動機(jī)和執(zhí)行模塊，所述發(fā)動機(jī)用于驅(qū)動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā) 電，所述執(zhí)行模塊由繼電器和繼電器驅(qū)動電路構(gòu)成，用于控制發(fā)動機(jī)啟停，執(zhí)行模塊與數(shù)據(jù) 處理模塊相連接，用于通過客戶端模塊向無線通信模塊發(fā)送關(guān)機(jī)或開機(jī)指令時，執(zhí)行模塊 對發(fā)動機(jī)進(jìn)行熄火或啟動動作，使發(fā)電機(jī)停止或開始工作。
[0013] 進(jìn)一步的，所述發(fā)電機(jī)參數(shù)還包括耗油量G，所述數(shù)據(jù)處理模塊的微處理器M⑶根 據(jù)發(fā)電機(jī)功率W和運(yùn)行時間t計算發(fā)電機(jī)的耗油量G，當(dāng)在任意功率W下運(yùn)行t時間時，耗油量 G的計算公式為：
式中，q(W)代表發(fā)電機(jī)在功率W下消耗的燃油流量Q，q(W)是發(fā)電機(jī)功率W的函數(shù)，w(t) 代表t時刻的發(fā)電機(jī)功率W，w(t)是時間t的函數(shù)，測試發(fā)電機(jī)組在各個功率W下消耗的燃油 流量Q獲得該發(fā)電機(jī)組的W-Q數(shù)據(jù)曲線，通過曲線擬合獲得燃油流量函數(shù)q(W)，微處理器MCU 根據(jù)該發(fā)電機(jī)組的燃油流量函數(shù)q(W)計算出任意功率W下發(fā)電機(jī)組消耗的燃油流量Q。
[0014] 進(jìn)一步的，所述客戶端模塊中的客戶端軟件根據(jù)運(yùn)行時間和狀態(tài)顯示發(fā)電機(jī)的警 告和/或維修保養(yǎng)和/或故障幫助信息。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明在發(fā)電機(jī)組內(nèi)設(shè)置無線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，與發(fā)電機(jī)輸出端和負(fù)載之 間沒有外部導(dǎo)線連接，可不改變發(fā)電機(jī)組原有的電控系統(tǒng)獨(dú)立工作，并可由發(fā)電機(jī)自身供 電，無需電網(wǎng)、蓄電池等外部電源，具有可靠性高、成本低、改造簡單的優(yōu)點；在發(fā)電機(jī)啟動 之后該系統(tǒng)能對發(fā)電機(jī)組的輸出電壓、電流和功率等狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實時檢測，可隨時隨地 通過WIFI、GPRS或藍(lán)牙等無線通信方式將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶的手機(jī)、電腦以及可穿戴設(shè) 備上的客戶端;此外，本發(fā)明還為該系統(tǒng)增加了無線開關(guān)機(jī)功能，利用用戶身邊的手機(jī)等客 戶端軟件，用戶無需接近發(fā)電機(jī)組就能實時查看發(fā)電機(jī)組的工作參數(shù)，并可以通過客戶端 軟件開啟或關(guān)閉發(fā)電機(jī)組，極大的方便了用戶使用。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實施例一的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本發(fā)明的無線監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)電機(jī)參數(shù)計算和監(jiān)控方法的示意圖； 圖3是某種發(fā)電機(jī)組的W-Q數(shù)據(jù)曲線和通過數(shù)值擬合所得燃油流量函數(shù)q(W)的曲線圖； 圖4是本發(fā)明實施例一的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)電源模塊的電路原理圖； 圖5是本發(fā)明實施例一的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)電壓和頻率采集單元的電路原理圖； 圖6是本發(fā)明實施例一的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)電流采集單元的電路原理圖； 圖7是本發(fā)明實施例一的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊的電路原理圖； 圖8是本發(fā)明實施例一的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行模塊的電路原理圖； 