CN114526788A - 一种可无线充电的窨井液位检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可无线充电的窨井液位检测装置，克现有技术无法实现对液位实时监测、依赖人工操作危险系数高、需要掀开井盖操作繁琐、环境复杂易使设备受损的问题，包括：无线充电发射模块、无线充电接收模块、充电电池和液位检测报警模块；所述液位检测报警模块包括液位检测模块、报警模块和GPRS通信模块；本发明通过无线充电对液位检测设备进行充电，不需要掀开井盖，不需要拆开设备，降低了操作难度，提高了安全性，可以在路面上直接对设备进行充电，减少维护保养成本。

Description

一种可无线充电的窨井液位检测装置

技术领域

本发明污水井内仪器设备的防护领域，尤其是涉及一种可无线充电的窨井液位检测装置。

背景技术

在城市窨井液位检测中，由于液位计需要长期工作在肮脏的环境中，设备表面经常被污浊物覆盖或腐蚀，导致拆装非常不便；而且由于设备老化，一旦拆开检修，再次封口的密封性就会大打折扣，导致设备进水迅速损坏；其次，大多数窨井处在道路上，维修时会给交通带来不便，同时窨井的污浊气体也会损害维修人员的生命健康；另外，最重要的是大多数时候设备只是没电，只需充电或者更换电池就可以正常工作，因此无线充电技术无疑会给窨井液位计的维护带来极大的方便。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种窨井液位测量装置”，其公告号CN209043413 U，包括安装柱，其固设于窨井的内壁上，安装柱内设有空腔，且安装柱下部侧壁设有多个第一通孔；至少一个液位测量机构，其设于空腔中，通过采用将液位测量机构置于安装柱的空腔内，并将安装柱固定于窨井的内壁上，使得液位测量机构不会因水流存在垃圾或水流流速过大而导致不能对窨井液位有效测量，从而解决了现有技术中存在窨井液位无法有效测量的问题。上述技术方案需要掀开井盖，操作繁琐，并且污水井内环境复杂，测量装置容易被污染从而导致设备损坏，需要工人下到污水井内部进行操作，危险系数高，也不能实现对液位的实时监测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术无法实现对液位实时监测、依赖人工操作危险系数高、需要掀开井盖操作繁琐、环境复杂易使设备受损的问题提供了一种可无线充电的窨井液位检测装置，不需要掀开井盖，不需要拆开设备，通过无线充电方式给窨井里的液位检测装置进行充电；并且可以实时对液位进行监测，当液位异常和充电电池电量低时装置可以自动向地面人员发出报警信号。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可无线充电的窨井液位检测装置，包括：无线充电发射模块、无线充电接收模块、充电电池和液位检测报警模块；所述无线充电发射模块包括外壳、USB接口、锂电池、充电指示灯、AC/DC转换器、变频器、发射线圈和芯片，所述USB接口和充电指示灯位于外壳表面，所述USB接口和AC/DC转换器、充电指示灯相连，AC/DC转换器和锂电池相连，锂电池和变频器相连，变频器和发射线圈、芯片相连；所述锂电池、AC/DC转换器、变频器、发射线圈和芯片均位于外壳内部；所述无线充电接收模块包括接收线圈和整流器；所述无线充电接收模块和充电电池以及液位监测报警模块连接，位于井盖内部内壁检测盒内，距离井盖边缘20cm。

本发明通过无线充电发射模块和无线充电接收模块的电流信息传输，在液位检测装置内嵌入无线充电接收模块并连接到充电电池进行充电，实现对液位检测设备的无线充电，就不需要打开井盖也不需要拆开设备；窨井是雨/污水排水管网的必要构筑物，是方便日常检查、预防和疏通管道堵塞的重要设施；窨井液位检测以及窨井液位在线检测是智慧排水建设的重要内容；通过压差变送器和压力传感器即可实现液位的检测。

作为优选，所述液位检测报警模块包括液位检测模块、报警模块和GPRS通信模块，液位检测模块检测到液位异常时发射信号至报警模块；所述报警模块包括液位异常报警和充电电池电量低报警，报警模块通过GPRS通信模块向地面人员发出报警信号。

