一种串补水冷系统冷却水位信息远传系统和远传方法与流程

本发明属于电力系统自动化控制技术领域，特别涉及一种串补水冷系统冷却水位信息远传系统和远传方法，该远传系统和远传方法是云技术在电力系统非接触式监测技术的应用。

背景技术：

水冷系统是电力系统串补设备的重要组成部分，其作用是对设备进行降温，与普通的水冷系统不同，电力系统的串补设备工作在高电压平台上，需要与地面进行绝缘，所以对冷却装置的冷却液的纯度要求很高，必须是超高纯净的水才能保证良好的绝缘水平，因此，冷却系统与外界必须严格的隔离，而高纯净水的导电率很低，普通的非接触式液位传感器无法有效监测到水位信号。目前，国内外各地区实现的水位信息获取的办法，主要采用开放式的浮筒，利用浮球标识水位，或者采用浸入式的水位探头、也有采用超声波测量的方法进行水位探测，基本都是用于开放式的水位的监测，而且缺乏有效的在线监测功能，对于密封要求严格的水冷系统，则并不适合。另外，传统的水位监测系统是通过浮球触动小开关，引发继电器动作，由开关量接点信号接入报警装置告知管理人员水位异常，由于缺乏远方信息推送功能，而水冷系统水位低告警时候，人员没有及时巡视到位时将无法得知水位的异常信息。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的一个目的在于：提供一种液位监测信号柱，使其适用于对密封要求严格的水冷系统，且测试准确可靠。

本发明的另一个目的在于：提供一种串补水冷系统冷却水位信息远传系统及方法，利用液位监测信号柱的监测、物联网、云技术的信息传递实现串补水冷系统冷却水位信息的远方监控。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种液位监测信号柱，包括信号柱本体、连接管、信号片和浮筒，所述信号柱本体是采用透明材料制作、底部封闭的空心柱形结构，且信号柱本体底部外侧连通连接管，所述连接管用于与被测水体连通；信号柱本体的内腔沿竖直方向设置有若干个信号片，信号片的正反两面的颜色不同，每个信号片的一端均通过转轴与信号柱本体的内侧壁转动连接，每个信号片的另一端均固定有一个所述浮筒，所述浮筒完全浸入液面时，信号片朝向同一个方向的面为同一种颜色，另一个面均为另一种颜色。

优选地，所述信号片正反两面分别是红色和非红色。

上述液位监测信号柱在使用时，将所述连接管与被测水体的底部连通，则信号柱本体内的水位反映的是被测水体的水位高度。在水位上升的过程中，信号柱内部的信号片由于连接有浮筒，在浮筒的带动下会运动至浮筒处于上方的状态，在水位下降的过程中，在浮筒的带动下会运动至浮筒处于下方的状态，使信号片一个面的颜色可以代表水位高于信号片，另一个面的颜色可以代表水位低于信号片，从而观察者通过观察信号片的颜色查看被测水体的水位。

一种串补水冷系统冷却水位信息远传系统，包括以上所述的液位监测信号柱，还包括颜色传感器、第一直流电压升降模块、第二直流电压升降模块、单片机、gprs通信模块、互联网云平台和终端设备；所述连接管与串补水冷系统的冷却水塔底部连通；所述颜色传感器有若干个，各颜色传感器固定在信号柱本体外的同侧，且各颜色传感器探头分别正对某一信号片处于直立状态下时的中部；每个颜色传感器对应配套有一个第一直流电压升降模块和一个第二直流电压升降模块，所有第一直流电压升降模块的输入端均连接所述单片机，各第一直流电压升降模块的输出端分别连接一个颜色传感器，且第一直流电压升降模块用于将单片机工作电压提升到颜色传感器工作所需的工作电压；各第二直流电压升降模块的输入端分别连接一个颜色传感器，所有第二直流电压升降模块的输出端连接所述单片机，且第二直流电压升降模块用于将采集的电压信号降低至单片机所能采集的电压；所述单片机通过gprs通信模块连接互联网云平台，所述互联网云平台连接终端设备。

优选地，该远传系统中，所述信号片正反两面分别是红色和非红色，且浮筒均下降至低于信号片时，信号片朝向颜色传感器探头的面为非红色(如白色)，背向颜色传感器探头的面为红色。

