CN215931020U - 一种具有报警功能的液位测量设备 - Google Patents

Abstract

一种具有报警功能的液位测量设备，包括太阳能电池板、蓄电池，还具有数据传输电路、提示电路、检测机构、电源开关；检测机构包括固定板、导向座、力敏电阻、导向管、导向杆、中空浮壳、中空固定壳；导向杆下部安装在浮壳上，导向管上端安装固定壳下，导向杆套在导向管内，导向杆上端位于固定壳内下部位安装有限位板，力敏电阻绝缘安装在固定壳内上端；导向座一侧端安装有固定管，导向座的另一侧安装在固定板侧部；太阳能电池板装在固定板上；蓄电池、数据传输电路、提示电路、电源开关安装在元件盒内并和力敏电阻电性连接。本新型为远端工作人员掌握现场液位高低起到了有力技术支撑，液面高度超过了最高限制水位时能及时短信提示管理人员。

Description

一种具有报警功能的液位测量设备

技术领域

本实用新型涉及液位检测设备技术领域，特别是一种具有报警功能的液位测量设备。

背景技术

液位测量设备是一种广泛使用在生产厂家、水利监测部门等的一种测量机构。现有的液位测量设备主要通过微波探头检测液位的高低变化。由于微波探头检测的是液体的表面高度变化，这样液位测量设备特别应用于河流的水位测量等，如果河流水面有树枝或其他异物(高度高于河流水面)经过探头下时，会对正常的液位检测带来影响，达不到精确检测的目的。

还有就是，应用于生产及河流水位监测等的液位测量设备一般只具有远传液位高低数据的功能，不具有液位超过警戒线报警的功能，相关人员需要实时在远端经PC机等接收液位测量设备上传的数据才能掌握现场的液位；这样不但会给工作人员带来不便，且工作人员没有监控数据的时间段、或者工作责任心不够，那么现场液位超过正常值时，由于相关部门不能得到数据及时进行处置，会造成发生水患的机率(比如说相关管理人员由于没有了解到液位数据，没有在水位超过警戒线的第一时间段打开闸门放水、导致上游区域被水淹)。综上所述，提供一种检测水位时，不会受到水面异物影响、检测的数据更真实有效，且在水位超过设定值时，能第一时间提示相关人员的带报警功能的液位测量设备显得尤为必要。

实用新型内容

为了克服现有液位测量设备因结构所限，不能精确检测液面高低以及不能在液位超过最高值时第一时间提示相关人员，存在较大安全隐患的弊端，本实用新型提供了通过力敏电阻、浮壳等结合相关机构有效检测液位的高低变化，且不会受到液面异物的影响，检测的液位数据更真实有效，在现场水位超过使用者的设定值时，能第一时间短信提示相关人员进行处置，由此减少了安全隐患的一种具有报警功能的液位测量设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有报警功能的液位测量设备，包括太阳能电池板、蓄电池，其特征在于还具有数据传输电路、提示电路、检测机构、电源开关；所述检测机构包括固定板、导向座、力敏电阻、导向管、导向杆、中空浮壳、中空固定壳；所述导向杆的下部安装在浮壳的上端，导向管上端安装固定壳下端，导向杆套在导向管内，导向杆上端位于固定壳内下部位安装有限位板，力敏电阻绝缘安装在固定壳内上端；所述导向座的一侧端安装有固定管，导向座的另一侧安装在固定板侧部，导向管套在固定管内；所述太阳能电池板装在固定板上；所述蓄电池、数据传输电路、提示电路、电源开关安装在元件盒内；所述力敏电阻和数据传输电路的信号输入端、提示电路的信号输入端电性连接。

进一步地，所述浮壳位于液面之下，限位板上端和力敏电阻的下端应变片接触。

进一步地，所述导向杆的高度大于导向管的高度且外径小于导向管内径，导向管的外径小于固定管外径。

进一步地，所述数据传输电路包括电性连接的单片机模块、GPRS模块、电阻，电阻一端和单片机模块的信号输入端连接，单片机模块的电源输入端和GPRS模块的电源输入端连接，单片机模块的信号输出端和GPRS模块的信号输入端连接。

