一种智能水位监测装置

技术领域

本发明涉及配变设备水位监测技术领域，尤其是涉及一种智能水位监测装置。

背景技术

广东地区由于地处亚热带，年降雨量高达1000毫米，经常遭受台风暴雨的袭扰，城镇间大小河流密布，不时出现水淹的现象，对位于城镇与村落间的台区配变设备和配变系统来说，加强安防监控并采取有效的技术措施十分重要，对将要遭受水淹的低压台区设备和线路提前预警可以大大减少灾害和事故的发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种智能水位监测装置，该装置检测到配变设备附近的水位上升后能现场报警、通过通讯模块进行短信通知、发报警信号和数据远程发送，以及通过无线自组网断路器执行开关脱扣动作；还能对地线漏电、中性电流的数据进行现场测试和报警，方便用户使用。

本发明所提出的技术解决方案是这样的：一种智能水位监测装置，所述智能水位监测装置包括第1水位检测探头、第2水位检测探头、第3水位检测探头、第4水位检测探头、第5水位检测探头、第1开关量检测模块、第2开关量检测模块、数字量检测模块、电压模拟量检测模块、电流模拟量检测模块、单片机、开口式漏电互感器、漏电检测模块、开口式电流互感器、电流检测模块、报警装置、漏电告警输出信号、电流告警输出信号、水位告警输出信号、液晶、按键和通讯端口；第1水位检测探头的开关信号通过第1开关量检测模块调理输入单片机CN1端口，经过比较、识别，判断是否报警或跳闸，并经RE4端口将信号输至水位告警输出信号；第2水位检测探头的开关信号通过第2开关量检测模块调理输入单片机CN2端口，经过比较、识别，判断是否报警或跳闸，并经RE4端口将信号输至水位告警输出信号；第3水位检测探头的水位深度信号通过数字量检测模块调理输入单片机CN3端口，经过比较、识别，判断是否报警或跳闸，并经RE4端口将信号输至水位告警输出信号；第4水位探测头的水位深度信号通过电压模拟量检测模拟调理输入单片机CN4端口，经过比较、识别，判断是否报警或跳闸，并经RE4端口将信号输至水位告警输出信号；第5水位检测探头的水位深度信号通过电流模拟量检测模块调理输入单片机CN5端口，经过比较、识别，判断是否报警或跳闸，并经RE4端口将信号输至水位告警输出信号；开口式漏电互感器将检测到的地线漏电电流信号通过漏电检测模块调理输入单片机CN6端口，经过比较、识别，是否报警或跳闸，并经RE2端口将信号输至漏电告警输出信号；开口式电流互感器将检测到的中性电流信号通过电流检测模块调理输入单片机CN7端口，经过比较、识别，判断是否报警或跳闸，并经RE3端口将信号输至电流告警输出信号；单片机的检测数据通过RE1端口输入报警装置进行声光报警；单片机的检测数据通过RDo～RD5六个端口输入液晶进行液晶显示；单片机内预置基准值通过按键从RE5端口输入；水位告警输出信号通过光耦接通智能无线自组网断路器并通过分励脱扣器驱动开关跳闸；漏电告警输出信号将高电平信号转换成继电器的触点输出，将交流220V接通智能无线自组网断路器的分励脱扣器驱动开关跳闸；电流告警输出信号将高电平信号转换成继电器的触点输出，通过光耦接通智能无线自组网断路器并通过分励脱扣器驱动开关跳闸；单片机的检测数据通过端口RF2、RF3进行串行异步收发，将检测数据传送到检测终端通讯模块，并通过无线发送到水位监控系统的云平台进行存储，通过云平台对监控网点的智能水位检测装置和智能无线自组网断路器进行有效的实时监控。

所述第1水位检测探头采用浮球液位开关，当开关触点断开时输出高电平信号，当开关触点接通时输出低电平信号，设在第1开关量检测模块的光耦合器将第1水位检测探头输出信号光耦输入单片机CN1端口。

