CN206990058U - 一种液位监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液位监测装置，属于液位监测领域。本实用新型包括液位监测机、中继机、第一液位传感器和第二液位传感器；液位监测机包括密封防水外壳、第一供电电池、第一电源模块、第一处理器模块和第一短距离无线通信模块；中继机包括太阳能发电板、太阳能充电控制模块、第二供电电池、第二电源模块、第二处理器模块、第二短距离无线通信模块和远距离无线通信模块；通过本实用新型，液位快速上升超过第一液位传感器的检测范围时，触发第二液位传感器工作，可以实现对城市内涝的预警作用，本实用新型将液位监测装置作分体式设计，解决集成各种功能模块后仍能满足长时间供电要求的问题，以减少工作人员的更换电池时进入受限空间次数。

Description

一种液位监测装置

技术领域

本实用新型属于液位监测领域，具体涉及一种液位监测装置。

背景技术

排水管网是重要的城市基础设施，然而，目前许多地区的管网系统呈现出规划设计不足、雨污混接、养护管理不善等问题，加之近年来暴雨频发和城市化后不透水地面的增加，许多城市都遭遇了不同程度的内涝灾害，影响正常的城市生活秩序，造成了严重的经济损失，破坏了环境卫生和生态系统。为应对内涝，不仅需要采取适当的工程措施，更需要从根本上加强排水管网的运行管理。由于地下管网的隐蔽性，传统的管网管理和决策往往基于主观判断，而缺乏有效的监测手段和必要的数据支持。这种管理模式已经无法满足现代化的管理需求，基于此，在线监测的液位监测管理手段随之产生。

而实际应用中，液位监测装置安装在排水井、检查井、污水井等城市地下水网监控点时，涉及进入受限空间工作，是非常危险的工作。受限空间是任何呈现出或者立即可能会呈现出下列情形的一种或者几种情形的场所或者封闭区域。如空气中含氧量小于19.5％或者大于23.5％或含有超过10ppm的硫化氢(H2S)。如空气中因含有气体、蒸气、雾、尘或者纤维而具有可燃性或者易爆性。如由于接触或者吸入而能够导致受伤、健康受损、或者死亡的有害物质。受限空间不是为人类活动而设计的，进入这些空间是受限制的，并且含有已知的或者可能的危害。因而，需要液位监测装置在一个相对长的时间内稳定运行，如半年、一年等等，以减少工作人员进入密闭狭小空间进入次数。但是随着液位监测装置中实现其他各种功能的功能模块不断集成，其耗电量也会随之增加，这无疑会缩短液位监测装置的工作时间。作为解决的办法，可以通过增加供电电池的容量来实现保持长时间给液位监测装置各电子器件供电。但是因液位监测装置的安装应用环境空间限制，其安装于密闭狭小空间时，如排水井、检查井、污水井等，安装人员占用一定的空间，同时还要保证安装人员具有足够的安装操作空间，这必然限制了液位监测装置的大小，进而限制了液位监测装置所能容纳的供电电池大小，也即其电池容量的大小。由于上述限制，通过供电电池的容量来解决长时间供电问题也受到了限制。

因而，液位监测装置在不断集成其他功能模块后，仍能满足长时间供电的要求成为需要解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种液位监测装置，以解决在不断集成各种功能模块后仍能满足长时间供电要求的问题，以减少工作人员的更换电池时进入受限空间次数。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种液位监测装置，包括液位监测机、中继机、第一液位传感器和第二液位传感器；

