CN105134177B - 采卤井液位在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采卤井液位在线监测装置，以解决如何减少在监测井内液面工作中的人力投入。该装置包括：激光传感器，其激光发射方向垂直于井内液面，用于测量所述激光传感器的安装位置和所述液面之间的距离值；控制装置，连接至所述激光传感器，用于获取所述距离值，根据所述距离值确定井内液位值，并将该液位值发送至监控服务端。本发明通过激光传感器和控制装置可以实现对井内液位的在线监测，由于不需要人工监测液位，因此减少了人力的投入。而且通过激光传感器和控制装置可以实现实时的在线监测，因此工作人员可以根据液位的变化及时发现问题或故障，从而实现故障的有效预防或故障发生时的及时响应。

Description

采卤井液位在线监测装置

技术领域

本发明涉及液面监测技术领域，具体涉及一种采卤井液位在线监测装置。

背景技术

盐湖资源作为我国矿产资源的重要组成部分，因其富含丰富的无机盐资源以及含有诸多稀有元素而闻名于世，广泛应用于高效农业、信息、新能源、环保等产业。

其中，我国青海的矿产资源非常丰富，随着工业现代化、自动化的发展，越来越多的矿产开发设备投入到生产开发之中，产生了巨大经济效益。然而，青海省内的盐湖井采生产具有以下特点：盐湖井采生产场区分散，各场区之间相距较远，场区内的采卤井数量众多、分布零散。这些特点都导致场区的日常管理难度较大、设备运行与维护难度较大，故障难以及时发现和维修等问题。这些问题的存在严重阻碍了盐湖产业的发展。

目前，盐湖井采生产过程中大多数依然采用传统的人工巡检方式，逐个查看各个场区和各个盐田的设备的运行情况，例如通过观察排卤管的流量大小，配电柜中通过电流表电流的大小。因此，常常由于没有及时发现采卤井中液位低于采卤泵进水口导致潜水泵被烧毁，而且该方式需要投入大量的人力物力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何减少在监测井内液面工作中的人力投入。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种采卤井液位在线监测装置。该装置包括：

激光传感器，其激光发射方向垂直于井内液面，用于测量所述激光传感器的安装位置和所述液面之间的距离值；

控制装置，连接至所述激光传感器，用于获取所述距离值，根据所述距离值确定井内液位值，并将该液位值发送至监控服务端。

进一步地，该装置还包括：

角度位置调节器，连接至所述激光传感器，用于调节激光传感器的位置和激光发射角度。

进一步地，所述角度位置调节器包括：

固定筒；

T型固定架，与所述固定筒固定连接，所述T型固定架所在平面垂直于所述固定筒轴向；

半圆形旋转片，所述旋转片的圆心通过旋转轴与所述T型固定架上的交叉点转动连接，所述旋转片上开设有半圆弧形槽，所述T型固定架上设置有沿半圆弧形槽滑动的锁紧件，通过所述锁紧件和所述半圆弧形槽将所述旋转片和所述T型固定架锁紧；