圖9是本發(fā)明實施例二的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖10是本發(fā)明實施例三的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0018] 本發(fā)明提供3種實施方案： 1、實施例一： 本實施例所述發(fā)電機(jī)為電勵磁同步發(fā)電機(jī)或多極永磁發(fā)電機(jī)，前者為傳統(tǒng)的小型發(fā)電 機(jī)組，后者為代表小型發(fā)電機(jī)組發(fā)展方向的逆變發(fā)電機(jī)組或直流充電發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)與 發(fā)動機(jī)曲軸輸出端相連，在發(fā)動機(jī)的驅(qū)動下輸出電能，所述發(fā)動機(jī)為汽油、柴油或燃?xì)獍l(fā)動 機(jī)。但是顯然本實施例所述的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)并不受發(fā)電機(jī)組種類的限制，在太陽能 發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電以及人力發(fā)電領(lǐng)域也可以應(yīng)用。
[0019] 如圖1至圖8所示，本實施例所述的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)主要包括:發(fā)動機(jī)、發(fā)電 機(jī)、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、執(zhí)行模塊、無線通信模塊和客戶端模塊，所述 電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、執(zhí)行模塊和無線通信模塊設(shè)置在發(fā)電機(jī)上。
[0020] 本實施例的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)可以獨(dú)立工作，只要與發(fā)電機(jī)的功率輸出端L/N 線連接即可，無需外部電源，具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高的優(yōu)點。由于該監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)自 身的電控系統(tǒng)不發(fā)生聯(lián)系，不存在兼容性問題，可廣泛應(yīng)用于各種類型的發(fā)電機(jī)組，例如電 勵磁發(fā)電機(jī)組或逆變發(fā)電機(jī)組。
[0021] 如圖1和圖4所示，所述電源模塊的輸入端與發(fā)電機(jī)相連，電源模塊的輸出端與數(shù) 據(jù)處理模塊和無線通信模塊相連，電源模塊用來為數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊提供電 源。所述電源模塊主要由整流橋、反激式變壓器和開關(guān)電源芯片構(gòu)成，電源模塊首先將發(fā)電 機(jī)輸出的交流電通過整流橋轉(zhuǎn)換為直流電，再將該直流電的電壓通過反激式變壓器和開關(guān) 電源芯片處理成數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊和其他電路可用的供電電壓。即該發(fā)電機(jī)無 線監(jiān)控系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)自身供電，無需外部電源或蓄電池。
[0022]如圖4所示，該電源模塊的工作原理及過程如下： 1、發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)過保險絲F1及整流橋整流為直流電壓，RVSA1 NTC電阻起到 啟動過程中限制C7充電電流的做用，防止整流橋損壞。
[0023] 2、整流后的直流電壓通過反激式變壓器及TNY288PG開關(guān)電源芯片進(jìn)行處理， TNY288PG從R1、R2、R3取電啟動及工作。
[0024] 3、開關(guān)電源工作時，反激式變壓器次級耦合出恒定的7V電源，D4及U6等構(gòu)成反饋 回路。
[0025] 4、U1將7V電壓轉(zhuǎn)為5V供比較器、電流傳感器使用。
[0026] 5、U2將5V電壓轉(zhuǎn)為3.3V供M⑶和運(yùn)放、無線通信模塊等芯片和電路使用。
