申请(专利)号： CN201822001548.4

申请权利人： 黄永强;

名称：一种水池水位监测系统

本实用新型涉及水池水位监测技术领域，具体涉及一种水池水位监测系统，包括超声波探头、超声波测量装置、远程控制装置；超声波探头用于向水池发射超声波；超声波测量装置用于接收超声波回声并计算出水池水位的深度，将计算得到的水池水位的深度与水位预设值比较后将水位比较结果发送至远程控制装置；远程控制装置用于接收水位比较结果，并通知工作人员和控制水池进水量。本实用新型采用超声波测量水池水位情况，测量精度准确，通过远程控制模块可控制水池水位在正常范围内，可让管理员实时了解水池水位的信息，避免水池水位过高或过低引发安全事故。且超声波测量装置和远程控制装置通过无线或者短信连接，保证了通信的可靠性。
一种水池水位监测系统
技术领域

本实用新型涉及水池水位监测技术领域，具体涉及一种水池水位监测系统。

背景技术

目前，水池的水位常常由于水过量使得水溢出，或水不充足也没有及时抽水，工作人员无法实时了解水池的水位情况，影响工作效率。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种水池水位监测系统，具体技术方案如下：

一种水池水位监测系统包括超声波探头、超声波测量装置、远程控制装置；所述超声波探头用于向水池发射超声波；所述超声波测量装置用于接收超声波回声并计算出水池水位的深度，将计算得到的水池水位的深度与水位预设值比较后将水位比较结果发送至远程控制装置；所述远程控制装置用于接收超声波测量装置发送的水位比较结果，并通知工作人员和控制水池进水量；所述超声波探头与超声波测量装置连接；所述超声波测量装置与远程控制装置通信连接。

优选地，所述超声波测量装置与远程控制装置通过无线或短信连接。

优选地，所述超声波测量装置包括超声波模块、控制器模块、无线通信模块I、SIM通信模块I；所述超声波模块用于控制超声波探头发送超声波信号并接收超声波回声；所述控制器模块用于根据超声波模块接收的超声波回声信号计算出水池水位的深度，并将计算结果与预设值比较；所述无线通信模块I或SIM通信模块I用于向远程控制装置发送水位比较结果或接收用户指令；所述控制器模块分别与超声波模块、无线通信模块I、SIM通信模块I连接；所述超声波模块与超声波探头连接；所述无线通信模块I、SIM通信模块I分别与远程控制装置连接。

优选地，还包括电动机、抽水管；所述电动机与抽水管连接；所述远程控制装置包括无线通信模块II、SIM通信模块II、主控模块、选择开关模块；所述无线通信模块II或SIM通信模块II用于接收超声波测量装置发送的水位比较结果或接收用户指令；所述主控模块用于根据水位比较结果控制选择开关模块动作；所述选择开关模块用于控制电动机的开机或关机；所述主控模块分别与无线通信模块II、SIM通信模块II、选择开关模块连接；所述无线通信模块II、SIM通信模块II分别与超声波测量装置连接；所述选择开关模块与电动机连接。

优选地，所述选择开关模块包括开机继电器、停机继电器；所述开机继电器用于控制电动机开机向水池内抽水；所述停机继电器用于控制电动机停止向水池内抽水。

优选地，还包括电接点压力表；所述电接点压力表安装在抽水管上；所述远程控制装置与电接点压力表通过继电器连接。

优选地，还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板用于为超声波测量装置、远程控制装置供电。

本实用新型的有益效果为：本实用新型采用超声波测量水池水位情况，测量精度准确，通过远程控制模块可控制水池水位在正常范围内，可让管理员实时了解水池水位的信息，避免水池水位过高或过低引发安全事故。且超声波测量装置和远程控制装置通过无线或者短信连接，保证了通信的可靠性。通过短信，管理员可以通过短信查询水池的当前水位和设备目前的状态（停机状态、开机状态）、控制设备在开机和停机；当抽水不正常即水压达不到正常压力时，关闭设备，停止抽水，同时通知管理员设备出现异常，管理人员可以通过短信远程查询、控制设备状态，提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为超声波测量装置的单片机STC12C5A60S2的原理示意图；