所述液位监测机包括密封防水外壳，以及密封设置在所述密封防水外壳中的第一供电电池、第一电源模块、第一处理器模块和第一短距离无线通信模块；

所述第二液位传感器设置在所述第一液位传感器上方；

所述第一液位传感器、所述第二液位传感器和所述第一短距离无线通信模块分别与所述第一处理器模块电连接；

所述第一处理器模块和所述第一短距离无线通信模块分别与所述第一电源模块电连接；

所述第一电源模块与所述第一供电电池电连接；

所述中继机包括太阳能发电板、太阳能充电控制模块、第二供电电池、第二电源模块、第二处理器模块、第二短距离无线通信模块和远距离无线通信模块；

所述太阳能发电板与所述太阳能充电控制模块电连接，所述太阳能充电控制模块与所述第二供电电池电连接；

所述第二短距离无线通信模块和所述远距离无线通信模块分别与所述第二处理器模块电连接；

所述第二处理器模块、所述第二短距离无线通信模块和所述远距离无线通信模块分别与所述第二电源模块电连接；

所述第二电源模块与所述第二供电电池电连接；

所述第一短距离无线通信模块与所述第二短距离无线通信模块无线通信连接。

进一步地，所述中继机还包括存储模块，所述存储模块与所述第二处理器模块电连接。

进一步地，所述中继机还包括定位模块，所述定位模块与所述第二处理器模块电连接。

进一步地，所述第一液位传感器为超声波液位传感器或者压力式液位传感器。

进一步地，所述第二液位传感器为压力式液位传感器。

进一步地，所述第二液位传感器为超声波液位传感器。

进一步地，所述第一短距离无线通信模块和所述第二短距离无线通信模块均采用WiFi模块；或者，所述第一短距离无线通信模块和所述第二短距离无线通信模块均采用ZigBee模块；或者，所述第一短距离无线通信模块和所述第二短距离无线通信模块均采用433无线通信模块。

进一步地，所述远距离无线通信模块采用GPRS通信模块、3G通信模块和4G通信模块中的任意一种。

进一步地，所述第一处理器模块和所述第二处理器模块均为MCU处理器模块。

进一步地，所述密封防水外壳由塑料材料制成。

本实用新型采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本实用新型中，第二液位传感器设置在第一液位传感器上方，平时情况下，通过第一液位传感器监控液位状况，在降雨情况下，液位快速上升超过第一液位传感器的检测范围时，触发第二液位传感器工作，可以实现对城市内涝的预警作用，本实用新型将液位监测装置作分体式设计，液位监测机可实现最基本的供液位监测和短距离无线传输功能，以保证第一供电电池能够满足长时间供电，以减少工作人员的更换电池时进入受限空间次数；液位监测装置的其他扩展功能的实现可集成在中继机中，中继机的第二供电电池通过太阳能供电，实现中继机的自供电，解决了中继机扩展功能后因耗电量增加对供电电源的需求问题，进而实现减少工作人员的更换电池时进入受限空间次数。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种液位监测装置实施例一工作原理图；

图2为本实用新型一种液位监测装置实施例二工作原理图；

图3为本实用新型液位监测机、第一液位传感器和第二液位传感器设置于排水井下的示意图。

图中，1-液位监测机；2-中继机；3-第一液位传感器；4-第二液位传感器；101-密封防水外壳；102-第一供电电池；103-第一电源模块；104-第一处理器模块；105-第一短距离无线通信模块；201-太阳能发电板；202-太阳能充电控制模块；203-第二供电电池；204-第二电源模块；205-第二处理器模块；206-第二短距离无线通信模块；207-远距离无线通信模块；208-存储模块；209-定位模块。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1和图3所示，本实用新型提供一种液位监测装置，包括液位监测机1、中继机2、第一液位传感器3和第二液位传感器4；

所述液位监测机1包括密封防水外壳101，以及密封设置在所述密封防水外壳101中的第一供电电池102、第一电源模块103、第一处理器模块104和第一短距离无线通信模块105；所述密封防水外壳101实现所述液位监测机1的防水功能，当水位上升没过所述液位监测机1时，所述液位监测机1仍能正常工作，所述密封防水外壳101可采用现有技术密封防水设计，可以由塑料材料制成。

所述第二液位传感器4设置在所述第一液位传感器3上方；

所述第一液位传感器3、所述第二液位传感器4和所述第一短距离无线通信模块105分别与所述第一处理器模块104电连接；

所述第一处理器模块104和所述第一短距离无线通信模块105分别与所述第一电源模块103电连接；

所述第一电源模块103与所述第一供电电池102电连接；

所述中继机2包括太阳能发电板201、太阳能充电控制模块202、第二供电电池203、第二电源模块204、第二处理器模块205、第二短距离无线通信模块206和远距离无线通信模块207；