[0027]如圖1所示，所述數(shù)據(jù)采集模塊主要包括電壓采集單元和電流采集單元，在本實施 例中數(shù)據(jù)采集模塊中還包括一頻率采集單元，頻率采集單元用于對發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率 進(jìn)行檢測，同時在需要時，數(shù)據(jù)采集模塊中也可設(shè)置一個溫度采集模塊，溫度采集模塊用于 采集發(fā)電機(jī)的溫度，電壓采集單元對發(fā)電機(jī)的輸出電壓U進(jìn)行檢測，電流采集單元對發(fā)電機(jī) 的輸出電流I進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊相連，將采集到的電壓、電 流和頻率數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊。如圖1和圖7所示，所述數(shù)據(jù)處理模塊主要由微處理器 MCU、復(fù)位電路、外部存儲芯片和晶振電路等組成，主要用來根據(jù)采集數(shù)據(jù)計算發(fā)電機(jī)的電 壓U、電流I、頻率、功率W和耗油量G等參數(shù)，并將計算得到的發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)送給無線通信模 塊。
[0028] 如圖1和圖5所示，所述電壓采集單元通過差分電路將發(fā)電機(jī)輸出電壓處理成適合 微處理器M⑶進(jìn)行AD采樣的電壓信號，將信號送入微處理器M⑶采樣。電壓信號經(jīng)過比較器 比較產(chǎn)生與發(fā)電機(jī)電壓頻率相同的方波信號，供MCU采樣計算頻率。如圖1和圖6所示，所述 電流采集單元通過電流傳感器檢測發(fā)電機(jī)輸出電流，將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過運(yùn) 放處理和外圍電路差分取樣及濾波生成適合微處理器MCU進(jìn)行AD采樣的電壓信號，將信號 送入微處理器MCU采樣。
[0029] 如圖2所示，所述數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)發(fā)電機(jī)功率W和耗油量G的計算，發(fā)電機(jī)功率W 由數(shù)據(jù)處理模塊的微處理器MCU根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓U和電流I計算獲得，其計算公式為： 數(shù)據(jù)采集模塊實時采集發(fā)電機(jī)電壓U和電流I，一般電壓U和電流I總是隨時間t在 不斷變化的，因此微處理器MCU所計算出的功率W是時間t的函數(shù)，即W=w(t)，式中w(t)就是 功率函數(shù)。在具體計算時，微處理器MCU先計算一個周期內(nèi)電壓U和電流I的均方根值，然后 計算電壓U和電流I均方根值的乘積，即可得到發(fā)電機(jī)功率W。
[0030] 所述數(shù)據(jù)處理模塊的微處理器MCU根據(jù)發(fā)電機(jī)功率W和運(yùn)行時間t計算發(fā)電機(jī)的耗 油量G，當(dāng)在任意功率W下運(yùn)行t時間時，耗油量G的計算公式為：
式中，q(W)代表發(fā)電機(jī)在功率W下消耗的燃油流量Q，q(W)是發(fā)電機(jī)功率W的函數(shù)，w(t) 是t時刻的發(fā)電機(jī)功率W，w( t)是時間t的函數(shù)。
[0031] 如圖2和3所示，測試發(fā)電機(jī)組在各個功率W下消耗的燃油流量Q可以獲得該發(fā)電機(jī) 組的W-Q數(shù)據(jù)曲線，通過曲線擬合可以獲得燃油流量函數(shù)q(W)，微處理器MCU根據(jù)該發(fā)電機(jī) 組的燃油流量函數(shù)q(W)即可計算得到任意功率W下發(fā)電機(jī)組消耗的燃油流量Q，然后再將燃 油流量Q對運(yùn)行時間t求積分，即可得到運(yùn)行時間t內(nèi)的發(fā)電機(jī)耗油量。
[0032]如圖3所示，發(fā)電機(jī)組的W-Q數(shù)據(jù)曲線由實驗獲得，從發(fā)電機(jī)組怠速(W=0)開始，按 照0.5kW的功率增加間隔對發(fā)電機(jī)加載，直至達(dá)到發(fā)電機(jī)組的最大功率，測量各個功率W下 發(fā)電機(jī)實際消耗的燃油流量Q可以獲得該發(fā)電機(jī)組的W-Q數(shù)據(jù)曲線，但是受到測試環(huán)境和誤 差的影響，W-Q數(shù)據(jù)曲線一般波動都較大，而且為離散點，無法直接用來計算任意功率W下的 燃油流量Q，必須根據(jù)得到的W-Q數(shù)據(jù)點通過數(shù)值擬合獲得燃油流量函數(shù)q(W)，微處理器MCU 可以根據(jù)燃油流量函數(shù)q(W)來計算各個功率W下的燃油流量Q。
