CN219738051U - 凝泵地坑中废水液位的控制装置 - Google Patents

Abstract

凝泵地坑中废水液位的控制装置。无论是浮球方案还是智能控制器方案，都需要运维人员现场配置参数或查看其运行状态，运维工作量较大。本实用新型包括：单片机、液位采集模块、排水泵驱动模块、设置模块、显示模块和通信模块；所述的液位采集模块装配于凝泵地坑中，其输出端连接至所述的单片机的第一输入端；所述的排水泵驱动模块的输入端连接至所述的单片机的第一输出端，其输出端连接至排水泵的电源控制端，所述的排水泵的进水口连接至所述的凝泵地坑的出水口；所述的通信模块的输入端连接至所述的单片机的第二输出端，其输出端连接至监控平台。本实用新型用于凝泵地坑中废水液位的控制。

Description

凝泵地坑中废水液位的控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种凝泵地坑中废水液位的控制装置。

背景技术

火力发电厂的凝泵地坑用于接收发电机组的废水。凝泵地坑外围通常安装有凝结水系统、闭冷水系统、密封油系统、除氧给水系统等系统的重要设备，凝泵地坑的废水溢出将严重威胁上述设备的运行安全，因此需要控制其液位以避免溢出。

现阶段，通常采用浮球、杠杆等器件构成简单的液位控制装置，虽然能够实现废水液位的自动控制，但不仅控制精度较低，而且往往由于使用环境较为恶劣导致故障率较高，运行稳定性差。对此，相关技术还提出由智能液位变送器与智能控制器构成液位控制装置的方案，相对于浮球式控制方案，这类方案虽然提升了控制精度，但装置复杂且成本较高，难以实现液位控制过程的降本增效。另外，无论是浮球方案还是智能控制器方案，都需要运维人员现场配置参数或查看其运行状态，运维工作量较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述存在的问题，提供一种凝泵地坑中废水液位的控制装置。

上述目的通过以下方案实现：

一种凝泵地坑中废水液位的控制装置，其组成包括单片机、液位采集模块、排水泵驱动模块、设置模块、显示模块和通信模块；

所述的液位采集模块装配于凝泵地坑中，其输出端连接至所述的单片机的第一输入端；

所述的排水泵驱动模块的输入端连接至所述的单片机的第一输出端，其输出端连接至排水泵的电源控制端，所述的排水泵的进水口连接至所述的凝泵地坑的出水口；

所述的通信模块的输入端连接至所述的单片机的第二输出端，其输出端连接至监控平台。

所述的凝泵地坑中废水液位的控制装置，所述的液位采集模块包括静压传感器和采样电路；所述的静压传感器被装配于所述的凝泵地坑底部，其输出端连接至所述的采样电路的输入端，所述的采样电路的输出端连接至所述的单片机的第一输入端。

所述的凝泵地坑中废水液位的控制装置，所述的设置模块包括动作采集组件和动作采集电路，所述的动作采集组件的输出端连接至所述的动作采集电路的输入端，所述的动作采集电路的输出端连接至所述的单片机的第二输入端。

所述的凝泵地坑中废水液位的控制装置，所述的显示模块包括显示组件和显示电路，所述的显示组件的输入端连接至所述的显示电路的输出端，所述的显示电路的输入端连接至所述的单片机的第三输出端。

所述的凝泵地坑中废水液位的控制装置，所述的装置还包括现场告警模块，所述的现场告警模块由告警组件和告警电路构成，所述的告警组件的输入端连接至所述的告警电路的输出端，所述的告警电路的输入端连接至所述的单片机的第四输出端。

有益效果

1.本实用新型通过液位采集模块采集凝泵地坑中废水的当前液位，并将所述的当前液位以数字信号的形式发送至所述的单片机；所述的单片机可以在确定所述的当前液位不低于液位上限阈值的情况下，向所述的排水泵驱动模块发送驱动指令，以驱动排水泵运转排出所述的凝泵地坑中的废水；并还可以将单片机通过所述的第二输出端输出的监控信号发送至预设的监控平台，所述的监控信号可以用于表征所述的当前液位和/或所述的驱动指令的相关信息。