所述太阳能发电板201与所述太阳能充电控制模块202电连接，所述太阳能充电控制模块202与所述第二供电电池203电连接；

所述第二短距离无线通信模块206和所述远距离无线通信模块207分别与所述第二处理器模块205电连接；

所述第二处理器模块205、所述第二短距离无线通信模块206和所述远距离无线通信模块207分别与所述第二电源模块204电连接；

所述第二电源模块204与所述第二供电电池203电连接；

所述第一短距离无线通信模块105与所述第二短距离无线通信模块206无线通信连接。

以下通过上述方案的实际应用说明，以对上述方案作进一步的补充说明。

作为一种实际应用情形，如图3所示，本实用新型所述液位监测机1、所述第一液位传感器3和所述第二液位传感器4分别设置在排水井或污水井下，所述第二液位传感器4设置在所述第一液位传感器3上方；所述中继机2设置在井上。现有技术中，液位监测机1采用远距离无线通信模块207，如GPRS通信模块，远距离无线通信模块207在排水井或污水井下时可能出现因通讯效果不好，容易导致数据因网络信号原因不能及时发送的问题。本实用新型中，所述液位监测机1与所述中继机2之间短距离无线通信。所述中继机2在井上实际布置时，可选择布置在与所述液位监测机1通信信号最强的地方，以使所述液位监测机1与所述中继机2之间获得最佳的无线通信效果，所述液位监测机1可实时将监测数据无线发送给所述中继机2，通过所述中继机2的所述远距离无线通信模块207发送到终端设备。

现有技术中，液位传感器根据其工作原理分为多种类型，如超声波液位传感器、压力式液位传感器等，对于超声波液位传感器来说，其由超声波探头发出声波经液体表面反射后探头接收转换成电信号，声波的传播时间与声波的发出到物体表面的距离成正比。当液位没过超声波液位传感器后，其固定位置导致其无法测量没过的液位；对于压力式液位传感器，将压力式液位传感器置于水中，利用大气压与水压压差获得液体深度，进而得到液位数据。因压力式液位传感器具有有效检测量程，当液位上升超出压力式液位传感器的有效检测量程时，压力式液位传感器获得检测数据为不可靠数据。目前现有城市排水管网液位监测方案只能适用于正常的液位监测，但当降雨持续，排水管网不能及时排出，液位快速上升超过液位传感器的检测范围时，因而现有技术液位监测方案就无法满足城市内涝情况的监控。

本实用新型中，通过设置所述第一液位传感器3和所述第二液位传感器4，所述第二液位传感器4设置在所述第一液位传感器3上方，平时情况下，通过所述第一液位传感器3监控排水管网的水位状况；在发生大暴雨，尤其是特大暴雨时，水位快速上升超过所述第一液位传感器3的检测范围时，触发所述第二液位传感器4工作，可以实现对城市内涝的预警作用，以便及时采取应对措施。

本实用新型将液位监测装置作分体式设计，所述液位监测机1可实现最基本的供液位监测和短距离无线传输功能，以保证所述第一供电电池102能够满足长时间供电，以减少工作人员的更换电池时进入受限空间次数；所述液位监测装置的其他扩展功能的实现可集成在所述中继机2中，所述中继机2的所述第二供电电池203通过太阳能供电，实现所述中继机2的自供电，在所述第二供电电池203寿命期限内可免更换电池，解决了所述中继机2扩展功能后因耗电量增加对供电电源的需求问题，进而实现减少工作人员的更换电池时进入受限空间次数。

在此需要指出的是，本实用新型液位监测装置给出的上述方案以及以下即将给出的方案，实质是对硬件部分的组成以及连接关系进行的改进，并不涉及对计算机程序本身进行的改进。本实用新型中，实现近距离无线通信和远距离无线通信采用的通信协议，均采用的是现有技术通信协议，本实用新型并未在实现上述功能的软件上做出改进。

本实用新型中，通过所述中继机2可实现所述液位监测装置的其他扩展功能，如图2所示，本实用新型给出如下两种扩展方案，具体为：一、所述中继机2还包括存储模块208，所述存储模块208与所述第二处理器模块205电连接；二、所述中继机2还包括定位模块209，所述定位模块209与所述第二处理器模块205电连接。

