CN213041317U - 一种智能电子液位计 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种智能电子液位计，通过若干个基本测量电路构成电导率点阵，可实现对各个测量点的电导率的监测，同时可以灵活设置测量单元，满足实际应用测量范围的自由组合扩展，实现自适应型测量，并具备智能容错功能，进而提高液位计的检测精度；通过设置无线通信模块，使得每只智能电子液位计的监测终端可顺利将监测数据传输到流域或区域的数据中心，便捷、低成本的实现流域或区域内的液位检测和计量；通过太阳能电池板以及容电供电技术，使智能电子液位计可以良好适应各种恶劣户外环境，通过太阳能电池板提供电能，用超级电容和蓄电池组合储电，确保智能电子液位计的可靠供电及长寿命。

Description

一种智能电子液位计

技术领域

本实用新型涉及计量装置领域，尤其涉及一种智能电子液位计。

背景技术

各种液体高度的测量在各行各业需求极大，目前常用的液位检测装置各有不足，例如，基于超声波、雷达或激光等方式的计量装置存在成本高、户外应用收气候影响大等缺点；采用翻板或浮球等机械式装置对液体杂质和悬浮物敏感，易杜塞，维护工作量大；采用印刷标记式测量标尺需要人工监测和读取数据，如采用视频识别技术，一来受气候、光照影响巨大，且成本高昂昂，不利于大范围广泛应用；采用压力间接测量装置对于采用沉入式测量方式的，由于需要单侧与空气联通，相关传感器的空气导管要求高且使用寿命不长，对于存在固体物沉积的场所，测量误差极大，维护工作量也很大。鉴于以上液位测量装置的问题，本实用新型提供一种智能电子液位计，在保证检测精度的同时，还可以实现大面积测量以及提高抗干扰能力。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种智能电子液位计，在保证检测精度的同时，还可以实现大面积测量以及提高抗干扰能力。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种智能电子液位计，其包括点阵式电导率测量模块和监测终端，点阵式电导率测量模块包括若干个基本测量电路、CPU芯片以及通讯模块；

若干个基本测量电路与CPU芯片的模拟输入端电性连接，CPU芯片的通信端通过通讯模块与监测终端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，基本测量电路包括若干个测量电极以及交流激励源；

若干个测量电极的一端插入待测液体中，其另一端暴露在空气中，交流激励源输出交流信号并施加在任一电极的另一端，检测其余电极上流过的电流信号，并将检测的电流信号发送至CPU芯片的模拟输入端。

进一步优选的，基本测量电路包括26个测量电极。

在以上技术方案的基础上，优选的，监测终端包括处理器、太阳能电池板、蓄电池、超级电容和充电管理电路；

太阳能电池板为蓄电池和超级电容提供充电电能，由充电管理电路选通充电通道，充电完成后，由蓄电池或超级电容对基本测量电路供电，充电管理电路的控制端与处理器的脉冲输出端电性连接，处理器的通信端通过通讯模块与CPU芯片的通信端电性连接。

进一步优选的，充电管理电路包括三极管T1、三极管T2、二极管D1和二极管D2；

太阳能电池板的输出端分别与三极管T1的集电极、三极管T2的集电极以及基本测量电路的电源端电性连接，三极管T1的基极与处理器的第一脉冲输出端电性连接，三极管T1的发射极与蓄电池的正极电性连接，蓄电池的负极接地，二极管D1的负极与三极管T1的集电极电性连接，二极管D1的正极与三极管T1的发射极电性连接；

三极管T2的基极与处理器的第二脉冲输出端电性连接，三极管T2的发射极与超级电容的正极电性连接，超级电容的负极接地，二极管D2负极与三极管T2的集电极电性连接，二极管D2的正极与三极管T2的发射极电性连接。

进一步优选的，监测终端还包括无线通信模块；

处理器通过无线通信模块将监测数据传输到流域或区域的数据中心。

在以上技术方案的基础上，优选的，电子液位计封装在斜坡式密封浇铸结构。

本实用新型的一种智能电子液位计相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过若干个基本测量电路构成电导率点阵，可实现对各个测量点的电导率的监测，同时可以灵活设置测量单元，满足实际应用测量范围的自由组合扩展，实现自适应型测量，并具备智能容错功能，进而提高液位计的检测精度；

(2)通过设置无线通信模块，使得每只智能电子液位计的监测终端可顺利将监测数据传输到流域或区域的数据中心，便捷、低成本的实现流域或区域内的液位检测和计量；

(3)通过太阳能电池板以及容电供电技术，使智能电子液位计可以良好适应各种恶劣户外环境，通过太阳能电池板提供电能，用超级电容和蓄电池组合储电，确保智能电子液位计的可靠供电及长寿命；