2.本实用新型的液位控制装置能够采集较为精确的液位，液位控制精度较高。本实用新型的单片机结构简单，成本较低，所述的液位控制装置通过装配的通信装置可以将当前液位和/或驱动指令的相关信息上传至预设的监控平台，以便该监控平台实现对液位的远程监控，从而无需运维人员现场查看其运行状态，有助于简化现场管理，减轻运维人员的现场巡检工作量。可见，本公开所述的液位控制装置可以以较低成本实现对液位的自动控制以及远程监控，从而减轻运维人员的现场工作负担。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图；

附图2是本实用新型控制装置的电路原理图。

实施方式

图1是本实用新型的结构示意图。如图1所示，该系统可以包括液位控制装置101、电源102、继电器103、排水泵104、凝泵地坑105、静压传感器106、监控平台107和若干电子设备，如手机108和手机109等。

其中，电源102、继电器103和排水泵104之间的连接线可以供给220V或380V的驱动电源，以用于控制和驱动排水泵104运转。静压传感器106可以置于凝泵地坑105的底部，以便精准测量其中废水的真实液位。液位控制装置101与监控平台107之间可以通过多种类型的有线或无线（如蜂窝网络、近场通信）网络实现连接，监控平台107可以连接多个电子设备，如运维人员使用的手机108和管理人员使用的手机109等。

其中，监控平台107可以为包含一独立主机的物理服务器，或者该服务器11可以为主机集群承载的虚拟服务器、云服务器等。手机108-109只是用户（运维人员、管理人员等）可以使用的一种类型的电子设备。实际上，用户显然还可以使用诸如下述类型的电子设备：平板设备、笔记本电脑、掌上电脑（PDAs，Personal Digital Assistants）、可穿戴设备（如智能眼镜、智能手表等）、VR（Virtual Reality，虚拟现实）设备、AR（Augmented Reality，增强现实）设备等，本说明书一个或多个实施例并不对此进行限制。

在一实施例中，所述的液位控制装置101可以根据静压传感器106检测到的凝泵地坑105中废水的当前液位，判断所述的当前液位与预设的液位上限阈值（如50cm、100cm或者50%、80%等）的大小关系：若当前液位不小于（即大于或等于）所述的液位上限阈值，则液位控制装置101可以通过继电器103控制接通排水泵104的供电回路，以使电源102向排水泵104供电，驱动其运转。所述的排水泵104可以与所述的凝泵地坑105的出水口相连，从而运转的排水泵104可以将凝泵地坑105中的废水抽出，使得凝泵地坑105中废水的液位下降。若当前液位不大于（即小于或等于）液位下限阈值，则液位控制装置101可以通过继电器103控制断开排水泵104的供电回路，以使电源102停止向排水泵104供电，从而使其停止运转以停止抽出废水。通过该方式，液位控制装置101可以控制凝泵地坑105的废水液位始终处于液位下限阈值和液位上限阈值之间，避免液位超限可能对生产过程带来的不利影响甚至安全隐患。利用本公开实施例所述的的装置，可以及时、有效、精准的控制凝泵地坑中废水的水位，确保其不会溢出，从而确保上述重要设备的运行安全。

需要强调的是，本公开实施例所述的“废水”，仅指进入凝泵地坑中的液体，该液体可以包含水、油或其他杂质等；另外，所述的排水泵抽出的废水可以排放至预设的安全位置（如下水道、废水处理装置或者二次利用车间等），本公开实施例对此并不进行限制。

图2是本实用新型控制装置的电路原理图。如图2所示，所述的液位控制装置200由单片机201以及连接至所述的单片机201的电源模块202、时钟模块203、液位采集模块204、排水泵驱动模块205和通信模块206构成。其中，所述的单片机201、所述的电源模块202和所述的时钟模块203构成单片机最小系统，所述的液位采集模块204被装配于凝泵地坑中，其输出端连接至所述的单片机201的第一输入端；所述的排水泵驱动模块205的输入端连接至所述的单片机201的第一输出端，其输出端连接至排水泵的电源控制端，所述的排水泵的进水口连接至所述的凝泵地坑的出水口；所述的通信模块206的输入端连接至所述的单片机的第二输出端，其输出端连接至预设的监控平台。