[0033]如圖1所示，所述無線通信模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連，無線通信模塊可以與客戶端 模塊之間進(jìn)行雙向無線通信，主要用來將發(fā)電機(jī)參數(shù)以無線通信的方式發(fā)送給客戶端模 塊，以及以無線通信的方式接受客戶端模塊發(fā)出的關(guān)機(jī)指令，客戶端模塊主要包括安裝有 客戶端軟件的用戶手機(jī)、電腦或可穿戴設(shè)備等。
[0034]所述無線通信模塊與客戶端模塊之間通過WIFI、GPRS或藍(lán)牙等方式中的任意一種 進(jìn)行雙向無線通信，將采集和計算得到的電壓、電流、頻率、功率和耗油量等發(fā)電機(jī)參數(shù)通 過客戶端軟件顯示在用戶手機(jī)或電腦或可穿戴設(shè)備上，方便用戶實時查看發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀 態(tài)。當(dāng)用戶距離發(fā)電機(jī)較近時，利用WIFI或藍(lán)牙技術(shù)，用戶的手機(jī)、電腦或可穿戴設(shè)備可以 直接與發(fā)電機(jī)上的無線通信模塊相連，二者直接進(jìn)行無線通信。當(dāng)用戶距離發(fā)電機(jī)較遠(yuǎn)時， 用戶的手機(jī)、電腦或可穿戴設(shè)備可以通過路由器或基站等與無線通信模塊相連，二者可進(jìn) 行遠(yuǎn)程無線通信，此時發(fā)電機(jī)通過無線通信模塊可以與遠(yuǎn)程服務(wù)器或云平臺相連，可以將 采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器或云平臺進(jìn)行查看、儲存和分析計算。
[0035]當(dāng)用戶將燃油加滿油箱后，根據(jù)油箱容積和發(fā)電機(jī)的耗油量G可以計算出油箱剩 余的燃油量，用戶可以在手機(jī)、電腦或可穿戴設(shè)備等終端的客戶端軟件上方便的查看油箱 剩余燃油量，及時為發(fā)電機(jī)補(bǔ)充燃油，防止發(fā)電機(jī)組因燃油耗盡而停止工作。
[0036] 基于采集到的發(fā)電機(jī)運(yùn)行時間和功率等參數(shù)，所述客戶端模塊中所安裝的客戶端 軟件能夠根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)顯示發(fā)電機(jī)的警告、維修保養(yǎng)信息和故障幫助信息，發(fā)現(xiàn)和解決用 戶使用發(fā)電機(jī)過程中遇到的問題。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)采集到的發(fā)電機(jī)功率超過額定功率時，軟件 會發(fā)出過載警告。當(dāng)運(yùn)行時間達(dá)到維修保養(yǎng)規(guī)定的時期時，軟件提醒用戶盡快對發(fā)電機(jī)進(jìn) 行維修保養(yǎng)，例如更換發(fā)動機(jī)機(jī)油、清洗空濾和更換火花塞等。當(dāng)遇到發(fā)動機(jī)無法啟動、發(fā) 電機(jī)無法正常工作等問題時，用戶可以通過查看軟件中的幫助信息排除故障。
[0037] 如圖1和8所示，所述執(zhí)行模塊主要由繼電器和繼電器驅(qū)動電路構(gòu)成，執(zhí)行模塊與 數(shù)據(jù)處理模塊相連，通過客戶端軟件向發(fā)電機(jī)組發(fā)送關(guān)機(jī)(或開機(jī))指令時，數(shù)據(jù)處理模塊 接收無線通信模塊的關(guān)機(jī)(或開機(jī))信號，計算處理后向執(zhí)行模塊發(fā)出關(guān)機(jī)(或開機(jī))指令， 執(zhí)行模塊對發(fā)動機(jī)進(jìn)行熄火(或啟動)操作，使發(fā)電機(jī)組停止(或啟動)工作，這樣一來，用戶 不必接近發(fā)電機(jī)組，就可以遠(yuǎn)程關(guān)閉(或開啟)發(fā)電機(jī)，用戶使用和操作都非常方便。