优选地，该远传系统中，所述单片机为arduino系列单片机。

优选地，该远传系统中，所述颜色传感器采用的是单圈可调节色标监测传感器，调节为对红色感应，当监测到红色信号输出高电平信号至单片机。

优选地，该远传系统中，所述互联网云平台为中国移动的onenet云平台。

优选地，该远传系统中，所述终端设备为手机。

根据上述远程系统，本发明还提供一种串补水冷系统冷却水位信息远传方法，包括如下步骤：

步骤(1)，在所述单片机中定义颜色传感器监测到的信号片的颜色信号代表的事件，其中，监测到红色代表信号片在液位以下，监测到非红色代表信号片在液位以上；液位监测信号柱外侧间隔设置3个以上的颜色传感器，且位于最下面的颜色传感器对准的信号片处于冷却水塔的警戒水位处，颜色传感器通过采集信号片的颜色对液位信号进行采集；

步骤(2)，所述颜色传感器采集颜色信号，并将所采集的颜色信号传递给所述单片机；

步骤(3)，所述单片机接收到步骤(2)所采集的颜色信号后，分析该颜色信号所代表的水位，并根据分析结果驱动所述gprs通信模块运行；当分析结果显示步骤(2)所采集的颜色信号中含有红色时，所述单片机驱动gprs通信模块将步骤(2)所采集的颜色信号通过gprs通信模块上传至互联网云平台；当分析结果显示步骤(2)所采集的颜色信号中没有红色时，代表冷却水箱到达到逻辑上的无水状态，由gprs模块直接拨打电话至终端设备进行告警；

步骤(4)，所述互联网云平台设有推送数据告警的门槛阀值，当所述互联网云平台接收到步骤(3)所传递的数据信息，则依据所设置的门槛阀值进行不同的处理，在3个颜色传感器中，当采集到3个或2个红色信号时，不用推送任何信息，当只采集到1个红色信号时候，所述互联网云平台推送液位低信号至终端设备上，告知工作人员液位低告警，需要及时补水。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的液位监测信号柱和远传系统，采用设置在冷却水塔外部且与冷却水塔底部连通的信号柱进行水位监测，是一种非开放式的检测方法，满足水冷系统需要密封的严格要求；通过在信号柱内设置带有颜色的信号片，通过信号片上连接的浮筒带动信号片翻转展示不同的颜色，通过颜色传感器采集颜色的方式对液位信号进行采集，是一种非接触式的监测技术，不受冷却水导电率低、难以测试准确的影响。因此，本发明的系统，在监测水位方面，不仅不影响水冷系统的密封，而且测试准确可靠。

2、本发明所设计的串补水冷系统冷却水位信息远传系统旨在实现利用单片机技术和互联网云技术制作廉价、简单有效的变电站串补设备冷却水位信息远传推送装置，从而为电力设备的移动监测探索一条切实可行的新道路。具体来说，所述浮力转动信号片通过颜色传感器将该颜色代表的水位数据传输给单片机，后由单片机通过gprs通信模块上传给互联网云平台，以便值班人员通过登录互联网云平台查看和监测串补装置冷却系统的液位状态；再者，单片机上传给互联网云平台的颜色信号情况，以通过信号片的颜色显示情况获知冷却系统处于正常、水位低或者是无水状态；此外，本发明的互联网云平台还能够与用户的终端设备连接，以将单片机上传的数据传送给终端设备，从而使得用户不需要登录互联网云平台也能够通过终端设备及时获知串补水冷系统的水位状态，进而实现了电力系统串补设备的远方监控。

3、本发明所设计的远传系统和远传方法可以用于变电站冷却水位的信息采集，也可以通过终端设备实现远程监视水位信息，且所述远程系统不需要重新布线，仅通过gprs通信模块无线传送至互联网云平台上即能够使得变电站值班员监测水位信息，成本低，加之远传方法简单，易实现，因此，应用前景较好。

附图说明

图1是本发明中的液位监测信号柱的正视图。

图2是本发明中的液位监测信号柱的侧视图。

图3是本发明一种串补水冷系统冷却水位信息远传系统的系统框图。

图4是本发明一种串补水冷系统冷却水位信息远传系统的电气接线原理图。

图5是本发明种串补水冷系统冷却水位信息远传方法的流程图。

其中，1-浮筒，2-信号柱本体，3-信号片，4-颜色传感器，5-连接管，7-互联网云平台，8-gprs通信模块，9-单片机，10-电源模块，11-第一直流电压升降模块，12-第二直流电压升降模块。

