CN213812160U - 一种液体检测传感器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液体检测传感器系统，系统通过水垢探测器测量管道中的水垢沉积厚度，由处理器监测厚度数据，在厚度达到或超过设定值时，控制图像采集器采集管道中的水垢沉积图像，并通过显示器显示该图像，使人员不但能知晓水垢沉积厚度达到设定值，而且能够获得辅助作出准确判断的丰富信息。

Description

一种液体检测传感器系统

技术领域

本实用新型涉及能源开发技术领域，特别涉及一种液体检测传感器系统。

背景技术

在煤矿开采作业中，需要对矿井中地下水的水质、离子浓度等信息进行检测，以预防或及时发现威胁煤矿安全作业的事故发生。

对地下水的检测需要将水抽取到传感器的检测环境中，而抽取地下水需要使用到管道。由于地下水中溶解的离子种类很多，而且浓度也比较大，因此管道长时间输送地下水后，会因水中溶质析出形成沉淀，进而形成水垢。水垢的存在对管道的通水能力造成较大影响，因此需要及时了解水垢的沉积情况，并采取相应的处理措施。

目前，对于水垢的检测手段比较多，有通过时间确定水垢沉积情况，也有通过光电技术或者图像处理技术等确定水垢的沉积情况，这些手段都能比较好的确定水垢在管道上的沉积厚度。但是，在确定水垢的厚度后，仍然需要人工判断是否需要执行清理水垢的操作，目前还没有供人员直观查看水垢沉积情况的系统。

发明内容

本实用新型实施例提供了一种液体检测传感器系统，用以解决现有技术中确定水垢厚度后，无法使人员直观查看水垢情况的问题。

一方面，本实用新型实施例提供了一种液体检测传感器系统，包括：水垢探测器、图像采集器、处理器和显示器；

水垢探测器用于检测管道中水垢的沉积厚度；

处理器用于监测水垢的沉积厚度，并在水垢的沉积厚度达到或者超过设定值时，控制图像采集器开启；

图像采集器用于采集管道中的水垢沉积图像，并发送给处理器；

处理器还用于控制显示器显示水垢沉积图像。

在一种可能的实现方式中，水垢探测器，可以包括：第一发光器件和光电器件；管道可以使用透明材料制成；第一发光器件和光电器件可以分别安装在管道的外表面两侧，光电器件可以用于接收第一发光器件发射的光；光电器件与处理器电连接。

在一种可能的实现方式中，第一发光器件包括发光装置和感光装置；发光装置发光后，感光装置检测发光装置发出的光的强度；当接收到的光电器件检测的光强度发生变化时，处理器根据感光装置检测到的光强度确定是发光装置发出的光的强度发生变化，还是因为水垢在管道上沉积导致光电器件检测到的光强度发生变化。

在一种可能的实现方式中，图像采集器可以安装在管道的外表面上。

在一种可能的实现方式中，管道的外表面上可以安装第二发光器件，第二发光器件的安装位置可以与图像采集器的位置正对；第二发光器件可以与处理器电连接。

在一种可能的实现方式中，水垢探测器的数量可以为多个，多个水垢探测器可以分别用于检测管道中不同位置水垢的沉积厚度。

在一种可能的实现方式中，图像采集器的数量可以为多个，多个图像采集器可以分别用于采集管道中不同位置的水垢沉积图像。

在一种可能的实现方式中，还可以包括：与处理器电连接的PH传感器；PH传感器可以用于检测管道中液体的PH值。

在一种可能的实现方式中，还可以包括：与处理器电连接的报警器；处理器还可以用于监测PH传感器检测得到的PH值，并在PH值达到或者超过设定值时，控制报警器报警。

在一种可能的实现方式中，还可以包括：与处理器电连接的离子传感器；离子传感器可以用于检测管道中液体的离子浓度。

在一种可能的实现方式中，处理器可以为单片机、微控制器MCU、可编程逻辑器件PLC中的一种。

本实用新型中的一种液体检测传感器系统，具有以下优点：

使用水垢探测器检测管道中水垢的沉积厚度，在水垢的沉积厚度达到设定值时，摄像机采集管道中水垢的沉积情况图像，使人员能够直观看到管道中的水垢沉积情况，以根据实际情况作出相应的操作。

