CN111076790B - 一种液位监测方法、存储介质和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液位监测方法、存储介质和电子设备，其方法包括：响应于液位监测启动信号，按照预设周期顺次获取电容信号集，每一电容信号集中包括预设周期内所有电容感应电极的电容值；根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集，其中n≥1，m≥1，n的取值随预设周期总数的增加而增加且(n+m)小于预设周期总数；获取当前时刻的电容信号集，并根据当前时刻的电容信号集与环境基础信号集确定当前时刻的液位高度。本发明的以上方案，环境基础信号集可即时更新，在监测液位高度时，根据当前时刻的电容信号集与环境基础信号集进行判断，可以避免受到环境变化的干扰，能够得到准确的液位高度值。

Description

一种液位监测方法、存储介质和电子设备

技术领域

本发明涉及液位高度测量技术领域，具体涉及一种液位监测方法、存储介质和电子设备。

背景技术

现有技术中已有的电容感应测量液位高度方法，其原理如下：在容器的外表面贴多个电容感应电极形成液位高度测量部件，由于电容对水敏感，不同高度的液位会触发不同位置的电容感应电极，单片机能够根据触发电容感应电极的位置计算出液位的高度。但电容感应电极很容易被水、金属部件干扰，导致测量结果的准确度不高。

为了降低环境对电容感应电极的影响，现有的抗干扰算法中选择其中一组电容感应电极信号计算得到环境基础信号值，之后实时监测到的电容感应电极时通过判断当前实时信号值与环境基础信号的差值是否大于阈值，来判断电容感应电极是否真正的被上升的液位所触发，其中的环境基础信号是由一组电容信号值计算得到的。上述方案中，如果电容感应电极所在的环境为理想情况，其确实有一定的抗干扰效果。但是，在实际的需要测量液位高度的环境中，环境的稳定性非常差，例如有大的水滴、积水、误放置在容器内的潮湿物体、厨房卫生间潮湿区域或者电容感应电极所在位置长期有水雾聚集等情况都会导致环境信号值波动非常大。因此，现有技术中的抗干扰算法其准确度依然不高，经常出现误判的情况，需要对上述液位高度监测方法进行改进。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种液位监测方法、存储介质和电子设备，以解决现有技术中由于液位监测环境变化导致液位高度监测结果准确度低的问题。

为此，本发明提供一种液位监测方法，包括如下步骤：

响应于液位监测启动信号，按照预设周期顺次获取电容信号集，每一所述电容信号集中包括预设周期内所有电容感应电极的电容值；

根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集，其中n≥1，m≥1，n的取值随预设周期总数的增加而增加且(n+m)小于预设周期总数；

获取当前时刻的电容信号集，并根据所述当前时刻的电容信号集与所述环境基础信号集确定当前时刻的液位高度。

可选地，上述的液位监测方法中，根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集的步骤中包括：

对于每一所述电容感应电极，以其在第n预设周期至第(n+m)预设周期内的平均电容值作为其环境基础值；

所有电容感应电极的环境基础值作为所述环境基础信号集。

可选地，上述的液位监测方法中，根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集的步骤中包括：

对于每一所述电容感应电极，获取其在第n预设周期至第(n+m)预设周期内的最大电容值和最小电容值；

若所述最大电容值与所述最小电容值之间的差值小于设定阈值，则以其在第n预设周期至第(n+m)预设周期内的平均电容值作为其环境基础值；

所有电容感应电极的环境基础值作为所述环境基础信号集。

可选地，上述的液位监测方法中，根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集的步骤中还包括：

若所述最大电容值与所述最小电容值之间的差值大于或等于所述设定阈值，则依顺序增加n的取值后重复根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集的步骤。

