CN211082359U

CN211082359U - 加装水位溢出报警和水泵强切装置的水箱

Info

Publication number: CN211082359U
Application number: CN201922120134.8U
Authority: CN
Inventors: 王中锋; 姜磊; 赵春江; 安笑蕊; 李巧军; 程少宁
Original assignee: State Grid Zhongxing Co ltd
Current assignee: State Grid Zhongxing Co ltd
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-07-24
Anticipated expiration: 2029-12-02

Abstract

加装水位溢出报警和水泵强切装置的水箱，包括：水箱、磁浮球液位计、液位变送器、湿敏探测器、水泵、控制终端、水泵投切控制模块，其特征为：水箱内设置磁浮球液位计、液位变送器，并且液位变送器垂直安装在水箱中；所述湿敏探测器设置在水箱外壁上；所述液位变送器、湿敏探测器与控制终端实现信号传输；所述控制终端发送控制指令给水泵投切控制模块，并最终实现水泵的控制。

Description

加装水位溢出报警和水泵强切装置的水箱

技术领域

本实用新型涉及一种远程监控、报警水箱水位的装置，尤其是涉及一种加装水位溢出报警和水泵强切装置的水箱。

背景技术

在水箱液位控制系统中，一般通过磁浮球液位计控制补水泵启停，在工作中，水箱液位的变化导致磁性浮子位置的变化，浮球中的磁体与磁簧开关作用，达到上限或下限，使仪表电路系统的电学量发生改变，配合转换器输出电压信号至PLC，实现水泵的启停控制。但磁浮球液位计发生故障后，水泵会持续补水，形成溢水跑水事件，影响正常秩序，造成难以计量的经济损失。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述现有技术中的不足，发明一种水箱加装漏水报警和水泵强切装置，其技术方案如下：

水箱加装漏水报警和水泵强切装置，包括水箱、磁浮球液位计、液位变送器、湿敏探测器、水泵、控制终端、水泵投切控制模块，其特征为：水箱内设置磁浮球液位计、液位变送器并且液位变送器垂直安装在水箱中；所述湿敏探测器设置在水箱外壁上；所述液位变送器、湿敏探测器与控制终端实现信号传输；所述控制终端发送控制指令给水泵投切控制模块，并最终实现水泵的控制。

优选为：所述液位变送器、湿敏探测器与控制终端之间的信号传输可选无线传输或有线传输方式。

优选为：所述湿敏探测器选用有线传输方式，其采用型号为：PA-183。

优选为：所述液位变送器选用无线传输方式。

优选为：所述液位变送器包括传感器模块、仪表模块、通信模块、电源模块；所述传感器模块用于将液位高度转换成可以被采集的电信号，实现非电量到电量的变换；仪表模块包括AD单元、CPU单元，所述被采集的信号通过A/D转换后将信号输入到CPU单元；所述仪表模块通过串口将CPU发出的信号送至通信模块；通信模块将数据实时发送给无线网关，进而实现远端控制终端对液位的监测；所述电源模块用于将液位变送器中的电池电压转换成传感器模块、仪表模块和通信模块所需要的工作电压。

有益效果：采用液位变送器以及湿敏探测器实现水箱液位的双重监测，确保水箱水位处于安全线内。

附图说明

图1是本实用新型水箱加装漏水报警和水泵强切装置控制结构示意图。

图2是本实用新型水箱加装漏水报警和水泵强切装置液位变送器结构示意图。

图3是本实用新型水箱加装漏水报警和水泵强切装置液位变送器信号传输示意图。

图4为本实用新型水箱加装漏水报警和水泵强切装置液位变送器CPU单元电路原理图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。参见说明书附图1-4所示。

水箱加装漏水报警和水泵强切装置，包括水箱、磁浮球液位计、液位变送器、湿敏探测器、水泵、控制终端、水泵投切控制模块，其特征为：水箱内设置磁浮球液位计、液位变送器并且液位变送器垂直安装在水箱中；所述湿敏探测器设置在水箱外壁上；所述液位变送器、湿敏探测器与控制终端实现信号传输；所述控制终端发送控制指令给水泵投切控制模块，并最终实现水泵的控制。所述液位变送器、湿敏探测器与控制终端之间的信号传输可选无线传输或有线传输方式。所述湿敏探测器选用有线传输方式，其采用型号为：PA-183。所述液位变送器选用无线传输方式。所述液位变送器包括传感器模块、仪表模块、通信模块、电源模块；所述传感器模块用于将液位高度转换成可以被采集的电信号，实现非电量到电量的变换；仪表模块包括AD单元、CPU单元，所述被采集的信号通过A/D转换后将信号输入到CPU单元；所述仪表模块通过串口将CPU发出的信号送至通信模块；通信模块将数据实时发送给无线网关，进而实现远端控制终端对液位的监测；所述电源模块用于将液位变送器中的电池电压转换成传感器模块、仪表模块和通信模块所需要的工作电压。

