一种液位检测与控制装置和方法与流程

本发明涉及通信技术/计算机技术，具体涉及一种液位检测与控制装置和方法。

背景技术：

设施农业生产方式转型是我国农业现代化创新发展的重要组成部分，近年来中国设施园艺取得了较快的发展。蔬菜生产是设施园艺中的重要部分，水肥一体化是当前设施蔬菜生产的关键技术。相对于我国传统的粗放的水肥施用方式，水肥一体化利用技术即是通过灌溉系统施肥浇水，作物在吸收水分的同时吸收养分。因其高效利用、省肥省水、节约成本、使用方便，被欧美等发达国家广泛应用在农业生产中。所述的智能液位开关是水肥智能调控系统上的控制单元之一，是对混肥罐和回液桶中传统液位控制浮子的改进设计。

水肥一体化智能液位调控设备在需要对液位进行监控避免液面溢出或液位太低的导致水泵空转。目前在水肥一体化设备中对液位控制有诸多不足。目前的液位自动监控方法主要是通过判断液位浮子的通断来控制水泵的启停。但是，经过长时间、大范围的实践之后，发现在往混肥罐和回液桶中加水时，会导致水纹波动和接触抖动等一些实际中常见的不良工况，而上述水纹波动和接触抖动会严重影响液位开关的正常工作，致使液面溢出或液位太低的导致水泵空转。

综上所述，现阶段我国水肥一体化设备的智能液位控制还是存在很多弊端，因此需要对目前存在的缺点进行改进，实现智能化液位控制。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提出了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种液位检测与控制装置和方法。

为此目的，第一方面，本发明提出一种液位检测与控制装置，装置包括：浮子开关、进水压传感器、波幅及频率传感器和脉宽模式设定单元及液位控制单元；

所述浮子开关和脉宽模式设定单元连接液位控制单元，所述波幅及频率传感器和进水传感器连接脉宽模式设定单元；

所述进水压传感器，用于测量进水管的水压，输出进水管的水压信号；

所述波幅及频率传感器，用于测量液面波动振幅和频率，输出波幅信号和频率信号；

所述脉宽模式设定单元，用于接收波幅及频率传感器的波幅信号、频率信号和进水管的水压信号，用于根据接收到的幅信号、频率信号和进水管的水压信号输出对应的脉宽信号；

所述液位控制单元，用于接收浮子开关输入的第一信号和脉宽信号，根据脉宽信号消除浮子开关的信号的波动，获得第二信号；用于根据第二信号控制进水或出水。

可选的，所述用于根据接收到的幅信号、频率信号和进水管的水压信号输出对应的脉宽信号包括，用于根据预先设置的波幅信号、频率信号和进水管的水压信号与脉宽信号的对应关系，以及根据接收到的波幅信号、频率信号和进水管的水压信，确定对应的脉宽信号。

可选的，所述波幅及频率传感器与浮子开关位于同一水平位置。

可选的，所述脉宽模式设定单元用于调节波幅信号、频率信号和进水管水压信号与脉宽信号的对应关系。

可选的，所述液位控制单元用于在根据脉宽信号消除浮子开关的信号的波动之前，还用于消除第一信号的毛刺。

可选的，所述液位控制单元用于通过定时中断的方式控制进水设备或出水设备。

第二方面，本发明提供一种液位检测与控制方法，包括：

s101、接收波幅及频率传感器的波幅信号、频率信号和进水管的水压信号，用于根据接收到的波幅信号、频率信号和进水管的水压信号输出对应的脉宽信号；

s102、接收浮子开关输入的第一信号和脉宽信号，根据脉宽信号消除浮子开关的信号的波动，获得第二信号；

s103、根据第二信号控制进水或出水。

可选的，包括：接收波幅信号、频率信号和进水管的水压信号与脉宽信号的对应关系，根据接收到的对应关系输出对应的脉宽信号。

第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一所述方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种计算机设备，包括处理电路以及存储器，在所述存储器上并可在所述处理器上执行的计算机程序，其特征在于，所述处理电路执行所述程序时实现上述任一所述方法的步骤。

由上述技术方案可知，本发明的通过增加波幅及频率传感器获得液面波动的幅度和频率，根据预设的波幅信号、频率信号和进水管的水压信号和脉宽信号的对应关系，获得脉宽信号，通过脉宽信号消除因为液面波动而导致的浮子开关的电信号波动，从而准确的识别液面的状态，消除液面波动对液位控制造成的影响。现有技术中不同的容器或使用不同功率的泵产生的波动幅度和频率可能是不同的，从而导致同一套液位监控装置在某些容器中是可用的，而另一些容器中效果较差，或完全无法使用，应用不同功率的泵也会造成不同程度的干扰信号，而上述装置通过实施感应液面波动从而干预浮子开关的信号的波动，从而使本装置可应用于各种不同的容器和不同功率的泵以满足更多的使用需求。前面是提供对本发明一些方面的理解的简要发明内容。这个部分既不是本发明及其各种实施例的详尽表述也不是穷举的表述。它既不用于识别本发明的重要或关键特征也不限定本发明的范围，而是以一种简化形式给出本发明的所选原理，作为对下面给出的更具体的描述的简介。应当理解，单独地或者组合地利用上面阐述或下面具体描述的一个或多个特征，本发明的其它实施例也是可能的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中实施所述液位检测与控制装置示意图。