所述的单片机201可以采用适当型号的芯片，如可以为51系列（如STC89C51）或52（如STC89C52）系列单片机等。当然，单片机201的具体型号可以根据工作环境、运行寿命、精度要求和/或扩展需求等实际情况进行选择，本公开实施例并不对此进行限制。

所述的电源模块202用于向单片机201提供电源。示例性的，其复位电路可以通过VCC和GND分别连接至单片机201的相应引脚，为后者提供DC（Direct Current，直流）±5V电源。所述的时钟模块203用于向单片机201提供时钟信号。示例性的，其可以利用晶振作为时钟信号源搭建时钟电路，以通过XTAL1和XTAL2向单片机201提供时钟信号。所述的单片机201与电源模块202和时钟模块203构成单片机最小系统，所述的单片机最小系统是能够让单片机201工作的最简单的系统。

液位采集模块204用于采集凝泵地坑的当前液位，并通过所述的第一输入端将所述的当前液位以数字信号的形式发送至所述的单片机201。对于凝泵地坑底部的任一固定位置而言，此处的废水压力能够准确反映当前液位，所以在一实施例中，可以采集凝泵地坑底部的废水压力并将其转换为当前液位，以实现对液位的准确测量。

例如，所述的液位采集模块204可以包括静压传感器2041和采样电路2042，所述采样电路由8位分辨率A/D转换芯片ADC0832及其附属电路构成，所述的静压传感器2041可以被装配于所述的凝泵地坑底部，其输出端连接至所述的采样电路2042的输入端。所述的静压传感器2041用于采集所述的凝泵地坑底部的废水压力并输出电信号，所述的电信号与采集到的所述的废水压力呈正相关或负相关；所述的采样电路2042用于将所述的静压传感器输出的所述的电信号转换为所述的数字信号。

其中，所述的静压传感器2041能够输出标准形式的电信号，此时可以采用经过标定的静压变送器作为所述的静压传感器2041。所述的标准形式的电信号可以1~5V的标准电压信号；或者也可以为4~20mA的标准电流信号。在所述的电信号与所述的废水压力呈正相关的情况下，所述的废水压力越大则输出的电信号越大，如电压越高或电流越大；在所述的电信号与所述的废水压力呈负相关的情况下，所述的废水压力越大则输出的电信号越小，如电压越低或电流越小，不再赘述。可以理解的是，无论所述的电信号与所述的废水压力呈正相关还是呈负相关，二者均具有单调相关性，使得任一电信号（值）唯一对应于某一废水压力（值），从而确保采样电路2042向单片机201发送的数字信号与凝泵地坑的当前液位一一对应，避免后续处理出错。

当然，所述的静压传感器2041也可以输出非标准形式的电信号，此时所述的采样电路可以按照预设规律将所述的电信号直接转换为数字信号并输出至所述的单片机201。可见，此时静压传感器2041输出的非标准形式的电信号并未进行标准化处理，从而能够简化静压传感器2041的软硬件成本。为确保所输出数字信号的精度，所述的采样电路2042可以采用集成芯片，如可以由8位分辨率A/D转换芯片ADC0832及其附属电路构成，该芯片的最高分辨率可达256级，电压转换精度可达19.53mV，足以满足该场景下的模拟量转换精度要求。

所述的单片机201可以用于在确定所述的当前液位不低于液位上限阈值的情况下，向所述的排水泵驱动模块发送驱动指令，以驱动排水泵运转排出所述的凝泵地坑中的废水；以及，控制所述的通信模块将所述的当前液位和/或所述的驱动指令的相关信息上传至预设的监控平台。其中，所述的排水泵驱动模块可以用于接收所述的单片机通过所述的第一输出端发出的驱动指令，并响应于所述的驱动指令驱动排水泵运转；所述的通信模块可以用于将所述的单片机通过所述的第二输出端输出的监控信号发送至预设的监控平台，所述的监控信号用于表征所述的当前液位和/或所述的驱动指令的相关信息。