图3为超声波测量装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P1.2-1.3的外围电路示意图；

图4为超声波测量装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P1.4-P1.7、P3.2的外围电路示意图；

图5为超声波测量装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P4.7的外围电路示意图；

图6为超声波测量装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P3.0-3.1的外围电路示意图；

图7为超声波测量装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P3.4-3.5的外围电路示意图；

图8为超声波测量装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P3.6-3.7的外围电路示意图；

图9为超声波测量装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P4.6的外围电路示意图；

图10为超声波测量装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P4.4的外围电路示意图；

图11为超声波测量装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P2.5-2.7的外围电路示意图；

图12为远程控制装置的单片机STC12C5A60S2的原理示意图；

图13为远程控制装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P1.2-1.3的外围电路示意图；

图14为远程控制装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P4.7的外围电路示意图；

图15为远程控制装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P3.0-3.1的外围电路示意图；

图16为远程控制装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P3.4-3.5的外围电路示意图；

图17为远程控制装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P3.6-3.7的外围电路示意图；

图18为远程控制装置的电源模块的原理示意图；

图19为远程控制装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P4.5的外围电路示意图；

图20为远程控制装置的单片机STC12C5A60S2的引脚P2.5-2.6的外围电路示意图；

图21为本实用新型的测量原理示意图，其中，1：超声波探头，2：水池，3：水池顶部，4：超声波探头到水池底部的距离h1,5：超声波探头到水面的距离h2。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种水池水位监测系统包括超声波探头、超声波测量装置、远程控制装置；超声波探头用于向水池发射超声波；超声波测量装置用于接收超声波回声并计算出水池水位的深度，将计算得到的水池水位的深度与水位预设值比较后将水位比较结果发送至远程控制装置；远程控制装置用于接收超声波测量装置发送的水位比较结果，并通知工作人员和控制水池进水量；超声波探头与超声波测量装置连接；超声波测量装置与远程控制装置通过无线或短信连接。当超声波测量装置与远程控制装置通过无线连接成功时，不必用短信进行通信，当通过无线连接不成功时可通过短信进行通信，保证了通信的可靠性。

如图2-图11所示，超声波测量装置包括超声波模块、控制器模块、无线通信模块I、SIM通信模块I；超声波模块用于控制超声波探头发送超声波信号并接收超声波回声；控制器模块用于根据超声波模块接收的超声波回声信号计算出水池水位的深度，并将计算结果与预设值比较；无线通信模块I或SIM通信模块I用于向远程控制装置发送水位比较结果或接收用户指令；控制器模块分别与超声波模块、无线通信模块I、SIM通信模块I连接；超声波模块与超声波探头连接；无线通信模块I、SIM通信模块I分别与远程控制装置连接。无线通信模块I包括天线，SIM通信模块I包括SIM卡。超声波测量装置还包括外壳，外壳上设置电源开关和指示灯模块，内部设置蓄电池。

超声波模块采用JSN-SR04T超声波模块，控制器模块包括单片机STC12C5A60S2，具体原理图如图2所示，其中，R4=R5=8*10K，图3中的JP2接SIM通信模块I，图4中的JP3接无线通信模块I，无线通信模块I采用SX1278无线模块，图5中的JP4接软启动按钮，图6中的JP5接上位机，图7中的JP6接JSN-SR04T超声波模块，图8中的U3为AT24C128芯片，用于存储数据，图9中的JP9接超声波测量装置内部的蓄电池，JP1接外部电源插座，U4为DC-DC电源模块，K为外壳上的电源开关，图10中为LED指示灯模块，图11中U2为DS1302时钟模块。