可选地，上述的液位监测方法中，根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集的步骤中还包括：

根据第i组环境基础电容信号值和第(i+1)组环境基础信号集判断环境液位高度变化值；

若环境液位高度变化值超过高度范围阈值，则以第(i+1)组环境基础信号集所对应的最新一组电容信号集作为第(i+2)组环境基础信号集；其中i≥1。

可选地，上述的液位监测方法中，获取当前时刻的电容信号集，并根据所述当前时刻的电容信号集与所述环境基础信号集确定当前时刻的液位高度的步骤中：

根据当前时刻的电容信号集与所述环境基础信号集中每一电容感应电极的电容值确定被液位触发的电容感应电极；

根据被液位触发的电容感应电极的位置得到当前时刻的液位高度。

可选地，上述的液位监测方法中，获取当前时刻的电容信号集，并根据当前时刻的电容信号集与所述环境基础信号集中每一电容感应电极的电容值确定被液位触发的电容感应电极的步骤中包括：

若电容感应电极的电容值满足C_bt-C_b0＞ΔC，则判定电容感应电极被触发，其中C_bt为电容感应电极在当前时刻电容信号集中的电容值，C_b0为同一电容感应电极在环境基础信号集中的电容值，ΔC为触发阈值。

可选地，上述的液位监测方法中，根据所述当前时刻的电容信号集与所述环境基础信号集确定当前时刻的液位高度的步骤还包括：

若根据被液位触发的电容感应电极的位置得到当前时刻的液位高度超过高度范围阈值则以当前时刻的电容信号集作为最新一组环境基础信号集，且以当前时刻作为第一预设周期后返回按照预设周期顺次获取电容信号集的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行以上任一项方案所述的液位监测方法。

本发明还提供一种液位监测电子设备，包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器读取所述程序信息后执行以上任一项方案所述的液位监测方法。

本发明提供的以上技术方案，与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

本发明提供的液位监测方法、存储介质和电子设备，其方法中随着对电容信号集采集数量的增加，实时地对获得环境基础信号集的数据进行更新，从而能够使环境基础信号集即时更新，在监测液位高度时，根据当前时刻的电容信号集与环境基础信号集进行判断，从而可以避免受到环境变化的干扰，能够得到准确的液位高度值。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述液位监测方法的流程图；

图2为电容感应电极监测液位高度的装置的结构框图；

图3为本发明一个实施例所述电容感应电极环境基础电容值的获得方式示意图；

图4为本发明一个实施例所述液位监测方法对于环境基础信号值进行修订过程的示意图；

图5为本发明一个实施例所述的电子设备的硬件连接关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，本发明以下实施例中的各个方案只要不彼此冲突，则可以根据实际需要进行组合。

实施例1

本实施例提供一种液位监测方法，可应用于液位监测装置的控制器中，如图1所示，其包括如下步骤：

S101：响应于液位监测启动信号，按照预设周期顺次获取电容信号集，每一所述电容信号集中包括预设周期内所有电容感应电极的电容值。液位监测启动信号可以控制器开启信号触发。

S102：根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集，其中n≥1，m≥1，n的取值随预设周期总数的增加而增加且(n+m)小于预设周期总数。

S103：获取当前时刻的电容信号集，并根据所述当前时刻的电容信号集与所述环境基础信号集确定当前时刻的液位高度。

如图2所示，现有用于监测液位高度的装置包括PCB板，在PCB板表面设计多个独立的电容感应电极，形状为一定面积的金属填充区，分布于容器的不同高度的位置处。根据电容大小的计算公式：C＝εS/4πkd，其中，ε是介电常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离，k是静电力常量。当ε、d、k恒定时，电容感应电极的面积越大，感应灵敏度越高。图2中假设有五个电容感应电极202，每一电容感应电极202的电容值直接发送至控制器201，由于每一电容感应电极202对应于不同液位高度，因此控制器201能够根据电容感应电极202的输出结果确定液位在容器中的高度。若容器中没有液体时，5个电容感应电极202采集到的对地电容值基本稳定且比较小，而如果水管堵塞时，液位会达到一定的高度，此时不同高度的电容感应电极所对应的电容值就会发生变化，例如高度最低的电容感应电极会最先被触发，随着液位高度的变化，第二、第三、第四、第五高度的电容感应电极会依次被触发。而控制器201会按照预设周期采集每一电容感应电极的电容值，确定其是否被触发，相应地能够确定出液位所触发的最高电容感应电极是哪一个，从而即可确定液位高度。

