CN212337593U - 一种智能排水控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种智能排水控制系统涉及排水系统，尤其适用于变电站防汛排水、矿井作业排水、仓库、粮库防汛排水。包括智能中央控制器、水泵电流信号输入及比较模块、液位信号输入及比较模块、液位传感器、水泵电流传感器、液位信号给定单元模块、电流信号给定单元模块、手动控制输入模块、时间设定模块、控制输出模块、水泵控制单元、报警模块、显示单元模块、通讯模块、无线远程控制模块、远程手机移动控制终端、远程控制中心平台和电源模块。实现了手动与自动、远程与就地、实时监控数据的全新智能型排水；将转换开关、启停按钮能功能集中于新型排水控制器上；减少接触不良所造成的设备故障；控制参数可以就地、远程平台、手机APP进行设置或更改。

Description

一种智能排水控制系统

技术领域

本实用新型一种智能排水控制系统涉及排水系统，尤其适用于变电站防汛排水、矿井作业排水、仓库、粮库防汛排水。

背景技术

目前，大部分变电站的排水控制是简单的利用浮球开关来控制水泵的启动和停止，把浮球安装在要控制的位置上，当液位上升到一定位置是泵启动，浮球输出开关量。在浮球使用过程中容易不回位，从而对水泵误控制。并且操作人员无法实时准确的知道当前的水位。对于水泵的保护是通过热继电器来对水泵进行空载或过载的保护。现场对排水控制设备进行手自动切换控制时，是通过现场的转换开关来实现的。也就是说要想手动开泵，必须要到现场进行操作。这都使工作人员无法实时的掌握各变电站的水位、控制设备的状态。

上述控制装置的主要缺点包括：

1、无法实时直观的监测水位的高度和水泵的工作运行电流的大小，无法对设备进行有效的保护；

2、无法实现远程监控平台的控制以及无线手机监控和操作；

3、浮球开关的触点在水中容易不回位使得水泵误动作；

4、无法根据不同的工作环境进行液位控制点的数据进行设置（如空载电流、过载电流、控制液位、水泵工作时间等等）；

5、机械式的转换开关及按钮长期处在室外触点容易氧化产生接触不好，增加故障点，增加工作人员的工作量；

6、没有报警微信推送，设备故障时只有工作人员巡检时才能发现解决。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种智能排水控制系统，采用工业级芯片、高可靠型固态继电器、高度集成设计；是一种实现手动与自动、远程与就地、实时监控数据的全新智能型排水系统；将所有转换开关、启停按钮能功能全部集中于新型排水控制器上；减少接触不良所造成的设备故障；所有控制参数可以就地、远程平台、手机APP上进行设置或更改。

本实用新型是采取以下技术方案实现的：

智能排水控制系统包括智能中央控制器、水泵电流信号输入及比较模块、液位信号输入及比较模块、液位传感器、水泵电流传感器、液位信号给定单元模块、电流信号给定单元模块、手动控制输入模块、时间设定模块、控制输出模块、水泵控制单元、报警模块、显示单元模块、通讯模块、无线远程控制模块、远程手机移动控制终端、远程控制中心平台和电源模块；

智能中央控制器的输入端分别与水泵电流信号输入及比较模块、液位信号输入及比较模块、手动控制输入模块、时间设定模块及电源模块相连；智能中央控制器的输出端分别与控制输出模块、报警模块、显示单元以及通讯模块相连；

所述通讯模块与远程控制中心平台相连，通讯模块通过无线远程控制模块与远程手机移动控制终端相连；

所述液位传感器安装在变电站积水池中，智能中央控制器与液位传感器以及液位信号给定单元模块分别通过液位信号输入级比较模块相连；液位信号输入及比较模块的输入端分别与液位信号传感器以及液位信号给定单元模块相连；其中液位传感器的输出端与液位信号输入比较模块的输入端相连，液位信号给定单元输出端与液位信号输入比较模块的输入端相连；