一种水池水位监测系统还包括电动机、抽水管、电接点压力表，电动机与抽水管连接；电接点压力表安装在抽水管上；远程控制装置与电接点压力表通过继电器连接。当抽水不正常即水压达不到正常压力时，远程控制装置与电接点压力表之间的继电器闭合，远程控制装置控制选择开关模块关闭电动机，停止抽水，同时通过SIM通信模块II通知管理员设备出现异常。

如图12-21所示，远程控制装置包括外壳、无线通信模块II、SIM通信模块II、主控模块、选择开关模块；无线通信模块II或SIM通信模块II用于接收超声波测量装置发送的水位比较结果或接收用户指令；主控模块用于根据水位比较结果控制选择开关模块动作；选择开关模块用于控制电动机的开机或关机；主控模块分别与无线通信模块II、SIM通信模块II、选择开关模块连接；无线通信模块II、SIM通信模块II分别与超声波测量装置连接；选择开关模块与电动机连接。选择开关模块包括开机继电器、停机继电器；开机继电器用于控制电动机开机向水池内抽水；停机继电器用于控制电动机停止向水池内抽水。无线通信模块II包括天线，SIM通信模块II包括SIM卡。

主控模块包括单片机STC12C5A60S2，具体原理图如图12所示，其中JP2接无线通信模块II，具体为SX1278无线模块，R2=R3=R5=8*10K，R4=6*4.7K，图13中，JP3与SIM通信模块II连接，具体为SIM800或SIM900模块，JP3_GD用于固定SIM800或SIM900模块，图14中，JP4接重启动按钮。图15中，JP5与上位机连接。图16中，JP6为设置在外壳上的外接口1、2、3，2接口用于接电接点压力表，3用于外接控制电动机的接触器的常开触点，用于检测接触器工作是否正常。图17中，U2为AT24C128芯片，远程控制装置还包括DC-DC电源模块，具体原理图如图18所示，其中JP1与电源插座连接；图19为指示灯的示意图，图20中，KM1、KM2分别为停机继电器、开机继电器，JP7为设置在外壳上的外接接口4-7，分别对应引脚4、3、2、1，用于与电动机连接，其中接口4、5是停机接口，6、7是启动接口。

一种水池水位监测系统还包括太阳能电池板，太阳能电池板用于为超声波测量装置、远程控制装置供电。太阳能电池板与超声波测量装置、远程控制装置通过连接线连接。

超声波探头采用JSN-SR04超声波探头，安装在水池顶部，距离水池侧面的水平距离不小于1.2米，且超声波探头到水池底部的距离可预先测量出来，超声波测量装置与超声波探头通过连接线连接，超声波测量装置通过控制超声波探头发出超声波，检测超声波回音，计算出超声波探头到水面的距离，并通过超声波探头到水池底部的距离计算出水位的高度，如图21所示，并根据水位预设值与水位测量结果比较，将比较结果通知远程控制装置。图21中，水位的高度h=h1-h2，h1为超声波探头到水池底部的距离，h2为超声波探头到水面的距离。

水位预设值包括最高水位、最低水位、高水位、低水位；达到或高于最高水位以及达到或低于最低水位时，远程控制装置向管理员发送水位信息和警告信息，达到或高于高水位时，远程控制装置控制电动机停机，停止向水池内抽水，达到或低于低水位时，远程控制装置控制电动机开机向水池内抽水，增加蓄水量。在本实施例中，水池深度为4米，最高水位（即发出警告的高水位）=3.6米，高水位（正常停机水位）=3.3米；低水位（即正常开机水位）=1.6米，最低水位（即发送警告的低水位）=1.3米。管理员可通过向远程控制装置、超声波测量装置发送短信查询水位信息或者设备的状态信息，具体包括电动机是否运转正常，是开机或关机，远程控制装置、超声波测量装置之间的无线连接是否正常等。超声波测量装置按照预设间隔时间测量水池的水位信息，并将测量结果发送给远程控制装置，通过远程控制装置通知管理员。

本实用新型不局限于以上的具体实施方式，以上仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。