当液位异常或者电量低时，报警模块会通过GPRS通信模块向地面人员发出报警信号，此时地面人员可以通过无线充电发射模块给充电电池充电。

作为优选，所述变频器底部插入了共模扼流圈和ESL电容器。

作为优选，所述芯片型号为SP3400+NU1007。

作为优选，所述USB接口通过电源输入给所述发射线圈供电，电源输入为交流电，通过AC/DC转换器转换成直流电储存在锂电池内部，充电时通过变频器转换成交流电给接收线圈，接收线圈将接收的电流信号输入给整流器，整流器将电流转换成直流电储存在充电电池内部。

作为优选，所述液位检测模块包括压差变送器和压力传感器，压差变送器测量的容器上下压差为△Pa、压差变送器正负压距离H，上下压差的计算公式为：

△Pa＝ρ₁gh₁+ρ₂gh₂

H＝h₁+h₂

由上式可得：

△Pa＝ρ₁g(H-h₂)+ρ₂gh₂＝ρ₁gH+gh₂(ρ₂-ρ₁)

式中，H表示差压变送器正负压距离离；ρ₁表示分界面上介质密度；ρ₂表示分界面下介质密度；h₁表示分界面上介质离界面高度；h₂表示分界面高度；g表示本地重力加速度常数。

因此，本发明有如下有益效果：

1.通过无线充电对液位检测设备进行充电，不需要掀开井盖，不需要拆开设备，降低了操作难度；

2.不需要工人进入窨井内部，提高了安全性；

3.可以在路面上直接对设备进行充电，减少维护保养成本。

附图说明

图1是无线充电式窨井液位检测装置充电示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实施例做进一步的描述。

本实施例提供了一种可无线充电的窨井液位检测装置，图1为无线充电式窨井液位检测装置充电示意图，地基1内部位窨井，窨井顶部设有窨井盖2，窨井盖与地基之间设有密封圈，装置包括：无线充电发射模块3、无线充电接收模块、充电电池和液位检测报警模块；所述无线充电发射模块包括外壳、USB接口、锂电池、充电指示灯、AC/DC转换器、变频器、发射线圈和芯片，所述USB接口和充电指示灯位于外壳表面，所述USB接口和AC/DC转换器、充电指示灯相连，AC/DC转换器和锂电池相连，锂电池和变频器相连，变频器和发射线圈、芯片相连；所述锂电池、AC/DC转换器、变频器、发射线圈和芯片均位于外壳内部；

所述无线充电接收模块包括接收线圈和整流器；所述无线充电接收模块和充电电池以及液位监测报警模块连接，液位检测报警模块用于监测窨井内部液位5上方的压力，位于井盖内部内壁检测盒4内，距离井盖边缘20cm。

液位检测模块包括压差变送器和压力传感器，压差变送器测量的容器上下压差为△Pa、压差变送器正负压距离H，上下压差的计算公式为：

△Pa＝ρ₁gh₁+ρ₂gh₂

H＝h₁+h₂

由上式可得：

△Pa＝ρ₁g(H-h₂)+ρ₂gh₂＝ρ₁gH+gh₂(ρ₂-ρ₁)

式中，H表示差压变送器正负压距离离；ρ₁表示分界面上介质密度；ρ₂表示分界面下介质密度；h₁表示分界面上介质离界面高度；h₂表示分界面高度；g表示本地重力加速度常数。

当差压变送器测量容器液位时，不管差压变送器的高、低压例如何与导压管的高、低压侧联接，有必要根据联接情况对差压变送器零点进行设置；设△P为差压变送器接收到的差压信号，P0为容器内部压力，P+为差压变送器正压侧压力，P-为差压变送器负压侧压力；ρ为容器内液体的密度；g为重力加速度；h₁为技术零点到容器上部取压口的高度；h₂为容器技术液位；h为差压变送器到技术液位零点的高度，则有：

当液面由h₂＝0改变为h2＝h1时，差压变送器所测得的差压由最大值变为△P＝0，通过设置差压变送器，输出电流由4mA变为20m；当差压变送器的高压(H)侧、低压(L)侧与就地测量筒的高压侧、低压侧联接一一起，高压侧导压管一向处于布满水情况，差压变送器高压端测得压力为P+kPa，差压变送器的低压侧与低压侧导压管相连，测得压力为P-kPa，则差压变送器测得实习差压为(P+-P-)kPa。容器液位最低时，差压值最大，对应于差压变送器内部设置LRV，也即是差压变送器的零位，此刻差压变送器输出电流4mA，容器液位最高时，差压值为0，对应于差压变送器内部设置URV，也即是差压变送器的满度，此刻差压变送器输出电流20mh。

