CN107203226B - 一种对城市管廊集水坑水位进行检测的三环固态探头 - Google Patents

Abstract

一种对城市管廊集水坑水位进行检测的三环固态探头，包括基体、三级感应环和三环感应检测主板，三级感应环为从上至下顺次套装在基体外表面的一级感应铜环、二级感应铜环和三级感应铜环。三环感应检测主板安置于基体内部，三环感应检测主板包括检测集成电路和单片机，检测集成电路中设有独立的三组电容式感应线路，其前与三级感应环一一对应，其后分别与单片机的信号入口相接通，单片机的信号出口与控制排水装置启停的控制装置相接通。该探头外表圆润光滑，外表部件全采用A级纯料的PTFE制备而成，内部以螺丝固定再利用聚氨酯灌封固化，形成性能稳定的固态探头，整个探头设计新颖，能够对城市管廊集水坑内水位及涨势进行有效检测，可靠性极高。

Description

一种对城市管廊集水坑水位进行检测的三环固态探头

技术领域

本发明涉及一种对城市管廊集水坑进行检测的三环固态探头，属于城市管廊集水坑的检测控制技术领域。

背景技术

目前，在国内外城市管廊集水坑的水位检测控制方面，普遍采用的是浮球式水位开关来检测水位信息，再通过所测得的水位信息来控制排水泵的启停以实现对集水坑水位的自动控制。浮球式水位开关是通过浮力推动浮球，再通过浮球直接推动干簧管开关动作的。浮球式水位开关存在如下缺陷：1、当集水坑中水流急剧时，浮球高频率反复运动，易使浮球内部干簧管失效；2、当今城市地下水的成份非常复杂，漂浮物、附着物、污浊物和化学污染物这些都有可能成为浮球活动的障碍物,所以用于城市管廊集水坑水位检测的浮球式水位开关常有失效的情况；3、浮球式水位开关的核心部件是干簧管，属有触点开关，其品质最好的当属军工用品，但是，就算军工用品中的优等品，其机械寿命也只有2E+07次，寿命有限，另外，该器件还存在偶然性失效的情况，易出现死故障。

当然，除了上述常用的检测方式外，还可采用其它方式对水位进行检测。如：1、采用水位压力变送器进行检测，该检测方式一般适用于深水检测，且误差较大；2、采用光电式的液位开关进行检测，其反射镜面易粘污，误测率高；3、采用诸如超声波法雷达波法、激光法等等。这些检测方式都较为复杂，存在成本较高、干扰因素多的缺点。

由此可以看出，现有水位检测技术都有其局限性，没有一种能够完全胜任对城市管廊集水坑水位的监测要求。

发明内容

本发明针对现有城市管廊集水坑检测控制技术的上述缺陷，提供一种新的水位检测探头，该探头设计新颖，能够对城市管廊集水坑内水位及涨势进行有效检测，具有结构简单、制造成本低、可靠性高、使用寿命长等优点，具有突出的实用性和显著的经济价值。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种对城市管廊集水坑水位进行检测的三环固态探头，竖向安置于集水坑的上部区域，三环固态探头包括基体、三级感应环和三环感应检测主板，三级感应环为从上至下顺次套装在基体外表面的一级感应铜环、二级感应铜环和三级感应铜环，三环感应检测主板安置于基体内部，三环感应检测主板包括检测集成电路和单片机，检测集成电路中设有独立的三组电容式感应线路，三组电容式感应线路与三级感应环一一对应，三组电容式感应线路分别与单片机的信号入口相接通，单片机的信号出口与控制排水装置启停的控制装置相接通。

优选的，基体由A级纯料的PTFE制备而成，为倒立的锥形圆桶结构，其外表面光滑，底部为封闭且外凸的弧形曲面，顶部盖设有上盖，上盖由A级纯料的PTFE制备而成，上盖的外表面也是光滑的。

优选的，上盖上设有灌封口，基体内通过灌封口注入绝缘密封胶对其内部的各部件进行固定密封，绝缘密封胶为聚氨酯绝缘密封胶。

优选的，三级感应环从上至下顺次分别套设在基体的外侧壁，三级感应环的外层均喷涂有光滑的PTFE绝缘防腐层。

优选的，检测集成电路具体由三块独立的电容式感应线路集成板组成，共同固定在单片机的主板上，单片机通过电路引出线与控制排水装置启停的控制装置相接通。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1.本发明提供了一种针对城市管廊集水坑水位进行检测的三环固态探头，该探头上竖向顺次设置了三级感应环，使其具备水位检测、水势检测的功能；同时，每级感应环都对应设置有一组独立的电容式感应线路，每组感应线路之间互不干扰，具有极强的可靠性。

