CN209372178U - 一种窨井防水型投入式压力液位计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种窨井防水型投入式压力液位计，包括防水外壳、主板、防水航空连接器和投入式压力传感器，主板设置在防水外壳内，防水航空连接器上设置有导气孔，防水航空连接器插座端与主板连接，防水航空连接器插头端与投入式压力传感器连接，防水航空连接器插头端还连接有电缆导气管，电缆导气管沿着导气孔进入到防水外壳的内部空腔；该窨井防水型投入式压力液位计通过电缆导气管连通投入式压力传感器和防水外壳内部腔体，增加了气体的体积，满足导气的要求，可以大大减少测量误差；该设计无需增加物料成本，大大扩大了应用范围。

Description

一种窨井防水型投入式压力液位计

技术领域

本实用新型涉及水位测量领域，具体涉及一种窨井防水型投入式压力液位计。

背景技术

随着我国经济的不断繁荣，城市发展日新月异，大中城市的建设在突飞猛进高速发展，城市圈也在不断扩大。城市建设中会出现各种地下管道，比如下雨水道、地下污水管道、自来水管道等，这些管道每隔一段距离有一个通向地面的窨井，窨井口通常与地面平齐，并用窨井盖覆盖。

水位测量是城市水务的一项基础性工作，随着科学技术的进步，水位测量逐渐由人工观测转为自动化监测，水位自动化监测就是通过水位传感器再配合一些数据采集、传输、存贮等装置实现水位的自动监测。

投入式压力传感器也称静压式液位传感器，一种测量液体液位(深度)的压力传感器，是对压力变送器技术应用的延伸和发展，它是基于所测液体静压与该液体高度成线性关系的原理，采用隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将液体的静压转换为电信号，再经过线性修正与温度补偿，转换成4-20mA电流模拟信号、0-5V电压模拟信号、或者485差分数字信号输出。投入式液位变送器的传感器部分(传感器头)可直接投入到被测介质中，变送器部分可用法兰或支架固定，安装使用极为方便。

静压测量原理与计算公式：当投入式压力传感器投入到被测液体中某一深度时，投入式压力传感器接触面受到的压力公式为：P＝ρ×g×h+P0，其中P为投入式压力传感器接触面所受压强，ρ为被测液体密度，g为当地重力加速度，P0为投入式压力传感器液面上的大气压，h为投入式压力传感器投入液体的深度。

通过投入式压力传感器引压孔将液体的压力引入到传感器的正压腔，同时将液面上的大气压强P0与投入式压力传感器的负压腔相连，以抵消投入式压力传感器背面的P0，使投入式压力传感器测得压强为ρ×g×h，通过测量液体的压强P，可以得到与液体压强成线性关系的液位深度：液位值。投入式压力传感器由于具有稳定性好、精度高、量程大、安装方便、土建工程量小、价格低等优点，越来越广泛地使用到窨井的水位测量中。

近年来，由强降雨引起的城市下穿隧道、立交桥下、低洼路段大量积水的现象时有发生，有些地方一年被多次淹没，其中的窨井被雨水淹没，且有愈演愈烈的趋势。在多雨的南方城市，有些捞点积水高达数米，短时间内不能及时排走，造成一些设备进水无法在使用：如安装于道路中间窨井的投入式压力传感器，由于施工不便，一般不会开凿路面将RTU(远程终端单元)和电缆(带导气管)悬挂立杆上，将就近安装于窨井内壁上，由于投入式压力传感器电缆存在导气孔需要连通外界大气，将液面上的大气压与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的大气压，以提高测量精度，一旦雨水淹没导气孔，雨水沿着导气孔管进入设备内部，芯片等原器件短路烧坏，导致投入式压力传感器无法再使用。

若考虑防水因素，将导气管堵死，则根据理想气体状态方程，pV＝nRT(p是指理想气体的压强，V为理想气体的体积，n表示气体物质的量，T则表示理想气体的热力学温度，R为理想气体常数)；在相同的体积情况下，压强p与温度T成正比例关系，说明投入式压力传感器受温度影响：对于测量温度变化很大的液体，导气管内压强p也受到很大影响，下面做具体分析。

导气管堵住方案：假设电缆长度为10m、导气管的直径为1mm(体积为7.85cm³)、投入式压力传感器腔体内部气体体积1cm³、温度T＝300K；若测量液体深度10m，液体温度发生变化导致腔体和导气管内的气体温度升温10％(30K)，根据理想气体状态方程其导气管内的压强将增加10％，导致测量最坏结果误差为10％×P0，测量结果大约为1m高的水位误差，显然导气管堵死这种方法是难以接受的，水位越高、变化越大，其测量结果误差也越大。

导气管连通防水结构方案：电缆中导气管连接防水结构，防水结构内部腔体体积一般有数百cm3，如方案使用的防水结构尺寸为200×150×60mm，其内部腔体体积约为1000cm3，显然导气管连通的气体大大增加了，增加了2以上个数量级。假设液位测量为10m，液体温度发生变化导致腔体和导气管内的气体温度升温10％(30K)，由于腔体内气体导热性比液体差，防水结构内的温度几乎保持不变，根据理想气体状态方程，测量最坏结果误差也不到P0的1％，显然增加连通气体的体积，可以减少测量误差。

考虑到实际测量时，导气管是连通周围大气的，可以把周围大气的体积认为无穷大，再加上线性修正与温度补偿，基本不考虑液体温变对液位测量影响。基于这个思路，本接口装置目的就是连通防水结构腔体和投入式压力传感器，增加连通气体体积，可以大大减少测量误差。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种可以大大减少测量误差的窨井防水型投入式压力液位计，来解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种窨井防水型投入式压力液位计，包括防水外壳、主板、防水航空连接器和投入式压力传感器，主板设置在防水外壳内，防水航空连接器上设置有导气孔，防水航空连接器插座端与主板连接，防水航空连接器插头端与投入式压力传感器连接，防水航空连接器插头端还连接有电缆导气管，电缆导气管沿着导气孔进入到防水外壳的内部空腔。