[0038] 綜上所述，本發(fā)明通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集模塊對發(fā)電機(jī)電壓、電流和頻率等參數(shù)進(jìn) 行實時采集，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊的計算處理得到發(fā)電機(jī)功率和耗油量等參數(shù)，通過無線通 信模塊以WIFI等無線通信方式將發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)送到用戶的手機(jī)、電腦和可穿戴設(shè)備等終端 設(shè)備上，用戶在客戶端軟件上即可方便的查看發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)，不必靠近發(fā)電機(jī)，用戶就可 以隨時隨地掌握發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，極大的方便了用戶使用，改善了用戶體驗。本發(fā)明的電 源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、執(zhí)行模塊和無線通信模塊自成一體，該系統(tǒng)僅與發(fā) 電機(jī)的L、N輸出端相連，可獨(dú)立完成監(jiān)測任務(wù)，結(jié)構(gòu)簡單，改造方便，可靠性高。由于與發(fā)電 機(jī)自身的電控系統(tǒng)不發(fā)生聯(lián)系，不存在兼容性問題，可廣泛應(yīng)用于各種類型發(fā)電機(jī)組，例如 電勵磁同步發(fā)電機(jī)組或逆變發(fā)電機(jī)組等。
[0039] 由于本發(fā)明是通過采集到的發(fā)電機(jī)功率和運(yùn)行時間來計算發(fā)電機(jī)耗油量，因此無 需在燃油油箱上安裝燃油傳感器或油位傳感器，節(jié)約了成本，簡化了結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)可靠 性。
[0040] 此外，本發(fā)明還設(shè)置了執(zhí)行模塊，用戶通過客戶端軟件可實現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)機(jī)功能，大大 改善了人機(jī)交互界面。除此之外，本發(fā)明的客戶端軟件還可以根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時間和狀態(tài)， 顯示發(fā)電機(jī)的警告、維修保養(yǎng)和故障幫助等信息，大大降低了用戶使用發(fā)電機(jī)的難度，提高 了用戶使用的安全性和舒適性。
[0041] 2、實施例二： 如圖9所示，與實施例一相比，本實施例的主要區(qū)別在于:本實施例的數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi) 嵌于發(fā)電機(jī)控制器中，并且數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊之間采用電力線載波的技術(shù)進(jìn)行 信號傳輸。
[0042]電力線載波是一種比較成熟的通信技術(shù)，它是利用已有的電力導(dǎo)線，在發(fā)送端將 需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號進(jìn)行調(diào)制，然后將其耦合進(jìn)入電力導(dǎo)線，在接收端進(jìn)行解耦和解調(diào)，將 數(shù)據(jù)信號從電力線分離出來，從而實現(xiàn)利用電力線傳輸數(shù)據(jù)信號的目的。
[0043]本實施例中的控制器是指發(fā)電機(jī)自身的電控單元，對于逆變發(fā)電機(jī)來說，就是逆 變器，數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)嵌于逆變器中，這樣可以共用逆變器中已有的電壓、電流和頻率采集 單元，實現(xiàn)逆變器和監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集共享。這樣以來，逆變器外部就無需再為本發(fā)明的監(jiān) 控系統(tǒng)設(shè)置專用的數(shù)據(jù)采集模塊，降低系統(tǒng)成本。利用電力線載波技術(shù)將采集到的電壓、電 流和頻率等發(fā)電機(jī)參數(shù)通過發(fā)電機(jī)的L、N輸出端發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù) 據(jù)處理模塊之間只需用L/N電力線相連，無需其他信號線，簡化了連接結(jié)構(gòu)。
[0044] 逆變發(fā)電機(jī)組和直流充電發(fā)電機(jī)組多采用多極永磁發(fā)電機(jī)，多級永磁發(fā)電機(jī)與發(fā) 動機(jī)曲軸輸出端相連，在發(fā)動機(jī)的驅(qū)動下輸出中頻交流電，對于逆變發(fā)電機(jī)，逆變器通過采 用開關(guān)電源的整流、穩(wěn)壓和逆變技術(shù)，將多級永磁發(fā)電機(jī)輸出的中頻交流電轉(zhuǎn)換成電壓穩(wěn) 定的工頻交流電。但是，本發(fā)明的應(yīng)用并不受發(fā)電機(jī)種類的限制，顯然本發(fā)明也可用于其他 類型的發(fā)電機(jī)組，例如各種有刷或無刷的電勵磁同步發(fā)電機(jī)組或直流充電發(fā)電機(jī)。
