一种模拟液位监控系统及模拟液位监控方法 |
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| 申请号 | CN201610203931.0 | 申请日 | 2016-04-01 | 公开(公告)号 | CN105784058A | 公开(公告)日 | 2016-07-20 |
| 申请人 | 盐城工学院; | 发明人 | 卜迎春; 陆广平; 朱晓琴; 刘丹丹; 周云龙; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种模拟液位信息 监控系统 及模拟液位信息监控方法，属于远程监控领域。模拟液位监控系统包括模拟液位信息采集装置和模拟液位信息处理装置，模拟液位信息采集装置包括信息获取模 块 、第一 控制器 以及信息发送模块，模拟液位信息处理装置包括用于接收信息发送模块所发送的模拟液位信息的信息接收模块、第二控制器以及报警模块，第二控制器根据信息接收模块所接收到的模拟液位信息，判断是否触发报警模块。通过上述设计得到的模拟液位监控系统能够在模拟环境下实现高台液位的自动化监测。在实际应用时，将模拟液位信息采集装置替换为液位 传感器 ，即可投入使用，无需耗费大量的人 力 及物力，且能24小时全程监测，液位检测结果误差小。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种模拟液位监控系统，其特征在于，包括模拟液位信息采集装置和模拟液位信息处理装置， |
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| 说明书全文 | 一种模拟液位监控系统及模拟液位监控方法技术领域[0001] 本发明涉及远程监控领域，具体而言，涉及一种模拟液位监控系统及模拟液位监控方法。 背景技术[0002] 传统的人工监测高台液位方式，需要耗费大量的人力、物力，且无法24小时全程监测，液位检测结果误差大，不能起到严格把控高台液位处于安全范围内的目的，如何实现高台液位的自动化监测是目前亟待解决的问题。 发明内容[0003] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种模拟液位监控系统及模拟液位监控方法。 [0004] 第一方面，本发明较佳实施例提供一种模拟液位监控系统，包括模拟液位信息采集装置和模拟液位信息处理装置， [0006] 所述第一控制器分别与所述信息获取模块、所述信息发送模块连接， [0007] 所述模拟液位信息处理装置包括用于接收所述信息发送模块所发送的模拟液位信息的信息接收模块、第二控制器以及报警模块，所述第二控制器分别与所述信息接收模块、所述报警模块连接，所述第二控制器根据所述信息接收模块所接收到的模拟液位信息，判断是否触发所述报警模块。 [0008] 优选地，所述模拟液位信息采集装置还包括用于显示所述信息获取模块所获取到的模拟液位信息的第一显示模块，所述第一显示模块与所述第一控制器连接。 [0009] 优选地，所述模拟液位信息处理装置还包括用于显示所述信息接收模块所接收到的模拟液位信息的第二显示模块，所述第二显示模块与所述第二控制器连接。 [0011] 优选地，所述信息发送模块、所述信息接收模块采用型号为nRF24L01的无线传输模块，所述无线传输模块的输出端口分别并联有一个0.1微法的电容C1和一个22微法的电容C2，所述电容C1与所述电容C2并联。 [0012] 优选地，所述第一显示模块、所述第二显示模块采用工业字符型液晶显示屏。 [0013] 优选地，所述报警模块包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述第二控制器连接。 [0015] 第二方面，本发明另一较佳实施例提供一种模拟液位监控方法，所述方法包括：接收用户通过所述信息获取模块输入的模拟液位信息；将所述模拟液位信息与预设的第一阈值和预设的第二阈值进行比较，判断液位是否异常，所述第二阈值大于所述第一阈值； [0016] 若所述模拟液位信息小于或等于所述第一阈值，判定液位异常，触发所述报警模块；若所述模拟液位信息大于所述第一阈值，且小于所述第二阈值，判定液位正常，不触发所述报警模块；若所述模拟液位信息大于或等于所述第二阈值，判定液位异常，触发所述报警模块。 [0017] 本发明提供的模拟液位监控系统及模拟液位监控方法，能够在模拟环境下实现高台液位的自动化监测。在实际应用时，将模拟液位信息采集装置替换为液位传感器，即可投入使用，无需耗费大量的人力及物力，且能24小时全程监测，液位检测结果误差小。 附图说明[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。 [0020] 图1为本发明较佳实施例提供的一种模拟液位监控系统结构框图； [0021] 图2为本发明较佳实施例提供的另一种模拟液位监控系统结构框图； [0022] 图3为本发明较佳实施例提供的STC89C52单片机的引脚图； [0023] 图4为本发明较佳实施例提供的矩阵键盘的结构示意图； [0024] 图5为本发明较佳实施例提供的nRF24L01无线传输模块与STC89C52单片机及LM117稳压模块的连接结构示意图； [0025] 图6为本发明较佳实施例提供的LCD1602与STC89C52单片机的连接结构示意图； [0026] 图7为本发明较佳实施例提供的一种模拟液位监控方法流程图。 [0027] 附图标记： [0028] 模拟液位信息采集装置100；模拟液位信息处理装置200；信息获取模块101；第一控制器102；信息发送模块103；信息接收模块201；第二控制器202；报警模块203；第一显示模块104；第二显示模块204；蜂鸣器205；发光二极管206。 具体实施方式[0029] 下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0030] 如图1所示，本实施例提供的液位监控系统，包括模拟液位信息采集装置100和模拟液位信息处理装置200。模拟液位信息采集装置100包括信息获取模块101、第一控制器102以及信息发送模块103。其中，信息获取模块101用于接收用户输入的模拟液位信息，第一控制器102接收到信息获取模块101输出的模拟液位信息后，进行相应的处理，并将处理后的信息输出至信息发送模块103，以使信息发送模块103将模拟液位信息发送至模拟液位信息处理装置200。模拟液位信息处理装置200包括信息接收模块201、第二控制器202以及报警模块203。其中，信息接收模块201用于接收信息发送模块103所发送的模拟液位信息，第二控制器202在接收到信息接收模块201所输出的信息后，对该信息进行相应的计算处理，以判断该模拟液位信息是否位于正常液位范围内，从而判断是否触发报警模块203进行报警。 [0031] 这种模拟液位监控系统，能够在模拟环境下实现高台液位的自动化监测。信息获取模块101模拟实际应用时的液位传感器，将用户输入的模拟液位信息通过信息发送模块103传送至模拟液位信息处理装置200，使其根据接收到的液位信息，判断是否需要进行报警。实际应用时，将信息获取模块101替换设置为液位传感器即可，一旦发生报警，相关人员能够在液位出现异常情况的第一时间进行处理，安全性高，实用性强。 [0032] 如图2所示，优选地，为了能够测试模拟液位监控系统的信息传输可靠性，本实施例中，模拟液位信息采集装置100还设有第一显示模块104。该第一显示模块104与第一控制器102连接，用于显示信息获取模块101所获取的模拟液位信息。 [0033] 假设安全液位高度的下限为h1、上限为h2，其中h2大于h1。在信息采集模块接收到的模拟液位信息大于h1且小于h2时，为正常液位高度，除此之外均为液位异常情况。设置第一显示模块104，用户可根据第一模块显示的数据而获知所输入的模拟液位信息的具体数值，并根据该具体数值与h1及h2的比较结果，得知是否应判定为液位异常。 [0034] 如果第一显示模块104显示的模拟液位数据不处于正常液位高度范围内且报警模块203未报警，则该模拟液位监控系统存在问题，需要重新连接调试；如果经过几次模拟，该监控系统均能准确的判定是否触发报警模块203进行报警，则认为该系统可基本正常监控液位，为进一步保证系统的可靠性，可人为进行多次模拟。 [0035] 优选地，模拟液位信息处理装置200还包括用于显示信息接收模块201所接收到的模拟液位信息的第二显示模块204，第二显示模块204与第二控制器202连接。 [0036] 设置第二显示模块204可以有效检测该模拟液位监控系统在数据传输过程中是否会发生信息失真。例如，第一显示模块104上所显示的用户通过信息获取模块101输入的模拟液位信息的具体数值为A，如果第二显示模块204所显示的数值不是A，则可判定该监控系统的数据传输存在信息失真问题，需要重新调试该监控系统，以保证系统的监测可靠性。 [0037] 本实施例中，报警模块203包括蜂鸣器205和发光二极管206。在第二控制器202对接收到的模拟液位信息进行处理后，如果判定为异常情况，则会触发蜂鸣器205报警，同时点亮发光二极管206。 [0038] 优选地，本实施例中，第一控制器102和第二控制器202采用型号为STC89C52的单片机，信息获取模块101采用矩阵键盘实现，信息发送模块103与信息接收模块201采用型号为nRF24L01的无线传输模块，第一显示屏和第二显示屏采用LCD1602，即工业字符型液晶显示屏。 [0039] 下面对单片机、矩阵键盘、无线传输模块以及工业字符型液晶显示屏分别进行简要介绍并对具体的连接方式进行详细阐述。 [0040] STC89C52单片机是宏晶科技有限公司生产的一种适用性强、实用性高、能耗低、具有比较大的可编程空间、被市场广泛认可的单片机。STC89C52单片机选用经典的MCS-51作为内核使用，以此为基础做了许多的改良使得芯片的功能比传统的51单片机更加的强大。因为单片机提供了8K的可编程flash存储，所以使得单片机可以在很多的可嵌入式系统中得以使用，并发挥出良好的性能。所以，本实施例中，将STC89C52单片机选作主控芯片。如图 3所示，为STC89C52单片机的引脚图。 [0041] 矩阵键盘是在单片机外部设备使用中类似于矩阵排布的键盘组。发送端的矩阵键盘接线如图4所示。