为了进一步实现本实用新型，所述主板集成有微处理器、通信模块和电源转换模块，微处理器和通信模块均与电源转换模块电性连接。

为了进一步实现本实用新型，还包括电池接口，电池接口与电源转换模块电性连接。

为了进一步实现本实用新型，还包括通信天线，通信天线与通信模块电性连接。

为了进一步实现本实用新型，还包括预留接口，所述预留接口与微处理器电性连接。

为了进一步实现本实用新型，所述预留接口为超声波测距模块、电子水尺传感器接口。

为了进一步实现本实用新型，所述防水外壳为IP68防水铸铝外壳。

有益效果

本实用新型通过设置有电缆导气管，电缆导气管连通投入式压力传感器和防水外壳内部腔体，增加了气体的体积，满足导气的要求，可以大大减少测量误差；该设计无需增加物料成本，大大扩大了应用范围。

附图说明

图1为本实用新型窨井防水型投入式压力液位计的结构示意图；

图2为实施例一中防水航空连接器的引脚示意图；

图3为实施例二中防水航空连接器的引脚示意图；

图4为实施例三中防水航空连接器的引脚示意图。

附图标记说明：

1、防水外壳；2、主板；3、防水航空连接器；31、导气孔；4、投入式压力传感器；5、预留接口；6、电池接口；7、通信天线；8、微处理器；9、通信模块；10、电源转换模块；11、电缆导气管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构。

实施例一

如图1所示，本实用新型的窨井防水型投入式压力液位计包括防水外壳1、主板2、防水航空连接器3、投入式压力传感器4、预留接口5、电池接口6和通信天线7，其中：

防水外壳1为IP68防水铸铝外壳，其通过圆形密封圈密封，螺钉自锁进行防水，防护等级可达到IP68，可以长时间在数米深的水中浸泡，大大提高了产品的可靠性，同时延长了设备使用时间，增加了效益，降低了设备维护成本。

主板2设置在防水外壳1内，主板2集成有微处理器8、通信模块9和电源转换模块10等。

通信模块9、电源转换模块10、预留接口5、投入式压力传感器4均与微处理器8电性连接，通信天线7和电源转换模块均10与通信模块9电性连接，电池接口6与电源转换模块10电性连接。

防水航空连接器3、投入式压力传感器4、预留接口5、电池接口6、通信天线7安装在防水外壳1上；防水航空连接器3上设置有导气孔31，防水航空连接器3插座端通过导线连接主板2，在防水外壳1安装防水航空连接器3插座端时，在螺纹和安装孔内壁涂上防水胶进行密封；防水航空连接器3插头端通过电缆导线与投入式压力传感器4连接，防水航空连接器3插头端还连接有电缆导气管11，电缆导气管11沿着导气孔31进入到防水外壳1的内部空腔，安装时电缆导气管11插入导气孔31，待防水航空连接器3焊接电缆导气管11后，在防水航空连接器3尾部腔体内注满胶水；参见图2，该防水航空连接器3适用于电流型信号的投入式压力传感器，第1引脚接电源正极VCC，第2引脚接电流信号，第3引脚接电缆的导气孔31。

预留接口5为超声波测距模块、电子水尺传感器接口等。

本实用新型通过设置有电缆导气管，电缆导气管连通投入式压力传感器和防水外壳内部腔体，增加了气体的体积，满足导气的要求，可以大大减少测量误差；该设计无需增加物料成本，大大扩大了应用范围。

实施例二

参见图3，与实施例一不同的是该防水航空连接器适用于电压型信号的传感器，第1引脚接电源正极VCC，第2引脚接电源负极GND，第3引脚接电压信号，第4引脚接电缆的导气孔。

实施例三

参见图4，与实施例一不同的是该防水航空连接器适用于485差分型信号的传感器，第1引脚接电源正极VCC，第2引脚接电源负极GND，第3引脚接485+信号，第4引脚接485-信号，第5引脚接电缆的导气孔。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，且属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (7)

1.一种窨井防水型投入式压力液位计，其特征在于，包括防水外壳、主板、防水航空连接器和投入式压力传感器，主板设置在防水外壳内，防水航空连接器上设置有导气孔，防水航空连接器插座端与主板连接，防水航空连接器插头端与投入式压力传感器连接，防水航空连接器插头端还连接有电缆导气管，电缆导气管沿着导气孔进入到防水外壳的内部空腔。

2.根据权利要求1所述的窨井防水型投入式压力液位计，其特征在于，所述主板集成有微处理器、通信模块和电源转换模块，微处理器和通信模块均与电源转换模块电性连接。

3.根据权利要求2所述的窨井防水型投入式压力液位计，其特征在于，还包括电池接口，电池接口与电源转换模块电性连接。

4.根据权利要求2所述的窨井防水型投入式压力液位计，其特征在于，还包括通信天线，通信天线与通信模块电性连接。

5.根据权利要求2所述的窨井防水型投入式压力液位计，其特征在于，还包括预留接口，所述预留接口与微处理器电性连接。

6.根据权利要求5所述的窨井防水型投入式压力液位计，其特征在于，所述预留接口为超声波测距模块、电子水尺传感器接口。

7.根据权利要求1所述的窨井防水型投入式压力液位计，其特征在于，所述防水外壳为IP68防水铸铝外壳。