液位遠(yuǎn)程監(jiān)控器的研究

王圣恩　張涵宇　蔡奕星

【摘 要】現(xiàn)代社會(huì)，液位遠(yuǎn)程監(jiān)控器已十分普及。當(dāng)前，諸如石油、化工、造紙、食品、制藥、輕工、污水處于等眾多領(lǐng)域的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，都不乏液位遠(yuǎn)程監(jiān)控器的身影。至于液位遠(yuǎn)程監(jiān)控器的主要作用，其主要是一種自動(dòng)控制元件，其在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的運(yùn)用，不僅可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液位，且能通過(guò)設(shè)置液位的上限與下限來(lái)同步控制泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦液位高于或低于其所設(shè)置的上下限值，則報(bào)警器會(huì)進(jìn)行報(bào)警，而泵亦會(huì)同步停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以防止設(shè)備損壞。

【關(guān)鍵詞】液位遠(yuǎn)程監(jiān)控器；液位監(jiān)控；系統(tǒng)研究

中圖分類(lèi)號(hào)： TH816 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2457（2018）04-0237-002

Research on Liquid Level Remote Monitor

WANG Sheng-en ZHANG Han-yu CAI Yi-xing

（Tongda College， Nanjing University of Posts and Telecommunications， Nanjing 225000， China）

【Abstract】In modern society， liquid level remote monitors have become very popular. At present， there is no shortage of liquid level remote monitors in automatic control systems such as petroleum， chemical， paper， food， pharmaceutical， light industry， and sewage. As for the main role of the liquid level remote monitor， it is mainly an automatic control element. Its use in the automatic control system can not only monitor the liquid level in real time， but also can synchronously control the pump by setting the upper and lower limits of the liquid level. Operation， once the liquid level is higher or lower than the set upper and lower limits， the alarm will alarm， and the pump will also stop running to prevent equipment damage.

【Key words】Liquid level remote monitor； Liquid level monitoring； System research

當(dāng)前的液位遠(yuǎn)程監(jiān)控器，其主要的控制原件有：信號(hào)傳輸線(xiàn)路、信號(hào)接收單元以及液位感應(yīng)器。其中，液位感應(yīng)器無(wú)疑是最主要的信息采集設(shè)備，在液位遠(yuǎn)程監(jiān)控器實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，液位感應(yīng)器會(huì)將其所接收到了電信號(hào)，經(jīng)由傳輸系統(tǒng)傳送到信號(hào)接受單位，而當(dāng)信息接受單位接收到相應(yīng)地信號(hào)后，便會(huì)自動(dòng)開(kāi)始進(jìn)行處理。當(dāng)然，該過(guò)程將全部顯示在遠(yuǎn)程控制端的電腦上，相關(guān)的微機(jī)操作人員便可輕松基于信號(hào)接收單元所傳遞出來(lái)的信號(hào)來(lái)判斷當(dāng)前液面是否處于正常位置，進(jìn)而保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。如今，隨著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，液位遠(yuǎn)程監(jiān)控器已逐漸被運(yùn)用到了更多的領(lǐng)域，而本文將作者對(duì)典型液位控制系統(tǒng)展開(kāi)研究。

1 液位遠(yuǎn)程監(jiān)控器基本概述

據(jù)表1所示，我們可以看出，液位遠(yuǎn)程監(jiān)控器最主要的原件包括傳感器、單片機(jī)、液晶顯示器、AD轉(zhuǎn)化器以及液位報(bào)警器。針對(duì)以上主要組成原件，有關(guān)液面的相關(guān)信息，最初是由光電傳感器接受，而將所接受到的信號(hào)放大后，便會(huì)將其傳輸至單片機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行信號(hào)處理，此種處理方式在我們的日常生活中便隨處可見(jiàn)，如學(xué)校澡堂的自動(dòng)鍋爐，其所運(yùn)用的便是一種簡(jiǎn)單的液位遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，而該系統(tǒng)的工作原理是根據(jù)遠(yuǎn)程控制器所感應(yīng)到的睡眠變化，繼而通過(guò)將控制單位轉(zhuǎn)化為信號(hào)再傳輸至相應(yīng)地水龍頭，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫、水量的控制。