图2为本发明的一个实施例中用于手动设置脉宽信号的装置示意图。

附图标记说明：浮子开关101、进水压传感器102、进液口105、波幅及频率传感器103、脉宽模式设定单元107、液位控制单元109。

具体实施方式

下面将结合示例性的实施例描述本发明。

本发明提出一种液位检测与控制装置，参见图1，装置包括：浮子开关101、进水压传感器102、波幅及频率传感器103和脉宽模式设定单元107及液位控制单元109；

浮子开关101设置有装有液体的容器内，用于感测液位，并在液位达到预设时发送电信号。浮子开关101，可以是侧装塑料浮子开关101，或侧装式pp塑料小浮球开关，或不锈钢侧装水位液位浮子开关101等。进水传感器设置于进水口，波幅和频率传感器用于感知液面波动的幅度和频率，波幅及频率传感器103对液面的波动幅度和频率信息进行实时采集。

所述浮子开关101和脉宽模式设定单元连接液位控制单元，所述波幅及频率传感器和进水传感器连接脉宽模式设定单元；

所述进水压传感器102，用于测量进水管的水压，输出进水管的水压信号；

所述波幅及频率传感器103，用于测量液面波动振幅和频率，输出波幅信号和频率信号；

所述脉宽模式设定单元，用于接收波幅及频率传感器的波幅信号、频率信号和进水管的水压信号，用于根据接收到的幅信号、频率信号和进水管的水压信号输出对应的脉宽信号；即采集到波幅、频率和进水管的水压后依据预设的脉宽模式产生脉宽信号，脉宽信号用于消除因为液面波动而导致的浮子开关101的电信号波动。脉宽模式包括但不限于模式一、模式二和模式三。模式一指的是用户根据具体应用场景调整波幅信号、频率信号和进水管的水压信号和脉宽信号的对应关系。模式二指根据具体场景的实验数据，预设波幅信号、频率信号和进水管的水压信号和脉宽信号的对应关系；模式三是指采集波幅信号、频率信号和进水管的水压信号并训练，从而获得预设波幅信号、频率信号和进水管的水压信号和脉宽信号的对应关系，上述训练指的是通过神经网络模型深度学习。无论何种模式，根据接收到的幅信号、频率信号和进水管的水压信号输出对应的脉宽信号，可以理解为根据预先设置的波幅信号、频率信号和进水管的水压信号与脉宽信号的对应关系，以及根据接收到的波幅信号、频率信号和进水管的水压信号，确定对应的脉宽信号。

所述液位控制单元，用于接收浮子开关101输入的第一信号和脉宽信号，根据脉宽信号消除浮子开关101的信号的波动，获得第二信号；用于根据第二信号控制进水或出水。

控制进水或出水在一些实施例中，指的是控制进水口水泵或出水口水泵的启停。

可以理解，通过增加波幅及频率传感器获得液面波动的幅度和频率，根据预设的波幅信号、频率信号和进水管的水压信号和脉宽信号的对应关系，获得脉宽信号，通过脉宽信号消除因为液面波动而导致的浮子开关101的电信号波动，从而准确的识别液面的状态，消除液面波动对液位控制造成的影响。现有技术中不同的容器波动幅度和频率可能是不同的，从而导致同一套液位监控装置在某些容器中是可用的，而另一些容器中效果较差，或完全无法使用，而上述装置通过实施感应液面波动从而干预浮子开关101的信号的波动，从而使本装置可应用于各种不同的容器。

在一些实施例中所述波幅及频率传感器与浮子开关101位于同一水平位置，即仅对预设的液位(例如最高液位或最低液位)进行波幅和频率的检测，从而节约液位检测和控制的能耗。在一些实施例中，在液位到达最高液位附近时，由于液面的波动，浮子开关101会由稳定的关信号转为发出不稳定的信号，当液位控制单元接收到该不稳定的信号时，控制波幅和频率传感器开始工作；在液位逐渐从高液位回落时，由于液面的波动，浮子开关101从开的信号转而发出不稳定的信号，直至发出关的信号，此时控制波幅和频率传感器停止工作。

波幅和频率传感器停止/开始工作应理解为停止/开始获取波幅信号和传感器信号。在一种实施例中，通过定时中断获取上述信号，则在通过停止/开始定时中断以及连接/断开波幅和频率传感器的供电引脚的供电状态，从而停止/开始获取波幅信号和传感器信号。