(4)本实用新型的电子液位计可实现低成本高精度和高可靠性的液位计量和监测，在水利和农业智慧发展领域可以起到巨大的推动作用，在其它特殊行业，本实用新型提供的高精度、耐高温、防爆特性，可在大幅降低成本的情况下，实现工业智能化和提高生产安全。

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为本实用新型一种智能电子液位计的结构图；

图2为本实用新型一种智能电子液位计中充电管理电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种智能电子液位计，其包括点阵式电导率测量模块、监测终端和数据中心。

点阵式电导率测量模块，利用导电防腐金属点阵实现液位测量，并且可根据实际应用扩展测量范围，实现自适应型测量，并具备智能容错功能。本实施例中，点阵式电导率测量模块包括若干个基本测量电路、CPU芯片以及通讯模块。

基本测量电路，为点阵式电导率测量模块中一个基本单元，通过灵活组合可以满足每一计量仪器的计量长度需要，从而使各种规格的计量仪器都可转换为标准化单元电路生产，这样既降低了制作成本，又提高了生产效率，还可降低了部分组件故障对整体性能、成本的影响。若干个基本测量电路与CPU芯片的模拟输入端电性连接。本实施例中，基本测量电路包括若干个测量电极以及交流激励源；若干个测量电极的一端插入待测液体中，其另一端暴露在空气中，交流激励源输出交流信号并施加在任一电极的另一端，检测其余电极上流过的电流信号，并将检测的电流信号发送至CPU芯片的模拟输入端；交流激励源可以是交流方波激励源，也可以是正弦波激励源。实际操作时，在某一电极暴露在空气的一端施加交流方波或者正弦波，检测其余电极上流过的电流即可得出被测液体的电导率。通过检测被测液体有别与空气的电导率进行点阵式智能巡检，可以判断出液体的液位参数，而空气的电导率区域无穷小，因此，当检测电极上的电压时，即可得出被测液体的电导率，根据电导率可以得出液位参数。优选的，基本测量电路包括26个测量电极，若用户需要检测52个位置点的液位参数，则可以使用两个基本测量电路封装成一个电子液位计，自适应地满足客户需求。

CPU芯片，用于接收基本测量电路输出的电压参数，并通过通讯模块将电压参数汇总到监测终端，由监测终端根据汇总数据智能判断各点阵数据，以检测出当前液位值。本实施例中，CPU芯片的通信端通过通讯模块与监测终端电性连接。

通讯模块，通过串行总线的方式将点阵数据汇总至监测终端。优选的，本实施例的通讯模块可以是RS485。

监测终端，根据点阵式电导率测量模块汇总的点阵数据，以检测出当前液位值。本实施例中，监测终端包括处理器、太阳能电池板、蓄电池、超级电容、充电管理电路以及无线通信模块。

由于目前的测量装置均需要可靠的供电电源，多采用交流市电供电，对于户外监测场所环境要求高、运维成本高，存在不安全因素，因此，本实施例中，处理器、太阳能电池板、蓄电池、超级电容和充电管理电路构成太阳能与容电供电技术，使智能电子液位计可以良好适应各种恶劣户外环境，通过太阳能电池板提供电能，用超级电容和蓄电池组合储电，确保智能电子液位计的可靠供电及长寿命。本实施例中，太阳能电池板为蓄电池和超级电容提供充电电能，由充电管理电路选通充电通道，充电完成后，由蓄电池或超级电容对基本测量电路供电，充电管理电路的控制端与处理器的脉冲输出端电性连接，处理器的通信端通过通讯模块与CPU芯片的通信端电性连接。用BT表示蓄电池，用C表示超级电容。

优选的，如图2所示，充电管理电路包括三极管T1、三极管T2、二极管D1和二极管D2；具体的，太阳能电池板的输出端分别与三极管T1的集电极、三极管T2的集电极以及基本测量电路的电源端电性连接，三极管T1的基极与处理器的第一脉冲输出端电性连接，三极管T1的发射极与蓄电池的正极电性连接，蓄电池的负极接地，二极管D1的负极与三极管T1的集电极电性连接，二极管D1的正极与三极管T1的发射极电性连接；三极管T2的基极与处理器的第二脉冲输出端电性连接，三极管T2的发射极与超级电容的正极电性连接，超级电容的负极接地，二极管D2负极与三极管T2的集电极电性连接，二极管D2的正极与三极管T2的发射极电性连接。

其中，通过选通三极管T1和三极管T2的导通情况，可以选择充放电对象,具体的，当处理器控制三极管T1导通，三极管T2截止时，太阳能电池板向蓄电池充电，充电完成后，由蓄电池给点阵式电导率测量模块供电；当处理器控制三极管T1截止，三极管T2导通时，太阳能电池板向超级电容充电，充电完成后，由超级电容给点阵式电导率测量模块供电；二极管D1和二极管D2起保护作用。