液位信号输入及比较模块的输出端与智能中央控制器相连；智能中央控制器通过控制输出模块与水泵控制单元相连，用于控制水泵工作状态；

水泵电流信号输入比较模块的输入端分别与水泵电流传感器以及水泵电流给定单元模块相连，水泵电流信号输入比较模块的输出端与智能中央控制器相连；

所述电源模块采用24V电源模块，所述电源模块的输入端连接220V交流电，电源模块的输出端与智能中央控制器、液位传感器、水泵电流传感器、水泵电流信号输入及比较模块、液位信号输入及比较模块、通讯模块、报警模块、控制输出模块无线远程控制模块、以及显示单元模块相连，用于为智能中央控制器、液位传感器、水泵电流传感器、水泵电流信号输入及比较模块、液位信号输入及比较模块、通讯模块、报警模块、控制输出模块、以及显示单元模块供电。

所述水泵控制单元包括主泵控制单元和备泵控制单元，主泵控制单元与主泵相连，备泵控制单元与备泵相连；水泵电流传感器包括主泵电流信号传感器和备泵电流信号传感器；水泵电流给定单元包括主泵电流给定单元模块和备泵电流给定单元模块；水泵电流信号输入比较模块的输入端分别与主泵电流信号传感器、备泵电流信号传感器、主泵电流给定单元模块、以及备泵电流给定单元模块相连；水泵电流信号输入比较模块的输出端与智能中央控制器连接；主、备泵电流信号输入比较模块用于将主、备泵电流信号和水泵信号给定单元的信号进行隔离、比较后输出给智能中央控制器。

液位信号输入及比较模块用于将液位传感器信号和液位信号给定单元的信号进行隔离、比较后输出给智能中央控制器。

液位信号给定单元用于对液位的量程、主泵启动液位高度、备泵启动液位高度及报警液位高度进行设置给定。

所述通讯模块采用通讯分配隔离模块。

所述液位传感器采用投入式液位计现场显示液位数值，输出4-20mA连续模拟量信号至信号输入比较模块。

所述电流传感器采用电流变送器，用以来测量水泵的工作电流，输出4-20mA连续模拟量信号至水泵电流信号输入及比较模块。

所述电流信号给定单元用于对水泵工作电流的量程、水泵工作的过载电流和空载载电流进行设置给定。

所述时间设定模块具有时钟功能，对水泵的工作时间进行记录和报警设定，从而保护设备安全有效运行；时间设定单元的输出端与智能中央控制器输入端相连。

所述手动控制输入模块用于切换手动状态下现场控制输出给智能中央控制器，从而控制水泵的启动和停止；手动控制输入模块的输出端与智能中央控制器的输入端相连。

控制输出模块的输入端连接智能中央控制器输出端，控制输出模块的输出端连接水泵控制单元；控制输出模块用于接收智能中央控制器输出指令，并控制水泵控制单元电源接通和关断。

水泵控制单元用于控制水泵的启停，水泵控制单元的输入端连接控制输出模块，其输出端连接水泵。

报警输出模块具备液位报警、主泵空载报警、主泵过载报警、备泵空载报警、备泵过载报警、主泵工作时间报警、备泵工作时间报警和工作电源失电报警的功能；报警输出模块的输入端连接智能中央控制器，其输出端与显示单元模块以及通讯模块连接。

显示单元模块用于显示积水池液位、主泵工作液位、备泵工作液位、报警液位、主泵运行状态、主泵工作电流、主泵空载电流、主泵空载电流、备泵运行状态、备泵工作电流、备泵空载电流、备泵空载电流、报警信息及历史记录和时间设定值，显示单元的输入端分别与智能中央控制器以及报警模块相连。

通讯模块采用通讯分配隔离模块，支持一分二隔离通讯，一路接远程控制中心，一路接无线远程控制模块；通讯分配隔离模块的输入端连接智能中央控制器，通讯分配隔离模块的输出端连接远程控制中心以及无线远程控制模块。

无线远程控制模块用于将系统数据实时发送到远程手机移动控制终端并将报警信息实时的进行微信推送；无线远程控制模块的输入端连接通讯模块，无线远程控制模块的输出端连接远程手机移动控制终端。

远程手机移动控制终端上装有应用软件APP，远程控制中心和远程手机移动控制终端可以实时采集到设备的运行报警数据，也可以随时通过APP进行有必要的参数设定以及远程手动控制主、备泵的启停；远程控制中心的输入端与通讯模块相连。