波幅和频率传感器是指具有感测液面波幅和频率的传感器，其可以是分开的波幅传感器和频率传感器，也可以是物理结构上是一体的传感器。脉宽模式设定单元还具有调节波幅信号、频率信号和进水管水压信号与脉宽信号的对应关系。即脉宽上述调节指的是具有相应的输入装置，用于选择脉宽模式，例如脉宽包括但不限于模式一、模式二和模式三；也可以理解为上述调节模式用户根据具体应用场景调整波幅信号、频率信号和进水管的水压信号和脉宽信号的对应关系，即调节模式一中具体的一组或多组的波幅信号、频率信号和进水管的水压信号和脉宽信号的对应关系。

通过调整波幅信号、频率信号和进水管水压信号与脉宽信号的对应关系，从而加强液位控制装置的适应性，使其能更好的适应不同容器中的液位波动情况，从而可以将本发明的液位控制装置应用于更多的场景中。在一种实施例中，还可以通过图2所示的调节装置手动设置脉宽信号。

所述液位控制单元用于在根据脉宽信号消除浮子开关101的信号的波动之前，还用于消除第一信号的毛刺。

所述液位控制单元用于通过定时中断的方式控制进水设备或出水设备。进水设备指的是往容器中输送液体的设备，出水设备指的是往容器中输出液体的设备，常见的进水设备或出水设备为水泵。

可以理解的是上述液位控制装置可以是单片机，也可以是通过小型的计算机接收上述各种传感器的信号，以及执行对应的计算机程序后，输出控制信号，控制水设备或出水设备。

所述的计算机程序可以是用于实现一种液位检测与控制方法的，该方法包括：

s101、接收波幅及频率传感器的波幅信号、频率信号和进水管的水压信号，用于根据接收到的波幅信号、频率信号和进水管的水压信号输出对应的脉宽信号；

s102、接收浮子开关101输入的第一信号和脉宽信号，根据脉宽信号消除浮子开关101的信号的波动，获得第二信号；

s103、根据第二信号控制进水或出水。

可选的，包括：接收波幅信号、频率信号和进水管的水压信号与脉宽信号的对应关系，根据接收到的对应关系输出对应的脉宽信号。即该方法还包括：调整一组或多组波幅信号、频率信号和进水管的水压信号与脉宽信号的对应关系。

上述计算机程序可以是运行于计算机中，也可以是存储于存储于存储介质中，即一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一所述方法的步骤。

本文中使用的“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”是开放式的表述，在使用时可以是联合的和分离的。例如，“a、b和c中的至少一个”，“a、b或c中的至少一个”，“a、b和c中的一个或多个”以及“a、b或c中的一个或多个”指仅有a、仅有b、仅有c、a和b一起、a和c一起、b和c一起或a、b和c一起。

术语“一个”实体是指一个或多个所述实体。由此术语“一个”、“一个或多个”和“至少一个”在本文中是可以互换使用的。还应注意到术语“包括”、“包含”和“具有”也是可以互换使用的。

本文中使用的术语“自动的”及其变型是指在执行处理或操作时没有实质的人为输入的情况下完成的任何处理或操作。然而，即使在执行处理或操作时使用了执行所述处理或操作前接收到的实质的或非实质的人为输入，所述处理或操作也可以是自动的。如果输入影响所述处理或操作将怎样进行，则视该人为输入是实质的。不影响所述处理或操作进行的人为输入不视为是实质的。

本文中使用的术语“计算机可读介质”或“存储介质”是指参与将指令提供给处理器执行的任何有形存储设备和/或传输介质。计算机可读介质可以是在ip网络上的网络传输(如soap)中编码的串行指令集。这样的介质可以采取很多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如nvram或者磁或光盘。易失性介质包括诸如主存储器的动态存储器(如ram)。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带或任何其它磁介质、磁光介质、cd-rom、任何其它光介质、穿孔卡、纸带、任何其它具有孔形图案的物理介质、ram、prom、eprom、flash-eprom、诸如存储卡的固态介质、任何其它存储芯片或磁带盒、后面描述的载波、或计算机可以读取的任何其它介质。电子邮件的数字文件附件或其它自含信息档案或档案集被认为是相当于有形存储介质的分发介质。当计算机可读介质被配置为数据库时，应该理解该数据库可以是任何类型的数据库，例如关系数据库、层级数据库、面向对象的数据库等等。相应地，认为本发明包括有形存储介质或分发介质和现有技术公知的等同物以及未来开发的介质，在这些介质中存储本发明的软件实施。

本文中使用的术语“确定”、“运算”和“计算”及其变型可以互换使用，并且包括任何类型的方法、处理、数学运算或技术。更具体地，其中““确定”、“运算”和“计算”及其变型的逻辑可以是硬编码或可以是在可以被读、解释、编译和执行的规则文件中表示。

本文中使用的术语“模块”或“工具”是指任何已知的或以后发展的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或能够执行与该元件相关的功能的硬件和软件的组合。另外，虽然用示例性实施方式来描述本发明，但应当理解本发明的各方面可以单独要求保护。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。