所述旋转片上还设置有角度调节件，所述角度调节件与激光传感器连接且用于调节激光发射角度的角度调节件。

进一步地，所述角度调节件为设置在所述旋转片上的三个呈等腰三角形分布的螺栓。

进一步地，该装置还包括：

激光反射浮体，浮于所述液面上且位于所述激光传感器下方，用于反射所述激光传感器所发射的激光；及

容置所述激光反射浮体的浮体导向管，其轴向垂直于所述液面，用于控制所述激光反射浮体的运动方向垂直于液面。

其中，所述激光反射浮体为浮子，或若干个防腐浮球。

进一步地，所述浮体导向管的下端口安装有过滤罩；和/或

所述浮体导向管的侧壁上开设有通气孔。

进一步地，所述浮体导向管通过固定支架固定至井内壁上；

所述固定支架包括：

第一支架，适于固定连接在井内的钢制内壁层上；

第二支架，由磁体制成，适于吸附在所述第一支架下方的钢制内壁层上。

进一步地，该装置还包括：

温度控制模块，连接至所述激光传感器，用于控制所述激光传感器的工作温度在预设范围内。

进一步地，所述控制装置包括：

控制器，用于开闭所述激光传感器，获取所述距离值及根据所述距离值确定井内液位值；

无线传输模块，连接至所述控制器，用于将该液位值发送至监控服务端；

降压模块，连接至所述控制器和无线传输模块，用于将电源电压分别降至所述控制器所需电压值和所述无线传输模块所需电压值。

本发明通过采用激光传感器测量距离值，并利用控制装置对距离值处理得到液位值，并将该液位值发送至监控服务端，工作人员可以通过客户端浏览监控服务端上的液位信息，实现了井内液位的在线监控。由于不需要人工监测液位，因此减少了人力的投入，提高了企业的自动化水平。而且通过激光传感器和控制装置可以实现对井内液位的实时在线监测，因此工作人员可以根据液位的变化及时发现问题或故障，从而实现故障的有效预防或故障发生时的及时响应。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了根据本发明采卤井液位在线监测装置一实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明采卤井液位在线监测装置另一实施例的结构示意图；

图3示出了本发明采卤井液位在线监测装置的一种控制框图；

图4示出了本发明采卤井液位在线监测装置的控制器的工作流程图；

图5示出了本发明采卤井液位在线监测装置中角度位置调节器的俯视图；

图6示出了本发明采卤井液位在线监测装置中角度位置调节器的仰视图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明提供一种采卤井液位在线监测装置，如图1、2所示，该装置包括：

激光传感器2，其激光发射方向垂直于井内液面，用于测量所述激光传感器的安装位置和所述液面之间的距离值；

控制装置1，连接至所述激光传感器，用于获取所述距离值，根据所述距离值确定井内液位值，并将该液位值发送至监控服务端。

激光传感器向液面发出激光，激光达到液面后被反射，最后反射的激光又被激光传感器接收。激光传感器根据激光的发出时间与该激光经液面反射后回到激光传感器的时间之间的差值计算出激光传感器与液面之间的距离值。其中，为使激光传感器的激光发射口面向液面，且其激光发射方向垂直于液面。这样发射的激光才能被垂直反射。

其中，激光传感器的外壳可由聚乙烯制成。

本发明通过采用激光传感器测量距离值，并利用控制装置对距离值处理得到液位值，并将该液位值发送至监控服务端，工作人员可以通过客户端浏览监控服务端上的液位信息，实现了井内液位的在线监控。由于不需要人工监测液位，因此减少了人力的投入，提高了企业的自动化水平。由于本发明可以控制激光传感器定时或者周期性的测量距离值，从而实现井内液位的实时在线监测，因此工作人员可以根据液位的变化及时发现问题或故障，从而实现故障的有效预防或故障发生时的及时响应。

在具体实施过程中，采卤井液位在线监测装置还可包括角度位置调节器，用以方便调节激光传感器的位置和激光发射的角度。

其中，如图5、6所示，角度位置调节器包括：

固定筒8；

T型固定架9，与所述固定筒8固定连接，所述T型固定架所在平面垂直于所述固定筒轴向，所述T型固定架上设置有锁紧件91；

半圆形旋转片10，所述旋转片的圆心通过旋转轴92与所述T型固定架上的交叉点转动连接，所述旋转片上开设有半圆弧形槽16，通过所述锁紧件91和所述半圆弧形槽16将所述旋转片10和所述T型固定架锁紧9；

所述旋转片上还设置有角度调节件，所述角度调节件与激光传感器连接且用于调节激光发射角度的角度调节件。

上述结构的角度位置调节器，其T型固定架和固定筒之间固定连接，而T型固定架和旋转片之间转动连接，因此旋转片可以转动。由于旋转片与激光传感器连接，因此激光传感器可随着旋转片的转动而水平转动。

锁紧件可在所述半圆弧型槽内滑动，当转动到合适的位置后，通过通过所述锁紧件和所述半圆弧形槽的紧固，将旋转片紧固至T型固定架上，使旋转片不再相对T型固定架随意转动，锁紧件可以螺栓固件。