如图2所示，排水泵驱动模块205包括存储器2051和继电器2052。其中，所述的存储器2051用于缓存单片机201下发的控制指令。所述的继电器2052是单片机201与其他大功率负载（此处即为排水泵209）的接口，继电器2052本身对于单片机是功率器件，因此需对继电器进行驱动。

可以理解的是，相对于浮球式液位控制装置而言，本公开所述的液位控制装置能够采集较为精确的液位，液位控制精度较高。而相对于智能控制器而言，所述的液位控制装置的控制系统（即所述的单片机）结构简单，成本较低。另外，所述的液位控制装置通过装配的通信装置可以将当前液位和/或驱动指令的相关信息上传至预设的监控平台，以便该监控平台实现对液位的远程监控，从而无需运维人员现场查看其运行状态，有助于简化现场管理，减轻运维人员的现场巡检工作量。可见，本公开所述的液位控制装置可以以较低成本实现对液位的自动控制以及远程监控，从而减轻运维人员的现场工作负担，具有较高的实用价值。

在一实施例中，通信模块206可以根据实际需求进行合理选取。示例性的，通信模块206可以通过有线形式连接监控平台，如通过RJ45网线或者光纤连接至网络以访问所述的监控平台等。或者，通信模块206也可以通过无线形式连接监控平台，如所述的通信模块206可以为GSM（General Packet Radio Service，全球移动通信系统）模块，具体可以为GMS模块，或者也可以为GPRS（General Packet Radio Service，通用无线分组业务）模块，以便在某些场景下满足与监控平台之间较大的数据交互量。再如，也可以使用近场通信，如所述的通信模块206可以为蓝牙（Bluetooth）模块、Wifi模块、Zigebee模块等，通过该方式，可以将（装配在液位控制装置200中的）所述的通信模块206与工业现场（如火力发电厂）的其他设备所装配的通信模块统一管理，提升设备的管理效率，便于提升工业现场的联网（或称智能化）覆盖率。

在一实施例中，所述的液位控制装置200可以包括至少一个排水泵驱动模块205，而任一排水泵驱动模块205可以连接至少一个排水泵209。通过该方式，一个液位控制装置200可以统一控制一个或多个排水泵209启动排水或者停止排水。而在控制多个排水泵209的情况下，可以控制这些排水泵同时启动排水或者同时停止排水，有助于加快液位的调节速度，尽量避免液位超限可能造成的生产和安全隐患。

在一实施例中，考虑到所述的凝泵地坑可能需要安装多个液位控制装置200，或者工业现场存在多个凝泵地坑；以及，液位控制装置200安装位置的供电难度较大或存在安全隐患，所以为了尽量节省电能并降低供电难度，所述的通信模块206与监控平台可以通过低功耗广域物联网建立连接，其中所述的低功耗广域物联网可以基于LoRa、NB-IoT和/或eMTC等方式建立，不再赘述。

在一实施例中，所述的液位控制装置200的管理方（如火力发电厂的运维人员或管理人员等）可以通过所述的监控平台实现对该装置的远程设置（或称配置），从而简化设置操作，提升设置效率。例如，所述的管理方可以通过自身使用的终端设备直接向所述的液位控制装置200下发设置指令，或者也可以通过所述的终端设备访问监控平台，并通过所述的监控平台向所述的液位控制装置200下发设置指令。其中，所述的通信模块206在接收到所述的设置指令后可以将其发送至所述的单片机201，而单片机201可以响应于该指令设置或更新所述的液位上限阈值。其中，所述的液位上限阈值可以由单片机201保存在本地存储空间，以便后续使用。在管理方并非首次设置该液位上限阈值的情况下，所述的单片机可以更新本地保存的该液位上限阈值。