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为本实用新型实施例提供的一种液体检测传感器系统在管道上的安装结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

现有技术中，管道长时间输送地下水后，因溶质析出会形成沉淀，进而形成水垢。在管道上安装水垢探测器来检测水垢的厚度，能够及时获得水垢的厚度情况。但是，水垢探测器给出的仅仅是一个数字而已，人员无法从这个数字获得更加丰富的信息，例如水垢分布情况、密集程度等，无法做出准确的判断，进而影响煤矿井下液体检测的正常进行。

针对现有技术中的问题，本实用新型的实施例提供了一种液体检测传感器系统，通过水垢探测器测量管道中的水垢沉积厚度，由处理器监测厚度数据，在厚度达到或超过设定值时，控制图像采集器采集管道中的水垢沉积图像，并通过显示器显示图像，使人员不但能知晓水垢沉积厚度达到设定值，而且能够获得辅助作出准确判断的丰富信息。

图1为本实用新型实施例提供的一种液体检测传感器系统。本实用新型实施例提供的一种液体检测传感器系统，包括：水垢探测器、图像采集器300、处理器400和显示器500；

水垢探测器用于检测管道100中水垢的沉积厚度；

处理器400用于监测水垢的沉积厚度，并在水垢的沉积厚度达到或者超过设定值时，控制图像采集器300开启；

图像采集器300用于采集管道100中的水垢沉积图像，并发送给处理器400；

处理器400还用于控制显示器500显示水垢沉积图像。

示例性地，图像采集器300为摄像头。显示器500为液晶显示器LCD、发光二极管LED显示器等，显示器500可以与处理器400处在同一个区域中，二者也可以分处不同区域中，例如处理器400位于检测现场，而显示器位于监控中心。

在本实用新型的实施例中，上述的设定值是经过实验确定的对管道100的通水能力造成较大影响的水垢沉积厚度，当实际生产中管道100中的水垢达到这个厚度，则很有可能已经对管道100的通水能力造成影响，需要及时由人员确认是否需要开始进行清理水垢的操作。

在一种可能的实施例中，水垢探测器，可以包括：第一发光器件200和光电器件210。管道100可以使用透明材料制成，第一发光器件200和光电器件210可以分别安装在管道100的外表面两侧，光电器件210可以用于接收第一发光器件200发射的光。光电器件210可以与处理器400电连接。

示例性地，第一发光器件200发出的光被光电器件210接收后，光电器件210产生与接收的光强度相应的电信号。如果管道100内部没有沉积水垢，在忽略光在水中和管道100中的损耗后，光电器件210接收到的光强度即为第一发光器件200发出的光强度。而如果管道100内部沉积有水垢，第一发光器件200发出的光有一部分被水垢吸收，未被吸收的光透过水垢后被光电器件210吸收，进而产生相应的电信号。因此有水垢情况下电信号相对于无水垢情况下电信号的变化量直接代表了水垢的厚度，处理器400对电信号进行解析，即可得到水垢沉积厚度的数据。

在具体检测过程中，处理器400预先存储有电信号和水垢沉积厚度的对应关系数据，该对应关系数据可以在实验室中通过实验的方式获得，即在实验室中模拟本实用新型中水垢探测器的结构，并在管道100内部沉积不同厚度的水垢，记录光电器件210产生的电信号。进行多组上述实验后，就得到了多组不同沉积厚度的水垢与相应电信号的坐标点，对坐标点进行拟合即可得到电信号和水垢沉积厚度的关系曲线，即对应关系数据。处理器400获得电信号后，即可根据该对应关系数据快速确定水垢沉积厚度。

同时，由于光在不同介质表面存在反射、折射等情况，会造成光的损耗。为了尽量减小这种损耗，第一发光器件200和光电器件210应尽可能的紧贴管道100外侧面安装，减少和管道100之间空隙中的空气，减少光的反射和折射量。必要时，可以对第一发光器件200、光电器件210和/或管道100的表面进行打磨，或者使用填充剂，以最大限度的使第一发光器件200和光电器件210紧密的安装在管道100上。