由于现有的液位检测装置多采用有线通讯模式，或基于4G网络实现组网，存在布线困难及实现通讯成本及后期运维成本高的缺点，因此，本实施例中，设置了无线通信模块，采用无线通讯技术和接力传输方式，每只智能电子液位计的监测终端可顺利将监测数据传输到流域或区域的数据中心，便捷、低成本的实现流域或区域内的液位检测和计量。本实施例中，处理器通过无线通信模块将监测数据传输到流域或区域的数据中心。

优选的，电子液位计中的电子器件封装在斜坡式密封浇铸结构，可以提高电子液位计的应用范围，并且具备防浸泡、防积淤、防爆等特点。

本实施例的工作原理为：若干个基本测量电路检测若干个测量点的电导率，并通过通讯模块将点阵数据汇总至监测终端内的处理器中，处理器根据汇总的数据判断个各点阵数据，以检测出当前液位值，处理器采用无线通讯技术和接力传输方式，使得每只智能电子液位计的监测终端可顺利将监测数据传输到流域或区域的数据中心；与此同时，太阳能电池板向蓄电池和超级电容充电，处理器控制充电管理电路选通充电以及供电对象，被存在的蓄电池或超级电容向点阵式电导率测量模块中以及监测终端中各用电部件供电。

本实施例的有益效果为：通过若干个基本测量电路构成电导率点阵，可实现对各个测量点的电导率的监测，同时可以灵活设置测量单元，满足实际应用测量范围的自由组合扩展，实现自适应型测量，并具备智能容错功能，进而提高液位计的检测精度；

通过设置无线通信模块，使得每只智能电子液位计的监测终端可顺利将监测数据传输到流域或区域的数据中心，便捷、低成本的实现流域或区域内的液位检测和计量；

通过太阳能电池板以及容电供电技术，使智能电子液位计可以良好适应各种恶劣户外环境，通过太阳能电池板提供电能，用超级电容和蓄电池组合储电，确保智能电子液位计的可靠供电及长寿命；

本实施例的电子液位计可实现低成本高精度和高可靠性的液位计量和监测，在水利和农业智慧发展领域可以起到巨大的推动作用，在其它特殊行业，本实用新型提供的高精度、耐高温、防爆特性，可在大幅降低成本的情况下，实现工业智能化和提高生产安全。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能电子液位计，其包括点阵式电导率测量模块和监测终端，其特征在于：所述点阵式电导率测量模块包括若干个基本测量电路、CPU芯片以及通讯模块；

若干个所述基本测量电路与CPU芯片的模拟输入端电性连接，CPU芯片的通信端通过通讯模块与监测终端电性连接。

2.如权利要求1所述的一种智能电子液位计，其特征在于：所述基本测量电路包括若干个测量电极以及交流激励源；

若干个所述测量电极的一端插入待测液体中，其另一端暴露在空气中，交流激励源输出交流信号并施加在任一电极的另一端，检测其余电极上流过的电流信号，并将检测的电流信号发送至CPU芯片的模拟输入端。

3.如权利要求2所述的一种智能电子液位计，其特征在于：所述基本测量电路包括26个测量电极。

4.如权利要求1所述的一种智能电子液位计，其特征在于：所述监测终端包括处理器、太阳能电池板、蓄电池、超级电容和充电管理电路；

所述太阳能电池板为蓄电池和超级电容提供充电电能，由充电管理电路选通充电通道，充电完成后，由蓄电池或超级电容对基本测量电路供电，充电管理电路的控制端与处理器的脉冲输出端电性连接，处理器的通信端通过通讯模块与CPU芯片的通信端电性连接。

5.如权利要求4所述的一种智能电子液位计，其特征在于：所述充电管理电路包括三极管T1、三极管T2、二极管D1和二极管D2；

所述太阳能电池板的输出端分别与三极管T1的集电极、三极管T2的集电极以及基本测量电路的电源端电性连接，三极管T1的基极与处理器的第一脉冲输出端电性连接，三极管T1的发射极与蓄电池的正极电性连接，蓄电池的负极接地，二极管D1的负极与三极管T1的集电极电性连接，二极管D1的正极与三极管T1的发射极电性连接；

所述三极管T2的基极与处理器的第二脉冲输出端电性连接，三极管T2的发射极与超级电容的正极电性连接，超级电容的负极接地，二极管D2负极与三极管T2的集电极电性连接，二极管D2的正极与三极管T2的发射极电性连接。

6.如权利要求4所述的一种智能电子液位计，其特征在于：所述监测终端还包括无线通信模块；

所述处理器通过无线通信模块将监测数据传输到流域或区域的数据中心。

7.如权利要求1所述的一种智能电子液位计，其特征在于：所述电子液位计封装在斜坡式密封浇铸结构。

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