当液位异常或者电量低时，报警模块会通过GPRS通信模块向地面人员发出报警信号，此时地面人员可以通过无线充电发射模块给充电电池充电；所述液位检测报警模块包括液位检测模块、报警模块和GPRS通信模块，液位检测模块检测到液位异常时发射信号至报警模块；所述报警模块包括液位异常报警和充电电池电量低报警，报警模块通过GPRS通信模块向地面人员发出报警信号。

USB接口通过电源输入给所述发射线圈供电，电源输入为交流电，通过AC/DC转换器转换成直流电储存在锂电池内部，充电时通过变频器转换成交流电给接收线圈，接收线圈将接收的电流信号输入给整流器，整流器将电流转换成直流电储存在充电电池内部。

本发明的工作过程如下：电源输入插入USB接口输入交流电给所述发射线圈供电，交流电通过AC/DC转换器转换成直流电储存在锂电池内部，充电时通过变频器转换成交流电给接收线圈供电，接收线圈将接收的电流信号输入给整流器，整流器将电流转换成直流电储存在充电电池内部，充电电池持续为液位检测报警模块供电，当液位异常或者电量低时，报警模块会通过GPRS通信模块向地面人员发出报警信号，此时地面人员可以通过无线充电发射模块给充电电池充电，电源输入为交流电，通过AC/DC转换器转换成直流电储存在锂电池内部，充电时通过变频器转换成交流电给接收线圈，接收线圈将接收的电流信号输入给整流器，整流器将电流转换成直流电储存在充电电池内部。

本发明并不限于上文描述的实施方式，以上所述仅是本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡是依据本发明的技术实质所作的任何修改、等同变换、改进等，均属于本发明所要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种可无线充电的窨井液位检测装置，其特征在于，包括：无线充电发射模块、无线充电接收模块、充电电池和液位检测报警模块；所述无线充电发射模块包括外壳、USB接口、锂电池、充电指示灯、AC/DC转换器、变频器、发射线圈和芯片，所述USB接口和充电指示灯位于外壳表面，所述USB接口和AC/DC转换器、充电指示灯相连，AC/DC转换器和锂电池相连，锂电池和变频器相连，变频器和发射线圈、芯片相连；所述锂电池、AC/DC转换器、变频器、发射线圈和芯片均位于外壳内部；所述无线充电接收模块包括接收线圈和整流器；所述无线充电接收模块和充电电池以及液位检测报警模块连接，位于井盖内部内壁检测盒内，距离井盖边缘20cm。

2.根据权利要求1所述的一种可无线充电的窖井液位检测装置，其特征在于，所述液位检测报警模块包括液位检测模块、报警模块和GPRS通信模块，液位检测模块检测到液位异常时发射信号至报警模块；所述报警模块包括液位异常报警和充电电池电量低报警，报警模块通过GPRS通信模块向地面人员发出报警信号。

3.根据权利要求1所述的一种可无线充电的窖井液位检测装置，其特征在于，所述变频器底部插入了共模扼流圈和ESL电容器。

4.根据权利要求1所述的一种可无线充电的窖井液位检测装置，其特征在于，所述芯片型号为SP3400+NU1007。

5.根据权利要求1所述的一种可无线充电的窖井液位检测装置，其特征在于，所述USB接口通过电源输入给所述发射线圈供电，电源输入为交流电，通过AC/DC转换器转换成直流电储存在锂电池内部，充电时通过变频器转换成交流电给接收线圈，接收线圈将接收的电流信号输入给整流器，整流器将电流转换成直流电储存在充电电池内部。

6.根据权利要求2所述的一种可无线充电的窖井液位检测装置，其特征在于，所述液位检测模块包括压差变送器和压力传感器，压差变送器测量的容器上下压差为△Pa、压差变送器正负压距离H，上下压差的计算公式为：

△Pa＝ρ₁gh₁+ρ₂gh₂

H＝h₁+h₂

由上式可得：

△Pa＝ρ₁g(H-h₂)+ρ₂gh₂＝ρ₁gH+gh₂(ρ₂-ρ₁)

式中，H表示差压变送器正负压距离离；ρ₁表示分界面上介质密度；ρ₂表示分界面下介质密度；h₁表示分界面上介质离界面高度；h₂表示分界面高度；g表示本地重力加速度常数。

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