通过该扩展方案，可实现本实用新型数据的本地存储和定位，在终端设备利用所述远距离无线通信模块207与所述存储模块208的进行数据传输交互时，或者将定位信息通过所述远距离无线通信模块207发送到终端设备时，只是损耗所述中继机2的所述第二供电电池203电量，而不会损耗所述液位监测机1的所述第一供电电池102电量，实现了本实用新型在功能扩展时仍能满足液位监测长时间供电工作的要求。

对于所述第一液位传感器3，可以采用超声波液位传感器或者压力式液位传感器。对于所述第二液位传感器4也可以采用超声波液位传感器或者压力式液位传感器，由于所述第二液位传感器4只能安装在井中，当所述第二液位传感器4采用超声波液位传感器时，其只能用于实现对城市内涝的预警作用；而当所述第二液位传感器4采用压力式液位传感器时，既可以用于预警液位是否超过该传感器监测点警报线，也可以通过所述第二传感器实现测量路面上方洪涝水位高度(当所述第一液位传感器3采用压力式液位传感器此时，路面上方洪涝水位高度已超出所述第一液位传感器3的检测量程)。在实际应用中，本实用新型中可优选所述第二液位传感器4采用压力式液位传感器。

本实用新型中，所述第一短距离无线通信模块105和所述第二短距离无线通信模块206可均采用WiFi模块；或者，所述第一短距离无线通信模块105和所述第二短距离无线通信模块206也可均采用ZigBee模块；或者，所述第一短距离无线通信模块105和所述第二短距离无线通信模块206也可以均采用433无线通信模块。

本实用新型中，所述远距离无线通信模块207可以采用GPRS通信模块、3G通信模块和4G通信模块中的任意一种。

本实用新型中，所述第一处理器模块104和所述第二处理器模块205均可以为MCU处理器模块。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种液位监测装置，其特征在于：包括液位监测机、中继机、第一液位传感器和第二液位传感器；

所述液位监测机包括密封防水外壳，以及密封设置在所述密封防水外壳中的第一供电电池、第一电源模块、第一处理器模块和第一短距离无线通信模块；

所述第二液位传感器设置在所述第一液位传感器上方；

所述第一液位传感器、所述第二液位传感器和所述第一短距离无线通信模块分别与所述第一处理器模块电连接；

所述第一处理器模块和所述第一短距离无线通信模块分别与所述第一电源模块电连接；

所述第一电源模块与所述第一供电电池电连接；

所述中继机包括太阳能发电板、太阳能充电控制模块、第二供电电池、第二电源模块、第二处理器模块、第二短距离无线通信模块和远距离无线通信模块；

所述太阳能发电板与所述太阳能充电控制模块电连接，所述太阳能充电控制模块与所述第二供电电池电连接；

所述第二短距离无线通信模块和所述远距离无线通信模块分别与所述第二处理器模块电连接；

所述第二处理器模块、所述第二短距离无线通信模块和所述远距离无线通信模块分别与所述第二电源模块电连接；

所述第二电源模块与所述第二供电电池电连接；

所述第一短距离无线通信模块与所述第二短距离无线通信模块无线通信连接。

2.根据权利要求1所述的液位监测装置，其特征在于：所述中继机还包括存储模块，所述存储模块与所述第二处理器模块电连接。

3.根据权利要求2所述的液位监测装置，其特征在于：所述中继机还包括定位模块，所述定位模块与所述第二处理器模块电连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的液位监测装置，其特征在于：所述第一液位传感器为超声波液位传感器或者压力式液位传感器。

5.根据权利要求4所述的液位监测装置，其特征在于：所述第二液位传感器为压力式液位传感器。

6.根据权利要求4所述的液位监测装置，其特征在于：所述第二液位传感器为超声波液位传感器。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的液位监测装置，其特征在于：所述第一短距离无线通信模块和所述第二短距离无线通信模块均采用WiFi模块；或者，所述第一短距离无线通信模块和所述第二短距离无线通信模块均采用ZigBee模块；或者，所述第一短距离无线通信模块和所述第二短距离无线通信模块均采用433无线通信模块。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的液位监测装置，其特征在于：所述远距离无线通信模块采用GPRS通信模块、3G通信模块和4G通信模块中的任意一种。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的液位监测装置，其特征在于：所述第一处理器模块和所述第二处理器模块均为MCU处理器模块。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的液位监测装置，其特征在于：所述密封防水外壳由塑料材料制成。