当然，除了通过上述方式远程设置所述的液位上限阈值之前，管理方也可以通过上述方式远程设置其他参数，如设置前述液位下限阈值、电信号与数字信号的转换规律等。

在另一实施例中，除了通过前述方式远程设置之外，运维人员也可以在现场对其进行设置。例如，所述的设置模块可以由动作采集组件和动作采集电路构成，所述的动作采集组件的输出端连接至所述的动作采集电路的输入端，所述的动作采集电路的输出端连接至所述的单片机的第二输入端。其中，所述的动作采集组件包括下述至少之一：按键、滑动电阻器、触摸屏。基于此，运维人员可以针对采集组件实施相应的设置操作（按压按键、拉动滑动电阻器的滑头，在触摸屏上绘制手势等），该组件可以响应于所述的设置操作向所述的单片机发送相应的设置指令。如图2所示，液位控制装置200可以包括设置模块208（包含按键K1、K2和K3），其中，火力发电厂的运维人员可以通过预设规则按下至少一次某一按键或者按照预设规则按下多个按键进入针对液位上限阈值的设置模式，进而按下按键K2将液位上限阈值调高（如每按一下则加一），或按下按键K3将液位上限阈值调低（如每按一下则减一）等，不再赘述。该方式相对更可靠，因此可以作为远程设置方式的兜底策略，确保可以对液位控制装置200进行有效设置，避免因通信模块206故障导致的整机报废，提升设备的可用性、一定程度上延长其使用寿命。

在一实施例中，所述的通信模块206上传至所述的监控平台的所述的相关信息，可以包括所述的当前液位（数值）本身、所述的驱动指令本身或相关的指令日志，或者也可以包括所述的当前液位的单位时间变化率、所述的排水泵驱动模块205对所述的驱动指令的响应情况或者所述的排水泵209的运转情况等，不再赘述。

在一实施例中，所述的相关信息可以被所述的监控平台推送至预设的相关人员使用的终端设备。例如，所述的预设的相关人员可以为火力发电厂的运维人员，此时该运维人员可以通过查看所述的相关信息知晓液位控制装置200的运行情况，而无需去现场查看，从而减轻其工作负担。再例如，所述的预设的相关人员也可以为火力发电厂的管理人员，此时该管理人员可以通过查看所述的相关信息知晓液位控制装置200的运行情况，进而可以根据该运行情况监督运维人员的工作或通知运维人员相关事项等。当然，上述相关信息可能较为详细且繁琐，不便于所述的相关人员查看，所以监控平台还可以对上述相关信息进行分析、汇总等处理，并将处理结果推送至相关人员使用的终端设备，以提升相关人员的查看体验。

其中，所述的终端设备如可以为图1所示的手机，也可以为平板电脑、可穿戴设备（如智能手表、智能眼镜）等。另外，所述的推送可以通过短信、彩信、APP（Application，应用程序）内消息（钉钉消息、微信通知等）、小程序等多种方式实现，不再赘述。

在一实施例中，考虑到上述液位控制装置200运行过程中产生的所述的相关信息与排水泵209的运行状态直接相关，而排水泵209的运行状态会对凝泵地坑中废水的液位情况产生直接影响，所以在控制正常的情况下，所述的相关信息可以作为对液位控制装置200或排水泵209运行状态的分析依据；或者，在控制异常（如凝泵地坑的废水溢出）的情况下，所述的相关信息可以作为后续分析故障原因和/或确定责任主体的依据。可见，上述相关信息至关重要，因此为避免上述相关丢失甚至被篡改可能造成的不利影响，可以利用区块链技术的不可篡改特性对其进行可信存证，以便后续使用。

例如，所述的通信模块206还可以用于将所述的相关信息存证至区块链网络，此时，所述的通信模块206可以直接作为区块链节点连接至区块链网络实现信息存证，或者也可以访问合法的区块链节点实现信息存证。再例如，在接收到通信模块206上传的所述的相关信息后，所述的监控平台可以将其存证至区块链网络，即所述的相关信息可以被所述的监控平台存证至区块链网络。其中，所述的通信模块206、所述的区块链节点或者所述的监控平台中的任一，可以向所述的区块链网络发起包含所述的相关信息的区块链交易，使得网络中的各个区块链节点可以在所述的区块链交易通过共识后分别执行该交易，从而分别将所述的相关信息保存在自身维护的区块链账本中，完成对该信息的上链存证。被存证至链上的所述的相关信息无法被删除且难以被作恶方（如区块链网络中的任意作恶节点）恶意篡改，所以能够有效保证所述的相关信息真实可信。当然，所述的监控平台本身也可以为区块链平台，不再赘述。

