CN204288493U - 一种用于多雷电地区的室外液位测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于多雷电地区的室外液位测量装置，目的在于：避免多雷电地区室外液位测量仪表遭遇雷电时引起的控制系统损坏的问题，能够安全有效的测量室外液位，提高系统可靠性，所采用的技术方案为：包括设置在室外需要测量液位的设备上的液位仪表，以及设置在室内的无线网关(2)，液位仪表具有无线传输功能，无线网关(2)通过通讯电缆(3)连接至自动控制系统(4)，自动控制系统(4)连接至显示液位信息的上位机(5)。

Description

一种用于多雷电地区的室外液位测量装置

技术领域

本实用新型属于工业无线技术领域，具体涉及一种用于多雷电地区的室外液位测量装置。

背景技术

工业无线技术是近年涌现出来的一种新的通信技术，主要是面向工业设备间信息交流沟通的技术。其出现大大提升和扩展了工业无线通信技术在现有工业自动化方向上的应用前景，使传统工业测控模式可以向无线测控延伸。目前全世界范围内对工业无线技术的研制、开发、推广、应用都十分迅速。

无线技术在各行各业都已有广泛的应用，对人们的生活起到了很大的作用。无线技术标准众多，不同的领域应用各不相同。目前，工业无线技术的国际标准已形成了由美国仪表系统与自动化协会ISA推出的ISA 100.lla(ISA)标准、工业测量和控制技术委员会推出的Wireless HART(HART基金会)标准和我国自主研发的WIA-PA(Wireless Networks for Industrial Automation-ProcessAutomation，中国)标准三足鼎立的局面。工业无线技术己经基本完成工程验证阶段，所涉及无线通信的关键技术难题也已逐步被突破和解决，已形成了以霍尼韦尔、艾默生、西门子、横河、苏仪等公司为代表的自有技术体系和原型产品。这些产品已经在工业领域的各个行业展开应用，其中艾默生、西门子支持的是Wireless HART；霍尼韦尔、横河则支持的是ISA 100.lla；苏仪支持的是WIA-PA。由于无线技术特点，其应用已进入了工业测控领域，近几年已初步应用于大型石油、电力、化工、冶金、罐区、水泥等工业领域中。

工业无线技术是一种面向设备间短程、低速率信息交互的无线通信技术，适合在恶劣的工业现场环境使用，具有很强的抗干扰能力、超低能耗、实时通信等技术特征，是对现有无线技术在工业应用方向上的功能扩展和技术创新。工业无线技术是从新兴的无线传感器网络技术中发展而来的，工业无线技术是满足工业应用可靠、实时、低能耗等需求的一类无线传感器网络技术。

基于工业无线技术的测控系统的优势首先在于具有高灵活性、易使用。使用无线技术后，现场设备摆脱了电缆的束缚，从而增加了现场仪表与被控设备的可移动性、网络结构的灵活性以及工程应用的多样性，用户可以根据工业应用需求的变化，快速、灵活、方便、低成本地重构测控系统。其次，可靠、抗干扰能力强、易维护。在有线系统中，绝大部分系统故障是由电缆的连接器件损坏或电缆传输环节产生此生破坏而引发的，其维护复杂度强，维护费用高。使用无线技术将彻底杜绝此类错误的发生。另外，可缩短安装周期，降低安装成本。在传统的有线系统中，需要在仪表和控制系统之间进行电缆连接和敷设。

2014年1月6日，东南亚某发电厂(中国企业投资建设运行)化学水处理车间区域上空发生雷暴，露天室外设备和仪表遭遇雷击损坏；同时连接室外仪表和室内控制系统的电缆受到雷电产生强烈的电磁感应和电磁脉冲，并最终影响到室内DCS控制系统，造成若干DCS卡件损坏；同时造成接入以上卡件的室内仪表损坏。东南亚地区与我国东南沿海区域一样，同属全球年平均雷暴日的高值区域，年平均雷暴日大于100天，个别地区达180天以上，极易受到雷电冲击。

因此，多雷电地区的室外液位测量仍采用传统的有线方式，雷电使电缆产生强烈的电磁感应和电磁脉冲，并对控制系统造成损坏，降低系统的可靠性。

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提出一种避免多雷电地区室外液位测量仪表遭遇雷电时引起的控制系统损坏的问题，能够安全有效的测量室外液位，提高系统可靠性的用于多雷电地区的室外液位测量装置。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案为：包括设置在室外需要测量液位的设备上的若干液位仪表，以及设置在室内的无线网关，液位仪表具有无线传输功能，无线网关通过通讯电缆连接至自动控制系统，自动控制系统连接至显示液位信息的上位机。

所述的液位仪表为无线液位仪表，或者设有无线转换设备的有线液位仪表。

所述的无线液位仪表通过电池供电，有线液位仪表通过电缆连接电源。

所述的自动控制系统为DCS或PLC控制系统。

所述的自动控制系统的数据采集间隔时间大于1s。

与现有技术相比，本实用新型的装置的安装在室外的液位仪表具有无线传输的功能，液位仪表与室内的自动控制系统之间无需信号电缆连接，从而解决露天仪表设备在遭遇雷击时，解决了在液位仪表与自动控制系统之间的信号连接电缆上产生静电和电磁感应过电压，使连接有信号电缆的自动控制系统造成损坏的问题，保护了自动控制系统卡件不受雷电干扰损坏，能够安全有效的测量室外液位，提高系统可靠性。本实用新型装置具有无需室外电缆、无需电缆桥架或电缆沟、安装工作量小、后期维护费用低、保障人员及环境安全等优点。

进一步，本实用新型的液位仪表采用无线液位仪表，或者采用设置有无线转换设备的常规有线液位仪表，两者配合共同组成无线液位仪表，无线转换设备的功能是给现有有线仪表设备增加无线功能，实现仪表的无线传输。

