CN204788577U - 一种区间泵房高精度液位监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及地铁运营设备技术领域，尤其是一种区间泵房高精度液位监测系统。它包括超声波测距仪，超声波测距仪包括发射模块、发射器、接收器、接收模块、微控制器、显示模块、GSM模块、AD转换模块和电源管理模块；微控制器发射的激励脉冲信号经过发射模块、发射器、接收器和接收模块的系列处理形成回波信号并将回波信号输送至微控制器，微控制器对回波信号处理后通过显示模块显示测量数据并通过GSM模块对外输送，AD转换模块将微控制器处理后的信号转换为4-20mA电流信号并输出。本实用新型利用超声波技术对泵房液位进行精确测量，可规避传统的浮球测量所产生的弊端，同时有利于实现整个系统的智能化、自动化监测。

Description

一种区间泵房高精度液位监测系统

技术领域

本实用新型涉及地铁运营设备技术领域，尤其是一种区间泵房高精度液位监测系统。

背景技术

随着各大城市地铁建设高潮的掀起，各种智能化装置在地铁运营中得以被广泛应用。区间泵房作为地铁给排水系统的重要组成部分，主要起到收集及排出车站自身所产生的污废水以及雨水等作用；目前，对于区间泵房的水位监测主要采用浮球测量的方式，然而，由于浮球本身容易发生一些机械故障等缺陷，严重降低了泵房水位测量的精度以及发生误报或者停报等问题；进而容易引发因废水外溢而淹没道床或区间的事故，直接影响行车安全；同时现有的区间泵房的水位报警信号一般是直接发送到车控室，由车站值班人员通知机电维修人员进行处理；此种方式存在警情处理不及时、维修人员无法快速掌握报警情况等问题。

因此，有必要对现有的地铁车站区间泵房的水位测量装置提出改进方案。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种系统结构简单、水位测量准确可靠、性能稳定的区间泵房高精度液位监测系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种区间泵房高精度液位监测系统，它包括超声波测距仪和用于将超声波测距仪架设于泵房井口上的检修架，所述超声波测距仪包括发射模块、发射器、接收器、接收模块、微控制器、显示模块、用于外部移动设备进行通信连接的GSM模块、用于向地铁站车控室输送电流信号的AD转换模块和用于提供工作电压的电源管理模块；

所述发射模块将微控制器发射的激励脉冲信号进行放大处理并激励发射器向被测液面连续发射超声波脉冲信号，所述接收器接收由被测液面返回的超声波脉冲信号并将超声波脉冲信号输送至接收模块，所述接收模块将脉冲信号进行滤波放大处理后形成回波信号并将回波信号输送至微控制器，所述微控制器对回波信号处理后通过显示模块进行测量数据显示并通过GSM模块对外输送，所述AD转换模块将微控制器处理后的信号转换为4-20mA电流信号并输出。

优选地，所述发射模块包括两个上拉电阻和一74HC04型反相器，所述反相器连接于微控制器与发射器的两个电极之间，所述发射器的两个电极分别通过一上拉电阻连接电源管理模块。

优选地，所述接收模块包括一CX20106A型集成芯片，所述接收器的一个电极以及集成芯片的第四引脚、第三引脚通过第二电容、第二引脚通过依次串联的第一电阻和第一电容同时接地，所述接收器的另一个电极直接与集成芯片的第一引脚相连，所述接收器的两个电极之间连接有第三电容。

优选地，所述检修架包括固定于泵房井口边沿处的纵杆、轴连于纵杆上的横杆以及同时与纵杆和横杆相连的折叠支撑杆，所述超声波测距仪装设于横杆上，所述横杆的末端设置有挂钩，所述纵杆上设置有一与挂钩相配合的挂环。