所述旋转片上的角度调节件，用于调节激光传感器的角度，进而调节激光发射的角度。角度调节件可以通过一固定板15固定于旋转片10上。

其中，角度调节件可以为设置在所述旋转片上的三个呈等腰三角形分布的螺栓12、13、14。通过调节三个螺栓中位于底部的两个螺栓12、13与激光传感器的之间的连接长度，从而调节激光传感器与水平面之间的夹角，实现调节激光传感器的激光发射角度。

还可以设置一半圆弧形条93，该半圆弧形条与T型固定架固定连接，用于对旋转片进行限位。另外，为了保证固定筒与T型固定架之间的稳定性，还可以设置一紧固件11。

在实际中，由于激光可能会穿透液面，减少了激光的发射量，为此可以激光反射浮体替代液面进行反射，具体方案是：将激光反射浮体设置在液面7上，且位于所述激光传感器下方，以此反射所述激光传感器所发射的激光。

其中，激光反射浮体，由于其工作环境恶劣，可防腐材质，例如聚乙烯或聚丙烯。

但是，由于液位的变化，激光反射浮体可能随着液位的变化漂离激光传感器正下方的位置，这样的话，激光传感器发射的激光不能照射到激光反射浮体上。因此可以设置一浮体导向管4。该浮体导向管的轴向垂直于液面，激光反射浮体设置在浮体导向管内部。由于浮体导向管的限制，激光反射浮体只能随着液面上下浮动，不能漂离激光传感器正下方的位置，即控制所述激光反射浮体的运动方向垂直于液面。

其中，所述激光反射浮体为浮子32，或若干个防腐浮球31。浮子和浮体导向管之间不可避免的存在缝隙，而防腐浮球可以布满整个导向管内的液面，因此弥补浮子的上述缺陷。

防腐浮球可以采用聚氯乙烯、聚乙烯或其他材质。所选材质应当保证当卤水中一种或多种盐份达到饱和，且饱和卤水流动或受到搅动时，防腐浮球能最小程度的结盐。

另外，为了降低结盐程度，由地面淡水管线向潜水泵进水口处加淡水稀释卤水浓度。具体通过从淡水管线引出一条分线17通入导向管中，从而预防激光反射浮体结盐影响测量精度。

当井内液位过低时，激光反射浮体有可能从浮体导向管的下端口掉出。另外，井内的杂物有可能通过下端口进入浮体导向管内。为此，可在浮体导向管的下端口安装一过滤罩53，避免激光反射浮体掉出浮体导向管和杂物进入浮体导向管。

当井内液面骤升时，浮体导向管的压力迅速增大，从而对激光反射浮体造成较大的压力，使得激光传感器所测的距离不准确。因此可在浮体导向管的侧壁上开设有通气孔，使浮体导向管内部的压力与外界保持一致。通气孔尽量设置在临近上端口的位置。

其中，浮体导向管可采用聚乙烯材质。

另外，浮体导向管可以通过固定支架4固定至井内壁上。当井内具有钢制内壁层时，固定支架可以包括：

第一支架51，适于固定设置在井内的钢制内壁层6上；

第二支架52，由磁体制成，适于吸附在所述第一支架下方的钢制内壁层6上。

第一支架一般采用焊接的方式固定于井内钢制内壁层上。

磁性是指物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质，具有磁性的物体叫磁体，例如磁铁。这里第一支架由磁体制成，因此第二支架可以吸附铁、钴、镍等物质。而钢的主要成分为铁，因此第二支架可以吸附在井内钢制内壁层上。这里，将第一支架设置在第二支架的上方。因为靠近井口的位置进行焊接等固定比较容易，随着安装位置越深，固定越不容易。所以第一支架设置在比第二支架靠近井口的位置。

由于一般采卤井内部均安装了起保护作用的碳钢管，因此该固定支架是针对采卤井这一特殊环境制作的，当然，也可以应用于内壁为其它可与第二支架相吸附的材质。

激光传感器的工作温度一般在-40℃-70℃范围内，满足大部分的工业场合需求。但某些地区的温度变化非常大，例如青海、蒙古等西北地区，对于某些极端的情况下，环境温度一旦超过上述的温度范围，激光传感器无法正常工作。为此，本发明加装了一温度控制模块。将该温度控制模块连接至所述激光传感器，用于当温度超过预测范围时，通过加温或降温，以控制所述激光传感器的工作温度在预设范围内。

