CN205027490U - 水电站机组漏油检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水电站机组漏油检测装置，包括传感器和主机，还包括电压转光纤模块和光纤转电压模块；传感器分散布置在水电厂的下游河面，用于检测河面的漏油情况；传感器的输出信号连接电压转光纤模块，电压转光纤模块将传感器的电信号转换为光纤信号，远距离传输到大坝上监控室内的光纤转电压模块；光纤转电压模块用于将光纤信号恢复成电信号，并上传给主机；主机用于分析信号，判断河面的漏油情况。本实用新型采用紫外荧光传感器检测水面油液，避免了对水体的二次污染；采用紫外荧光传感器和光纤信号传输模式，测量地点不受地形限制，信号传输抗干扰能力强，测量更加准确；测量装置可以不间断工作，保证了水体质量的全天候实时检测。

Description

水电站机组漏油检测装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种水电站机组漏油检测装置。

背景技术

随着可持续发展理念的深入人心，以及环境污染的日益严重，以水电站为代表的绿色清洁能源已经得到了长足的发展，而且水电站发电的比例也在逐年提升。

在水电站发电机组中，常常会用到冷却油、密封油、液压油、润滑油等多种工业用油。一旦这些油料发生泄漏，而又没有及时处理，会对下游水体产生较大污染。

现有技术大多使用红外测油的方法，需要使用水泵从被监测点抽取水样，通过管道将水样运送至分析装置，再加入萃取剂，使用红外探头测出油含量。现有技术存在如下缺陷：1.红外法使用的萃取剂一般有有毒物质，检测废水会对水体形成二次污染；2.水样在通过水泵和水管的运输过程中，油含量可能会发生改变，不能准确测量；3.水泵由于寿命问题不可能二十四小时连续工作，无法实时监测；4.由于水泵实地安装受到诸多因素限制，监测点位有限，容易遗漏报警。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无污染、测量准确和全面、全天候的水电站机组漏油检测装置。

本实用新型提供的这种水电站机组漏油检测装置，包括传感器和主机，还包括电压转光纤模块和光纤转电压模块；传感器分散布置在水电厂的下游河面，用于检测河面的漏油情况；传感器的输出信号连接电压转光纤模块，电压转光纤模块将传感器的电信号转换为光纤信号，远距离传输到布置在河岸边的监控室内的光纤转电压模块；光纤转电压模块用于将光纤信号恢复成电信号，并上传给主机；主机接收传感器发送的电信号，进行分析，判断河面的漏油情况。

所述的水电站机组漏油检测装置还包括报警模块，报警模块与主机连接，用于接收主机发出的控制信号，并发出报警信号。

所述的水电站机组漏油检测装置还包括电源备份模块，电源备份模块的输入端与两端站用220V电源连接，电源备份模块的输出端与光纤转电压模块连接；电源备份模块用于为光纤转电压模块供电，同时也用于检测两路站用电电源的状态。

所述的水电站机组漏油检测装置还包括人机界面；人机界面与主机连接，用于显示主机的各类参数，同时也用于接收控制人员对主机发送的控制命令。

所述的主机为工控机。

所述的传感器为紫外荧光水中油传感器。

所述的电压转光纤模块包括依次串联的隔离模块、模数转换（A/D转换）模块、主控芯片、驱动芯片和电光转换芯片；隔离模块采用电压跟随器，输入端与传感器连接，输出端连接模数转换模块；模数转换模块将传感器的模拟量转换为数字量，并送入主控芯片；主控芯片用于接收传感器信号，将传感器信号发送给电光转换芯片，以及控制驱动芯片驱动电光转换芯片；驱动芯片用于驱动电光转换芯片；电光转换芯片用于接收控制器发送的电信号，并将电信号转换为光纤信号。

所述的光纤转电压模块包括依次串接的接收器、滤波器、电平转换器和控制器；接收器用于接收光纤传输的信号，并转换为电信号；滤波器用于将电信号进行滤波并输出；电平转换器用于将滤波器的输出信号转换为控制器能够识别的电平信号；控制器用于接收电平转换器的输出信号，对信号进行解码操作，并与主机进行通信和数据交换。

所述的电源备份模块包括串联的电源转换电路和供电及检测电路；电源转换电路由开关电源构成，用于将220V站用电转换为低压电源；供电及检测电路和所述的光纤转电压模块的控制器连接，供电及检测电路由二极管和滤波电路构成，用于给光纤转电压信号模块供电，也用于检测两路站用电的供电情况，并将检测结果传输到控制器，用于电源失电后的报警。

本实用新型提供的这种水电站机组漏油检测装置，采用专用的紫外荧光传感器检测水面油液，避免了对水体的二次污染；采用紫外荧光传感器和相应的电信号转光信号再转电信号的信号传输模式，测量地点不受地形限制，信号传输抗干扰能力强，提高了信号的传输和通信质量，降低了误码率，测量更加准确；测量装置可以全天候不休息工作，保证了水体质量的实时检测。

