光纖傳導液體罐群監控裝置的製作方法
2023-12-09 14:08:16 2
專利名稱：光纖傳導液體罐群監控裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種監控裝置，特別涉及一種液體罐群的監控裝置。
背景技術：
目前，人們對於危險液體罐群(如油罐)液位的監控技術的研究主要側重於對如何獲取檢測信號的方法和手段的研究，因而出現了各式各樣的非接觸式液位監控裝置或系統。在現有技術中，一般同類的產品，無論採用何種方法獲得的檢測信號，其對信號的處理方法和後期控制手段方面做得不夠，並且在使用範圍上存在局限性，使系統的使用靈活性受到限制。例如中國專利CN2648480Y公告的「高精度光纖油罐群監控裝置」，包括數據採集、數據處理以及工控機和執行機構部分。該實用新型雖然講到了在數據採集部分使用光纖傳導液位變送器後，可以配合數據處理器和工控機實現計算機現代化管理，但是具有下述缺點1、數據處理部分識別液位升降的技術措施採用傳統的硬體4倍頻電路，系統可靠性低、成本高。
2、數據處理部分的數據需要傳到上位機，由上位機支持才能實現控制功能，這在很大程度上降低了系統的可靠性和限制了其應用的靈活性。
3、系統僅是針對油罐的測控，而不能對其他危險液體進行測控，降低了系統的適應性。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術中系統的可靠性和靈活性較低，成本較高的實際問題，提供一種系統靈活可靠並適用於各種危險液體罐群的監控裝置。
本實用新型的技術方案如下一種光纖傳導液體罐群監控裝置，包括信號採集單元、數據處理控制單元及中央監控單元，所述信號採集單元採用光纖傳導液位變送器，並通過光纜與數據處理控制單元連接，所述數據處理控制單元與中央監控計算機通過標準的RS232或RS422串行數據口連接，所述中央監控單元用於將智能數據處理器傳送來的數據進行處理並對罐群狀態參數進行監控，所述數據處理控制單元包括光電轉換電路、放大整形電路、微處理器和輸出電路，上述電路依次連接，光纖傳導液位變送器送來的雙路信號經光電轉換電路轉換成電信號，並通過放大整形電路輸入所述微處理器進行判向計數。
所述中央監控單元包括中央監控計算機、印表機和報警裝置，所述計算機通過RS232或RS422將數據處理控制單元傳送來的數據進行處理並對罐群狀態參數進行監控，所述印表機和報警裝置分別與中央監控計算機相連。
所述輸出電路採用標準的RS232或RS422，以串行數據方式連接中央監控單元。
所述輸出電路將微處理器的輸出信號轉換成標準信號4～20mA輸入至A/D採集板後輸入至中央監控單元。
所述數據處理控制單元可連接控制輸出模塊，用於控制執行機構。
所述數據處理控制單元可連接報警輸出模塊，實現液位報警功能。
所述數據處理控制單元包括顯示模塊，用於顯示液體罐群的液位狀態。
本實用新型光纖傳導液體罐群監控裝置的工作原理是，當被測介質液位發生變化時，光纖傳導液位變送器就通過其內部的光碼變送器將液面的變化量調製為兩組光脈衝信號，光纜傳輸線將兩組相位差為90度的光脈衝信號傳給數據處理單元。數據處理單元通過光電轉換電路將光脈衝信號轉變為電脈衝信號，再經過放大整形後使之成為F1和F2兩種相位差為90度的矩形波信號，並送入處理器MCU中進行數據處理，進行判向計數。當F1超前於F2，則表示液位上升，當F1滯後於F2，則表示液位下降，而F1和F2矩形波上升和下降沿的多少則包含了液位的變化量信息。變化量信息經過MPU處理後，可通過擴接報警控制模塊，輸出開關量控制信號，來控制執行機構或報警器，實現罐群的液位監測和控制。例如當控制輸出接液體輸送泵時，可控制液體輸送泵的啟停(防止罐內液體加溢或抽乾)；當接電磁閥時，便可控制閥門開啟，當液體加滿時，自動關閥；如果控制信號僅接報警器，則在液位過高或過低時，發出報警。變化量信息通過電纜線從通信接口傳給中央監控計算機。中央監控計算機採用專用的監控軟體將傳送來的數據進行處理，在中央監控計算機界面上可同時顯示罐內的液位值、容積值、以及上、下限液位報警狀態，可將液位變化趨勢圖、報表等數據進行列印輸出。
本實用新型的有益效果是1、數據處理單元以光纖傳導液位變送器傳送來的光檢測信號為前提，將光脈衝轉換成電脈衝，採用先進的MPU的智能算法進行判向計數，簡略了傳統的繁瑣4倍頻電路，提高了電路的可靠性，節約了成本。
2、數據處理單元根據各部分功能不同設計為模塊化的結構，可根據系統的實際需要任意組合，並可在數據處理單元本地擴展控制輸出模塊和報警輸出模塊，實現控制和報警功能。同時，也可在數據處理單元上擴接顯示單元模塊，實現數據本地顯示。與現有技術相比，這種結構大大提高了系統配置的靈活性和可靠性，即使數據處理單元至中央監控計算機的通訊發生故障而中斷，系統的控制報警和顯示功能仍能正常工作。
3、本檢測系統檢測現場一次傳感是全光無電的光纖傳感器，傳感器與監控室二次儀表之間通過光纜連接，具有本質上的安全防爆性能，且液位變送器整個安裝過程不需動火，不需清罐，被測現場和信號傳輸途徑不帶電、無熱源，使用過程不帶電、無熱源、免維護，可用於任何易燃易爆危險場所，絕對安全防爆。
