CN212300510U - 液位监测电路和液位监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于液位监测技术领域，尤其涉及一种液位监测电路和液位监测装置，其中，液位监测电路包括电源模块、雷达液位采集模块、压力液位采集模块、主控模块和无线通讯模块，主控模块初始上电工作时控制雷达液位采集模块开始进行液位检测，并根据雷达液位采集模块采集的第一液位检测信号确定液位未达到雷达液位采集模块的临界采集盲区时继续控制雷达液位采集模块工作，当确定液位达到雷达液位采集模块的临界采集盲区时控制压力液位采集模块启动工作，并根据第一液位检测信号或第二液位检测信号生成液位数据并通过无线通讯模块发送至上位机，从而实现高低液位的不同检测方式，提高液位检测的精度和可靠性。

Description

液位监测电路和液位监测装置

技术领域

本实用新型属于液位监测技术领域，尤其涉及一种液位监测电路和液位监测装置。

背景技术

传统的液位测量装置，主要有压力式、声波式和雷达波式单一测量装置。其中，压力式液位计属于接触式测量，具有工作可靠、质量稳定、寿命长、结构简单、体积小等优点，但存在安装比较复杂、探头易被堵塞、维护难度比较大等缺点。

传统的声波式液位计属于非接触式测量，具有安装简单、维护方便且不受液体的粘度、密度等因素的影响的特点，但是存在发射角度过大、无法在垂直竖井空间内测量等缺点。

传统的雷达波式液位计属于非接触式测量，具有工作可靠、质量稳定、寿命长等优点，但是存在测量盲区。

因此，传统单一的液位测量装置均不能准确测量液位。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液位监测电路，旨在解决传统的液位测量装置存在不能准确测量液位的问题。

本实用新型实施例的第一方面提了一种液位监测电路，液位监测电路包括电源模块、雷达液位采集模块、压力液位采集模块、主控模块和无线通讯模块；

所述电源模块分别与所述电源模块、所述雷达液位采集模块、所述压力液位检测模块和所述无线通讯模块电性连接，所述雷达液位采集模块、所述压力液位采集模块和所述无线通讯模块还与所述主控模块电性连接，所述雷达液位采集模块设置在待测设备的顶部，所述压力液位采集模块设置在所述雷达液位采集模块的临界采集盲区；

所述主控模块，用于输出第一控制信号至所述雷达液位采集模块，以控制所述雷达液位采集模块启动工作；

所述雷达液位采集模块，用于在启动工作时，发出雷达波信号至所述待测设备，以检测所述待测设备内的液位，根据检测结果生成第一液位检测信号并输出至所述主控模块；

所述主控模块，在根据所述第一液位检测信号确定所述液位达到所述雷达液位采集模块的临界采集盲区且所述待测设备内的液体与所述压力液位采集模块接触时，输出第二控制信号至所述压力液位采集模块，以控制所述压力液位采集模块启动工作；

所述压力液位采集模块，用于在启动工作时，检测所述待测设备内的液位，根据检测结果生成第二液位检测信号并输出至所述主控模块；

所述主控模块，还用于根据所述第一液位检测信号或所述第二液位检测信号生成液位数据并通过所述无线通讯模块发送至上位机。

在一个实施例中，所述液位监测电路还包括调试接口模块，所述调试接口模块分别与所述电源模块和所述主控模块电性连接；

所述调试接口模块，用于连接外部调试设备并将外部调试设备输出的调试信号输出至所述主控模块，以对所述主控模块进行参数调试。

在一个实施例中，所述雷达波信号的频率范围为50GHz～100GHz。

在一个实施例中，所述雷达液位采集模块包括雷达液位计或者雷达液位传感器。

在一个实施例中，所述压力液位采集模块包括压力式液位计或者压力液位传感器。

本实用新型实施例的第二方面提了一种液位监测装置，液位监测装置包括壳体和如上所述的液位监测电路，所述液位监测电路包括电源模块、雷达液位采集模块、压力液位采集模块、主控模块和无线通讯模块，所述电源模块、所述主控模块和所述无线通讯模块设置在所述壳体内，所述压力液位采集模块设置在所述壳体的外部，所述雷达液位采集模块嵌设在所述壳体上。