附图说明

图1为本实用新型的一种具体实施例的功能模块图。

图2为本实用新型的一种具体实施例的电压转光纤模块的功能模块图。

图3为本实用新型的一种具体实施例的电压转光纤模块的电路原理图。

图4为本实用新型的一种具体实施例的光纤转电压模块的功能模块图。

图5为本实用新型的一种具体实施例的光纤转电压模块的电路原理图。

图6为本实用新型的一种具体实施例的电源备份模块的功能模块图。

图7为本实用新型的一种具体实施例的供电及检测电路的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的一种具体实施例的功能模块图：本实施例中采用了四个传感器；传感器采用紫外荧光水中油传感器CYCLOPS-7，该传感器主要由紫外发射光源、荧光接收模块、电信号处理模块三部分组成。光源发射紫外光线，油中芳香烃物质在紫外光激发下产生荧光，接收模块感测这种微弱的信号，再进行信号处理，以电压形式输出。由于该传感器体积小巧、重量轻便、易于安装。在河面上均匀布置了多个传感器（本实施例设置了4个传感器），进行多点监测，防治误报与漏报；传感器安装在河面的不同位置，以便于提高检测结果的可靠性和准确性；由于传感器均设置在河面上，而控制室一般都设置在大坝上，河面距离大坝的距离，一般都在500以上，传统的模拟电压信号传输或者RS485等总线传输，都容易引入较大的电磁干扰或者信号衰减，因此在距离传感器较近的河岸上，设置有电压信号转光纤信号装置，将传感器输出的电压信号转换为光信号，再利用光纤将信号传输到大坝上的控制室；由于光纤具有极强的抗干扰性，因此本实施例能够极好的将传感器信号传输到控制室内；传感器信号以光信号的形式进入控制室后，控制室内设置的光纤信号转电压信号模块将以光形式传输的传感器信号重新转换为电信号，在输入到控制室的主机上；控制室的主机根据传感器信号实时判断水电厂下游河面的污染情况，并适时发出报警信号。

报警信号分为短信报警和声光报警，短信报警为通过通讯方式以发送短信的形式向值班人员报警；声光报警为当场立即报警，提醒当班人员注意非正常情况；主机还配备了触摸屏的人机界面，可以对整套水电站机组漏油检测装置的参数进行实时显示，同时也能接收当班人员和控制人员对水电站机组漏油检测装置的设置和指令。

如图2所示为本实用新型的一种具体实施例的电压转光纤模块的功能模块图：电压转光纤模块包括依次串联的隔离模块、模数转换（A/D转换）模块、主控芯片、驱动芯片和电光转换芯片；隔离模块采用电压跟随器，输入端与传感器连接，输出端连接模数转换模块；模数转换模块将传感器的模拟量转换为数字量，并送入主控芯片；主控芯片用于接收传感器信号，将传感器信号发送给电光转换芯片，以及控制驱动芯片驱动电光转换芯片；驱动芯片用于驱动电光转换芯片；电光转换芯片用于接收控制器发送的电信号，并将电信号转换为光纤信号。

如图3所示为为本实用新型的一种具体实施例的电压转光纤模块的电路原理图：隔离模块采用由运放OP07组成的电压跟随器，用于将传感器输入的原始信号与后端的模拟/数字转换（A/D转换）模块信号隔离，减小后端信号对原始信号的影响；每一路传感器信号均需要一路隔离模块相对应，为了直观显示，图中仅包含有一路隔离模块，剩余三组隔离模块均采用相同的电路组成，也均连接到后端的A/D转换模块；A/D转换模块由AD7328模数转换芯片组成，用于将传感器输出的连续电压信号采样、离散为主控芯片能够识别的数字信号；主控芯片采用信号为STC12C5608的单片机构成，A/D转换芯片将4路传感器信号进行离散后输入主控芯片的10~13号引脚，主控芯片将4路信号处理后经过24~27号引脚输出到驱动芯片；驱动芯片采用型号为74ACTQ00的专用驱动芯片组成，主控芯片的输出信号连接到专用驱动芯片的13号引脚，专用驱动芯片的输出引脚Q0~Q2并联在一起，通过滤波电路和限流电阻后连接到电光转换芯片的3脚；电光转换芯片采用专用的电压转光信号转换器（型号：HFBR1414），其输出端直接连接多模光纤，将电信号转换为光信号直接输出；每一路传感器信号也同样需要一路驱动芯片和电光转换芯片相对应，为了直观显示，图中仅包含有一路驱动芯片和电光转换芯片，剩余三组驱动芯片和电光转换芯片均采用相同的电路组成；为了避免干扰和提高可靠性，每一路传感器信号均采用独立的多模光纤进行传输。

如图4所示为本实用新型的一种具体实施例的光纤转电压模块的功能模块图：传感器信号经过光纤传输到达控制室后，首先必须经过光纤转电压模块进行转换，才能被后续设备所识别；光纤转电压模块包括依次串接的接收器、滤波器、电平转换器和控制器；接收器用于接收光纤传输的信号，并转换为电信号；滤波器用于将电信号进行滤波并输出；电平转换器用于将滤波器的输出信号转换为控制器能够识别的电平信号；控制器用于接收电平转换器的输出信号，对信号进行解码操作，并与主机进行通信和数据交换。

