一种水位测控系统及其测试方法技术方案

本发明专利技术涉及一种水位测控系统及其测试方法。包括PLC控制器、第一至第二光纤收发器、第一至第N水位检测装置以及与PLC控制器连接的人机交互模块和无线通信模块，所述PLC控制器经RS485接口连接至第二光纤收发器，所述第二光纤收发器经光纤连接至第一光纤收发器，所述第一光纤收发器与所述第一至第N水位检测装置连接；所述第一至第N水位检测装置间隔设置于水坝上下游的水位测量竖井处。本发明专利技术电路结构简单，采用光纤及RS485提高了数据传输的精确性，且具有水位报警功能及能源自供给功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水位测控系统及其测试方法。
技术介绍
水位测控系统是水电厂的重要测控设备，水电厂的上下游水位是防汛安全的重要数据，拦污栅压差影响机组出力、水工建筑安全，水头值影响调速器协联曲线，进而影响机组效率甚至安全稳定运行。目前水电厂的水位测控系统在运行维护中存在以下问题：故障率高；采用电缆长距离输送格雷码信号，防雷、抗干扰能力差，仪表、传感器易损坏；4个15位BCD码传感器需60多芯电缆维护困难；定制的仪表扩展性差，输入、输出校准，参数整定操作复杂；价格高，备品备件采购困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电路结构简单，易于实现的水位测控系统。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种水位测控系统，包括PLC控制器、第一至第二光纤收发器、第一至第N水位检测装置以及与PLC控制器连接的人机交互模块和无线通信模块，所述PLC控制器经RS485接口连接至第二光纤收发器，所述第二光纤收发器经光纤连接至第一光纤收发器，所述第一光纤收发器与所述第一至第N水位检测装置连接；所述第一至第N水位检测装置间隔设置于水坝上下游的水位测量竖井处；所述第一至第N水位检测装置包括设置于水位测量竖井上的测井基板，设置于该测井基板上的圆形支撑板及与该圆形支撑板垂直固定连接的支架，所述圆形支撑板上设置有若干超声波传感器，所述支架上设置有转轮及用于检测转轮转动圈数的光电编码器，所述转轮绕设有钢丝绳，该钢丝绳两端经测井基板上的孔洞伸入水位测量竖井，且该钢丝绳两端分别连接有浮子和重锤；所述若干超声波传感器和光电编码器均连接至一MCU。在本专利技术实施例中，所述MCU还连接有GPS定位模块，所述MCU和GPS定位模块均设置于所述光电编码器上。在本专利技术实施例中，所述无线通信模块经无线网络连接至机组调速器、远动RTU装置和设置于水坝控制室的声光告警模块。在本专利技术实施例中，所述测井基板上还设置有若干太阳能电池板，该太阳能电池板连接至所述MCU。在本专利技术实施例中，所述人机交互模块采用LCD触摸屏。本专利技术还提供了一种采用上述所述的水位测控系统的测试方法，包括如下步骤，S1：通过人机交互模块设定测量参数，并传输给水位检测装置的MCU，初始化系统；S2：通过超声波传感器检测所述水位检测装置是否放置平整，直至各超声波传感器检测的水位数据误差小于设定阈值，开始水位测量；S3：通过GPS定位模块确定水位测量竖井的经纬度，并根据该经纬度确定水位测量竖井所处海拔高度；S4：通过光电编码器测量水位测量竖井中的水位高度，并与超声波传感器测量的水位高度进行比较，若误差小于设定水位误差阈值，则通过光纤收发器将海拔高度数据及水位高度数据传输给PLC控制器；S5：PLC控制器根据各水位检测装置测量的水位高度数据及海拔高度数据，与预警值进行比较，若超出预警值，则通知管理人员，并发出报警信号，否则，继续检测。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术能够采集上下游测量竖井的水位信息，并进行水位报警，且采用光纤及RS485提高了数据传输的精确性，且具有水位报警功能及能源自供给功能，具有高可靠性和精确性；2、本专利技术采用多个超声波传感器与光电编码器比较测量，提高了水位测量精度。附图说明图1是本专利技术一种水位测控系统框图。图2是本专利技术水位检测装置电路框图。图3是本专利技术水位检测装置结构示意图1。图4是本专利技术水位检测装置结构示意图2。图中，1为测井基板 2为水位测量竖井 3为圆形支撑板 4为支架 5为光电编码器 6为转轮 7为钢丝绳 8为浮子 9为重锤 10为MCU  11为超声波传感器 12为太阳能电池板。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。