在一个实施例中，所述主控模块和所述无线通讯模块设置在电路板上。

在一个实施例中，所述液位监测装置还包括用于固定安装所述压力液位采集模块的固定支架，所述固定支架与所述壳体固定连接。

在一个实施例中，所述壳体上还设置有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述无线通讯模块包括通讯组件和天线组件，所述第一通孔嵌设并露出所述雷达液位采集模块，所述第二通孔穿过连接所述主控模块和所述压力液位采集模块之间的连接线，所述第三通孔穿过所述天线组件。

本实用新型实施例通过采用电源模块、雷达液位采集模块、压力液位采集模块、主控模块和无线通讯模块组成液位监测电路，主控模块初始上电工作时控制雷达液位采集模块开始进行液位检测，并根据雷达液位采集模块采集的第一液位检测信号确定当前液位是否达到雷达液位采集模块的临界采集盲区，在确定液位未达到雷达液位采集模块的临界采集盲区时继续控制雷达液位采集模块工作，当确定液位达到雷达液位采集模块的临界采集盲区时且待测设备内的液体与压力液位采集模块接触时，控制压力液位采集模块启动工作，并根据第一液位检测信号和第二液位检测信号生成液位数据并通过无线通讯模块发送至上位机，从而实现高低液位的不同检测方式，提高液位检测的精度和可靠性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的液位检测电路的第一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的雷达液位采集模块和压力液位采集模块的安装示意图；

图3为本申请实施例提供的液位检测电路的第二种结构示意图；

图4为本申请实施例提供的端口调试电路的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的液位检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型实施例的第一方面提了一种液位监测电路。

如图1所示，图1为本申请实施例提供的液位检测电路的结构示意图，液位监测电路包括电源模块10、雷达液位采集模块20、压力液位采集模块30、主控模块40和无线通讯模块50；

电源模块10分别与电源模块10、雷达液位采集模块20、压力液位检测模块和无线通讯模块50电性连接，雷达液位采集模块20、压力液位采集模块30 和无线通讯模块50还与主控模块40电性连接，雷达液位采集模块20设置在待测设备300的顶部，压力液位采集模块30设置在雷达液位采集模块20的临界采集盲区；

主控模块40，用于输出第一控制信号至雷达液位采集模块20，以控制雷达液位采集模块20启动工作；

雷达液位采集模块20，用于在启动工作时，发出雷达波信号至待测设备 300，以检测待测设备300内的液位，根据检测结果生成第一液位检测信号并输出至主控模块40；

主控模块40，在根据第一液位检测信号确定液位达到雷达液位采集模块20 的临界采集盲区且待测设备300内的液体与压力液位采集模块30接触时，输出第二控制信号至压力液位采集模块30，以控制压力液位采集模块30启动工作；