所述第2水位检测探头采用浮球液位开关，当开关触点断开时输出高电平信号，当开关触点接通时输出低电平信号，设在第2开关量检测模块的光耦合器将第2水位检测探头输出信号光耦输入单片机CN2端口。

所述第3水位检测探头采用数字型液位变送器，量程为0～10.24米，通过数字量检测模块将第3水位检测探头输出的水位深度信号转换为数字电压信号0～1024，输入到单片机的CN3数字端口，由单片机内的异步收发器UART接收并转换成并行数字信号0～1024代表0～10.24米，10.24米对应的数字电压为2.048V，将实时检测到数字电压值与预存到单片机内的数字基准信号进行比较、识别，以判断是否报警或跳闸。

所述第4水位检测探头采用电压型液位变送器，量程为0～10米，通过电压模拟量检测模块将第4水位检测探头输出的水位深度信号转换为0～2.5V直流电压输入到单片机的CN4模数转换输入端口，并转换成数字信号，与预存到单片机内的数字基准信号进行比较、识别，以判断是否报警或跳闸。

所述第5水位检测探头采用电流型液位变送器，量程为0～10米，输出4～20mA直流电流，通过电流模拟量检测模块转换为0.4～2V直流电压，输入到单片机的CN5模数转换输入端口，并转换成数字信号，与预存到单片机内的数字基准信号进行比较、识别，以判断是否报警或跳闸。

所述开口式漏电互感器输入0～1A地线漏电电流，输出0～1V交流电压，通过漏电检测模块转换成0～2V直流电压，输入到单片机的CN6模数转换输入端口，经模数转换成0～1024的数字信号，与预存到单片机内的数字基准信号进行比较、识别，以判断是否报警或跳闸，当地线漏电电流超过预置的基准值后单片机通过RE2端口输出3.3V的高电平到漏电告警输出信号，并通过漏电告警输出信号将高电平信号转换成继电器的触点输出，将交流220V接通智能无线自组网断路器的分励脱扣器使开关跳闸。

所述开口式电流互感器输入0～1000A中性电流，输出0～1V交流电压，通过电流检测模块转换成0～2V直流电压，输入到单片机的CN7模数转换端口，经模数转换成0～1024的数字信号，与预存到单片机内的数字基准信号进行比较、识别，以判断是否报警或跳闸，当中性电流超过预置的基准值后单片机通过RE3端口输出3.3V的高电平到电流告警输出信号，并通过电流告警输出信号将高电平信号转换成继电器的触点输出，通过光耦接通智能无线自组网断路器并通过分励脱扣器使开关跳闸。

当水位超过预置的基准值后单片机通过RE4端口输出3.3V高电平到水位告警输出信号，并通过水位告警输出信号将该高电平信号转换成继电器的触点输出，通过光耦接通智能无线自组网断路器并通过分励脱扣器驱动开关跳闸。

与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：

本智能水位监测装置是安装在供电部门管辖的各个变压器台区、配电房、用电线路中处于低洼容易进水的地方，通过这些智能水位监测装置不但能将水位上升后达到预定值的信息通过现场报警、向智能无线自组网断路器发报警信号的方法执行开关脱扣动作、通过通讯模块发短信通知和将检测到的数据远程发送，还可以现场对地线漏电、中性电流的数据进行现场测试，方便用户使用。这样，就能实现了对供电部门管辖的各个变压器台区、配电房、用电线路中处于低洼容易进水地方的进水状态进行实时监控和用电安全保护，并最终能为解决地处低洼容易进水的配变设备的安保问题提供可靠依据。