工作原理：本控制系统应用时，智能中央控制器在自动状态下根据液位信号传感器的积水池的液位高低以及水泵工作电流传感器的电流大小，将输入信号进行逻辑运算并输出至控制输出模块从而控制水泵启停；在手动状态下由手动控制输入模块给智能中央控制器指令从而控制水泵的启动停止；同时，将信号输出给显示单元模块、报警模块和通讯模块输出至远程控制中心以及手机移动控制终端。

智能排水控制系统的控制方法，包括如下步骤：

1、将液位传感器安装在变电站积水池中，将液位信号输入及比较模块与液位传感器相连；将主泵控制单元与主泵相连，备泵控制单元与备泵相连；

2、对本系统的液位信号给定单元进行液位控制参数进行设定；

（1）设置测量液位量程，使设定的量程与液位传感器的量程一致；

（2）设置水泵运行液位和控制回差值；

（2-1）设置主泵运行液位和控制回差值；

（2-2）设置主泵运行液位和控制回差值；

3、根据现场主泵和备泵的功率，对主泵和备泵进行过载电流以及空载电流设置；

4、通过时间设定模块进行主泵和备泵运行时间的设定；

5、在自动状态下，液位传感器将液位信号传送给智能中央控制器，当检测到变电站积水池液位达到设定的主泵运行液位时，智能中央控制器发出信号，使主泵电源接通，主泵运行排水；如果雨季水量大，主泵不能及时排出而使得液位继续上升到设定的备泵运行电流时，备泵电源接通，备泵运行排水；如果两台水泵同时开液位还在上升，上升到设置的报警值时，报警模块输出信号至远程控制中心，并通过微信推送到工作人员的手机，提示尽快到现场检查；

6、当变电站积水池液位下降至低于设置的报警液位时，报警解除；当变电站积水池液位下降到低于设置的备泵工作液位值时，备泵失电停止运行；当变电站积水池液位下降至低于设置的主泵工作液位时，主泵失电停止运行；完成一个排水周期。

在步骤4中，如主泵或备泵运行时间超过设定时间时，报警模块进行报警，并微信推送提示短信，让工作人员根据天气等实际情况判断现场有无不安全情况发生。

在步骤5和步骤6中，当水泵在运行时，本系统监测到主泵或备泵的工作电流高于设定的过载电流值或低于设定的空载电流时，智能中央控制器控制自动断开相应主泵或备泵的工作电源，并报警输出至远程控制中心和短信推送给工作人员，要求到现场进行水泵检查维修，故障排除后复位，本系统正常运行。

在自动状态下运行时，本系统能通过远程控制中心和手机移动终端对参数的设定和对水泵的手动控制；也能通过现场自动切换进行现场的手动控制。

本实用新型实现了手动与自动、远程与就地、实时监控数据的全新智能型排水；将所有转换开关、启停按钮能功能全部集中于新型排水控制器上；减少接触不良所造成的设备故障；所有控制参数可以就地、远程平台、手机APP上进行设置或更改。非常方便、实用，适用于各大小变电站使用。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型系统的结构原理框图；

图2是本实用新型系统的应用场景图。

图中：1、主泵，2、备泵，3、变电站积水池，4、液位传感器。

具体实施方式

下面结合附图1～2和具体实施例，对本实用新型做详细说明。

本实用新型智能排水控制系统包括智能中央控制器、水泵电流信号输入及比较模块、液位信号输入及比较模块、液位传感器、水泵电流传感器、液位信号给定单元模块、电流信号给定单元模块、手动控制输入模块、时间设定模块、控制输出模块、水泵控制单元、报警模块、显示单元模块、通讯模块、无线远程控制模块、远程手机移动控制终端、远程控制中心平台和电源模块。

所述液位传感器４安装在变电站积水池3中，智能中央控制器与液位传感器以及液位信号给定单元模块分别通过液位信号输入级比较模块相连；液位信号输入及比较模块的输入端分别与液位信号传感器以及液位信号给定单元模块相连；其中液位传感器的输出端与液位信号输入比较模块的输入端相连，液位信号给定单元输出端与液位信号输入比较模块的输入端相连。