在本实用新型的实施例中，第一发光器件200和光电器件210都封装在透明材料中，该材料无法变动，但是在选择管道100的材质时，可以选择与封装第一发光器件200和光电器件210的材料相同的材料，使光在这些透明材料中传播时尽可能少的发生折射。

在一种可能的实施例中，第一发光器件200可以包括发光装置和感光装置；发光装置发光后，感光装置检测所述发光装置发出的光的强度；当接收到的光电器件210检测的光强度发生变化时，处理器根据感光装置检测到的光强度确定是发光装置发出的光的强度发生变化，还是因为水垢在管道100上沉积导致光电器件210检测到的光强度发生变化。

示例性地，第一发光器件200可以受控改变发出的光强度，也有可能因故障导致其发出的光的强度发生变化，这些变化不一定会被处理器感知到，因此需要将发光装置的实时光强度提供给处理器，使处理器在判断时有参考。

在一种可能的实施例中，第一发光器件200为激光二极管，光电器件210为光电传感器。

示例性地，激光二极管发出的激光具有很强的方向性，即光的损耗很小，可以提升光电器件210接收的光的强度。除可见光形式的激光外，第一发光器件200还可以选用红外二极管等产生不可见光的发光器件，相应地，光电器件210需要为接收对应频率光的器件。

在一种可能的实施例中，管道100可以使用透明材料制成，图像采集器300安装在管道100的外表面上。

示例性地，图像采集器300朝向管道100的外表面安装，环境光通过管道100后能够被图像采集器300接收到，形成反映管道100中水垢情况的水垢沉积图像。

在一种可能的实施例中，管道100的外表面上可以安装第二发光器件310，第二发光器件310的安装位置可以与图像采集器300的位置正对。第二发光器件310可以与处理器400电连接。

示例性地，由于矿井下光照情况不太好，因此仅凭环境光采集水垢沉积图像的效果会比较差。在需要采集水垢沉积图像时，处理器400同时控制图像采集器300和第二发光器件310开启，第二发光器件310发光后增强环境光的强度，提升水垢沉积图像的品质。

具体地，第二发光器件310为发光二极管LED。

在一种可能的实施例中，水垢探测器的数量可以为多个，多个水垢探测器可以分别用于检测管道100中不同位置水垢的沉积厚度。

示例性地，水垢的沉积情况受管道100形状、流速等影响较大，而且沉积位置不固定，因此仅仅通过少数的几个第一发光器件200和光电器件210检测水垢沉积厚度不能获得水垢沉积的普遍情况，因此本实用新型在管道100上安装多个第一发光器件200和多个对应的光电器件210，处理器400根据各个光电器件210产生的电信号确定相应的水垢沉积厚度后，对多个水垢沉积厚度的数据进行适当处理，例如取平均值、众数、中位数等，作为能够代表普遍情况的水垢沉积厚度。

在一种可能的实施例中，图像采集器300的数量可以为多个，多个图像采集器300可以分别用于采集管道100中不同位置的水垢沉积图像。

示例性地，安装在一个特定位置的图像采集器300仅能采集正对区域的水垢沉积图像，少量的水垢沉积图像无法代表整个管道100中水垢沉积的普遍情况，因此本实用新型实施例在管道100上安装多个图像采集器300来采集多个位置的水垢沉积图像，由显示器500显示所有的水垢沉积图像，使人员能够了解多个位置的水垢沉积情况，掌握更为准确的信息。

在一种可能的实施例中，还可以包括：与处理器400电连接的PH传感器600。PH传感器600可以用于检测管道100中液体的PH值。

示例性地，PH传感器600可以插接在管道100内部，其与管道100中液体发生电化学反应后产生与PH相应的电信号，处理器400对该电信号解析，即可得到液体的PH值。

在一种可能的实施例中，还可以包括：与处理器400电连接的报警器。处理器400还可以用于监测PH传感器600检测得到的PH值，并在PH值达到或者超过设定值时，控制报警器报警。