附图说明

图1是本发明一种智能水位监测装置的电原理结构框图。

具体实施方式

通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。

参见图1所示，一种智能水位监测装置，所述智能水位监测装置包括第1水位检测探头1、第2水位检测探头2、第3水位检测探头3、第4水位检测探头4、第5水位检测探头5、第1开关量检测模块6、第2开关量检测模块7、数字量检测模块8、电压模拟量检测模块9、电流模拟量检测模块10、单片机11、开口式漏电互感器13、漏电检测模块12、开口式电流互感器15、电流检测模块14、报警装置16、漏电告警输出信号17、电流告警输出信号18、水位告警输出信号19、液晶20、按键21和通讯端口22；第1水位检测探头1的开关信号通过第1开关量检测模块6调理输入单片机11CN1端口，经过比较、识别，判断是否报警或跳闸，并经RE4端口将信号输至水位告警输出信号19；第2水位检测探头2的开关信号通过第2开关量检测模块7调理输入单片机11CN2端口，经过比较、识别，判断是否报警或跳闸，并经RE4端口将信号输至水位告警输出信号19；第3水位检测探头3的水位深度信号通过数字量检测模块8调理输入单片机11CN3端口，经过比较、识别，判断是否报警或跳闸，并经RE4端口将信号输至水位告警输出信号19；第4水位探测头4的水位深度信号通过电压模拟量检测模拟9调理输入单片机11CN4端口，经过比较、识别，判断是否报警或跳闸，并经RE4端口将信号输至水位告警输出信号19；第5水位检测探头5的水位深度信号通过电流模拟量检测模块10调理输入单片机11CN5端口，经过比较、识别，判断是否报警或跳闸，并经RE4端口将信号输至水位告警输出信号19；开口式漏电互感器13将检测到的地线漏电电流信号通过漏电检测模块12调理输入单片机11CN6端口，经过比较、识别，是否报警或跳闸，并经RE2端口将信号输至漏电告警输出信号17；开口式电流互感器15将检测到的中性电流信号通过电流检测模块14调理输入单片机11CN7端口，经过比较、识别，判断是否报警或跳闸，并经RE3端口将信号输至电流告警输出信号18；单片机11的检测数据通过RE1端口输入报警装置16进行声光报警；单片机11的检测数据通过RDo～RD5六个端口输入液晶20进行液晶显示；单片机11内预置基准值通过按键21从RE5端口输入；水位告警输出信号18通过光耦接通智能无线自组网断路器并通过分励脱扣器驱动开关跳闸；漏电告警输出信号17将高电平信号转换成继电器的触点输出，将交流220V接通智能无线自组网断路器的分励脱扣器驱动开关跳闸；电流告警输出信号18将高电平信号转换成继电器的触点输出，通过光耦接通智能无线自组网断路器并通过分励脱扣器驱动开关跳闸；单片机11的检测数据通过端口RF2、RF3进行串行异步收发，将检测数据传送到检测终端通讯模块，并通过无线发送到水位监控系统的云平台进行存储，通过云平台对监控网点的智能水位检测装置和智能无线自组网断路器进行有效的实时监控。

所述第1水位检测探头1采用浮球液位开关，当开关触点断开时输出高电平信号，当开关触点接通时输出低电平信号，设在第1开关量检测模块6的光耦合器将第1水位检测探头1输出信号光耦输入单片机11CN1端口。

所述第2水位检测探头2采用浮球液位开关，当开关触点断开时输出高电平信号，当开关触点接通时输出低电平信号，设在第2开关量检测模块7的光耦合器将第2水位检测探头2输出信号光耦输入单片机11CN2端口。

所述第3水位检测探头3采用数字型液位变送器，量程为0～10.24米，通过数字量检测模块8将第3水位检测探头3输出的水位深度信号转换为数字电压信号0～1024，输入到单片机11的CN3数字端口，由单片机11内的异步收发器UART接收并转换成并行数字信号0～1024代表0～10.24米，10.24米对应的数字电压为2.048V，将实时检测到数字电压值与预存到单片机11内的数字基准信号进行比较、识别，以判断是否报警或跳闸。