本发明液位变送器采用无线液位变送器，该无线液位变送器包括：传感器模块、仪表模块、通信模块、电源模块，其中，传感器模块用于将液位高度转换成可以被采集的电信号，实现非电量到电量的变换；仪表模块由AD单元、CPU单元构成，其主要功能是采集传感器信号，通过串口送至通信模块；通信模块将数据实时发送给无线网关，进而实现远端系统平台对液位的监测；电源模块用于将电池电压转换成传感器模块、仪表模块和通信模块所需要的工作电压。传感器模块结构如图2所示，该传感器主要由树脂圆管制成的轴和可沿轴上下移动的圆状浮子组成，圆管状轴内装有由易磁化的强磁性材料制成的磁敏开关，浮子内嵌有永久磁铁。当永久磁铁靠近磁敏开关时，磁敏开关闭合，远离时，磁敏开关断开。其中，磁敏开关用干簧管来实现，干簧管是由两片端点处重叠的可磁化簧片密封于一段玻璃管中构成。两簧片分隔距离约几个微米，玻璃管中装填有高纯度惰性气体，在尚未操作时，两片簧片并未接触，当在外部施加磁场时，两片簧片端点位置由于产生不同的极性，互相吸引而闭合；当在外部施加的磁场消失时，两片簧片端点位置由于自身弹性，互相排斥而断开。液位传感器垂直安装在水箱中，当浮子的高度随着液体高度的变化而发生变化时，浮子内嵌有的永久磁铁吸引与其相应位置的干簧管闭合，形成电路短接，从而改变液位传感器的输出电压，达到将液体的高度信号转换为电信号的目的。液位传感器模块采用双传感器，由于数字传感器结构上独立于模拟传感器，所以实现了液位传感器模块的冗余设计，极大提高了其可靠性。仪表模块由AD单元、CPU单元构成。AD单元采用美国德州仪器公司推出的连续自校准模/数(A/D)转换器ADS1100。CPU单元采用美国德州仪器公司推出的16位超低功耗微控制器MSP430F169。通信模块是一款用于过程自动化的完全符合WIA系统结构与通信规范(WIA-PA)和国家标准的高可靠、超低功耗模块，其由低功耗32位微控制器和符合IEEE802.15.4标准的无线射频芯片CC2530构成；同时为了提高发射功率和接收灵敏度，在射频前端增加了低噪声放大器和功率放大器，此外，通信模块还提供了一个UART接口，将UART接口和仪表模块中CPU单元的UART接口相连，仪表模块便能够定时提供网络时间同步、本地配置及诊断等信息，并且能够通过无线网络与上层设备进行数据交换。

电源模块由四节3.7V,1600mAh锂电池组成，采用先串联后并联的方式构成一个具有7.4V，6400mAh的大容量高稳定性电池组。电池组为传感器模块、仪表模块和通信模块供电，由于仪表模块和通信模块均需要3.3V供电，因此需要电压转换芯片，来提供稳定的电压源。

本发明采用现有技术中有线湿敏探测器模块，该探测器模块型号为PA-183，将该探测器安装在水箱底部侧壁上(水箱壁材质为非导体材质)，湿敏探测器PA-183输出端通过导线与控制单元的光电隔离驱动模块连接，当水箱里的水溢出后，探测器模块触点之间通过水作为导体接通控制回路，光电隔离模块一次侧发光二极管导通，从而触发光电隔离模块二次侧三极管导通，三极管的集电极接电源VCC，发射极通过电阻与报警信号灯连接并发出报警信号，同时，触发控制水泵启动的接触器触点开关打开，关闭水泵工作。