更进一步，液位仪表依靠电池供电，能够长时间工作，提高了整个装置的稳定性。

更进一步，自动控制系统为DCS或PLC控制系统，进一步提高了整个装置的性能，保证了液位测量的精准度。

附图说明

图1为本实用新型采用无线液位仪表的结构示意图；

图2为本实用新型采用有线液位仪表的结构示意图；

其中，1-无线液位仪表、2-无线网关、3-通讯电缆、4-自动控制系统、5-上位机、6-有线液位仪表、7-无线转换设备。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1和图2，本实用新型的装置，包括设置在室外需要测量液位的设备上的若干液位仪表，以及设置在室内的无线网关2，液位仪表具有无线传输功能，液位仪表为无线液位仪表1，或者设有无线转换设备7的有线液位仪表6，无线液位仪表1通过电池供电，有线液位仪表6通过电缆连接电源，无线网关2通过通讯电缆3连接至自动控制系统4，自动控制系统4连接至显示液位信息的上位机5。自动控制系统4采用DCS或PLC控制系统，自动控制系统4的数据采集间隔时间大于为1s。

本实用新型通过具有无线传输功能的液位仪表对在室外露天布置的各水池、水箱、液罐等需要测量的设备进行液位数据采集，液位仪表和无线网关之间的信号传输采用无线传输，无需电缆连接，解决了在液位仪表与自动控制系统之间的信号连接电缆上产生静电和电磁感应过电压，使连接有信号电缆的自动控制系统造成损坏的问题，保护了自动控制系统卡件不受雷电干扰损坏。

无线网络均采用了Mesh网络结构，各网络节点之间以无线多跳方式通过相邻的网络节点相连，并具有自组织自愈能力的特点，无需网络管理员来手工配置网络，无线mesh网就能自动发现新节点，并能自动完成相应的配置过程；同时在遇到节点或者链路故障时，无线网络也可自行调整，自动进行正常的网络维护。

本实用新型通过无线网络管理模块对无线网络进行组态调试，无线网络管理模块单独配置无线管理模块平台，或内嵌一体化集成于自动控制系统中，提高了无线网络组态调试的稳定性，提高了液位测量的稳定性。

本实用新型的操作方法，包括以下步骤：首先在室外需要测量液位的设备上安装具有无线传输功能的液位仪表，在室内安装无线网关2；然后将无线网关2采用标准的通信协议接入自动控制系统4，并进行无线网络的组态调试；最后利用液位仪表采集液位信息，液位仪表将液位信息通过无线方式传输给无线网关2，无线网关2将液位信息传输到自动控制系统4中，并通过上位机5显示，完成对液位数据信息的监控。

液位仪表、无线网关2和自动控制系统4是基于或兼容统一的Mesh网络结构，并采用2.4GHz的免授权频段。无线网络的组态调试是通过无线网络管理模块实现的，无线网络管理模块单独配置无线管理模块平台，或内嵌一体化集成于自动控制系统4中。

在室外露天布置的各水池、水箱、液罐等需要测量的设备上安装无线液位仪表1，在室内适当位置安装无线网关2，并将无线网关2采用标准的通信协议接入自动控制系统DCS或PLC的控制器或服务器上，如果无线网关生产厂家与DCS或PLC控制系统为不同品牌，可都通过将数据转换成标准通信协议来实现数据接口，通过无线网络管理模块进行无线网络的组态调试，无线网络管理模块可单独配置无线管理模块平台，也可内嵌一体化集成安装于控制系统4中。无线液位仪表1将采集到的仪表数据信号通过无线方式传输给无线网关2，再由无线网关2将信号传输到自动控制系统4中，并通过上位机5显示，实现对液位数据进行监控。

因基于国际无线技术标准的工业无线网络均采用了Mesh网络结构，各网络节点之间以无线多跳方式通过相邻的网络节点相连，并具有自组织自愈能力的特点，无需网络管理员来手工配置网络，无线mesh网就能自动发现新节点，并能自动完成相应的配置过程；同时在遇到节点或者链路故障时，无线网络也可自行调整，自动进行正常的网络维护。

无线液位仪表1和室内的自动控制系统4之间无需信号电缆连接，从而解决露天仪表设备在遭遇雷击时，在仪表与自动控制系统之间的信号连接电缆上产生静电和电磁感应过电压，使连接有信号电缆的自动控制系统造成损坏的问题，保护控制系统不受雷电干扰损坏。具有无需室外电缆、无需电缆桥架或电缆沟、安装工作量小、降低后期维护费用、保障人员及环境安全等特点。

Claims (5)

1.一种用于多雷电地区的室外液位测量装置，其特征在于：包括设置在室外需要测量液位的设备上的若干液位仪表，以及设置在室内的无线网关(2)，液位仪表具有无线传输功能，无线网关(2)通过通讯电缆(3)连接至自动控制系统(4)，自动控制系统(4)连接至显示液位信息的上位机(5)。

2.根据权利要求1所述的一种用于多雷电地区的室外液位测量装置，其特征在于：所述的液位仪表为无线液位仪表(1)，或者设有无线转换设备(7)的有线液位仪表(6)。

3.根据权利要求2所述的一种用于多雷电地区的室外液位测量装置，其特征在于：所述的无线液位仪表(1)通过电池供电，有线液位仪表(6)通过电缆连接电源。

4.根据权利要求1所述的一种用于多雷电地区的室外液位测量装置，其特征在于：所述的自动控制系统(4)为DCS或PLC控制系统。

5.根据权利要求4所述的一种用于多雷电地区的室外液位测量装置，其特征在于：所述的自动控制系统(4)的数据采集间隔时间大于1s。