所述第4水位检测探头4采用电压型液位变送器，量程为0～10米，通过电压模拟量检测模块9将第4水位检测探头4输出的水位深度信号转换为0～2.5V直流电压输入到单片机11的CN4模数转换输入端口，并转换成数字信号，与预存到单片机11内的数字基准信号进行比较、识别，以判断是否报警或跳闸。

所述第5水位检测探头5采用电流型液位变送器，量程为0～10米，输出4～20mA直流电流，通过电流模拟量检测模块10转换为0.4～2V直流电压，输入到单片机11的CN5模数转换输入端口，并转换成数字信号，与预存到单片机11内的数字基准信号进行比较、识别，以判断是否报警或跳闸。

所述开口式漏电互感器13输入0～1A地线漏电电流，输出0～1V交流电压，通过漏电检测模块12转换成0～2V直流电压，输入到单片机11的CN6模数转换输入端口，经模数转换成0～1024的数字信号，与预存到单片机11内的数字基准信号进行比较、识别，以判断是否报警或跳闸，当地线漏电电流超过预置的基准值后单片机11通过RE2端口输出3.3V的高电平到漏电告警输出信号17，并通过漏电告警输出信号17将高电平信号转换成继电器的触点输出，将交流220V接通智能无线自组网断路器的分励脱扣器使开关跳闸。

所述开口式电流互感器15输入0～1000A中性电流，输出0～1V交流电压，通过电流检测模块14转换成0～2V直流电压，输入到单片机11的CN7模数转换端口，经模数转换成0～1024的数字信号，与预存到单片机11内的数字基准信号进行比较、识别，以判断是否报警或跳闸，当中性电流超过预置的基准值后单片机11通过RE3端口输出3.3V的高电平到电流告警输出信号18，并通过电流告警输出信号18将高电平信号转换成继电器的触点输出，通过光耦接通智能无线自组网断路器并通过分励脱扣器使开关跳闸。

当水位超过预置的基准值后单片机11通过RE4端口输出3.3V高电平到水位告警输出信号19，并通过水位告警输出信号19将该高电平信号转换成继电器的触点输出，通过光耦接通智能无线自组网断路器并通过分励脱扣器驱动开关跳闸。

对于河流的水位上涨造成水淹的情况，本智能水位监测装置选取地势比较低洼容易水浸的地段进行布控，具体方案就是在配变设备中配置本智能水位监测装置进行实时监控。本智能水位监测装置可以安装在供电部门管辖的各个变压器台区、配电房、用电线路中处于低洼容易进水的地方，可以检测到水位上升后进行声光报警、短信通知、发报警信号、发跳闸信号和数据远程发送，还可以现场对地线漏电、中性电流的数据进行现场测试。

本装置可适用于开关量、模拟量和数字量的探头，可以根据使用环境和成本来选择使用的探头类型。本实施例中，第1水位检测探头1和第2水位检测探头2均采用浮球液位开关，型号为MR0840-P，通过光耦的隔离传送水位传感器的触点信号，当水位没有达到报警位置时，输出高电平，表示触头处于断开状态，当水位达到报警位置，触头接通，输出低电平。第3水位检测探头3采用数字型液位变送器，型号为MIK260，第4水位检测探头4采用电压型液位变送器，型号为JY-P260，第5水位检测探头5采用电流型液位变送器，型号为JY-P260。单片机11为16位单片机，其型号为PIC24FJ128GA006。开口式漏电互感器13的型号为GHCTK；开口式电流互感器15的型号为GHCTD。在现场可以用活动设置的0.5级开口漏电互感器13和0.5级的电流互感器15测试现场的地网漏电电流和中性电流，如有需要也可以现场测试A、B、C三相电流，方便用户使用，也可以卡在用电线路上进行长期测试，可以将测到的水位、漏电和电流数据发送给用户的手机并可以传输到云平台，还可以通过云平台对智能水位监测终端的参数进行修改和开关分合。