进一步地，所述提示电路包括电性连接的三端电压监测器、电阻、可调电阻、NPN三极管和短信模块，可调电阻一端和三端电压监测器的正极电源输入端连接，三端电压监测器的负极电源输入端和NPN三极管发射极连接，三端电压监测器的输出端和电阻一端连接，电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和短信模块的信号输入端连接。

本实用新型有益效果是：本新型工作中，浮壳在监测区域水位高低变化时受到的浮力会有所不同，浮力大时作用于力敏电阻应变片的作用力大、力敏电阻输出的电压信号高，反之者低，这样随监测区域液面高度的变化，输入到数据传输电路及提示电路的信号电压或同步发生变化。通过现有极为成熟的物联网技术，数据传输电路会通过无线移动网络将数据远传，为远端工作人员经PC机或智能手机直观掌握现场液位高低提供了有力技术支撑。本新型中，当液面高度超过了使用者设定的最高限制水位，提示电路会给相关管理人员的手机推送一条短信，这样，远端管理人员能及时掌握现场水位超高数据，进而可第一时间进行针对性处置(比如水位超过警戒线的第一时间段打开闸门放水)，由此减少了安全隐患。基于上述，所以本实用新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型整体及局部放大结构示意图。

图2是本实用新型电路图。

具体实施方式

图1、2中所示，一种具有报警功能的液位测量设备，包括太阳能电池板G1、蓄电池G2，还具有数据传输电路1、提示电路2、检测机构、电源开关S1；所述检测机构包括固定板3、导向座4、力敏电阻RT、导向管5、导向杆6、中空圆形浮壳7、中空圆形固定壳8；所述导向杆6的下部垂直焊接在浮壳7的上端外中部，导向管5的上端外侧焊接在固定壳8的下端中部开孔下、且和固定壳8内互通，导向杆6套在导向管5内，导向杆6的上端位于固定壳内下部位焊接有一只圆形且外径大于导向管外径小于固定壳内径的限位板9，固定壳8的内上端焊接有一只圆形顶板10，力敏电阻RT焊接在一个电路板上，电路板经螺杆螺母安装在顶板10下端中部且其应变片位于下端；所述导向座4的右侧端中部垂直焊接有一根固定管41，固定管41的右端中部由上至下具有两个螺孔，每个螺孔内旋入有一只手动螺杆42(松开螺杆42可上下调节导向管5高度，调节好后旋紧螺杆42，这样导向管5处于固定高度，总之保证浮壳7能处于所在区域最低水位之下)，导向管5套在固定管41内且经螺杆42旋紧固定；导向座4的左端焊接在固定板3的右端中部，固定板3具有多个固定孔，固定板3经岸边混凝土座的固定螺栓用螺母安装在岸边；所述固定板3的后上端垂直焊接有一只支撑杆31、太阳能电池板G1前低后高经螺杆螺母安装在支撑杆31上；所述蓄电池G2、数据传输电路1、提示电路2、电源开关S1安装在元件盒11内电路板上，电源开关S1的手柄位于元件盒11前上端开孔外，元件盒11经螺杆螺母安装在支撑杆31前上端。力敏电阻RT的应变片下端用胶粘接有一只缓冲胶垫。