在一实施例中，除了控制排水泵209启动运转以排水之外，所述的液位控制装置200还可以控制所述的排水泵209停止运转以停止排水。例如，所述的单片机还可以在确定所述的当前液位不高于液位下限阈值的情况下，向所述的排水泵驱动模块205发送停止指令，以控制排水泵209停止运转。通过该方式，所述的液位控制装置200可以控制排水泵209将凝泵地坑的液位控制在液位下限阈值和液位上限阈值之间。当然，所述的液位下限阈值可以为0；或者，为避免所述的排水泵209频繁启动，所述的液位下限阈值也可以设置为高于静压传感器2041所处位置的合适位置，本公开实施例对于所述的液位下限阈值和液位上限阈值的具体值并不进行限制。另外，所述的静压传感器2041可以实时检测废水压力并通过采样电路2042向单片机201实时上传当前液位，以便更精准地控制排水泵209启停；当然也可以按照合适的间隔时长进行周期性检测或周期性上传当前液位，不再赘述。

在一实施例中，所述的液位控制装置200还可以包括显示模块207，所述的显示模块207可以由显示组件和显示电路构成，所述的显示组件的输入端连接至所述的显示电路的输出端，所述的显示电路的输入端连接至所述的单片机的第三输出端。该显示模块207可以用于显示所述的相关信息和/或所述的控制装置的运行信息。其中，所述的显示组件可以为LED指示灯或者LCD显示屏等。以LCD显示屏2071为例，该可以为LM016L。该显示屏采用数字式接口与单片机201相连，其具有体积小、重量轻、功耗低等优点，能够充分满足液位控制装置200的人机交互需求。另外，还可以配合显示电路2072和排阻2073确保LCD显示屏2071正常运行。

在一实施例中，所述的液位控制装置200还可以包括现场告警模块210，该模块可以由告警组件和告警电路构成，所述的告警组件的输入端连接至所述的告警电路的输出端，所述的告警电路的输入端连接至所述的单片机的第四输出端。所述的现场告警模块可以用于响应于所述的单片机发送的告警指令释放相应的告警信号。如可以播放预设的告警语音、发出告警蜂鸣声、闪烁告警灯光等，以便有效提醒相关人员。

Claims (5)

1.一种凝泵地坑中废水液位的控制装置，其特征是：其组成包括单片机、液位采集模块、排水泵驱动模块、设置模块、显示模块和通信模块；

所述的液位采集模块装配于凝泵地坑中，其输出端连接至所述的单片机的第一输入端；

所述的排水泵驱动模块的输入端连接至所述的单片机的第一输出端，其输出端连接至排水泵的电源控制端，所述的排水泵的进水口连接至所述的凝泵地坑的出水口；

所述的通信模块的输入端连接至所述的单片机的第二输出端，其输出端连接至监控平台。

2.根据权利要求1所述的凝泵地坑中废水液位的控制装置，其特征是：所述的液位采集模块包括静压传感器和采样电路；所述的静压传感器被装配于所述的凝泵地坑底部，其输出端连接至所述的采样电路的输入端，所述的采样电路的输出端连接至所述的单片机的第一输入端。

3.根据权利要求1所述的凝泵地坑中废水液位的控制装置，其特征是：所述的设置模块包括动作采集组件和动作采集电路，所述的动作采集组件的输出端连接至所述的动作采集电路的输入端，所述的动作采集电路的输出端连接至所述的单片机的第二输入端。

4.根据权利要求1所述的凝泵地坑中废水液位的控制装置，其特征是： 所述的显示模块包括显示组件和显示电路，所述的显示组件的输入端连接至所述的显示电路的输出端，所述的显示电路的输入端连接至所述的单片机的第三输出端。

5.根据权利要求1所述的凝泵地坑中废水液位的控制装置，其特征是：所述的装置还包括现场告警模块，所述的现场告警模块由告警组件和告警电路构成，所述的告警组件的输入端连接至所述的告警电路的输出端，所述的告警电路的输入端连接至所述的单片机的第四输出端。