如图1至4所示，本专利技术的一种水位测控系统，包括PLC控制器、第一至第二光纤收发器、第一至第N水位检测装置以及与PLC控制器（采用通用PLC即可）连接的人机交互模块和无线通信模块，所述PLC控制器经RS485接口连接至第二光纤收发器，所述第二光纤收发器经光纤连接至第一光纤收发器，所述第一光纤收发器与所述第一至第N水位检测装置连接；所述第一至第N水位检测装置间隔设置于水坝上下游的水位测量竖井处；所述第一至第N水位检测装置包括设置于水位测量竖井2上的测井基板1，设置于该测井基板1上的圆形支撑板3及与该圆形支撑板3垂直固定连接的支架4，所述圆形支撑板3上设置有若干超声波传感器11，所述支架5上设置有转轮6及用于检测转轮6转动圈数的光电编码器（采用ZKX-6A-50BM7.5T-G05E）5，所述转轮6绕设有钢丝绳7，该钢丝绳7两端经测井基板1上的孔洞伸入水位测量竖井2，且该钢丝绳7两端分别连接有浮子8和重锤9；所述若干超声波传感器11和光电编码器5均连接至一MCU（采用51系列单片机）10。所述超声波传感器用于检测水位测量装置是否放置平整，若水位测量装置经超声波传感器检测已放置平整，则超声波传感器还可转换成测量水位测量竖井的水位，并与光电编码器测量的水位进行比较。为了检测水位测量竖井的经纬度，以确定其海拔高度，所述MCU还连接有GPS定位模块，所述MCU和GPS定位模块均设置于所述光电编码器上。所述无线通信模块经无线网络连接至机组调速器、远动RTU装置和设置于水坝控制室的声光告警模块。所述测井基板上还设置有若干太阳能电池板12，该太阳能电池板12连接至所述MCU。所述人机交互模块采用LCD触摸屏。本专利技术还提供了一种采用上述所述的水位测控系统的测试方法，包括如下步骤，S1：通过人机交互模块设定测量参数，并传输给水位检测装置的MCU，初始化系统；S2：通过超声波传感器检测所述水位检测装置是否放置平整，直至各超声波传感器检测的水位数据误差小于设定阈值，开始水位测量；S3：通过GPS定位模块确定水位测量竖井的经纬度，并根据该经纬度确定水位测量竖井所处海拔高度；S4：通过光电编码器测量水位测量竖井中的水位高度，并与超声波传感器测量的水位高度进行比较，若误差小于设定水位误差阈值，则通过光纤收发器将海拔高度数据及水位高度数据传输给PLC控制器；S5：PLC控制器根据各水位检测装置测量的水位高度数据及海拔高度数据，与预警值进行比较，若超出预警值，则通知管理人员，并发出报警信号，否则，继续检测。以上是本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本专利技术技术方案的范围时，均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水位测控系统，其特征在于：包括PLC控制器、第一至第二光纤收发器、第一至第N水位检测装置以及与PLC控制器连接的人机交互模块和无线通信模块，所述PLC控制器经RS485接口连接至第二光纤收发器，所述第二光纤收发器经光纤连接至第一光纤收发器，所述第一光纤收发器与所述第一至第N水位检测装置连接；所述第一至第N水位检测装置间隔设置于水坝上下游的水位测量竖井处；所述第一至第N水位检测装置包括设置于水位测量竖井上的测井基板，设置于该测井基板上的圆形支撑板及与该圆形支撑板垂直固定连接的支架，所述圆形支撑板上设置有若干超声波传感器，所述支架上设置有转轮及用于检测转轮转动圈数的光电编码器，所述转轮绕设有钢丝绳，该钢丝绳两端经测井基板上的孔洞伸入水位测量竖井，且该钢丝绳两端分别连接有浮子和重锤；所述若干超声波传感器和光电编码器均连接至一MCU。

【技术特征摘要】
1.一种水位测控系统，其特征在于：包括PLC控制器、第一至第二光纤收发器、第一至第N水位检测装置以及与PLC控制器连接的人机交互模块和无线通信模块，所述PLC控制器经RS485接口连接至第二光纤收发器，所述第二光纤收发器经光纤连接至第一光纤收发器，所述第一光纤收发器与所述第一至第N水位检测装置连接；所述第一至第N水位检测装置间隔设置于水坝上下游的水位测量竖井处；所述第一至第N水位检测装置包括设置于水位测量竖井上的测井基板，设置于该测井基板上的圆形支撑板及与该圆形支撑板垂直固定连接的支架，所述圆形支撑板上设置有若干超声波传感器，所述支架上设置有转轮及用于检测转轮转动圈数的光电编码器，所述转轮绕设有钢丝绳，该钢丝绳两端经测井基板上的孔洞伸入水位测量竖井，且该钢丝绳两端分别连接有浮子和重锤；所述若干超声波传感器和光电编码器均连接至一MCU。
2.根据权利要求1所述的一种水位测控系统，其特征在于：所述MCU还连接有GPS定位模块，所述MCU和GPS定位模块均设置于所述光电编码器上。
3.根据权利要求1所述的一种水位测控系统，其特征在于：所述无线通信模块经无线网络连接至机组调速器、远动RTU装置和设置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈厚珍，吴艺辉，陈仲章，林真，卓美玲，柯玛，卓碧珠，吴长芳，王靓虹，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网福建省电力有限公司，福建水口发电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11