工作原理如下：

水箱通过磁浮球液位计或浮球液位开关来实现水箱的自动补水，当水箱内缺水时，水泵启动开始向水箱注入，水箱内水位持续上升，然而，当磁浮球液位计或浮球液位开关出现损坏或失灵时，控制水泵的控制装置得不到水泵关闭信号，水箱内水位将持续升高，此时，由于液位变送器实时采集水位的信息，并将水位信息通过无线信号传输给控制终端(或上位机)，控制终端(或上位机)根据接收的水位实际信息与其内部设置的参考值进行比较，如果比较结果超出参考值，控制终端发出控制指令切断水泵电源以阻止水泵继续向水箱供水。液位变送器通过无线传输方式将采集的液位信息时时上传到上位机以使运维人员时时掌握水箱水位变动情况。

通过液位变送器检测信号实现最终水泵控制过程如下：其控制电路包括如下器件：单片机、光耦、继电器、驱动三极管、电阻等；具体电路图如下：供电电压VCC与光耦一侧的发光二极管正极连接，负极通过电阻R9与单片机输入口A0连接，发光二极管两端还连接一个保护电阻R5；光耦另一侧的集电极接12V电压源、继电器线圈一端、保护二极管D2阴极，光耦另一侧的发射极通过电阻R6与驱动三极管Q2基极连接，R6与基极之间连接分压电阻R8,R8另一端接地；继电器线圈另一端与D2的阳极、驱动三极管Q2的集电极连接，Q2的发射极接地，继电器的常闭触点K3两端接水泵电源输入/出端。

当液位变送器中CPU检测到水位超出参考值时，单片机MSP430F169的输入口A0口输出一个低电平，则单片机供电电压VCC、驱动光耦TLP521-1发光二极管阳极、4.7K电阻，A0口形成导通回路，同时光耦二次侧的发射极输出一个高电平给Q2基极，使Q2导通，从而使接触器上电工作，K3常闭触点打开，切断水泵供电。

当出现磁浮球液位计或浮球液位开关以及液位变送器同时出现故障时，水泵继续向水箱加注水，当水箱里的水溢出后，由于在水箱侧壁上设置了湿敏探测器，该湿敏探测器模块外漏触点之间通过水作为导体接通控制回路，控制终端(或上位机)中的光电隔离模块一次侧发光二极管导通，从而触发光电隔离模块二次侧三极管导通，二次侧三极管的集电极接电源VCC，发射极通过电阻与驱动三极管Q3连接并使Q3导通，触发控制水泵启动的接触器触点开关打开，关闭水泵工作。同时控制终端上的报警信号灯点亮并发出报警信号(该部分工作原理类似如上控制水泵工作的工作原理)。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.加装水位溢出报警和水泵强切装置的水箱，包括：水箱、磁浮球液位计、液位变送器、湿敏探测器、水泵、控制终端、水泵投切控制模块，其特征为：水箱内设置磁浮球液位计、液位变送器，并且液位变送器垂直安装在水箱中；所述湿敏探测器设置在水箱外壁上；所述液位变送器、湿敏探测器与控制终端实现信号传输；所述控制终端发送控制指令给水泵投切控制模块，并最终实现水泵的控制。

2.根据权利要求1所述的加装水位溢出报警和水泵强切装置的水箱，其特征为：所述液位变送器、湿敏探测器与控制终端之间的信号传输可选无线传输或有线传输方式。

3.根据权利要求2所述的加装水位溢出报警和水泵强切装置的水箱，其特征为：所述湿敏探测器选用有线传输方式，其采用型号为：PA-183。

4.根据权利要求2所述的加装水位溢出报警和水泵强切装置的水箱，其特征为：所述液位变送器选用无线传输方式。

5.根据权利要求4所述的加装水位溢出报警和水泵强切装置的水箱，其特征为：所述液位变送器包括传感器模块、仪表模块、通信模块、电源模块；所述传感器模块用于将液位高度转换成可以被采集的电信号，实现非电量到电量的变换；仪表模块包括AD单元、CPU单元，所述被采集的信号通过A/D转换后将信号输入到CPU单元；所述仪表模块通过串口将CPU发出的信号送至通信模块；通信模块将数据实时发送给无线网关，进而实现远端控制终端对液位的监测；所述电源模块用于将液位变送器中的电池电压转换成传感器模块、仪表模块和通信模块所需要的工作电压。