示例性地，传感器对工作环境的要求比较高，如果液体的酸碱度比较高，可能对其中的传感器正常工作造成影响，严重者甚至损坏传感器，因此本实用新型实施例在PH值达到设定值时，由报警器发出报警信息，提醒人员尽快处理。

本实用新型实施例中，设定值是PH值对离子传感器700造成影响的最低值，超过这个设定值，液体的酸碱度将对离子传感器700造成较大影响。

在一种可能的实施例中，还可以包括：与处理器400电连接的离子传感器700。离子传感器700可以用于检测管道100中液体的离子浓度。

示例性地，地下水中特定种类的离子浓度能够反映煤矿井下发生透水事故的可能性，因此监测这些离子的浓度有很重要的意义。本实用新型的实施例中，离子传感器700可以插接在管道100内部，其与管道100中的液体发生电化学反应后产生与离子浓度相应的电信号，例电流信号或者电压信号，处理器400对该电信号解析，即可得到液体中离子的浓度数据。

在一种可能的实施例中，处理器400为单片机、微控制器MCU、可编程逻辑器件PLC中的一种。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种液体检测传感器系统，其特征在于，包括：水垢探测器、图像采集器（300）、处理器（400）和显示器（500）；

所述水垢探测器用于检测管道（100）中水垢的沉积厚度；

所述处理器（400）用于监测所述水垢的沉积厚度，并在所述水垢的沉积厚度达到或者超过设定值时，控制所述图像采集器（300）开启；

所述图像采集器（300）用于采集所述管道（100）中的水垢沉积图像，并发送给所述处理器（400）；

所述处理器（400）还用于控制所述显示器（500）显示所述水垢沉积图像。

2.根据权利要求1所述的一种液体检测传感器系统，其特征在于，所述水垢探测器包括：第一发光器件（200）和光电器件（210）；

所述管道（100）使用透明材料制成；

所述第一发光器件（200）和光电器件（210）分别安装在所述管道（100）的外表面两侧，所述光电器件（210）用于接收所述第一发光器件（200）发射的光；

所述光电器件（210）与所述处理器（400）电连接。

3.根据权利要求2所述的一种液体检测传感器系统，其特征在于，所述第一发光器件（200）包括发光装置和感光装置；

所述发光装置发光后，所述感光装置检测所述发光装置发出的光的强度；

当接收到的所述光电器件（210）检测的光强度发生变化时，所述处理器根据所述感光装置检测到的光强度确定是发光装置发出的光的强度发生变化，还是因为水垢在所述管道（100）上沉积导致所述光电器件（210）检测到的光强度发生变化。

4.根据权利要求1所述的一种液体检测传感器系统，其特征在于，所述图像采集器（300）安装在所述管道（100）的外表面上。

5.根据权利要求4所述的一种液体检测传感器系统，其特征在于，所述管道（100）的外表面上安装有第二发光器件（310），所述第二发光器件（310）的安装位置与所述图像采集器（300）的位置正对；

所述第二发光器件（310）与所述处理器（400）电连接。

6.根据权利要求1所述的一种液体检测传感器系统，其特征在于，所述水垢探测器的数量为多个，多个所述水垢探测器分别用于检测所述管道（100）中不同位置水垢的沉积厚度。

7.根据权利要求1所述的一种液体检测传感器系统，其特征在于，所述图像采集器（300）的数量为多个，多个所述图像采集器（300）分别用于采集所述管道（100）中不同位置的水垢沉积图像。

8.根据权利要求1所述的一种液体检测传感器系统，其特征在于，还包括：与所述处理器（400）电连接的PH传感器（600）；

所述PH传感器（600）用于检测所述管道（100）中液体的PH值。

9.根据权利要求8所述的一种液体检测传感器系统，其特征在于，还包括：与所述处理器（400）电连接的报警器；

所述处理器（400）还用于监测所述PH传感器（600）检测得到的PH值，并在所述PH值达到或者超过设定值时，控制所述报警器报警。

10.根据权利要求1所述的一种液体检测传感器系统，其特征在于，还包括：与所述处理器（400）电连接的离子传感器（700）；

所述离子传感器（700）用于检测所述管道（100）中液体的离子浓度。

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