圖1是本實用新型光纖傳導液體罐群監控裝置結構原理圖。
圖2是本實用新型光纖傳導液體罐群監控裝置數據處理單元的電路原理圖。
圖3是本實用新型光纖傳導液體罐群監控裝置液位上升時的脈衝波形圖。
圖4是本實用新型光纖傳導液體罐群監控裝置液位下降時的脈衝波形圖。
圖5是中央監控計算機軟體框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
如圖1所示，本實用新型包括信號採集單元5、數據處理控制單元6和中央監控單元7。信號採集單元5安裝在罐區危險場所，數據處理控制單元6和中央監控單元7安裝在安全場合的操作室。其中信號採集單元5採用光纖傳導液位變送器，光纖傳導液位變送器的浮子部件可根據被測液體性質由不同的材料製成，可以適應各種液體的測量。光纖傳導液位變送器將液位調製的光信號通過光纜傳送到數據處理器，由光電轉換電路轉換為電信號，通過MPU數據處理後，可驅動擴展的輸出模塊工作，完成外部報警及控制功能。數據處理控制單元通過標準的RS232或RS422串行數據接口將數據上傳到中央監控計算機，通過中央監控計算機上的專用監控軟體對液位實現監測、記錄，顯示組態參數並可輸出列印報表。其軟體的組成部分如圖5所示。由於數據處理器在進行光電轉換、判向記數時不能斷電，給數據處理器配備了直流不間斷電源系統，一旦市電停電，該備用電源立即投入工作，可連續工作48小時以上。
如圖2所示，數據處理控制單元由光電轉換電路1、放大整形電路2和MPU微處理器3和報警控制輸出電路4依次連接組成。所述光電轉換電路1、放大整形電路2和報警控制輸出電路4均採用現有技術中的電路。數據處理控制單元通過光電轉換電路將光脈衝信號轉變為電脈衝信號，再經過放大整形後使之成為F1和F2兩種相位差為90度的矩形波信號，並送入處理器MCU中進行數據處理，進行判向計數。當F1超前於F2(如圖3所示)，則表示液位上升，當F1滯後於F2(如圖4所示)，則表示液位下降，由MPU計數F1和F2矩形波上升和下降沿的多少，即實現了液位的測量。當液位值超過或低於設定值時，報警控制電路啟動報警器報警。
權利要求1.一種光纖傳導液體罐群監控裝置，包括信號採集單元、數據處理控制單元及中央監控單元，所述信號採集單元採用光纖傳導液位變送器，並通過光纜與數據處理控制單元連接，所述數據處理控制單元與中央監控計算機通過標準的RS232或RS422串行數據口連接，所述中央監控單元用於將智能數據處理器傳送來的數據進行處理並對罐群狀態參數進行監控，其特徵在於所述數據處理控制單元包括光電轉換電路、放大整形電路、微處理器和輸出電路，上述電路依次連接，光纖傳導液位變送器送來的雙路信號經光電轉換電路轉換成電信號，並通過放大整形電路輸入所述微處理器進行判向計數。
2.根據權利要求1所述的光纖傳導液體罐群監控裝置，其特徵在於所述中央監控單元包括中央監控計算機、印表機和報警裝置，所述計算機通過RS232或RS422將數據處理控制單元傳送來的數據進行處理並對罐群狀態參數進行監控，所述印表機和報警裝置分別與中央監控計算機相連。
3.根據權利要求1所述的光纖傳導液體罐群監控裝置，其特徵在於所述輸出電路採用標準的RS232或RS422，以串行數據方式連接中央監控單元。
4.根據權利要求1所述的光纖傳導液體罐群監控裝置，其特徵在於所述輸出電路將微處理器的輸出信號轉換成標準信號4～20mA輸入至A/D採集板後輸入至中央監控單元。
5.根據權利要求1所述的光纖傳導液體罐群監控裝置，其特徵在於所述數據處理控制單元可連接控制輸出模塊，用於控制執行機構。
6.根據權利要求1所述的光纖傳導液體罐群監控裝置，其特徵在於所述數據處理控制單元可連接報警輸出模塊，實現液位報警功能。
7.根據權利要求1或所述的光纖傳導液體罐群監控裝置，其特徵在於所述數據處理控制單元包括顯示模塊，用於顯示液體罐群的液位狀態。
專利摘要本實用新型公開了一種光纖傳導液體罐群監控裝置，涉及一種監控裝置。一種光纖傳導液體罐群監控裝置，包括信號採集單元、數據處理控制單元及中央監控單元，所述信號採集單元採用光纖傳導液位變送器，並通過光纜與數據處理控制單元連接，所述數據處理控制單元與中央監控計算機通過標準的RS232或RS422串行數據口連接，所述中央監控單元用於將智能數據處理器傳送來的數據進行處理並對罐群狀態參數進行監控，所述數據處理控制單元包括光電轉換電路、放大整形電路、微處理器和輸出電路，上述電路依次連接，光纖傳導液位變送器送來的雙路信號經光電轉換電路轉換成電信號，並通過放大整形電路輸入所述微處理器進行判向計數。本實用新型可靠性高、應用靈活，可適用於油罐，化學、冶金等行業中各種易燃、易爆液體化工原料儲罐群的液位、儲量監測。
文檔編號G05D9/00GK2821730SQ200520110389
公開日2006年9月27日 申請日期2005年6月23日 優先權日2005年6月23日
發明者李京會, 白海龍 申請人:承德市本特順達儀表有限公司