压力液位采集模块30，用于在启动工作时，检测待测设备300内的液位，根据检测结果生成第二液位检测信号并输出至主控模块40；

主控模块40，还用于根据第一液位检测信号或第二液位检测信号生成液位数据并通过无线通讯模块50发送至上位机。

本实施例中，待测设备300可为管道、储液罐、水塔等结构，雷达液位采集模块2020设置在待测设备300的顶部，主控模块40初始上电工作时，输出第一控制信号控制雷达液位采集模块20启动工作，雷达液位采集模块20发出雷达波信号至待测设备300，并根据接收到的电磁波信号的时间行程确定当前被测容器的液位，其中，雷达波信号的频率范围为50GHz～100GHz，在一个实施例中，雷达波信号为60GHz或者77GHz，雷达液位采集模块20并生成第一液位检测信号输出至主控模块40，此时，主控模块40根据第一液位检测信号确定液位是否达到雷达液位采集模块20的临界采集盲区，当液位未达到雷达液位采集模块20的临界采集盲区时则继续控制雷达液位采集模块20工作，当液位达到雷达液位采集模块20的临界采集盲区且待测设备300内的液体与压力液位采集模块30接触时，主控模块40则控制压力液位采集模块30启动工作，压力液位采集模块30检测待测设备300内的液位，并根据检测结果生成第二液位检测信号输出至主控模块40，主控模块40根据压力液位采集模块30和雷达液位采集模块20实时监测液位状态并实时切换至不同的液位采集模块，并通过无线通讯模块50反馈液位数据至上位机，以使维护人员获知待测设备300内的液位状态，上位机可为PC机、笔记本、监控平台等。

压力液位采集模块30的安装位置根据雷达液位采集模块20的临界盲区位置进行确定，雷达液位采集模块20的临界盲区位置则根据雷达液位采集模块 20的安装位置进行确定，如图2所示，雷达液位采集模块20设置在待测设备 300的顶部，当待测设备300为桶状且具有面盖时，雷达液位采集模块20可设置在面盖朝向底部的一侧，或者设置在顶部侧壁上，当待测设备300为管道时，雷达液位采集模块20则设置在顶部侧壁上，具体根据待测设备300的结构进行设定，当雷达液位采集模块20设置在待测容器的H2高度位置时，H1至H2之间雷达液位采集模块20均不能获取到正确的电磁波信号，因此，H1为雷达液位采集模块20的临界盲区位置，压力液位采集模块30设置在H1高度位置上，并在液位上升至H1时进行液位检测并反馈第二液位检测信号至主控模块40，从而提高液位检测精度和可靠性。

电源模块10、主控模块40和无线通讯模块50可设置在待测设备300内部或者外部，具体安装位置根据的待测设备300结构和测量需求进行设置，电源模块10和主控模块40通过信号线分别与压力液位采集模块30和雷达液位采集模块20连接，其中，压力液位采集模块30和雷达液位采集模块20还通过水工胶带、密封圈等防水结构进行防水保护，避免出现短路问题。

电源模块10可采用电池或者电源适配器，当电源模块10设置在待测设备300内时，为了简化布线难度，电源模块10采用电池，并密封设置在壳体内，当电源模块10设置在待测设备300外时，则可选择电池和电源适配器，具体根据安装位置进行确定，在此不作具体限制，在一个实施例中，电源模块10为电池。

主控模块40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，主控模块40可包括至少一个控制器，或者包括多个控制器，并分别进行逻辑控制和数据处理等，具体结构不限，主控模块 40还可包括用于存储信息的存储器，存储器可以是智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。

无线通讯模块50可为蓝牙模块、WIFI模块、RS485无线通讯模块50等，在一个实施例中，无线通讯模块50为RS485无线通讯模块50，RS485无线通讯模块50包括通讯组件51和天线，通过天线进行信号发送和接收，以及通过通讯组件51进行信号滤波处理等。

雷达液位采集模块20可采用雷达液位计或者雷达液位传感器，在一个实施例中，雷达液位采集模块20包括雷达液位传感器，雷达液位传感器用于发送和接收到的电磁波信号，并进行模数转换后输出回波数据至主控模块40，压力液位传采集模块可采用压力式液位计或者压力液位传感器，在一个实施例中，压力液位采集模块30包括压力液位传感器，压力液位传感器获取当前液位的压力或者压强，并反馈压力数据至主控模块40，主控模块40对回波数据和压力数据进行数据补偿后获取待测设备300的当前液位，并对应输出液位数据至上位机。