通讯模块与远程控制中心平台相连，通讯模块通过无线远程控制模块与远程手机移动控制终端相连。

水泵控制单元包括主泵控制单元和备泵控制单元，主泵控制单元与主泵1相连，备泵控制单元与备泵2相连；水泵电流传感器包括主泵电流信号传感器和备泵电流信号传感器；水泵电流给定单元包括主泵电流给定单元模块和备泵电流给定单元模块；水泵电流信号输入比较模块的输入端分别与主泵电流信号传感器、备泵电流信号传感器、主泵电流给定单元模块、以及备泵电流给定单元模块相连；水泵电流信号输入比较模块的输出端与智能中央控制器连接；主、备泵电流信号输入比较模块用于将主、备泵电流信号和水泵信号给定单元的信号进行隔离、比较后输出给智能中央控制器。

本实用新型中所述的智能中央控制器可采用市售的单片机作为主要芯片，例如51单片机。

水泵电流信号输入及比较模块和液位信号输入及比较模块可采用了现有已知的比较和放大电路。

水泵电流传感器可采用市售的电流传感器。

液位信号给定单元模块和电流信号给定单元模块可采用已知的标准信号给定装置。

手动控制输入模块可采用触摸液晶屏和键盘。

时间设定模块可采用现有的时钟模块。

控制输出模块可采用GST-LD-8301输入/输出模块。

水泵控制单元可采用现有的水泵控制器。

无线远程控制模块可采用现有的无线远程控制器。

所述通讯模块可采用市售的485通讯隔离模块。

具体实施例：

本实施例中，本实用新型系统用于监控某变电站积水池3，其具体使用方法包括如下步骤：

1、将液位传感器安装在变电站积水池中，液位传感器可以根据现场积水池深度不同选择相应量程的XQ系列液位传感器，液位传感器输出是连续的模拟量4-20mA电流信号；将本系统的液位信号输入及比较模块与液位传感器相连；将主泵控制单元与主泵相连，备泵控制单元与备泵相连；

2、根据现场情况对本系统的液位信号给定单元进行液位控制参数进行设定；

(a）测量液位量程设置（设定量程要和液位传感器的量程一致，否则显示值会不准，从而影响控制的准确性）；

(b)主泵运行液位的设置和控制回差值的设置；

(c)备泵运行液位的设置和控制回差值的设置。

3、根据现场水泵功率，对主泵1和备泵2进行主、备泵的过载电流以及空载电流进行设置，从而保护设备的正常安全运行；此步设置操作不通本系统的主、备泵电流信号给定单元。

4、通过本系统时间设定模块进行主、备泵运行时间的设定；如主、备泵运行时间超过设定时间时，本系统报警输出并微信推送提示短信，让工作人员根据天气等实际情况判断现场有无不安全情况发生。

5、本系统在自动状态下，当检测到变电站积水池3液位达到设定的主泵运行液位时，智能中央控制器发出信号，使主泵电源接通，主泵1运行排水；如果雨季水量大，一台水泵不能及时排出而使得液位继续上升到设定的备泵运行电流时，备泵2电源接通，备泵2运行排水。如果两台水泵同时开液位还在上升，上升到设置的报警值时，本系统报警输出至远程控制中心和微信推送到工作人员的手机，提示尽快到现场检查。

6、当变电站积水池3液位下降至低于设置的报警液位时，报警解除；当变电站积水池3液位下降到低于设置的备泵工作液位值时，备泵失电停止运行；当变电站积水池3液位下降至低于设置的主泵工作液位时，主泵失电停止运行；完成一个排水周期。

当水泵在运行时，本系统监测到工作电流高于设定的过载电流值或低于设定的空载电流时，本系统会自动断开水泵的工作电源。并报警输出至远程控制中心和短信推送给工作人员。要求到现场进行水泵检查维修，故障排除后复位，本系统正常运行。

本系统在自动状态下运行，可以通过远程控制中心和手机移动终端对参数的设定和对水泵的手动控制。也可以通过现场手自动切换进行现场的手动控制。

通过上述说明可以看到，本系统可以对单台设备和多台设备进行智能控制。因此控制方式更为灵活，控制范围广，便于推广和使用。

Claims (6)