图1、2中所示，浮壳7位于河流等液面之下、且低于正常情况下液位，浮壳位于下止点时、限位板9上端和力敏电阻RT的下端应变片接触。导向杆6的高度大于导向管5的高度且外径小于导向管5内径，导向管5的外径小于固定管41外径，和力敏电阻RT连接的导线经由固定壳8上端中部开孔(用密封胶密封)向上外端引出进入元件盒11内。太阳能电池板G1型号是12V/3Ah；蓄电池G2是型号12V/15Ah的锂蓄电池；电源开关S1是拨动电源开关。数据传输电路包括经电路板布线连接的单片机模块A1、GPRS模块A2、电阻R1，电阻R1一端和单片机模块A1的信号输入端3脚连接，单片机模块A1的电源输入端1及2脚和GPRS模块A2的电源输入端1及2脚分别连接，单片机模块A1的信号输出端和GPRS模块A2的信号输入端连接。提示电路包括经电路板布线连接的三端电压监测器A3、电阻R2、可调电阻RP、NPN三极管Q1和短信模A4，可调电阻RP(调节手柄位于元件盒前端中部开孔外，且环调节手柄的侧端元件盒印制有数字，比如0-20,每个数字代表一定高度的液位高度)一端和三端电压监测器A3的正极电源输入端2脚连接，三端电压监测器A3的负极电源输入端3脚和NPN三极管Q1发射极连接，三端电压监测器A3的输出端1脚和电阻R2一端连接，电阻R2另一端和NPN三极管Q1基极连接，NPN三极管Q1集电极和短信模块A4的信号输入端3脚连接。

图1、2中所示，太阳能电池板G1的两极和蓄电池G2两极分别经导线连接，蓄电池G2正极和电源开关S1一端经导线连接，电源开关S1另一端、蓄电池G2负极和提示电路的电源输入端短信模块A4的1及2脚、数据传输电路的电源输入端单片机模块A1的1及2脚分别经导线连接，电源开关S1另一端和力敏电阻RT一端经导线连接，力敏电阻RT另一端和数据传输电路的信号输入端电阻R1另一端、提示电路的信号输入端可调电阻RP另一端经导线连接。

