一种液位监测系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种液位监测系统，包括液位监测装置和报警装置，液位监测装置包括液位检测组件、处理器和无线通讯组件；液位检测组件包括非接触式液位检测组件和倾角检测组件，非接触式液位检测组件包括多个设置在待监测容器外壁周侧的非接触式液位传感器；倾角检测组件包括水平放置在待监测容器上方的倾角传感器，倾角传感器包括加速度计和陀螺仪；处理器用于进行姿态融合获取待监测容器内液位倾斜角度，并修正所检测的液位数据。采用本发明专利技术的技术方案，可以更加准确地估算出容器发生倾斜时的真实液位数据，再根据修正后的液位数据准确地判断出液位是否过低，进而通过报警装置发出提示信息进行报警，及时提示工作人员采取相应措施。采取相应措施。采取相应措施。

【技术实现步骤摘要】
一种液位监测系统


[0001]本专利技术涉及液位监控
，尤其涉及一种液位监测系统。

技术介绍

[0002]通常，在大中小医院及个人诊所中，由于输液是一个漫长的过程，医护人员不可能时时刻刻陪伴在患者身边，同时由于患者一般虚弱乏力、昏昏欲睡，家属不能时时刻刻陪伴在身边，一些老年患者，在很可能会出现视力上的问题导致看不清输液瓶中剩余多少液体，输液过程中病房分散，不同科室的患者年龄差别较大，护士频繁巡查导致工作效率低、工作强度大，同时将消耗大部分体力。同时由于输液药瓶大小不一、输液流速又受多种因素支配，因此传统的输液完全依靠视觉观察才能掌握输液状态，在输液瓶内药物即将输完时，应当立刻通知医务人员或患者及时换药或拔针，避免造成输液管内进入空气，甚至造成严重后果。
[0003]现有技术中的输液报警装置，由于其存在一些例如设备复杂、价格昂贵、实用性差等弊端，而且无法准确监测输液瓶发生倾斜时的液位，据实地查证，大部分医院和诊所并未普遍使用此类装置，仍旧采用传统的视觉观察的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种液位监测系统，以解决现有技术中的输液报警装置无法在容器发生倾斜时准确检测液位的问题。
[0005]未达上述目的，本专利技术提供了一种液位监测系统，包括液位监测装置和报警装置，液位监测装置包括液位检测组件、处理器和无线通讯组件；液位检测组件包括非接触式液位检测组件和倾角检测组件，非接触式液位检测组件包括多个设置在待监测容器外壁周侧的非接触式液位传感器，分别用于检测待监测容器内的液位数据；倾角检测组件包括水平放置在待监测容器上方的倾角传感器，倾角传感器包括加速度计和陀螺仪，分别用于检测待监测容器发生倾角的第一三轴角度数据和第二三轴角度数据；处理器分别与非接触式液位检测组件和倾角检测组件通讯连接，用于根据第一三轴角度数据和第二三轴角度数据进行姿态融合，根据融合结果获取待监测容器内液位倾斜角度，并根据液位倾斜角度修正非接触式液位检测组件所检测的液位数据；处理器还通过无线通讯组件与报警装置通讯连接，用于根据修正后的液位数据控制报警装置发出提示信息。
[0006]可选地，所述姿态融合包括卡尔曼滤波姿态融合，所述卡尔曼滤波姿态融合包括：（1）基于倾角和倾角角速度之间的导数关系系统，以真实倾角角度和采用加速度计估算出陀螺仪常值偏差分别作为状态参量，获取相应状态方程和测量方程：
式中，为包含固定偏差的陀螺仪输出角速度，为加速度计经处理后得到的角速度值，为陀螺仪测量噪声，为陀螺仪漂移误差；（2）获取系统采样周期T对应的状态方程和测量方程：式中，为k时刻的估算倾角，为加速度在k时刻的角速度；（3）基于卡尔曼滤波滤波器获得时刻的最优预测倾角：其中，为k时刻的预测倾角，根据k
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1时刻的最优预测倾角对k时刻的估算倾角进行校正获得：；式中，=，，是控制输入，B是对应的控制输入增益；，为卡尔曼增益：；式中，为H的转置矩阵，R为系统过程测量误差的协方差：；为的协方差，；其中，表示的转置矩阵，是系统过程的噪声协方差，；和分别是加速度计和陀螺仪测量的协方差。为加速度计和陀螺仪测量误差。
[0007]可选地，所述卡尔曼滤波姿态融合还包括：根据系统过程噪声协方差矩阵Q和测量误差的协方差矩阵R对卡尔曼滤波器进行校正。
[0008]可选地，所述卡尔曼滤波姿态融合还包括：更新的协方差，；其中，I为单位矩阵，为陀螺仪测量的倾角角度。
[0009]可选地，所述根据液位倾斜角度修正非接触式液位检测组件所检测的液位数据，包括：在非接触式液位检测组件中高度最低的非接触液位传感器检测到待监测容器中
的液位时，根据修正非接触式液位检测组件所检测的液位数据；其中，为修正后的液位高度，为传非接触式液位检测组件的安装高度，为待检测容器的宽度。