优选地，所述微控制器为MSP430F149型单片机，所述微控制器还连接有一温度补偿模块，所述温度补偿模块包括一DS18B20型温度传感器。

优选地，所述显示模块包括一七段LED显示器。

由于采用了上述方案，本实用新型利用超声波技术对泵房液位进行精确测量，可规避传统的浮球测量所产生的弊端，同时有利于实现整个系统的智能化、自动化监测；在整个监测过程中，可利用AD转换模块将微控制器输送至车控室监控系统中，当检测到的液位超出限位时，车站人员则可及时通知机电维修人员对泵房进行查看及处理；同时，为避免因维修人员处于休息状态、远离车站或者未及时收到车控室相关通知，而造成警情处理延误等问题的发生，可通过预先装设于移动通信装置上相关的APP，使维修人员不但可以实时监测液位情况实现移动式在线巡更的功能，也可保证维修人员能够及时得知报警信息；其结构简单，具有很强的实用价值和市场推广价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例的超声波测距仪的原理框图；

图2是本实用新型实施例的发射模块与发射器的电路结构示意图；

图3是本实用新型实施例的接收模块与结构起的电路结构示意图；

图4是本实用新型实施例的温度补偿模块的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图5所示，本实施例提供的一种区间泵房高精度液位监测系统，它包括超声波测距仪和用于将超声波测距仪架设于区间泵房井口上的检修架；其中，超声波测距仪包括发射模块1、发射器2、接收器3、接收模块4、微控制器5、显示模块6、用于外部移动设备(如手机、平板电脑等)进行通信连接的GSM模块7、用于向地铁站车控室内的监控系统输送电流信号的AD转换模块8和用于超声波测距仪内的各个模块提供工作电压的电源管理模块9；通过设置，使微控制器5定时向外发送激励脉冲信号，发射模块1将微控制器5发射的激励脉冲信号进行放大处理并激励发射器2向被测液面连续发射超声波脉冲信号，而接收器3则接收由被测液面返回的超声波脉冲信号并将超声波脉冲信号输送至接收模块3，接收模块3将脉冲信号进行滤波放大处理后形成回波信号并将回波信号输送至微控制器5，微控制器5对回波信号处理(即经过计算得出液位数据)后通过显示模块6进行测量数据显示并通过GSM模块7对外输送至移动通信装置上；同时，利用AD转换模块8将微控制器5处理后的信号转换为4-20mA电流信号以输送至地铁站车控室内的监控系统中。

如此，利用超声波技术对泵房液位进行精确测量，可规避传统的浮球测量所产生的弊端，同时有利于实现整个系统的智能化、自动化监测；在整个监测过程中，可利用AD转换模块8将微控制器5输送至车控室监控系统中，当检测到的液位超出限位时，车站人员则可及时通知机电维修人员对泵房进行查看及处理；同时，为避免因维修人员处于休息状态、远离车站或者未及时收到车控室相关通知，而造成警情处理延误等问题的发生，可通过预先装设于移动通信装置上相关的APP，使维修人员不但可以实时监测液位情况实现移动式在线巡更的功能，也可保证维修人员能够及时得知报警信息；而当维修人员进行泵房现场查看时，则可通过显示模块6直观的进行液位观察，在进行排水泵或者超声波测距仪维修保养时，则可通过检修架将超声波测距仪移除泵房井口，便于腾出检修空间和位置。

为保证超声波脉冲信号的发射强度，如图2所示，本实施例的发射模块1包括两个上拉电阻Rs和一74HC04型反相器Uf，反相器Uf连接于微控制器5与发射器2的两个电极之间，同时，发射器2的两个电极分别通过一上拉电阻Rs连接电源管理模块9；如此可形成推挽激励的方式，以将脉冲信号加到发射器2的两端，从而提高发射器2的发射强度；而利用上拉电阻Rs则能够提高反相器Uf输出高电平的驱动能力，增强发射器2的阻尼效果，缩短发射器2的余振时间。

