新型智能液位计研制

2023-02-15东营职业学院

物联网技术 2023年12期

东营职业学院

王飞飞，刘婧，洪佳琦，王华营

1 作品介绍

当前在用的机械式浮子液位监测装置存在三类问题：机械式浮子钢丝力矩传送不准确、罐顶不密封造成油气外溢、无法实现智能化。针对上述问题，研置了一种新型智能液位计。研制方箱式密封油密封装置，提高装置的承压能力和密封性；在液位监测装置中安装平衡阻尼器，稳定液位处于正确位置；安装云计算智能监控器，通过与ZigBee 射频模块结合，使系统具有分散采集、分散处理、无线传送、集中监控等功能。配套物联云平台实现远程数据采集、监控、分析、巡察、报警、归类、地理位置定位、数据报表曲线下载，手机等移动设备APP 随时随地监控报警等功能。该项目已累计稳定运行11 184 小时，节约油气20 万吨，实现直接经济效益近亿元。

2 技术原理

2.1 密封方箱研制

在装置中安装导向滑轮将钢丝导向罐外，并在装置中添加密封油进行油气密封。该装置外形为方箱型，内部通过两个定滑轮对钢丝绳进行导向后由罐内转向罐外，中间箱内加入密封油，对罐内外进行密封。将“U”型导向设计结构改为容积式导向装置，提高装置承压能力；优选密度大、凝固点低、沸点高的不易挥发的液体介质作为密封油，提高稳定性；安装密封油标尺，随时掌握密封油油位，防止缺油造成油气外溢；安装排污丝堵，便于更换密封油和冬季排污放水。

2.2 多功能检测仪

根据液位罐的几何形状设计三个连接钢带导向滑轮，一个信息码带导向滑轮，均采用顶尖式，转动阻力小，耐腐蚀性强。在液位监测装置中安装平衡阻尼器和浮子引导装置，避免进出料或搅拌时液位晃动使浮子转动产生偏差。

系统具有分散采集、分散处理、无线传送、集中监控等功能。采集模块包含编码器，转动柱转动时带动编码器转动，编码器转动时将转动角位移或直线位移转换成电信号，同时对电信号数据进行编制，转换为可进行通信、传输和存储的信号形式；处理模块包括CPU 处理器，其用于读取编码器发送的信号，对编码器发送的信号译码并执行指令，编码器的输出端和CPU 处理器的输入端相连，CPU 处理器输入端和伺服电机与液位监测装置远程监控表盘输出端相连；执行模块包括伺服电机和液位监测装置远程监控表盘，伺服电机接收CPU处理器处理后的指令，将接收的指令转化为转矩和转速，以驱动从齿轮转动，液位监测装置远程监控表盘接收CPU 处理器发送的指令，并在液位监测装置远程监控表盘显示。

无线传感器模块体积小且可无线传播数据，并且自身具有一定的数据处理能力，适用于低功耗运作，配合独立电源可在没有外部电力的情况下采集、发送数据。

2.3 智能终端

云平台负责收集并保存传感器上传的数据，可处理一定的业务逻辑。云平台可以为私有云、物联网云平台以及第三方数据平台。基于GPRS 移动网络或NB-IoT 窄带物联网的设备，选用全网通物联网无线芯片，其支持B1/B3/B8/B5/B20/B28频段。

3 创新点

（1）改进传统静压式液位监测装置的工作、信号传输方式，与ZigBee 射频模块结合，使系统具有分散采集、分散处理等功能。NB-IoT 产品安装位置有基站信号，费用低流量少。（2）针对压力传感器受温度影响产生的测量误差，提出相应的温度补偿方法。（3）传统浮子式钢带液位监测装置存在较大安全隐患，故设计了测量模块、液位测量模块、控制模块、密封模块，提高装置的承压能力和密封性，稳定浮子，使其低功耗运行，节约资源。