1.1 傳感器

當(dāng)前，市面上有著許多種類(lèi)型的傳感器，而其中運(yùn)用最廣泛的當(dāng)屬光電傳感器，如圖1所示。至于光電傳感器的具體工作原理，則是基于光的傳播來(lái)感應(yīng)當(dāng)前的液面位置。相較于其他類(lèi)型的傳感器，光電型的傳感器不僅對(duì)位置的測(cè)量更加精確，且整體的外觀(guān)設(shè)計(jì)亦更加簡(jiǎn)潔。

1.2 單片機(jī)

單片機(jī)的主要作用便是可將光電傳感器所接收到的液面信號(hào)處理并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，就圖2所顯示的單片機(jī)，其型號(hào)為AT89S52，該型號(hào)的單片機(jī)，可支持的最小控制系統(tǒng)為8位分辨率，而在實(shí)際的使用過(guò)程中，單片機(jī)除了可以完成對(duì)傳感器所傳輸之模擬型號(hào)的采集與轉(zhuǎn)化外，且通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序，還可將具體的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為以厘米為單位的液位高度[2]。

1.3 其他裝置

顯示裝置的主要作用便是顯示液位的高度，當(dāng)然，基于顯示器與其之上的按鍵，可自主設(shè)定液位高度的上下限值，一旦液位高度超出或低于了按鍵所設(shè)定的上下限值，則報(bào)警器會(huì)立即報(bào)警，而相應(yīng)地上下限值指示燈燈亦會(huì)發(fā)亮，以便工作人員及時(shí)了解情況并采取相應(yīng)的措施。

2 液位遠(yuǎn)程監(jiān)控器的設(shè)計(jì)

有關(guān)液位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其具體的工作原理由圖2所示。而據(jù)圖2顯示我們不難看出，在液位遠(yuǎn)程監(jiān)控的工作過(guò)程中，首先開(kāi)始工作的原器件為光電傳感器，而當(dāng)光電傳感器初步接收到液面信號(hào)后，會(huì)將信號(hào)首先傳輸至AD轉(zhuǎn)換器中，并由AD轉(zhuǎn)化器進(jìn)行初步的轉(zhuǎn)化，后將初步轉(zhuǎn)化所獲得的模擬型號(hào)傳輸至單片機(jī)中，單片機(jī)便會(huì)開(kāi)始進(jìn)一步的處理，即將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并同時(shí)輸送至顯示器、報(bào)警器以及喇叭等控制器中。至于按鍵的部分則主要負(fù)責(zé)設(shè)定液面的上下限值，并與報(bào)警器相關(guān)聯(lián)，一旦發(fā)生報(bào)警則會(huì)直接斷開(kāi)泵的控制開(kāi)關(guān)，以達(dá)到對(duì)整體設(shè)備的保護(hù)[3]。

選擇合理的無(wú)線(xiàn)傳輸模塊。當(dāng)前較為流行的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)主要包括數(shù)傳電臺(tái)、GPRS通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)、無(wú)線(xiàn)射頻身份識(shí)別系統(tǒng)、藍(lán)牙技術(shù)、紅外線(xiàn)通訊技術(shù)。其中，數(shù)傳電臺(tái)主要是利用DSP技術(shù)和無(wú)線(xiàn)電技術(shù)來(lái)更好的實(shí)現(xiàn)高性能專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)傳輸電口。GPRS通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)則主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)種類(lèi)以標(biāo)準(zhǔn)化的形式所設(shè)計(jì)的數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)；無(wú)線(xiàn)射頻身份識(shí)別系統(tǒng)主要是針對(duì)常用接觸式識(shí)別系統(tǒng)的缺點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的改良；藍(lán)牙技術(shù)則是一種規(guī)范無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開(kāi)放性形式，主要是以低成本的短距離無(wú)線(xiàn)連接作為基礎(chǔ)，從而為固定或者是移動(dòng)的終端設(shè)備提供廉價(jià)的接入服務(wù)；紅外線(xiàn)通訊技術(shù)具有廉價(jià)、近距離、無(wú)線(xiàn)、低功耗和保密性強(qiáng)的特點(diǎn)，不但能夠應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，而且還能夠應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入和近程遙控中。

