CN111268578A - 潜水泵智能调控系统 - Google Patents

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李淑芹
朱思恬
刘俊
张颢晖
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    • F04D15/0077—Safety measures

Abstract

本发明实施例提供一种潜水泵智能调控系统，该系统包括：支架、控制电路、卷扬机、第一传感器、第二传感器和潜水泵，其中，控制电路、卷扬机、第一传感器和第二传感器均安装在支架的横梁上；潜水泵与卷扬机连接；第一传感器与所述控制电路连接，用于检测水面高度信号，并将水面高度信号传输给控制电路；第二传感器与控制电路连接，用于检测潜水泵顶端高度信号，并将潜水泵顶端高度信号传输给控制电路；控制电路，用于根据接收的水面高度信号和潜水泵顶端高度信号，控制卷扬机的升降。本发明实施例提供的系统，避免了人工监测的被动性和不精确性，降低了人力成本，提高了潜水泵工作过程中的防淤埋的效率。

Description

潜水泵智能调控系统
技术领域
本发明涉及潜水泵防淤埋技术领域，尤其涉及一种潜水泵智能调控系统。
背景技术
潜水泵是重要的提水装置，在地下水提水工程、农田灌溉、工厂铁路、矿山排水、工地排水中发挥重要作用，保障了城市水的正常使用、人民生命与财产安全、以及建筑物基础工程的正常施工。而在实际工地排水及其他工程运用中，一方面工程现场土质泥沙较多，另一方面夏季多瞬时暴雨天气，泥沙冲刷严重，使得淤积泥沙增高导致潜水泵被掩埋淤堵，泥沙涌入泵内，使水泵的抽水功能失效甚至损坏，造成基坑大量淹水，影响施工进度。淤埋已经成为制约潜水泵长期运转和高效施工的瓶颈问题。现有的以拉伸架的形式解决这一问题的潜水泵拉升架，其通过横杆、支杆、支撑杆、滑轮以及卷线轴、连杆、压杆、吊绳、棘轮和棘爪构成的提升机构，解决在一些不具备大型起吊设备的工作场所需要采用人力将潜水泵送入水下时，由于潜水泵的重量大，单人很难完成潜水泵的提升操作的问题，但其并未完全解放人力劳动，有碍于其更大范围的推广应用。同时，对于其他的各种防堵式潜水泵，虽然从内部结构上优化了泵体，提高了潜水泵的排泥沙效率，但是制造成本较高，也不能适应于任何工况，仍然不能解决潜水泵体被於埋的问题。
因此，如何避免现有的潜水泵防淤埋装置中的无法解放人力劳动和制造装置成本较高的境况，提高潜水泵防淤埋的效率，仍然是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种潜水泵智能调控系统，用以解决现有的潜水泵防淤埋装置中的无法解放人力劳动和制造装置成本较高的问题。
本发明实施例提供一种潜水泵智能调控系统，包括：支架、控制电路、卷扬机、第一传感器、第二传感器和潜水泵，其中，
所述控制电路、所述卷扬机、所述第一传感器和所述第二传感器均安装在所述支架的横梁上；
所述潜水泵与所述卷扬机连接；
所述第一传感器与所述控制电路连接，用于检测水面高度信号，并将所述水面高度信号传输给所述控制电路；
所述第二传感器与所述控制电路连接，用于检测潜水泵顶端高度信号，并将所述潜水泵顶端高度信号传输给所述控制电路；
所述控制电路，用于根据接收的所述水面高度信号和所述潜水泵顶端高度信号，控制所述卷扬机的升降。
优选地，该系统中，所述水面高度信号为水面到所述支架的横梁的距离信号，所述潜水泵顶端高度信号为潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离信号。
优选地，该系统中，所述根据接收的所述水面高度信号和所述潜水泵顶端高度信号，控制所述卷扬机的升降，具体包括：
若水面到所述支架的横梁的距离H1与潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离H2之差H1-H2>0且H1-H2>第一阈值，则控制所述卷扬机降下所述潜水泵第一预设高度；