[0010]可选地，所述液位监测系统还包括固定套组件，多个非接触式液位传感器均匀检测地设置在固定套组件内侧，固定套组件用于套设在待监测容器上，使多个非接触式液位传感器贴附到待监测容器外壁上。
[0011]可选地，所述报警装置包括蜂鸣器、指示灯、语音提示装置中一个或多个。
[0012]可选地，所述无线通讯组件包括基于ZigBee通讯组件、WiFi通讯组件、4G或5G通讯组件中的一种。
[0013]可选地，所述液位监测系统包括多个液位监测装置，各液位检测装置的处理器用于在修正后的液位数据超过预设液位阈值时，向报警装置发送携带当前液位监测装置所对应待监测容器的标识信息的报警控制指令。
[0014]本专利技术实施例的一种液位监测系统，通过在待监测容器上设置非接触式液位检测组件和倾角检测组件，利用非接触式液位检测组件在不同方位检测待监测容器内液位数据，利用倾角检测组件检测待监测容器的倾角，并对倾角检测组件中加速度计和陀螺仪分别检测的三轴角度数据进行姿态融合，再根据融合后的倾角数据对非接触式液位检测组件所检测的液位数据进行修正，从而可以更加准确地估算出容器发生倾斜时的真实液位数据，再根据修正后的液位数据准确地判断出待监测容器内的液体是否过低，进而通过报警装置发出提示信息进行报警，可以及时提示工作人员采取相应措施。而且，本专利技术实施例的液位检测系统还具有设备简单、性能可靠、成本较低、实用性高等优点，特别使用于对医务场所中的输液瓶进行液位监测。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术实施例的一种液位监测系统的液位检测装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例的一种液位监测系统的结构示意图。
[0017]附图标号：1、待监测容器；2、非接触式液位传感器；21、固定套组件；3、倾角传感器。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的基体实施的限制。
[0019]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0020]本领域技术人员可以理解，本专利技术实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。以及，所使用的术语“/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0021]参照图1和图2，示出了根据本专利技术实施例的一种液位监测系统的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液位监测系统，其特征在于，所述液位监测系统包括液位监测装置和报警装置，液位监测装置包括液位检测组件、处理器和无线通讯组件；液位检测组件包括非接触式液位检测组件和倾角检测组件，非接触式液位检测组件包括多个设置在待监测容器外壁周侧的非接触式液位传感器，分别用于检测待监测容器内的液位数据；倾角检测组件包括水平放置在待监测容器上方的倾角传感器，倾角传感器包括加速度计和陀螺仪，分别用于检测待监测容器发生倾角的第一三轴角度数据和第二三轴角度数据；处理器分别与非接触式液位检测组件和倾角检测组件通讯连接，用于根据第一三轴角度数据和第二三轴角度数据进行姿态融合，根据融合结果获取待监测容器内液位倾斜角度，并根据液位倾斜角度修正非接触式液位检测组件所检测的液位数据；处理器还通过无线通讯组件与报警装置通讯连接，用于根据修正后的液位数据控制报警装置发出提示信息。2.根据权利要求1所述的一种液位监测系统，其特征在于，所述姿态融合包括卡尔曼滤波姿态融合，所述卡尔曼滤波姿态融合包括：（1）基于倾角和倾角角速度之间的导数关系系统，以真实倾角角度和采用加速度计估算出陀螺仪常值偏差分别作为状态参量，获取相应状态方程和测量方程：式中，为包含固定偏差的陀螺仪输出角速度，为加速度计经处理后得到的角速度值，为陀螺仪测量噪声，为陀螺仪漂移误差；（2）获取系统采样周期T对应的状态方程和测量方程：式中，为k时刻的估算倾角，为加速度在k时刻的角速度；（3）基于卡尔曼滤波滤波器获得时刻的最优预测倾角：其中，为k时刻的预测倾角，根据k
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1时刻的最优预测倾角对k时刻的估算倾角进行校正获得：；式中，=，，为控制输入参数，B是对应的控制输入增益；
，为卡尔曼增益：；式中，为H的转置矩阵，R为系统过程测量误...

【专利技术属性】
技术研发人员：常帅兵，库阁阁，池晓航，李婉迪，周迎迎，陈亚茹，
申请(专利权)人：河南工学院，
类型：发明
国别省市：