本实用新型实施例通过采用电源模块10、雷达液位采集模块20、压力液位采集模块30、主控模块40和无线通讯模块50组成液位监测电路，主控模块40 初始上电工作时控制雷达液位采集模块20开始进行液位检测，并根据雷达液位采集模块20采集的第一液位检测信号确定当前液位是否达到雷达液位采集模块20的临界采集盲区，在确定液位未达到雷达液位采集模块20的临界采集盲区时继续控制雷达液位采集模块20工作，当确定液位达到雷达液位采集模块 20的临界采集盲区时且待测设备300内的液体与压力液位采集模块30接触时，控制压力液位采集模块30启动工作，并根据第一液位检测信号或第二液位检测信号生成液位数据并通过无线通讯模块50发送至上位机，从而实现高低液位的不同检测方式，提高液位检测的精度和可靠性。

如图3所示，由于不同待测设备300内的液位监测要求以及安装方式不同，为了兼容更多待测设备300，在一个实施例中，液位监测电路还包括调试接口模块60，调试接口模块60分别与电源模块10和主控模块40电性连接；

液位监测电路在初始安装时，还通过调试接口电路连接外部调试设备对主控模块40进行参数调试，外部调试设备可为终端设备，例如手机、PC机等，通过对主控模块40进行参数调试，可适用于更多类型的待测设备300。

如图4所示，在一个实施例中，端口调试电路包括调试芯片U1和调试接口(图未示出)，调试接口连接外部调试设备和调试芯片U1，调试芯片U1连接调试接口、主控模块40以及电源模块10，调试接口模块60的结构和型号可根据实际需求进行选择，在一个实施例中，调试接口模块60为RS232调试接口模块。

如图3所示，在一个实施例中，液位监测电路还包括用于采集待测设备300 温湿度参数的温湿度采集模块70，温湿度采集模块70与主控模块40电性连接，温湿度采集模块70设置在待测设备300的顶部，温湿度采集模块包括温湿度传感器，本实施例中，温湿度传感器实时采集待测设备300的温湿度数据，并反馈至主控模块40，同时主控模块40根据温湿度数据判断待测设备300内的温湿度是否在预设范围内，并对应反馈至上位机。

如图4所示，本申请实施例的第二方面提了一种液位监测装置，液位监测装置包括壳体200和液位监测电路，该液位监测电路的具体结构参照上述实施例，由于本液位监测装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，电源模块10、主控模块40和无线通讯模块50设置在壳体200内，压力液位采集模块30设置在壳体200的外部，雷达液位采集模块20嵌设在壳体200上。

本实施例中，壳体200为具有内腔的壳体200，电源模块10、主控模块40 和无线通讯模块50设置在壳体200内，压力液位采集模块30设置在壳体200 外部，并通过信号线与主控模块40连接，雷达液位采集模块20嵌设在壳体200 上，同样通过信号线与主控模块40连接，壳体200可包括面盖以形成密封结构，在一个实施例中，在一个实施例中，为了提高各模块的集成度，简化液位监测装置的结构，主控模块40和无线通讯模块50设置在电路板210上，电源模块 10采用电池，并与电路板210电性连接，以将直流电源输出至各功能模块，同时，为了实现液位监测装置一体化设计，液位监测装置还包括用于固定安装压力液位采集模块30的固定支架220，固定支架220与壳体200固定连接，液位监测装置只需将壳体200固定安装在待测设备300内，液位监测装置其余结构无需再进行固定安装，简化了液位监测装置的安装难度，固定之间可为直线型或者L型结构，并通过螺丝锁付或者U型环结构固定压力液位采集模块30，固定支架220的具体类型和压力液位采集模块30安装方式不限，可根据实际需求进行设计。

同时，减少从壳体200内部布线至液位检测模块，在一个实施例中，壳体 200上还设置有第一通孔230、第二通孔240和第三通孔250，无线通讯模块50 包括通讯组件51和天线组件52，第一通孔230嵌设并露出雷达液位采集模块 20，第二通孔240穿过连接主控模块40和压力液位采集模块30之间的连接线，第三通孔250穿过天线组件52，雷达液位采集模块20嵌设固定在第一通孔230，并通过信号线与主控模块40连接，压力液位采集模块30与主控模块40之间的连接线直接通过第二通孔240，同时，用于收发无线信号的天线组件52穿过第三通孔250并对外接收或者发送无线信号，在各通孔位置还设置有水工胶带、密封圈等防水结构进行防水保护，避免液位过高淹没液位监测装置时造成进水短路等问题。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液位监测电路，其特征在于，包括电源模块、雷达液位采集模块、压力液位采集模块、主控模块和无线通讯模块；