2.本发明探头中的基体和上盖均采用A级纯料PTFE制备而成，其外表面由光滑圆润，由于PTFE的化学稳定性，几乎不与任何水中物质起化学反应，因此，探头表面不会有粘附物，有效排除了水质对检测的干扰。

3.本发明在探头顶部的上盖设有灌封口，通过灌封口将绝缘密封胶注入探头内部，将探头内部的各部件进行固定密封，将探头制作成固态的，该设计进一步降低了水流冲击对探头的影响，保证了其使用寿命和可靠性。

4.本发明在三级感应环的外层均喷涂有光滑的PTFE绝缘防腐层，PTFE为高强度绝缘材料，被测水体与感应环外表之间没有电流联系，只与水体接触面大小有关，加之全密封的固态结构，三个感应环在电容式感应电路中属性稳定(极板面积固定、距离固定、介质固定)，这从根本上克服了现有检测装置寿命短、准确性差、造价高等一系列的技术难题。

附图说明

图1是本发明正向的结构示意图；

图2是本发明侧向的结构示意图；

图3是本发明中三环感应检测主板的原理图；

图4是本发明与控制装置和排水装置相配合的示意图。

图中：三环固态探头1，排水装置2，集水坑3，支架4，排水沟5，摄像头6，远程控制盒7，液晶显示面板8，天线9，地面监控终端10，一级感应铜环11，二级感应铜环12，三级感应铜环13，基体14，组合螺丝15，上盖16，电路引出线17，绝缘密封胶18，三环感应检测主板19，灌封口20。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施例方式对本发明做进一步的详细描述。

结合图1至图4，一种对城市管廊集水坑水位进行检测的三环固态探头，竖向安置于集水坑3的上部区域，三环固态探头1包括基体14、三级感应环和三环感应检测主板19，三级感应环为从上至下顺次套装在基体14外表面的一级感应铜环11、二级感应铜环12和三级感应铜环13，三环感应检测主板19安置于基体14内部，三环感应检测主板19中包括检测集成电路IC和单片机MCU，检测集成电路IC中设有独立的三组电容式感应线路，三组电容式感应线路与三级感应环一一对应，三组电容式感应线路分别与单片机MCU的信号入口相接通，单片机MCU的信号出口与控制排水装置2启停的控制装置(该控制装置为远程控制盒7)相接通。

作为优选的技术方案，基体14由A级纯料的PTFE制备而成，为倒立的锥形圆桶结构，其外表面光滑，底部为封闭且外凸的弧形曲面，顶部盖设有上盖16，上盖16由A级纯料的PTFE制备而成，上盖16的外表面也是光滑的。

作为优选的技术方案，上盖16上设有灌封口20，基体14内通过灌封口20注入绝缘密封胶18对其内部的各部件进行固定密封，绝缘密封胶18为聚氨酯绝缘密封胶。

作为优选的技术方案，三级感应环从上至下顺次分别套设在基体14的外侧壁，三级感应环的外层均喷涂有光滑的PTFE绝缘防腐层。

作为优选的技术方案，检测集成电路IC具体由三块独立的电容式感应线路集成板组成，共同固定在单片机MCU的主板上，单片机MCU通过电路引出线17与控制排水装置2启停的控制装置2相接通。

实施例1：

结合图1至图4，一种对城市管廊集水坑水位进行检测和控制的系统，包括三环固态探头1、控制装置和排水装置2(排水装置2由排水泵和排水管组成)，三环固态探头1用于检测集水坑3内的积水情况，控制装置用于接收三环固态探头1所反馈的信息，并根据实际情况控制排水装置2对集水坑3内的积水进行抽排。