4*4的矩阵键盘一共使用了8个数据口，其中水平的四根线接在单片机的P0.0～P0.3数据口，垂直的四根线接P0.4～P0.7数据口。在P0口和矩阵键盘之间再并一个1千欧姆的上拉电阻为矩阵键盘供电。1千欧姆的上拉电阻不仅给矩阵键盘提供外部电源同时还将P0口的电平稳定在高电平，如果矩阵键盘中有按键被按下，单片机就能检测到低电平，继而单片机能判断出矩阵键盘中有没有某个键被按下。 [0042] 当把单片机作为主控制器设计电路时，如果要使用比较多的按键的时候，我们一般可以用矩阵排列的方式来排列单个键盘，这样做的目的是减少宝贵的数据口的占用比例。矩阵键盘是通过行线和列线交叉排列的，然而交叉点并没有直接相连，而是通过一个独立按键将行线和列线连接起来。这样能产生的可使用的键盘数就是行线和列线根数的乘积。如整个P0口最多能放置4*4个键盘用来构成矩阵键盘。和独立式键盘的接法相比，能用最少数据口组合出最多的按键。这样，当我们需要使用较多按键时就能使用这种方式来节约I/O口的使用。 [0043] 信息发送模块103和信息接收模块201均采用无线收发模块nRF24L01作为核心控制器，辅助以16MHz的时钟电路，然后再在外围电路中加入六个SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)、一电源接口以及一接地口。 [0044] 无线模块的射频技术标准是采用了全球的通用免费频段，即2.4GHz频段。SPI口的功能主要是写入数据、发送数据、接收数据以及读出数据。在写入数据的时候速度可达10MB/S，发送数据最大速度可达2MB/S，其中MB/S表示兆比特每秒。nRF24L01芯片还具有许多比较好的功能，比如收发数据时能够自动应答，以检测数据是否发送成功，同时又能获知接收方是否接收成功；自动重发功能可以在数据接收不成功的情况下，发送端根据检测到的信号重新对接收端进行数据发送。该无线模块的工作能耗低，在发送数据的时候工作电流为11.3mA，接收数据时的工作电流为12.3mA，这种低能耗的产品正是适用于我们现在的低碳社会中。可以有效的传输数据，又能很好的较低能耗，深受广大厂商的喜爱。还有空闲模式来进一步减少能耗。如图5所示，在使用nRF24L01时将其CE、CSN、IRQ、MISO、MOSI、SCK六个引脚和STC89C52单片机的P1口相连接，为了防止电流过大而烧毁无线模块，在单片机P1口与nRF24L01的各引脚之间串接一个2千欧姆的限流电阻。 [0045] 表1无线收发模块引脚分配表 [0046] [0048] LCD1602属于字符型显示屏，专门用于显示字母、数字、符号和几种自定义符号，其最多可显示32个字符。其与单片机的接线图如图6所示。 [0049] 表2LCD1602各管脚及与单片机接线方式 [0050] [0051] [0052] 本实施例提供的模拟液位监控系统能够在发送及接收数据时，均维持在低功耗状态，具体见表3所示： [0053] 表2系统工作量值表 [0054] [0055] 其中，“mA”表示电流单位“毫安”，“V”表示电压单位“伏”，“mW”表示功率单位“毫瓦”，“m”表示距离单位“米”。 [0056] 如图7所示，本发明另一较佳实施例提供的模拟液位监控方法的流程图，应用于所述模拟液位监控系统，所应说明的是，本发明所述的模拟液位监控方法并不以图7以及以下所述的具体顺序为限制。下面将对图7所示的具体流程进行详细描述。 [0057] 步骤S110，接收用户通过所述信息获取模块101输入的模拟液位信息。 [0058] 步骤S111，将所述模拟液位信息与预设的第一阈值和预设的第二阈值进行比较，判断液位是否异常，所述第二阈值大于所述第一阈值。 [0059] 步骤S112，判断所述模拟液位信息小于或等于所述第一阈值，若是，则执行步骤S114，若否，则执行步骤S113。 [0060] 步骤S113，判断所述模拟液位信息大于所述第一阈值，且小于所述第二阈值，若是，则返回步骤S110，若否，则执行步骤S114。 [0061] 步骤S114，判定液位异常，触发所述报警模块203进行报警。 [0062] 其中，预设的第一阈值为正常液位高度的下限，预设的第二阈值为正常液位高度的上限，只有模拟液位数值大于第一阈值且小于第二阈值时，才属于正常液位范围，否则将被判定为液位异常，触发报警模块203进行报警。 [0063] 综上所示，本发明提供的模拟液位监控系统及模拟液位监控方法，能够在模拟环境下实现高台液位的自动化监测。信息获取模块101模拟实际应用时的液位传感器，将用户输入的模拟液位信息通过信息发送模块103传送至模拟液位信息处理装置200，使其根据接收到的液位信息，判断是否需要进行报警。实际应用时，将信息获取模块101替换设置为液位传感器即可，一旦发生报警，相关人员能够在液位出现异常情况的第一时间进行处理，安全性高，实用性强，可实现24小时全程监测。 [0064] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0065] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。 |
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