若水面到所述支架的横梁的距离H1与潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离H2之差H1-H2<0且H2-H1>第二阈值，则控制所述卷扬机升上所述潜水泵第二预设高度。
优选地，该系统中，所述第一阈值等于所述潜水泵上电机的高度的三分之一。
优选地，该系统中，所述潜水泵的吸入口处安装报警器，所述报警器用于当所述潜水泵接触底部泥沙或者抽吸淤泥时，触发所述潜水泵的急停开关。
优选地，该系统中，所述报警器为密度探针或者多普勒传感器。
优选地，该系统中，所述控制电路包括Arduino开发板和继电器。
优选地，该系统中，控制电路控制所述卷扬机的升降，具体包括：
所述Arduino开发板通过所述继电器控制所述卷扬机的升降。
优选地，该系统中，所述第一传感器为超声波距离传感器，所述第二传感器为超声波距离传感器。
本发明实施例提供的系统，通过支架横梁上的传感器检测水面的高度和潜水泵顶端的高度，传感器将水面的高度和潜水泵顶端的高度发送给控制电路，控制电路根据水面的高度和潜水泵顶端的高度对卷扬机进行控制，控制潜水泵的升降，因此，可以智能感应水面高度和潜水泵高度并根据上述两个高度自动抬升和降下潜水泵。如此，本发明实施例提供的系统，避免了人工监测的被动性和不精确性，降低了人力成本，提高了潜水泵工作过程中的防淤埋的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例提供的潜水泵智能调控系统的结构示意图(示出了作业环境的水和泥沙)；
附图标记说明：
1-支架； 2-控制电路； 3-卷扬机；
4-第一传感器； 5-第二传感器； 6-潜水泵。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有的防堵式潜水泵，普遍存在人力耗费大，装置成本高且作业效率低的问题。对此，本发明实施例提供了一种潜水泵智能调控系统。图1为本发明实施例提供的潜水泵智能调控系统的结构示意图(示出了作业环境的水和泥沙)，如图1所示，该系统包括：支架1、控制电路2、卷扬机3、第一传感器4、第二传感器5和潜水泵6，其中，
所述控制电路2、所述卷扬机3、所述第一传感器4和所述第二传感器5均安装在所述支架1的横梁上；
所述潜水泵6与所述卷扬机3连接；
所述第一传感器4与所述控制电路2连接，用于检测水面高度信号，并将所述水面高度信号传输给所述控制电路；
所述第二传感器5与所述控制电路2连接，用于检测潜水泵顶端高度信号，并将所述潜水泵顶端高度信号传输给所述控制电路；
所述控制电路2，用于根据接收的所述水面高度信号和所述潜水泵顶端高度信号，控制所述卷扬机3的升降。
具体地，通常采用金属材料搭建支架1，而控制电路2通常包括可以执行一定复杂度程序的开发板和基本电子元器件，卷扬机3是现有的电动升降器，可以将与之相连的重量满足要求的物件进行抬升和下降，第一传感器4和第二传感器5分别检测水面高度信号和潜水泵顶端高度信号。在潜水泵智能调控系统在作业环境中运行时，将支架1放于需要排水的基坑中，检测的水面高度信号即支架1位于的需要排水的基坑中的水面的高度信号，潜水泵顶端高度信号即潜水泵顶端淹没于水面或者露出水面时潜水泵顶端的高度的信号。第一传感器4和第二传感器5将各自检测到的高度信号发送给控制电路2，控制电路2根据实时检测的水面位置和潜水泵的位置，按照预先烧进控制电路2中的开发板的程序设定的判定方法，判断此时应该控制卷扬机3上升还是下降，并控制卷扬机3的上升和下降。
本发明实施例提供的系统，通过支架横梁上的传感器检测水面的高度和潜水泵顶端的高度，传感器将水面的高度和潜水泵顶端的高度发送给控制电路，控制电路根据水面的高度和潜水泵顶端的高度对卷扬机进行控制，控制潜水泵的升降，可以连续实时准确检测水面和潜水泵的高度，反应迅速，及时自动升降调整潜水泵，保证潜水泵吸入口时刻处于最佳工作位置，有效防淤埋，也打破了人工监测的被动性和不精确性，保证潜水泵防淤埋的效率，保证潜水泵正常工作且处于饱和工作状态。
基于上述实施例，该系统中，所述水面高度信号为水面到所述支架的横梁的距离信号，所述潜水泵顶端高度信号为潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离信号。