三环固态探头1通过支架4竖向安置于集水坑3上面，三环固态探头1包括基体14、上盖16、绝缘密封胶18、三级感应环和三环感应检测主板19，基体14和上盖16均由A级纯料的PTFE制备而成，其外表面光滑。基体14为倒立的锥形圆桶结构，底部为封闭且外凸的弧形曲面，上盖16通过组合螺丝15固定在基体14的顶部，上盖16的外表面也是光滑的。三级感应环为从上至下顺次套装在基体14外表面的一级感应铜环11、二级感应铜环12和三级感应铜环13，三级感应环的外层均喷涂有PTFE绝缘层，三环感应检测主板19安置于基体14内部，三环感应检测主板19包括检测集成电路IC和单片机MCU，检测集成电路IC具体由三块独立的电容式感应线路集成板组成，共同固定在单片机MCU的主板上，单片机MCU通过电路引出线17与控制排水装置2启停的控制装置2相接通。绝缘密封胶18通过上盖16上的灌封口20注入基体14内部，以对三环固态探头1内部各部件进行固定密封，形成结构更为稳定的固态探头。

控制装置包括远程控制盒7，远程控制盒7已嵌入了GSM/3G/4G手机卡，与地面监控终端10实现远程通信，远程控制盒7直接控制排水装置2的启停。远程控制盒7上设有显示动作过程主要信息的液晶显示面板8和发送接收无线信号的天线9，远程控制盒7的输入接口还连接有用于监控集水坑情况的摄像头6。

水位控制过程为：

当集水坑3里的水位上升到三级感应铜环13位置时，三级感应铜环13向三环感应检测主板19传递有水的感应信号，三环感应检测主板19记录水位数据并发送排水信号，远程控制盒接收信号后启动排水装置2向外排水。随着排水，水位降低，当水位低于三级感应铜环13位置，排水控制信号消失，排水装置自停，状态恢复到正常等待状态。

如集水坑3中水势较猛，水位继续上升到二级感应铜环12位置时，二级感应铜环12向三环感应检测主板19传递二级水位信号，三环感应检测主板19记录水位数据并迭加排水信号，保持(启动)排水装置2排水。

如集水坑3水势依然上涨，水位继续上升到一级感应铜环11位置时，三级感应铜环11向三级感应检测主板19传递一级水位信号，三级感应检测主板19记录水位数据并再次迭加排水信号，保持(启动)排水装置2排水。

如集水坑3中的水位由于排水装置2的作用而渐渐下降，当降至各级感应铜环时也都会向三环感应检测主板19发送水位回落信号，三环感应检测主板19根据信息和数据决定排水装置2停止，系数恢复正常状态。

以上内容是结合具体实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认为本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所做出的简单替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种对城市管廊集水坑水位进行检测的三环固态探头，竖向安置于集水坑（3）的上部区域，其特征在于：所述的三环固态探头包括基体（14）、三级感应环和三环感应检测主板（19），所述的三级感应环为从上至下顺次套装在基体（14）外表面的一级感应铜环（11）、二级感应铜环（12）和三级感应铜环（13），所述三级感应环的外层均喷涂有光滑的PTFE绝缘防腐层，所述的三环感应检测主板（19）安置于基体（14）内部，所述的三环感应检测主板（19）包括检测集成电路（IC）和单片机（MCU），所述的检测集成电路（IC）中设有独立的三组电容式感应线路，所述的三组电容式感应线路与三级感应环一一对应，所述的三组电容式感应线路分别与单片机（MCU）的信号入口相接通，所述单片机（MCU）的信号出口与控制排水装置（2）启停的控制装置相接通；所述的基体（14）由A级纯料的PTFE制备而成，为倒立的锥形圆桶结构，其外表面光滑，底部为封闭且外凸的弧形曲面，顶部盖设有上盖（16），所述的上盖（16）由A级纯料的PTFE制备而成，所述上盖（16）的外表面也是光滑的；所述上盖（16）上设有灌封口（20），所述的基体（14）内通过灌封口（20）注入绝缘密封胶（18）对其内部的各部件进行固定密封，所述的绝缘密封胶（18）为聚氨酯绝缘密封胶。

2.根据权利要求1所述的一种对城市管廊集水坑水位进行检测的三环固态探头，其特征在于：所述的检测集成电路（IC）具体由三块独立的电容式感应线路集成板组成，共同固定在单片机（MCU）的主板上，所述的单片机（MCU）通过电路引出线（17）与控制排水装置（2）启停的控制装置相接通。