[0045] 3、實施例三： 如圖10所示，與實施例一相比，本實施例的主要區(qū)別在于:本實施例的數(shù)據(jù)采集模塊和 數(shù)據(jù)處理模塊都內(nèi)嵌于發(fā)電機(jī)控制器中，數(shù)據(jù)處理模塊與無線通信模塊之間采用信號線連 接，電源模塊只為無線通信模塊供電。
[0046]本實施例中的控制器是指發(fā)電機(jī)自身的電控單元，對于逆變發(fā)電機(jī)來說，就是逆 變器，數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)嵌于逆變器中，這樣可以共用逆變器中已有的電壓、電流和頻率采集 單元，實現(xiàn)逆變器和監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集共享，降低系統(tǒng)成本。數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)嵌于逆變器 中，這樣可以共用逆變器中已有的MUC及其外圍電路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理模塊的共享，使得系統(tǒng) 成本進(jìn)一步降低。
[0047]這樣以來，逆變器外部就無需再為本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置專用數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù) 據(jù)處理模塊，大大降低系統(tǒng)成本，無線通信模塊與逆變器中的數(shù)據(jù)處理模塊之間需要用專 用的信號線連接。
[0048]逆變發(fā)電機(jī)組和直流充電發(fā)電機(jī)組多采用多極永磁發(fā)電機(jī)，多級永磁發(fā)電機(jī)與發(fā) 動機(jī)曲軸輸出端相連，在發(fā)動機(jī)的驅(qū)動下輸出中頻交流電，對于逆變發(fā)電機(jī)，逆變器通過采 用開關(guān)電源的整流、穩(wěn)壓和逆變技術(shù)，將多級永磁發(fā)電機(jī)輸出的中頻交流電轉(zhuǎn)換成電壓穩(wěn) 定的工頻交流電。但是，本發(fā)明的應(yīng)用并不受發(fā)電機(jī)種類的限制，顯然本發(fā)明也可用于其他 類型的發(fā)電機(jī)組，例如各種有刷或無刷的電勵磁同步發(fā)電機(jī)組或直流充電發(fā)電機(jī)。
[0049]此外，需要說明的是，除非特別說明或者指出，否則說明書中的術(shù)語"第一"、"第 二"、"第三"等描述僅僅用于區(qū)分說明書中的各個組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個 組件、元素、步驟之間的邏輯關(guān)系或者順序關(guān)系等。
[0050]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理 模塊、無線通信模塊和客戶端模塊，其特征在于： 所述電源模塊的輸入端與發(fā)電機(jī)相連，電源模塊的輸出端分別與數(shù)據(jù)處理模塊和/或 無線通信模塊相連，用于為數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊提供電源； 所述數(shù)據(jù)采集模塊包括一電壓采集單元和電流采集單元，所述電壓采集單元用于對發(fā) 電機(jī)的輸出電壓U進(jìn)行檢測，所述電流采集單元用于對發(fā)電機(jī)的輸出電流I進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù) 采集模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊相連，用于將采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理 豐旲塊； 所述數(shù)據(jù)處理模塊由微處理器MCU構(gòu)成，微處理器MCU根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送過來的數(shù) 據(jù)計算發(fā)電機(jī)參數(shù)，并將計算得到的發(fā)電機(jī)參數(shù)發(fā)送給無線通信模塊； 所述無線通信模塊的接收端與數(shù)據(jù)處理模塊相連，無線通信模塊的發(fā)送端通過無線通 