具体地，第一传感器探测和第二传感器探测的水面高度信号和潜水泵顶端高度信号为水面到所述支架的横梁的距离信号和潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离信号。
基于上述任一实施例，该系统中，所述根据接收的所述水面高度信号和所述潜水泵顶端高度信号，控制所述卷扬机的升降，具体包括：
若水面到所述支架的横梁的距离H1与潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离H2之差H1-H2>0且H1-H2>第一阈值，则控制所述卷扬机降下所述潜水泵第一预设高度；
若水面到所述支架的横梁的距离H1与潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离H2之差H1-H2<0且H2-H1>第二阈值，则控制所述卷扬机升上所述潜水泵第二预设高度。
具体地，控制电路在获取到水面到所述支架的横梁的距离和潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离后，会按照预先烧进控制电路中的开发板的程序设定的判定方法，判断此时应该控制卷扬机上升还是下降。所述程序设定的判定方法则是，首先判定水面到所述支架的横梁的距离和潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离之间的大小，若水面到所述支架的横梁的距离大于潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离，则说明潜水泵的顶端已经露出水面，此时，如果潜水泵露出水面的高度过高，则有潜水泵无法有效抽水的风险，因此，潜水泵露出水面的高度有一个上限，即第一阈值，若潜水泵顶端露出水面的高度大于第一阈值，则控制卷扬机降下潜水泵，相当于若水面到所述支架的横梁的距离减去潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离得到的差值为正数且数值大于第一阈值，则控制卷扬机降下潜水泵，此处，不是一直不停地降下潜水泵，而是只将潜水泵降下第一预设高度，而通常我们设定好卷扬机的上升下降速度为定值，因此此处的降下第一预设高度是通过控制卷扬机正向运行第一预设时间实现的，保证卷扬机以上述定值速度进行正向运行第一预设时间刚好可以降下第一预设高度；若水面到所述支架的横梁的距离小于潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离，说明潜水泵已经完全淹没于水下，而当潜水泵淹没于水下且距离水面距离较远时，接触水底的泥沙的风险更大，因此，潜水泵淹没于水下距离水面的距离有一个上限，即第二阈值，若潜水泵淹没于水下的距离大于第二阈值，则有可能接触水底的泥沙，因此，控制卷扬机提升潜水泵，相当于若潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离减去水面到所述支架的横梁的距离得到的差值为正数且数值大于第二阈值，则控制卷扬机提升潜水泵，此处，不是一直不停地提升潜水泵，而是只将潜水泵提升第二预设高度，而通常我们设定好卷扬机的上升下降速度为定值，因此此处的提升第二预设高度是通过控制卷扬机反向运行第二设时间实现的，保证卷扬机以上述定值速度进行反向运行第二预设时间刚好可以提升第二预设高度。
基于上述任一实施例，该系统中，所述第一阈值等于所述潜水泵上电机的高度的三分之一。
具体地，潜水泵的电机位于潜水泵的上半部分，若超过潜水泵的电机高度的三分之一的部分露出水面，则潜水泵无法有效的进行抽水排水，因此，潜水泵作业时露出水面的上限是潜水泵的电机高度的三分之一，即所述第一阈值等于所述潜水泵上电机的高度的三分之一。
基于上述任一实施例，该系统中，所述潜水泵的吸入口处安装报警器，所述报警器用于当所述潜水泵接触底部泥沙或者抽吸淤泥时，触发所述潜水泵的急停开关。