图1、2中所示，本新型不需要另外架设供电线路，采用太阳电池板G1供电，减少了资金投入并节省了能源。太阳能电池板G1受光照产生电能为蓄电池G2充电，保证了本新型阴雨天及晚上相关电路能正常得电工作。本新型中，打开电源开关S1后，提示电路、数据传输电路及力敏电阻处于得电状态；受到监测区域的液位高度变化(浮壳7位于水面之上和水面直接接触，或者位于水线之下，因此检测液位时不会受到水面之上的异物影响)，浮壳7会随液面的上下变化推动导向杆6沿导向管5内上下行，由于限位板9上端始终和力敏电阻RT的下端应变片接触，这样，水位相对高(液面相对高)、那么浮壳7推动导向杆6沿导向管5上行的作用力相对大，力敏电阻RT受力相对大其电阻值相对低输入到电阻R1及可调电阻RP另一端的信号电压相对大；水位相对低(液面相对低)、那么浮壳7推动导向杆6沿导向管5上行的作用力相对小，力敏电阻RT受力相对小其电阻值相对大输入到电阻R1及可调电阻RP另一端的信号电压相对低。基于现有成熟的物联网技术，单片机模块A1得电工作后会将力敏电阻RT输入到3脚(电阻R1降压限流)的动态变化模拟液面电压数据信号转换为数字信号，然后输出到GPRS模块A2的信号输入端，GPRS模块将数字信号经无线移动网络远传，为远端工作人员经PC机或智能手机直观掌握现场液位高低提供了有力技术支撑(单片机模块及GPRS模块将检测模拟电压数据AD转换、再经无线网络传递，远端经PC机或智能手机相关应用接收数据，然后数据通过波形图或者数字显示，波形图高或数字大代表监测现场相关探头检测的相关数据大、反之者小，远端管理人员由此掌握现场检测的数据，是现有极为成熟的物联网收发技术，不属于本新型保护客体)。本新型中，当现场液面高度变化，力敏电阻RT输出的动态变化电压信号还会经可调电阻RP降压限流进入三端电压监测器A3的2脚，当现场液面低于使用者设定的值时，也就是力敏电阻RT输出的电压信号进入三端电压监测器A3的2脚后、低于三端电压监测器A3内部的4.75V阈值电压时，三端电压监测器A3的1脚不输出高电平，那么NPN三极管Q1不会导通，短信模块A4不会发送短信。当现场液面高于使用者设定的值时，也就是力敏电阻RT输出的电压信号进入三端电压监测器A3的2脚后、高于三端电压监测器A3内部的4.75V阈值电压时，三端电压监测器A3的1脚输出高电平经电阻R2降压限流进入NPN三极管Q1的基极，NPN三极管Q1导通集电极输出低电平进入短信模块A4的信号输入端3脚，于是短信模块A4在其内部电路作用下，会将预先储存的一条短信经无线移动网络发送出去，和短信模块A4建立连接的相关管理人员手机接收到短信后就能第一时间了解到现场的液位超标了，这样，远端管理人员能及时掌握现场水位超高数据，进而可第一时间进行针对性处置(比如水位超过警戒线的第一时间段打开闸门放水)，由此减少了安全隐患。本新型使用前，技术人员需要调节可调电阻RP的手柄确定报警数值，比如对准4，那么在液面高度接近岸边4米左右时，力敏电阻RT输出的电压机构经可调电阻RP降压限流后就会刚好高于4.75V，进而短信模块A4发送短信；实际情况下，可调电阻RP的电阻值调节得相对大时，那么就必须在液面相对高、力敏电阻RT的电阻值相对小时，力敏电阻RT输出的电压机构经可调电阻RP降压限流后才会高于4.75V；可调电阻RP的电阻值调节得相对小时，那么在液面相对低、力敏电阻RT的电阻值相对大时，力敏电阻RT输出的电压机构经可调电阻RP降压限流后就会高于4.75V)。本新型给监测人员带来了便利，且能取得更好液位监测效果。电路中，三端电压监测器型号是AN051A；可调电阻RP型号是4.7M；电阻R1阻值是100Ω；电阻R2阻值是1K；NPN三极管Q1型号是9013；力敏电阻RT型号是IMS-C04N；GPRS模块A2型号是ZLAN8100，GPRS模块成品A2上有RS485数据输入端口(两个电源输入端、一路信号输入端)；单片机模块A1的主控芯片型号是STC12C5A60S2，单片机模块成品上有两个模拟信号接入端3及4脚，单片机模块成品上有一个RS485数据输出端口。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种具有报警功能的液位测量设备，包括太阳能电池板、蓄电池，其特征在于还具有数据传输电路、提示电路、检测机构、电源开关；所述检测机构包括固定板、导向座、力敏电阻、导向管、导向杆、中空浮壳、中空固定壳；所述导向杆的下部安装在浮壳的上端，导向管上端安装固定壳下端，导向杆套在导向管内，导向杆上端位于固定壳内下部位安装有限位板，力敏电阻绝缘安装在固定壳内上端；所述导向座的一侧端安装有固定管，导向座的另一侧安装在固定板侧部，导向管套在固定管内；所述太阳能电池板装在固定板上；所述蓄电池、数据传输电路、提示电路、电源开关安装在元件盒内；所述力敏电阻和数据传输电路的信号输入端、提示电路的信号输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有报警功能的液位测量设备，其特征在于，浮壳位于液面之下，限位板上端和力敏电阻的下端应变片接触。

3.根据权利要求1所述的一种具有报警功能的液位测量设备，其特征在于，导向杆的高度大于导向管的高度且外径小于导向管内径，导向管的外径小于固定管外径。

4.根据权利要求1所述的一种具有报警功能的液位测量设备，其特征在于，数据传输电路包括电性连接的单片机模块、GPRS模块、电阻，电阻一端和单片机模块的信号输入端连接，单片机模块的电源输入端和GPRS模块的电源输入端连接，单片机模块的信号输出端和GPRS模块的信号输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种具有报警功能的液位测量设备，其特征在于，提示电路包括电性连接的三端电压监测器、电阻、可调电阻、NPN三极管和短信模块，可调电阻一端和三端电压监测器的正极电源输入端连接，三端电压监测器的负极电源输入端和NPN三极管发射极连接，三端电压监测器的输出端和电阻一端连接，电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和短信模块的信号输入端连接。

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