[发明专利]一种基于串口通讯的潜水泵智能集成控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于串口通讯的潜水泵智能集成控制系统及控制方法，属于潜水泵智能控制技术领域，控制系统包括通过串口通讯线缆连接的岸基上位机系统和井下潜水泵系统，井下潜水泵系统由叶轮组件、电机、印刷电路板组成，印刷电路板集成有IGBT整流逆变模块、电机驱动模块、传感器输入模块以及串口通讯模块，井下潜水泵系统实时将内部的振动、温湿度和漏水点检测传感器数据发送给上位机控制器，并接收上位机控制器指令；系统集成度高，安装方便，自动控制，大大减少了人员的劳动强度，提高了工作效率。基于串口通讯的潜水泵智能集成控制方法基于多传感器融合技术、电机转速和电流的PID控制技术，满足了潜水泵的自主变频调速以及故障检测要求。

技术领域

本发明涉及潜水泵智能控制技术领域，特别涉及一种基于串口通讯的潜水泵智能集成控制系统及控制方法。

背景技术

潜水泵作为一种由潜水电动机与水泵组合而成，井用潜水泵主要用于从井中提取地下水，用于农田灌溉或人畜用水，也可在建筑、环保、城市、矿山排水中广泛应用。虽然潜水泵有着适用性广泛、结构紧凑、使用方便的优点，但是传统的潜水泵也存在着漏电、断相、大电流过载等工作隐患，尤其当水位过低潜水泵空转或卷入异物堵转时极大降低电机的使用寿命。同时由于潜水泵工作在深井或地下时，日常检修维护十分耗费人力物力，没有一种可靠的通讯手段实现潜水泵的在线故障诊断与启停保护。

通常传统的潜水泵控制与保护系统分为两种，一种如中国专利(CN103470486A)公开了一种潜水泵控制装置，该装置将智能型潜水泵控制箱安置在岸上，通过岸上的控制箱配合检测液位信号的水位控制器，对潜水泵进行自动控制；第二种如中国专利(CN102497060A)公开了一种潜水泵的变频装置，该装置主要将控制系统中的变频装置减小体积后放入潜水泵中，通过泵体自身搭载的控制系统实现电机的变频调速、过流、空转保护。上述方法中第一种控制器外置在岸上，控制器易受到外界电磁干扰或受潮损坏，并且控制器与泵体的线束外置过多，存在一定的安全隐患。第二种方法介绍了内置变频控制器的安装结构，缺少检测传感器的集成控制方法以及与岸上控制柜的通讯手段，潜水泵的运行安全完全依赖于内置控制器，不利于水泵的长期管理和潜水泵内各传感器的数据分析。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种基于串口通讯的潜水泵智能集成控制系统及控制方法，本发明的技术方案是：

一种基于串口通讯的潜水泵智能集成控制系统，包括通过串口通讯线缆连接的岸基上位机系统和井下潜水泵系统，所述岸基上位机系统和井下潜水泵系统采用基于RS485标准的串行通讯协议；所述岸基上位机系统包括上位机控制器、工业手柄和键盘、显示器以及无线通讯天线，所述上位机控制器与工业手柄和键盘、显示器均通过信号线连接，所述工业手柄和键盘、显示器分别作为上位机控制器的信号输入、输出设备，所述上位机控制器通过无线通讯天线将潜水泵的工作状态发送到远程云端或手机APP；所述井下潜水泵系统包括依次安装在潜水泵顶部、中部和尾部的叶轮组件、电机和印刷电路板，所述叶轮组件固定连接在电机的转子上端，所述电机与印刷电路板通过信号线连接；所述印刷电路板以潜水泵微控制器为核心，且印刷电路板上集成IGBT整流逆变模块、电机驱动模块、传感器信号输入模块以及串口通讯模块，所述传感器信号输入模块包括GPIO数字量输入输出端口、ADC模拟量输入端口，所述GPIO数字量输入输出端口与漏水点检测传感器相连，所述ADC模拟量输入端口与振动传感器、温湿度传感器相连，所述漏水点检测传感器布置在潜水泵进水口处，所述转子上安装有轴承，所述温湿度传感器布置在轴承端面上，所述振动传感器布置在转子与叶轮之间的机械密封附近。

优选的，所述叶轮组件为多组叶轮，所述电机为直流无刷电机，所述温湿度传感器采用热敏电阻式。

一种基于串口通讯的潜水泵智能集成控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，井下潜水泵系统上电后，初始化，包括系统控制初始化、GPIO初始化、中断初始化、禁止看门狗、读取电机零位置和中断使能；