CN108678137A - 一种基于太阳能供电的电缆井智能排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于太阳能供电的电缆井智能排水系统，包括液位检测传感器、控制箱、供电模块和水泵。将智能控制用于电缆井排水系统中，基于目前人工抽水的不便，本发明提出一种电缆井的智能排水系统，无需人工干预，可自动检测电缆井的水位，当水位超过一定高度时，会自动启动水泵抽水，直到水位下降到安全值时，自动停止抽水，大大节能了人力物力，为电缆线路的正常运行提供了保障；且本发明的控制电路简单，抗干扰能力强，可长期稳定运行。

Description

一种基于太阳能供电的电缆井智能排水系统

技术领域：

本发明涉及电缆井智能排水系统，具体涉及一种基于太阳能供电的电缆井智能排水系统。

背景技术：

电缆井是变电站、发电厂、大型厂矿和市政工程中不可或缺的基础设施，对维护检修电缆意义重大。由于地势或设计原因，雨季中电缆沟内经常积水，产生很多危害。一方面电缆井积水，影响巡视质量，导致电缆故障无法被及时发现，使电缆故障有扩大的危险，也不利于检修人员下井检修；另一方面电缆长期浸泡在水中，会破坏电缆绝缘性，影响电缆安全运行。

目前，对于电缆井中积水的常规处理方法是人工发电机和水泵到现场抽水，这种方式在具体操作中对人力资源的投入比较大，耗时耗力，不能及时排水，影响事故检修进度。

发明内容：

本发明为解决上述难题，提出一种基于太阳能供电的电缆井智能排水系统，无需人工干预，自动检测水位，能及时排出电缆井中的积水，既保障了电缆线路的安全运行，又大大减轻了巡检、维护人员的工作量和劳动强度。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于太阳能供电的电缆井智能排水系统，其特征在于：包括液位检测传感器、控制箱、供电模块和水泵；

液位检测传感器采用不锈钢水位控制器探头，包括水位上限探头和水位下限探头，与控制箱连接；

控制箱内安装有智能排水系统控制电路板、固态继电器和接线排；控制电路板包括稳压电路、控制电路、水泵驱动电路。稳压电路与接线排连接，用于将外部12V电源变为5V电源为控制电路提供电能；控制电路与传感器和水泵驱动电路连接，用于将上下限水位传感器的输出进行逻辑运算，转换为控制信号输出给水泵驱动电路；所述水泵驱动电路由NPN三极管和固态继电器组成，用于控制水泵的启停；

供电模块包括太阳能极板、蓄电池和电源控制器，由于电缆井旁不易取市电，电缆井的供电问题成为难题，本发明采用太阳能和蓄电池双供电电源。具体的，太阳能极板的正负极接电源控制器的充电输入端，蓄电池两电极与电源控制器的电源端连接，电源控制器用来保护蓄电池，防止蓄电池过充和过放，电源控制器负载端一方面给上述控制箱中电路板供电，另一方面给水泵提供工作电压；

水泵采用供电电压在12-24V范围内的直流水泵，与固态继电器的常开开关串联，由蓄电池为其提供电能。

本发明的有益效果是：

(1)将智能控制用于电缆井排水系统中，基于目前人工抽水的不便，本发明提出一种电缆井的智能排水系统，无需人工干预，可自动检测电缆井的水位，当水位超过一定高度时，会自动启动水泵抽水，直到水位下降到安全值时，自动停止抽水，大大节能了人力物力，为电缆线路的正常运行提供了保障；且本发明的控制电路简单，抗干扰能力强，可长期稳定运行。

(2)采用太阳能极板和蓄电池双电源为系统供电，由于积水电缆井大多处于公路两旁，不容易取市电。本发明为解决此难题，采用绿色环保能源太阳能为系统供电。晴天时，太阳能为蓄电池充电，蓄电池保持电量充足，这样即使在阴雨天气，只要电缆井水位达到上限，水泵也可以及时抽水。

(3)采用电压适用范围宽的直流水泵，本发明采用工作电压12-24V的直流水泵。直流水泵相比交流水泵，节能，安全，不会因为电压波动，损坏水泵，且太阳能或蓄电池可直接为其供电，降低了系统成本。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明智能控制系统电路图；