具体实施方式

请参阅图1和图2，为本发明中所使用的一种液位监测信号柱的平面结构示意图，该液位监测信号柱包括信号柱本体2、连接管5、信号片3和浮筒1，所述信号柱本体2是采用透明材料制作、底部封闭的空心柱形结构，信号柱本体2的上部可以是封闭的或者虽然是开放式但设置有盖体的结构。信号柱本体2底部外侧连通连接管5，该连接管5用于与被测水体连通，通过连通器原理实现与被测水体的水位等高。但如果结构仅限于此，并不方便从远处观察液位和实现液位的智能化监测，因此，本发明还做了进一步改进，即，在信号柱本体2的内腔沿竖直方向设置若干个信号片3，信号片3的正反两面的颜色不同，优选一面均为红色，另一面均为非红色，例如白色。每个信号片3的一端均通过转轴与信号柱本体2的内侧壁转动连接，每个信号片3的另一端均固定有一个所述浮筒1，浮筒1的作用是利用其随水位上升和下降的特点来带动信号片3翻转，为了使所有信号片3在浮筒1上浮或下降时展现同样的颜色以便于观察和判断，本发明限定所述浮筒1完全浸入液面时，信号片3朝向同一个方向的面为同一种颜色，另一个面均为另一种颜色。

该液位监测信号柱在使用时，将所述连接管5用于与被测水体的底部连通，则信号柱本体2内的水位反映的是被测水体的水位高度。在水位上升的过程中，信号柱内部的信号片3由于连接有浮筒1，在浮筒1的带动下会运动至浮筒1处于上方的状态，在水位下降的过程中，在浮筒1的带动下会运动至浮筒1处于下方的状态，如果使信号片3一个面的颜色可以代表水位高于信号片3，另一个面的颜色可以代表水位低于信号片3，则观察者通过观察信号片3的颜色即可查看被测水体的水位。

参阅图3，为本发明的一种串补水冷系统冷却水位信息远传系统的系统框图，该远传系统包括以上所述的液位监测信号柱，还包括颜色传感器4、第一直流电压升降模块11、第二直流电压升降模块12、单片机9、gprs通信模块8、互联网云平台7和终端设备；该系统中的连接管5与串补水冷系统的冷却水塔底部连通；颜色传感器4可以有一个或多个，各颜色传感器4固定在信号柱本体2外的同侧，且各颜色传感器4探头分别正对某一信号片3处于直立状态下时的中部，例如设置3个颜色传感器4，选取处于液位为正常、水位低和无水状态对应的信号片3，使颜色传感器4的探头分别对准这3个信号片3进行颜色监测；每个颜色传感器4对应配套有一个第一直流电压升降模块11和一个第二直流电压升降模块12，所有第一直流电压升降模块11的输入端均连接所述单片机9，各第一直流电压升降模块11的输出端分别连接一个颜色传感器4，且第一直流电压升降模块11用于将单片机9工作电压提升到颜色传感器4工作所需的工作电压；各第二直流电压升降模块12的输入端分别连接一个颜色传感器4，所有第二直流电压升降模块12的输出端连接所述单片机9，且第二直流电压升降模块12用于将采集的电压信号降低至单片机9所能采集的电压；所述单片机9通过gprs通信模块8连接互联网云平台7，所述互联网云平台7连接终端设备。

在该远传系统中，优选信号片3正反两面分别是红色和非红色，非红色代表红色之外的颜色，例如白色，且优选浮筒1均下降至低于信号片3时，信号片3朝向颜色传感器4探头的面为非红色，背向颜色传感器4探头的面为红色。

