[发明专利]一种动态液位的无线监控方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动化控制与电子通信领域，尤其是一种动态液位的无线监控方法与系统。

背景技术

液位测量广泛应用于自动化，化工、石油、污水监测等领域。实现无接触、智能化测量是液位计目前的发展方向。随着工业的发展，计算机、微电子、传感器等高新技术的应用和研究，近年来液位仪表的研制得到了长足的发展，以适应越来越高的应用要求。在众多液位测量方法及测量系统中，有着非接触式特性的超声波液位测量系统，逐渐成为液位测量的主流。

随着电子信息技术的快速发展，超声波液位测量系统向着智能化、一体化的方向发展，但传统的超声波液位测量系统存在着以下缺陷：

(1)大多数仅适用于静态液位，无法适用于液面动态倾斜的情况，适用范围较小；

(2)测量系统中的传感器网络系统不能进行自组网，扩展起来不够方便和快捷；

(3)远端的监控界面大多缺少图形化监控界面，难以为用户直观呈现测量结果，不够直观。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种适用范围广、扩展方便和直观的，动态液位的无线监控方法。

本发明的另一目的是：提供一种适用范围广、扩展方便和直观的，动态液位的无线监控系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种动态液位的无线监控方法，包括：

S1、采用多个超声波传感器协同的方式采集动态液位测量所需的距离数据；

S2、根据采集的距离数据采用改进的距离差-倾斜度算法对液位高度进行计算，从而得到实际液位高度；

S3、将计算出的实际液位高度通过Xbee无线方式发送给远程监控终端；

S4、远程监控终端对接收的实际液位高度进行图形界面显示和语音播报，从而对动态液位进行远程监控。

进一步，所述步骤S1，其包括：

S11、将3个超声波传感器安装在容器顶部，其中，1个超声波传感器安装在容器顶部的中间位置，其余2个超声波传感器分别安装在容器顶部中间位置的左右两侧或前后两侧；

S12、分别测量3个超声波传感器与倾斜液面间的竖直距离，从而得到采集的距离数据。

进一步，所述步骤S2，其包括：

S21、根据采集的距离数据以及超声波传感器间的距离计算倾斜液面的倾斜角度，所述倾斜液面的倾斜角度α的计算公式为：

其中，h₁为容器顶部中间位置左侧的超声波传感器与倾斜液面间的竖直距离，h₂为容器顶部中间位置的超声波传感器与倾斜液面间的竖直距离，h₃为容器顶部中间位置右侧的超声波传感器与倾斜液面间的竖直距离，x₁为容器顶部中间位置左侧的超声波传感器距离容器顶部中间位置的水平距离，x₂为容器顶部中间位置右侧的超声波传感器距离容器顶部中间位置的水平距离；

S22、根据容器的长度、高度、计算的倾斜角度和采集的数据计算倾斜液面距离容器底端的竖直距离以及相应的水平距离，所述倾斜液面距离容器底端的竖直距离AB以及相应的水平距离BC的计算公式为：

其中，x为容器的长度，h为容器的高度；

S23、根据倾斜液面距离容器底端的竖直距离AB以及相应的水平距离BC计算倾斜液面放置成水平状态时的液位高度，并以倾斜液面放置成水平状态时的液位高度为实际液位高度，所述倾斜液面放置成水平状态时的液位高度H的计算公式为：

H＝BC×AB/(2x)。

进一步，所述步骤S2，其包括：

S21、根据采集的距离数据以及超声波传感器间的距离计算倾斜液面的倾斜角度，所述倾斜液面的倾斜角度α的计算公式为：

其中，h₁为容器顶部中间位置前侧的超声波传感器与倾斜液面间的竖直距离，h₂为容器顶部中间位置的超声波传感器与倾斜液面间的竖直距离，h₃为容器顶部中间位置后侧的超声波传感器与倾斜液面间的竖直距离，x₁为容器顶部中间位置前侧的超声波传感器距离容器顶部中间位置的垂直距离，x₂为容器顶部中间位置后侧的超声波传感器距离容器顶部中间位置的垂直距离；