3 實(shí)驗(yàn)安裝調(diào)試及評(píng)價(jià)

針對(duì)液位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)各控制原件及主要組成設(shè)備的安裝，首先需考慮的重點(diǎn)在于各零部件各自對(duì)額定電流以及額定電壓的要求，一旦電壓、電流低于或高于的相關(guān)的限定值，則必定會(huì)影響到電路的基本工作。待完成初步的到時(shí)候，接下來(lái)的工作便是對(duì)組成監(jiān)控系統(tǒng)的零件及電路予以調(diào)試，而主要的調(diào)試對(duì)象包含組成液位遠(yuǎn)程監(jiān)控的各大原件[4]。當(dāng)完成對(duì)各元件的初步挑時(shí)候，之后便是進(jìn)行設(shè)備實(shí)驗(yàn)，具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程則是進(jìn)行一次模擬性的數(shù)據(jù)采取，其主要的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊环矫媸菫榱擞^(guān)察設(shè)備能否正常運(yùn)行，另一方面則是考察所采集的信號(hào)是否滿(mǎn)足精度方面的要求。最后，當(dāng)初步的實(shí)驗(yàn)通過(guò)檢驗(yàn)后，便需將實(shí)際的液位信號(hào)送入單片機(jī)，以考察液位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)最終的控制效果。在此過(guò)程中，為驗(yàn)證設(shè)備的實(shí)用性，可將設(shè)備投入到污水廠(chǎng)的遠(yuǎn)程液位監(jiān)控系統(tǒng)中，并按照相應(yīng)的安裝標(biāo)準(zhǔn)安裝液位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的各種元部件。值得注意的是，若將之投入到污水管網(wǎng)的遠(yuǎn)程液位監(jiān)控洗頭工，需盡量將采取傳輸板與電池延伸至井底部針對(duì)液位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的使用，上文中我們提到，該系統(tǒng)的具體作用一方面是為了確保各管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行液位始終處于正常位置，另一方面則是為了能對(duì)液位予以實(shí)時(shí)分析，以判斷相應(yīng)管線(xiàn)的具體運(yùn)行情況，包括管理是否存在淤積等[5]。

總之，就當(dāng)前而言，光電液位遠(yuǎn)程監(jiān)控其仍是使用最為廣泛的液位監(jiān)控系統(tǒng)之一，且因其是基于光的探索，故在實(shí)際的探測(cè)過(guò)程中可切實(shí)避免受到實(shí)體的影響。與此同時(shí)，由于液位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的使用，不僅可對(duì)液面予以實(shí)時(shí)控制，且替代了原本需人工才能完成的作業(yè)，故對(duì)工作人員的安全而言亦起到了相應(yīng)的保障作用。相信隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，今后的液位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)將更加的精密，并會(huì)衍射出更方便工作人員控制的操作系統(tǒng)，如此將使相關(guān)行業(yè)工作效率亦隨之得以大幅提升。

【參考文獻(xiàn)】

[1]宋長(zhǎng)軍.多適應(yīng)性遠(yuǎn)程無(wú)人液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2017，25（1）：119-122.

[2]薛生明.撬裝式設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置[J].數(shù)字化用戶(hù)， 2017，23（40）.

[3]陳獻(xiàn)琦.改性瀝青設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 科學(xué)與財(cái)富，2017（13）.

[4]李寧，黃凱，劉靈，等.一種用于熒光顯微切片斷層成像系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置[J].激光生物學(xué)報(bào)，2017，26（2）：109-115.

[5]孫建武.基于4G網(wǎng)絡(luò)和OPC技術(shù)的融雪劑配比遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].天津理工大學(xué)，2017.