参见图4，为本实施方式的电气接线原理图，图中只示出了一个颜色传感器4的情形，多个颜色传感器4的接线方式均相同。在元器件的选型方面，单片机9采用arduino系列单片机，优选采用9v直流电源供电。颜色传感器4采用的是单圈可调节色标监测传感器，优选采用光源颜色为红色，光电形状为圆型的颜色传感器4，并优选其工作电压为24v直流电源，调节为对红色感应，当监测到红色信号输出高电平信号至单片机9。颜色传感器4通过第一直流电压升降模块11从arduino单片机获取工作电压，并通过第二直流电压升降模块12将电平信号转化为5v以下的电平信号接入单片机9。颜色传感器4的作用是采集液位监测信号柱内浮力转动信号片3的颜色信号，并将该颜色信号传递给单片机9，具体来说，所述颜色传感器4的光柱探头固定在透明的信号柱本体2外壁并正对信号片3的颜色观测面，即正对信号片3处于直立状态下信号片3的中部。在本实施方式中，所述颜色传感器4采用的是z3n-t22(红光/绿光)，光斑形状为圆点型的颜色传感器4，在本实施方式中，颜色传感器4接线红、黑、绿、白，分别代表正极、负极、灯亮输出、灯暗输出，作为本发明的优选，红色接第一直流电压升降模块11输出的24v端，黑色接第一直流电压升降模块11的gnd端，绿色接入第二直流电压升降模块12降压至5v以下接入单片机9的数字i/o接口，所述单片机9还与电源模块10连接，所述电源模块采用9v锂电池。与单片机9的具体连接方式为：颜色传感器4的红、黑端口分别接到第一直流电压升降模块11的out+、out-端口，第一直流电压升降模块11的in+、in-端口接入单片机vcc和gnd端口；绿色端口接到第二直流电压升降模块12的in+，第二直流电压升降模块12的in-端口接入单片机gnd端口，第二直流电压升降模块12的out+、out-接入单片机数字输入/输出端口6、gnd。

本发明的一些实施方式中，优选所述互联网云平台7为中国移动的onenet云平台，用户通过在互联网云平台7上定义设备id、接入密码及数据流格式，并使得单片机9与用户自定义相匹配，即可使单片机9通过gprs通信模块8连接互联网云平台7，本发明的一些实施方式中，互联网云平台7的数据流格式为json数据交互格式。在本发明中，用户可以通过登录互联网云平台7进行数据查阅，也可以通过互联网云平台7设置信息推送模式，当互联网云平台7所接收的数据信息达到数据推送门槛阀值时，互联网云平台7推送水位信息至用户的终端设备上，从而使得用户不在监控室内亦能及时接收到水位的状态，即实现了对变电站串补设备水冷系统的远程监控。本发明的一些实施方式中，所述终端设备采用手机。

采用上述远程系统，可以采用以下方法来进行串补水冷系统冷却水位信息远传，该方法流程图参阅图5，包括如下步骤：

步骤(1)，在所述单片机中定义颜色传感器4监测到的信号片3的颜色信号代表的事件，其中，监测到红色代表信号片3在液位以下，监测到非红色代表信号片3在液位以上；液位监测信号柱外侧间隔设置3个以上的颜色传感器4，且位于最下面的颜色传感器4对准的信号片3处于冷却水塔的警戒水位处，颜色传感器4通过采集信号片3的颜色对液位信号进行采集；则，三个颜色传感器4采集到红色代表水满，仅一个颜色传感器4采集到红色代表水位低，无红色信号代表无水；

步骤(2)，所述颜色传感器4采集颜色信号，并将所采集的颜色信号传递给所述单片机9，即，当采集红色信号时候输出高电平，将采集的信号输出至单片机9；

步骤(3)，所述单片机9接收到步骤(2)所采集的颜色信号后，分析该颜色信号所代表的水位，并根据分析结果驱动所述gprs通信模块8运行；当分析结果显示步骤(2)所采集的颜色信号中含有红色时，所述单片机9驱动gprs通信模块8将步骤(2)所采集的颜色信号通过gprs通信模块8上传至互联网云平台7；当分析结果显示步骤(2)所采集的颜色信号中没有红色时，代表冷却水箱到达到逻辑上的无水状态，由gprs模块直接拨打电话至终端设备进行告警；

步骤(4)，所述互联网云平台7设有推送数据告警的门槛阀值，当所述互联网云平台7接收到步骤(3)所传递的数据信息，则依据所设置的门槛阀值进行不同的处理，在3个颜色传感器4中，当采集到3个或2个红色信号时，不用推送任何信息，当只采集到1个红色信号时候，所述互联网云平台7推送液位低信号至终端设备上，告知工作人员液位低告警，需要及时补水。

综上可知，本发明所设计的一种串补水冷系统冷却水位信息远传系统能够实现对电力系统串补水冷系统冷却水位的远方监控，从而使得变电站值班员在脱离变电站监控系统的情况下也能够对串补水冷系统的运行状态进行监视。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。