如图5所示为本实用新型的一种具体实施例的光纤转电压模块的电路原理图：光纤转电压模块采用型号为HFBR-24E2Z的光信号接收器，光信号接收器的输出端连接反向触发器（型号为74HC14）；反向触发器用于对信号波形进行整形和滤波，使信号更接近数字信号处理电路需要的方波信号，减少误码率；恢复成电信号的传感器信号经过反向触发器的整形和滤波后，再次经过电平转换器（型号为SN74LVC1T45）。转换为后端控制器所能识别的电平信号；控制器采用FPGA；每一路传感器信号均需要一路所述的光纤转电压模块相对应；每一路光纤转电压模块的输出信号均与FPGA的输入/输出引脚连接。

如图6所示为本实用新型的一种具体实施例的电源备份模块的功能模块图：电源备份模块包括串联的电源转换电路和供电及检测电路；电源转换电路由开关电源构成，用于将220V站用电转换为低压电源；供电及检测电路和所述的光纤转电压模块的控制器连接，供电及检测电路由二极管和滤波电路构成，用于给光纤转电压信号模块供电，也用于检测两路站用电的供电情况，并将检测结果传输到控制器，用于电源失电后的报警。

如图7所示为本实用新型的一种具体实施例的供电及检测电路的电路原理图：两路开关电源输出的+5V低压电源，分别接大电流低压降的肖特基二极管SS54（图中标识D10和D11）并联在一起；两路电源中电压稍高的一路自动优先导通，另一路截止，保证了双电源供电的可靠性，也实现了一路电源掉电、另一路电源立即启动的功能；电源通过滤波电感、滤波电容和熔断器后，为电路提供+5V电源；同时，两路电源均与控制器的输入/输出引脚连接，因此具有同时监测两路电源的功能，其中任意路电源失压，均可以报警。报警逻辑：电源信号1（图中标识CHECK1）和电源信号1（图中标识CHECK2）任意一个为低电平。

Claims (9)

1.一种水电站机组漏油检测装置，包括传感器和主机，其特征在于还包括电压转光纤模块和光纤转电压模块；传感器分散布置在水电厂的下游河面，用于检测河面的漏油情况；传感器的输出信号连接电压转光纤模块，电压转光纤模块将传感器的电信号转换为光纤信号，远距离传输到布置在河岸边的监控室内的光纤转电压模块；光纤转电压模块用于将光纤信号恢复成电信号，并上传给主机；主机用于分析传感器的电信号，从而判断河面的漏油情况。

2.根据权利要求1所述的水电站机组漏油检测装置，其特征在于还包括报警模块，报警模块与主机连接，用于接收主机发出的控制信号，并发出报警信号。

3.根据权利要求1所述的水电站机组漏油检测装置，其特征在于还包括电源备份模块，电源备份模块的输入端与两端站用220V电源连接，电源备份模块的输出端与光纤转电压模块连接；电源备份模块用于为光纤转电压模块供电，同时也用于检测两路站用电电源的状态。

4.根据权利要求1所述的水电站机组漏油检测装置，其特征在于还包括人机界面；人机界面与主机连接，用于显示主机的各类参数，同时也用于接收控制人员对主机发送的控制命令。

5.根据权利要求1~4之一所述的水电站机组漏油检测装置，其特征在于所述的主机为工控机。

6.根据权利要求1~4之一所述的水电站机组漏油检测装置，其特征在于所述的传感器为紫外荧光水中油传感器。

7.根据权利要求1~4之一所述的水电站机组漏油检测装置，其特征在于所述的电压转光纤模块包括依次串联的隔离模块、模数转换（A/D转换）模块、主控芯片、驱动芯片和电光转换芯片；隔离模块采用电压跟随器，输入端与传感器连接，输出端连接模数转换模块；模数转换模块将传感器的模拟量转换为数字量，并送入主控芯片；主控芯片用于接收传感器信号，将传感器信号发送给电光转换芯片，以及控制驱动芯片驱动电光转换芯片；驱动芯片用于驱动电光转换芯片；电光转换芯片用于接收控制器发送的电信号，并将电信号转换为光纤信号。

8.根据权利要求1~4之一所述的水电站机组漏油检测装置，其特征在于所述的光纤转电压模块包括依次串接的接收器、滤波器、电平转换器和控制器；接收器用于接收光纤传输的信号，并转换为电信号；滤波器用于将电信号进行滤波并输出；电平转换器用于将滤波器的输出信号转换为控制器能够识别的电平信号；控制器用于接收电平转换器的输出信号，对信号进行解码操作，并与主机进行通信和数据交换。

9.根据权利要求3所述的水电站机组漏油检测装置，其特征在于所述的电源备份模块包括串联的电源转换电路和供电及检测电路；电源转换电路由开关电源构成，用于将220V站用电转换为低压电源；供电及检测电路和所述的光纤转电压模块的控制器连接，供电及检测电路由二极管和滤波电路构成，用于给光纤转电压信号模块供电，也用于检测两路站用电的供电情况，并将检测结果传输到控制器，用于电源失电后的报警。