所述电源模块分别与所述电源模块、所述雷达液位采集模块、所述压力液位检测模块和所述无线通讯模块电性连接，所述雷达液位采集模块、所述压力液位采集模块和所述无线通讯模块还与所述主控模块电性连接，所述雷达液位采集模块设置在待测设备的顶部，所述压力液位采集模块设置在所述雷达液位采集模块的临界采集盲区；

所述主控模块，用于输出第一控制信号至所述雷达液位采集模块，以控制所述雷达液位采集模块启动工作；

所述雷达液位采集模块，用于在启动工作时，发出雷达波信号至所述待测设备，以检测所述待测设备内的液位，根据检测结果生成第一液位检测信号并输出至所述主控模块；

所述主控模块，在根据所述第一液位检测信号确定所述液位达到所述雷达液位采集模块的临界采集盲区且所述待测设备内的液体与所述压力液位采集模块接触时，输出第二控制信号至所述压力液位采集模块，以控制所述压力液位采集模块启动工作；

所述压力液位采集模块，用于在启动工作时，检测所述待测设备内的液位，根据检测结果生成第二液位检测信号并输出至所述主控模块；

所述主控模块，还用于根据所述第一液位检测信号或所述第二液位检测信号生成液位数据并通过所述无线通讯模块发送至上位机。

2.如权利要求1所述的液位监测电路，其特征在于，所述液位监测电路还包括调试接口模块，所述调试接口模块分别与所述电源模块和所述主控模块电性连接；

所述调试接口模块，用于连接外部调试设备并将外部调试设备输出的调试信号输出至所述主控模块，以对所述主控模块进行参数调试。

3.如权利要求1所述的液位监测电路，其特征在于，所述雷达波信号的频率范围为50GHz～100GHz。

4.如权利要求1所述的液位监测电路，其特征在于，所述雷达液位采集模块包括雷达液位计或者雷达液位传感器。

5.如权利要求1所述的液位监测电路，其特征在于，所述压力液位采集模块包括压力式液位计或者压力液位传感器。

6.如权利要求1～5任一项所述的液位监测电路，其特征在于，所述液位监测电路还包括用于采集所述待测设备温湿度参数的温湿度采集模块，所述温湿度采集模块与所述主控模块电性连接，所述温湿度采集模块设置在所述待测设备的顶部，所述温湿度采集模块包括温湿度传感器。

7.一种液位监测装置，其特征在于，包括壳体和如权利要求1～6任一项所述的液位监测电路，所述液位监测电路包括电源模块、雷达液位采集模块、压力液位采集模块、主控模块和无线通讯模块，所述电源模块、所述主控模块和所述无线通讯模块设置在所述壳体内，所述压力液位采集模块与所述壳体固定连接，所述雷达液位采集模块固定设置在所述壳体上。

8.如权利要求7所述的液位监测装置，其特征在于，所述电源模块、所述主控模块和所述无线通讯模块设置在电路板上。

9.如权利要求7所述的液位监测装置，其特征在于，所述液位监测装置还包括用于固定安装所述压力液位采集模块的固定支架，所述固定支架与所述壳体固定连接。

10.如权利要求7所述的液位监测装置，其特征在于，所述壳体上还设置有第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述无线通讯模块包括通讯组件和天线组件，所述第一通孔嵌设并露出所述雷达液位采集模块，所述第二通孔穿过连接所述主控模块和所述压力液位采集模块之间的连接线，所述第三通孔穿过所述天线组件。

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