具体地，该系统中还考虑了意外情况下的报警机制，即在潜水泵的吸入口处安装报警器，该报警器用于当所述潜水泵接触底部泥沙或者抽吸淤泥时，触发所述潜水泵的急停开关。通常，该报警器还用于当所述潜水泵接触底部泥沙或者抽吸淤泥时，启动蜂鸣报警器，及时保护潜水泵并提示工作人员处理清理淤堵失效的潜水井。
基于上述任一实施例，该系统中，所述报警器为密度探针或者多普勒传感器。
具体地，常用的报警器为密度探针和多普勒传感器，用于检测潜水泵的吸入口周围的淤泥。
基于上述任一实施例，该系统中，所述控制电路包括Arduino开发板和继电器。
具体地，该系统中的控制电路使用的是Arduino开发板，开发板上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。而所述程序则包括了根据接收的所述水面高度信号和所述潜水泵顶端高度信号判定控制卷扬机的上升和下降的规则，而这些规则里面由包含了各种运行参数和判定阈值，可以根据不同的应用场景，修改所述运行参数和所述判定阈值。
本发明实施例提供的方法，通过在控制电路中包括Arduino开发板，可以通过修改程序中的参数和阈值，实现系统工作参数可调，能广泛适应各种环境以及工作要求。
基于上述任一实施例，该系统中，所述Arduino开发板通过所述继电器控制所述卷扬机的升降。
基于上述任一实施例，该系统中，所述第一传感器为超声波距离传感器，所述第二传感器为超声波距离传感器。
具体地，此处使用超声波距离传感器作为第一传感器和第二传感器可以降低系统的成本。
最后应说明的是：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 (9)

1.一种潜水泵智能调控系统，其特征在于，包括：支架、控制电路、卷扬机、第一传感器、第二传感器和潜水泵，其中，
所述控制电路、所述卷扬机、所述第一传感器和所述第二传感器均安装在所述支架的横梁上；
所述潜水泵与所述卷扬机连接；
所述第一传感器与所述控制电路连接，用于检测水面高度信号，并将所述水面高度信号传输给所述控制电路；
所述第二传感器与所述控制电路连接，用于检测潜水泵顶端高度信号，并将所述潜水泵顶端高度信号传输给所述控制电路；
所述控制电路，用于根据接收的所述水面高度信号和所述潜水泵顶端高度信号，控制所述卷扬机的升降。
2.根据权利要求1所述的潜水泵智能调控系统，其特征在于，所述水面高度信号为水面到所述支架的横梁的距离信号，所述潜水泵顶端高度信号为潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离信号。
3.根据权利要求2所述的潜水泵智能调控系统，其特征在于，所述根据接收的所述水面高度信号和所述潜水泵顶端高度信号，控制所述卷扬机的升降，具体包括：
若水面到所述支架的横梁的距离H1与潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离H2之差H1-H2>0且H1-H2>第一阈值，则控制所述卷扬机降下所述潜水泵第一预设高度；
若水面到所述支架的横梁的距离H1与潜水泵顶端到所述支架的横梁的距离H2之差H1-H2<0且H2-H1>第二阈值，则控制所述卷扬机升上所述潜水泵第二预设高度。
4.根据权利要求3所述的潜水泵智能调控系统，其特征在于，所述第一阈值等于所述潜水泵上电机的高度的三分之一。
5.根据权利要求1-4任一项所述的潜水泵智能调控系统，其特征在于，所述潜水泵的吸入口处安装报警器，所述报警器用于当所述潜水泵接触底部泥沙或者抽吸淤泥时，触发所述潜水泵的急停开关。
6.根据权利要求5所述的潜水泵智能调控系统，其特征在于，所述报警器为密度探针或者多普勒传感器。
7.根据权利要求6所述的潜水泵智能调控系统，其特征在于，所述控制电路包括Arduino开发板和继电器。
8.根据权利要求7所述的潜水泵智能调控系统，其特征在于，控制电路控制所述卷扬机的升降，具体包括：
所述Arduino开发板通过所述继电器控制所述卷扬机的升降。
9.根据权利要求6-8任一项所述的潜水泵智能调控系统，其特征在于，所述第一传感器为超声波距离传感器，所述第二传感器为超声波距离传感器。
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