1.一种智能排水控制系统，其特征在于，包括智能中央控制器、水泵电流信号输入及比较模块、液位信号输入及比较模块、液位传感器、水泵电流传感器、液位信号给定单元模块、电流信号给定单元模块、手动控制输入模块、时间设定模块、控制输出模块、水泵控制单元、报警模块、显示单元模块、通讯模块、无线远程控制模块、远程手机移动控制终端、远程控制中心平台和电源模块；

智能中央控制器的输入端分别与水泵电流信号输入及比较模块、液位信号输入及比较模块、手动控制输入模块、时间设定模块及电源模块相连；智能中央控制器的输出端分别与控制输出模块、报警模块、显示单元以及通讯模块相连；

所述通讯模块与远程控制中心平台相连，通讯模块通过无线远程控制模块与远程手机移动控制终端相连；

所述液位传感器安装在变电站积水池中，智能中央控制器与液位传感器以及液位信号给定单元模块分别通过液位信号输入级比较模块相连；液位信号输入及比较模块的输入端分别与液位信号传感器以及液位信号给定单元模块相连；其中液位传感器的输出端与液位信号输入比较模块的输入端相连，液位信号给定单元输出端与液位信号输入比较模块的输入端相连；

液位信号输入及比较模块的输出端与智能中央控制器相连；智能中央控制器通过控制输出模块与水泵控制单元相连，用于控制水泵工作状态；

水泵电流信号输入比较模块的输入端分别与水泵电流传感器以及水泵电流给定单元模块相连，水泵电流信号输入比较模块的输出端与智能中央控制器相连；

所述电源模块采用24V电源模块，所述电源模块的输入端连接220V交流电，电源模块的输出端与智能中央控制器、液位传感器、水泵电流传感器、水泵电流信号输入及比较模块、液位信号输入及比较模块、通讯模块、报警模块、控制输出模块无线远程控制模块、以及显示单元模块相连，用于为智能中央控制器、液位传感器、水泵电流传感器、水泵电流信号输入及比较模块、液位信号输入及比较模块、通讯模块、报警模块、控制输出模块、以及显示单元模块供电。

2.根据权利要求1所述的智能排水控制系统，其特征在于，所述水泵控制单元包括主泵控制单元和备泵控制单元，主泵控制单元与主泵相连，备泵控制单元与备泵相连；水泵电流传感器包括主泵电流信号传感器和备泵电流信号传感器；水泵电流给定单元包括主泵电流给定单元模块和备泵电流给定单元模块；水泵电流信号输入比较模块的输入端分别与主泵电流信号传感器、备泵电流信号传感器、主泵电流给定单元模块、以及备泵电流给定单元模块相连；水泵电流信号输入比较模块的输出端与智能中央控制器连接；主、备泵电流信号输入比较模块用于将主、备泵电流信号和水泵信号给定单元的信号进行隔离、比较后输出给智能中央控制器。

3.根据权利要求1或2所述的智能排水控制系统，其特征在于，所述液位传感器采用投入式液位计现场显示液位数值，输出4-20mA连续模拟量信号至信号输入比较模块。

4.根据权利要求1或2所述的智能排水控制系统，其特征在于，所述水泵电流传感器采用电流变送器，用以来测量水泵的工作电流，输出4-20mA连续模拟量信号至水泵电流信号输入及比较模块。

5.根据权利要求1或2所述的智能排水控制系统，其特征在于，通讯模块采用通讯分配隔离模块，支持一分二隔离通讯，一路接远程控制中心，一路接无线远程控制模块；通讯分配隔离模块的输入端连接智能中央控制器，通讯分配隔离模块的输出端连接远程控制中心以及无线远程控制模块。

6.根据权利要求1或2所述的智能排水控制系统，其特征在于，远程手机移动控制终端上装有应用软件APP，远程控制中心和远程手机移动控制终端能实时采集到设备的运行报警数据，也能随时通过APP进行有必要的参数设定以及远程手动控制水泵的启停；远程控制中心的输入端与通讯模块相连。

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