图3为本发明电源供电系统示意图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种基于太阳能供电的电缆井智能排水系统，由上限水位探头、下限水位探头、控制箱、太阳能极板、蓄电池、电源控制器和水泵组成。上限水位探头、下限水位探头与控制箱中的控制电路连接，用于检测水位信息，上下限探头位置可以根据实际电缆井情况灵活改变，但是上限水位探头务必处于下限水位探头的上方；控制箱内主要有控制电路、稳压电路和接线排组成，控制电路通过对上下限传感器的信息进行逻辑运算，得出控制信息，控制水泵的启停；稳压电路用于将蓄电池电压变为5V电源，为控制电路提供电能；接线排是方便控制箱与传感器、电源和水泵连接；太阳能与电源控制器连接，电源控制器与蓄电池连接，电源控制器为控制箱中电路和水泵提供电能。具体工作流程如下：太阳能极板通过电源控制器为蓄电池充电，当电池电量充满时，电源控制器切断充电电路，停止充电，防止对蓄电池过充；当蓄电池为负载提供电能时，电源控制器时刻监视电池电量状态，当蓄电池电量低于安全值时，电源控制器切断负载电路，防止蓄电池过放。只有当蓄电池电量正常时，智能排水系统才能正常工作，工作原理为：当水位超过上限水位探头，控制器电路输出高电平，通过驱动电路启动水泵开始抽水，当水位低于下限水位探头时，控制电路输出低电平，水泵停止抽水。

如图2所示，电缆井智能排水控制系统电路图，上限水位探头接入电路Up端，下限水位探头接入Down端，U1为与门，与门输出端out通过反馈电阻R3接入与门的输入端，与门输出端接NPN三极管的基极，三极管发射极接固态继电器的控制端，继电器的常开开关与直流水泵串联。工作原理为：水位探头浸入水中输出高电平，离开水输出低电平。只有当上下限水位探头均处于水中，即Up和Down端为高电平，与门才输出高电平，当与门输出高电平时，NPN三极管导通，继电器控制端得到5V左右的控制信号，继电器常开开关闭合，水泵得电，开始抽水，随着水位慢慢下降，当水位处于上下限探头之间时，由于与门的输出通过反馈电阻接入与门的输入端，使该端电平仍然保持为高电平，水泵继续抽水，只有当水位低于下限探头时，Down端为低电平，与门才输出低电平，三极管截止，继电器的常开开关断开，水泵失电，停止抽水。

如图3所示，本发明的供电系统结构由太阳能极板、蓄电池和电源控制器组成。太阳能极板输出的直流电压接电源控制器的1、2输入端口，端口1接正极，端口2接负极；蓄电池两电极接电源控制器的3、4端口，端口3接正极、端口4接负极；电源控制器5、6输出端为负载提供电源，一方面给控制电路提供电能，另一方面给直流水泵提供电能。电源控制器的作用是用来保护蓄电池，防止蓄电出过充和过放，当蓄电池两极电压达到设定的上限值时，电源控制器切断充电电路，停止充电；当蓄电池电压低于设定的下限值时，电源控制器切断负载供电电路，停止放电。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种基于太阳能供电的电缆井智能排水系统，其特征在于：包括液位检测传感器、控制箱、供电模块和水泵；

液位检测传感器采用不锈钢水位控制器探头，包括水位上限探头和水位下限探头，与控制箱连接；

控制箱内安装有智能排水系统控制电路板、固态继电器和接线排；控制电路板包括稳压电路、控制电路、水泵驱动电路。稳压电路与接线排连接，用于将外部12V电源变为5V电源为控制电路提供电能；控制电路与传感器和水泵驱动电路连接，用于将上下限水位传感器的输出进行逻辑运算，转换为控制信号输出给水泵驱动电路；所述水泵驱动电路由NPN三极管和固态继电器组成，用于控制水泵的启停；

供电模块包括太阳能极板、蓄电池和电源控制器，由于电缆井旁不易取市电，电缆井的供电问题成为难题，本发明采用太阳能和蓄电池双供电电源。具体的，太阳能极板的正负极接电源控制器的充电输入端，蓄电池两电极与电源控制器的电源端连接，电源控制器用来保护蓄电池，防止蓄电池过充和过放，电源控制器负载端一方面给上述控制箱中电路板供电，另一方面给水泵提供工作电压；

水泵采用供电电压在12-24V范围内的直流水泵，与固态继电器的常开开关串联，由蓄电池为其提供电能。