液位远程监控器的研究

王圣恩　张涵宇　蔡奕星

【摘 要】现代社会，液位远程监控器已十分普及。当前，诸如石油、化工、造纸、食品、制药、轻工、污水处于等众多领域的自动控制系统中，都不乏液位远程监控器的身影。至于液位远程监控器的主要作用，其主要是一种自动控制元件，其在自动控制系统中的运用，不仅可实时监测液位，且能通过设置液位的上限与下限来同步控制泵的运转，一旦液位高于或低于其所设置的上下限值，则报警器会进行报警，而泵亦会同步停止运转，以防止设备损坏。

【关键词】液位远程监控器；液位监控；系统研究

中图分类号： TH816 文献标识码： A 文章编号：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

当前的液位远程监控器，其主要的控制原件有：信号传输线路、信号接收单元以及液位感应器。其中，液位感应器无疑是最主要的信息采集设备，在液位远程监控器实际的运转过程中，液位感应器会将其所接收到了电信号，经由传输系统传送到信号接受单位，而当信息接受单位接收到相应地信号后，便会自动开始进行处理。当然，该过程将全部显示在远程控制端的电脑上，相关的微机操作人员便可轻松基于信号接收单元所传递出来的信号来判断当前液面是否处于正常位置，进而保证机器的正常运转[1]。如今，随着我国工业自动化的不断发展，液位远程监控器已逐渐被运用到了更多的领域，而本文将作者对典型液位控制系统展开研究。

1 液位远程监控器基本概述

据表1所示，我们可以看出，液位远程监控器最主要的原件包括传感器、单片机、液晶显示器、AD转化器以及液位报警器。针对以上主要组成原件，有关液面的相关信息，最初是由光电传感器接受，而将所接受到的信号放大后，便会将其传输至单片机系统中进行信号处理，此种处理方式在我们的日常生活中便随处可见，如学校澡堂的自动锅炉，其所运用的便是一种简单的液位远程控制系统，而该系统的工作原理是根据远程控制器所感应到的睡眠变化，继而通过将控制单位转化为信号再传输至相应地水龙头，从而实现对水温、水量的控制。

1.1 传感器

当前，市面上有着许多种类型的传感器，而其中运用最广泛的当属光电传感器，如图1所示。至于光電传感器的具体工作原理，则是基于光的传播来感应当前的液面位置。相较于其他类型的传感器，光电型的传感器不仅对位置的测量更加精确，且整体的外观设计亦更加简洁。

1.2 单片机

单片机的主要作用便是可将光电传感器所接收到的液面信号处理并转化为电信号，就图2所显示的单片机，其型号为AT89S52，该型号的单片机，可支持的最小控制系统为8位分辨率，而在实际的使用过程中，单片机除了可以完成对传感器所传输之模拟型号的采集与转化外，且通过设计相应的程序，还可将具体的数字量转化为以厘米为单位的液位高度[2]。

1.3 其他装置

显示装置的主要作用便是显示液位的高度，当然，基于显示器与其之上的按键，可自主设定液位高度的上下限值，一旦液位高度超出或低于了按键所设定的上下限值，则报警器会立即报警，而相应地上下限值指示灯灯亦会发亮，以便工作人员及时了解情况并采取相应的措施。

2 液位远程监控器的设计

有关液位远程监控系统，其具体的工作原理由图2所示。而据图2显示我们不难看出，在液位远程监控的工作过程中，首先开始工作的原器件为光电传感器，而当光电传感器初步接收到液面信号后，会将信号首先传输至AD转换器中，并由AD转化器进行初步的转化，后将初步转化所获得的模拟型号传输至单片机中，单片机便会开始进一步的处理，即将其转化为电信号并同时输送至显示器、报警器以及喇叭等控制器中。至于按键的部分则主要负责设定液面的上下限值，并与报警器相关联，一旦发生报警则会直接断开泵的控制开关，以达到对整体设备的保护[3]。

选择合理的无线传输模块。当前较为流行的无线传输技术主要包括数传电台、GPRS通用分组无线业务、无线射频身份识别系统、蓝牙技术、红外线通讯技术。其中，数传电台主要是利用DSP技术和无线电技术来更好的实现高性能专业数据传输电口。GPRS通用分组无线业务则主要是对网络结构和业务种类以标准化的形式所设计的数字蜂窝移动通信系统；无线射频身份识别系统主要是针对常用接触式识别系统的缺点进行针对性的改良；蓝牙技术则是一种规范无线数据与语音通信的开放性形式，主要是以低成本的短距离无线连接作为基础，从而为固定或者是移动的终端设备提供廉价的接入服务；红外线通讯技术具有廉价、近距离、无线、低功耗和保密性强的特点，不但能够应用于无线数据传输过程中，而且还能够应用于无线网络接入和近程遥控中。

3 实验安装调试及评价

针对液位远程监控系统各控制原件及主要组成设备的安装，首先需考虑的重点在于各零部件各自对额定电流以及额定电压的要求，一旦电压、电流低于或高于的相关的限定值，则必定会影响到电路的基本工作。待完成初步的到时候，接下来的工作便是对组成监控系统的零件及电路予以调试，而主要的调试对象包含组成液位远程监控的各大原件[4]。当完成对各元件的初步挑时候，之后便是进行设备实验，具体的实验过程则是进行一次模拟性的数据采取，其主要的实验目的一方面是为了观察设备能否正常运行，另一方面则是考察所采集的信号是否满足精度方面的要求。最后，当初步的实验通过检验后，便需将实际的液位信号送入单片机，以考察液位远程监控系统最终的控制效果。在此过程中，为验证设备的实用性，可将设备投入到污水厂的远程液位监控系统中，并按照相应的安装标准安装液位远程监控系统的各种元部件。值得注意的是，若将之投入到污水管网的远程液位监控洗头工，需尽量将采取传输板与电池延伸至井底部针对液位远程监控系统的使用，上文中我们提到，该系统的具体作用一方面是为了确保各管网系统的运行液位始终处于正常位置，另一方面则是为了能对液位予以实时分析，以判断相应管线的具体运行情况，包括管理是否存在淤积等[5]。

总之，就当前而言，光电液位远程监控其仍是使用最为广泛的液位监控系统之一，且因其是基于光的探索，故在实际的探测过程中可切实避免受到实体的影响。与此同时，由于液位远程监控系统的使用，不仅可对液面予以实时控制，且替代了原本需人工才能完成的作业，故对工作人员的安全而言亦起到了相应的保障作用。相信随着我国科学技术的不断发展，今后的液位远程监控系统设计将更加的精密，并会衍射出更方便工作人员控制的操作系统，如此将使相关行业工作效率亦随之得以大幅提升。

【参考文献】

[1]宋长军.多适应性远程无人液位控制系统设计[J].电子设计工程，2017，25（1）：119-122.

[2]薛生明.撬装式设备远程监控装置[J].数字化用户， 2017，23（40）.

[3]陈献琦.改性沥青设备远程监控系统的设计与实现[J]. 科学与财富，2017（13）.

[4]李寧，黄凯，刘灵，等.一种用于荧光显微切片断层成像系统的远程监控装置[J].激光生物学报，2017，26（2）：109-115.

[5]孙建武.基于4G网络和OPC技术的融雪剂配比远程监控系统的研究[D].天津理工大学，2017.