为保证整个系统的灵敏度以及抗干扰能力，如图3所示，本实施例的接收模块4包括一CX20106A型集成芯片U1，接收器3的一个电极以及集成芯片U1的第四引脚、第三引脚通过第二电容C2、第二引脚通过依次串联的第一电阻R1和第一电容C1同时接地，而接收器3的另一个电极则直接与集成芯片U1的第一引脚相连，在接收器3的两个电极之间连接有第三电容C3；如此可利用集成芯片U1对接收到的超声波脉冲信号进行放大、整形及滤波等处理；同时利用集成芯片U1的性能实现整个系统的灵敏性和抗干扰性。

为便于维修人员能够定期对排水泵或者超声波测距仪进行检修维护，本实施例的检修架包括固定于泵房井口边沿处的纵杆10、轴连于纵杆10上的横杆11以及同时与纵杆10和横杆11相连的折叠支撑杆12；其中，超声波测距仪装设于横杆11上，在横杆11的末端设置有挂钩13，在纵杆10上设置有一与挂钩13相配合的挂环14；如此，维修人员可通过旋转横杆11对超声波测距仪进行位置调整，而利用挂环14和挂钩13则可对超声波测距仪进行收拢及位置固定。

为保证整个系统的性能，同时最大限度降低波速误差，提高信号的准确性，本实施例的微控制器5优选MSP430F149型单片机，同时，微控制器5还连接有一温度补偿模块15，其主要由一DS18B20型温度传感器构成(具体电路结构可参考图4进行设置)；如此，通过预设的补偿数值可对温度传感器内置的数字电位器进行控制，从而达到控制放大倍数并补偿增益的目的，保证正确的测量信号不会被当作虚假回波信号而被滤除。

基于成本因素，本实施例的显示模块6优选四位一体式七段LED显示器。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种区间泵房高精度液位监测系统，其特征在于：它包括超声波测距仪和用于将超声波测距仪架设于泵房井口上的检修架，所述超声波测距仪包括发射模块、发射器、接收器、接收模块、微控制器、显示模块、用于外部移动设备进行通信连接的GSM模块、用于向地铁站车控室输送电流信号的AD转换模块和用于提供工作电压的电源管理模块；

所述发射模块将微控制器发射的激励脉冲信号进行放大处理并激励发射器向被测液面连续发射超声波脉冲信号，所述接收器接收由被测液面返回的超声波脉冲信号并将超声波脉冲信号输送至接收模块，所述接收模块将脉冲信号进行滤波放大处理后形成回波信号并将回波信号输送至微控制器，所述微控制器对回波信号处理后通过显示模块进行测量数据显示并通过GSM模块对外输送，所述AD转换模块将微控制器处理后的信号转换为4-20mA电流信号并输出。

2.如权利要求1所述的一种区间泵房高精度液位监测系统，其特征在于：所述发射模块包括两个上拉电阻和一74HC04型反相器，所述反相器连接于微控制器与发射器的两个电极之间，所述发射器的两个电极分别通过一上拉电阻连接电源管理模块。

3.如权利要求1所述的一种区间泵房高精度液位监测系统，其特征在于：所述接收模块包括一CX20106A型集成芯片，所述接收器的一个电极以及集成芯片的第四引脚、第三引脚通过第二电容、第二引脚通过依次串联的第一电阻和第一电容同时接地，所述接收器的另一个电极直接与集成芯片的第一引脚相连，所述接收器的两个电极之间连接有第三电容。

4.如权利要求1所述的一种区间泵房高精度液位监测系统，其特征在于：所述检修架包括固定于泵房井口边沿处的纵杆、轴连于纵杆上的横杆以及同时与纵杆和横杆相连的折叠支撑杆，所述超声波测距仪装设于横杆上，所述横杆的末端设置有挂钩，所述纵杆上设置有一与挂钩相配合的挂环。

5.如权利要求1-4中任一项所述的一种区间泵房高精度液位监测系统，其特征在于：所述微控制器为MSP430F149型单片机，所述微控制器还连接有一温度补偿模块，所述温度补偿模块包括一DS18B20型温度传感器。

6.如权利要求5所述的一种区间泵房高精度液位监测系统，其特征在于：所述显示模块包括一七段LED显示器。