信方式連接客戶端模塊，用于將發(fā)電機(jī)參數(shù)以無線通信的方式發(fā)送給客戶端模塊； 所述客戶端模塊包括安裝有客戶端軟件的移動通訊設(shè)備、電腦或可穿戴設(shè)備； 所述電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊設(shè)置在發(fā)電機(jī)上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述無線通信模塊與客戶 端模塊之間通過WIFI、GPRS或藍(lán)牙方式中的任意一種進(jìn)行無線通信，將發(fā)電機(jī)參數(shù)通過客 戶端軟件顯示在移動通訊設(shè)備、電腦或可穿戴設(shè)備上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊由整流橋、 反激式變壓器和開關(guān)電源芯片構(gòu)成，電源模塊首先將發(fā)電機(jī)輸出的交流電通過整流橋轉(zhuǎn)換 為直流電，再將該直流電的電壓通過反激式變壓器和開關(guān)電源芯片處理成數(shù)據(jù)處理模塊 或/和無線通信模塊或/和其他電路可用的供電電壓。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓采集單元通過一 差分電路將發(fā)電機(jī)輸出電壓處理成適合微處理器MCU進(jìn)行AD米樣的電壓信號，將信號送入 微處理器MCU米樣。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述電流采集單元通過一 電流傳感器檢測發(fā)電機(jī)輸出電流，將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過運(yùn)放處理、差分取樣及 濾波生成適合微處理器MCU進(jìn)行AD采樣的電壓信號，將信號送入微處理器MCU采樣。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)參數(shù)包括電壓 U、電流I和功率W，其中，所述功率W由數(shù)據(jù)處理模塊的微處理器MCU根據(jù)發(fā)電機(jī)電壓U和電流 I計算獲得，其計算公式為：= 。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括發(fā)動機(jī)和執(zhí) 行模塊，所述發(fā)動機(jī)用于驅(qū)動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，所述執(zhí)行模塊由繼電器和繼電器驅(qū)動電路 構(gòu)成，用于控制發(fā)動機(jī)啟停，執(zhí)行模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連接，用于通過客戶端模塊向無線 通信模塊發(fā)送關(guān)機(jī)或開機(jī)指令時，執(zhí)行模塊對發(fā)動機(jī)進(jìn)行熄火或啟動動作，使發(fā)電機(jī)停止 或開始工作。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)參數(shù)還包 括耗油量G，所述數(shù)據(jù)處理模塊的微處理器MCU根據(jù)發(fā)電機(jī)功率W和運(yùn)行時間t計算發(fā)電機(jī)的 耗油量G，當(dāng)在任意功率W下運(yùn)行t時間時，耗油量G的計算公式為： 式中，q(W)代表發(fā)電機(jī)在功率W下消耗的燃油流量Q，q(W)是發(fā)電機(jī)功率W的函數(shù)，w(t) 代表t時刻的發(fā)電機(jī)功率W，w(t)是時間t的函數(shù)，測試發(fā)電機(jī)組在各個功率W下消耗的燃油 流量Q獲得該發(fā)電機(jī)組的W-Q數(shù)據(jù)曲線，通過曲線擬合獲得燃油流量函數(shù)q(W)，微處理器MCU 根據(jù)該發(fā)電機(jī)組的燃油流量函數(shù)q(W)計算出任意功率W下發(fā)電機(jī)組消耗的燃油流量Q。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述客戶端模塊中的客戶 端軟件根據(jù)運(yùn)行時間和狀態(tài)顯示發(fā)電機(jī)的警告和/或維修保養(yǎng)和/或故障幫助信息。
【文檔編號】G05B19/042GK105929764SQ201610502599
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】馬忠東
【申請人】蘇州德銳朗智能科技有限公司