如图3所示，本发明中的控制装置可以包括：

控制器，用于启闭所述激光传感器，获取所述距离值及根据所述距离值确定井内液位值；

无线传输模块，连接至所述控制器，用于将该液位值发送至监控服务端。

本发明通过控制器开启、关闭激光传感器、获取距离值、根据距离值计算液位值、及发送液位值的作用。控制器的第一串口通过RS485-TTL转换模块与激光传感器连接，控制器的第二串口通过RS232-TTL转换模块与无线传输模块连接。开关机指令、距离值获取指令、距离值等由控制器的第一串口收发，液位值由控制器的第二串口发送至无线传输模块。

图4为控制器的一控制流程图，控制器首先对相关模块进行初始化，发出开机指令，使激光传感器开机。然后定时为1min，每隔1min发送一次查询指令即距离值获取指令。然后判断第一串口是否接收到数据：若接收到数据，则对数据进行处理，并将处理后的数据通过第二串口发送出去。当发送完毕后，判断是否到达1min的时间，若到达，则继续执行上述过程。若没有，则等待，直至到达1min。

如图3所示，控制装置和激光传感器可以连接同一电源，即电源均连接至控制装置和激光传感器，为接控制装置和激光传感器提供电能。但是控制装置一般采用5v的电压，而激光传感器采用12v的电压。因此，控制装置还可包括降压模块，将该降压模块连接在控制器和电源之间，将电源电压降至所述控制器所需的电压值。降压模块也可以同时与无线传输模块连接，将电源电压降至无线传输模块所需的电压值。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到现有技术中残留多用干扰带来的问题。通过本发明的技术方案，能够减少残留多用干扰，从而减少其带来的各种问题。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (7)

1.一种采卤井液位在线监测装置，其特征在于，包括：

激光传感器，其激光发射方向垂直于井内液面，用于测量所述激光传感器的安装位置和所述液面之间的距离值；

控制装置，连接至所述激光传感器，用于获取所述距离值，根据所述距离值确定井内液位值，并将该液位值发送至监控服务端；

还包括：

角度位置调节器，连接至所述激光传感器，用于调节激光传感器的位置和激光发射角度；

所述角度位置调节器包括：

固定筒；

T型固定架，与所述固定筒内壁固定连接，所述T型固定架所在平面垂直于所述固定筒轴向；

半圆形旋转片，所述旋转片的圆心通过旋转轴与所述T型固定架上的交叉点转动连接，所述旋转片上开设有半圆弧形槽，所述T型固定架上设置有沿半圆弧形槽滑动的锁紧件，通过所述锁紧件和所述半圆弧形槽将所述旋转片和所述T型固定架锁紧；

所述旋转片上还设置有角度调节件，所述角度调节件与激光传感器连接且用于调节激光发射角度的角度调节件。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述角度调节件为设置在所述旋转片上的三个呈等腰三角形分布的螺栓。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

激光反射浮体，浮于所述液面上且位于所述激光传感器下方，用于反射所述激光传感器所发射的激光；及

容置所述激光反射浮体的浮体导向管，其轴向垂直于所述液面，用于控制所述激光反射浮体的运动方向垂直于液面；

其中，所述激光反射浮体为浮子，或若干个防腐浮球。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述浮体导向管的下端口安装有过滤罩；和/或

所述浮体导向管的侧壁上开设有通气孔。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述浮体导向管通过固定支架固定至井内壁上；

所述固定支架包括：

第一支架，适于固定连接在井内的钢制内壁层上；

第二支架，由磁体制成，适于吸附在所述第一支架下方的钢制内壁层上。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

温度控制模块，连接至所述激光传感器，用于控制所述激光传感器的工作温度在预设范围内。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述控制装置包括：

控制器，用于开闭所述激光传感器，获取所述距离值及根据所述距离值确定井内液位值；

无线传输模块，连接至所述控制器，用于将该液位值发送至监控服务端；

降压模块，连接至所述控制器和无线传输模块，用于将电源电压分别降至所述控制器所需电压值和所述无线传输模块所需电压值。