而如果环境中的湿度较大，或者说雾气较大时，则可能会对电容感应电极的电容值产生影响，本方案的上述方法中可以实时地环境基础信号进行更新，从而消除环境湿度本身对液位高度监测结果的影响。具体地，可参考图3所示的附图，其中给出了某一电容感应电极的电容值变化曲线，随着采集到的电容值越来越多，环境基础信号也实时发生变化。从图中可以看出，在tx之前，电容值都围绕着6416上下波动，在这一时间段内可以将6416作为电容的环境基础信号值，而在tx之后，电容值有了提升，围绕着6420上下波动，在这一时间段内可以将6420作为电容的环境基础信号值。

预设周期可以根据对于水位高度监测的需求来设定，例如可以设定为几秒钟、几分钟等，而对于环境基础信号的更新可以根据环境的湿度情况进行设定，例如可以间隔十五分钟对环境基础信号进行一次更新，也可以即时对环境基础信号进行更新。例如，首先以第1预设周期至第20预设周期的电容信号集得到第一组环境基础信号，之后可以以第2预设周期至第21预设周期的电容信号集得到第二组环境基础信号，依次类推。当然第二组环境基础信号也可以以第5预设周期至第24预设周期的电容信号集得到第二组环境基础信号，可根据实际情况选择。

采用本方案中的上述方法，随着对电容信号集采集数量的增加，实时地对获得环境基础信号集的数据进行更新，从而能够使环境基础信号集即时更新，在监测液位高度时，根据当前时刻的电容信号集与环境基础信号集进行判断，从而可以避免受到环境变化的干扰，能够得到准确的液位高度值。

以上方案中，步骤S102中包括：对于每一所述电容感应电极，以其在第n预设周期至第(n+m)预设周期内的平均电容值作为其环境基础值，所有电容感应电极的环境基础值作为所述环境基础信号集。以图2中所示的五个电容感应电极为例进行说明：

假设第n预设周期内采集到的电容信号集为[C₁₀,C₂₀,C₃₀,C₄₀,C₅₀]，第(n+1)预设周期内采集到的电容信号集为[C₁₁,C₂₁,C₃₁,C₄₁,C₅₁]，第(n+2)预设周期内采集到的电容信号集为[C₁₂,C₂₂,C₃₂,C₄₂,C₅₂]……第(n+m)预设周期内采集到的电容信号集为[C_1m,C_2m,C_3m,C_4m,C_5m]，则每一电容感应电极的环境基础值可以通过如下方式得到：

C₁＝(C₁₀+C₁₁+C₁₂+……+C_1m)/(m+1)；C₂＝(C₂₀+C2₁+C2₂+……+C2_m)/(m+1)；……C₅＝(C₅₀+C₅₁+C₅₂+……+C_5m)/(m+1)。则得到的环境基础信号集可以为：[C₁，C₂，C₃，C₄，C₅]。通过计算平均值的方式得到每一电容感应电极的基础值，运算简单效率高。

作为另一种实现方式，步骤S102可以通过如下方式实现：对于每一所述电容感应电极，获取其在第n预设周期至第(n+m)预设周期内的最大电容值和最小电容值；若所述最大电容值与所述最小电容值之间的差值小于设定阈值，则以其在第n预设周期至第(n+m)预设周期内的平均电容值作为其环境基础值，所有电容感应电极的环境基础值作为所述环境基础信号集。若所述最大电容值与所述最小电容值之间的差值大于或等于所述设定阈值，则依顺序增加n的取值后重复本步骤。也即，如果在第n预设周期至第(n+m)预设周期得到的数据中存在突变的信号值，可能是噪声干扰，这样就会导致监测得到的最大电容值和最小电容值之间的差值过大，这种情况下则不使用本组数据得到环境基础信号值。而如果电容最大值和电容最小值之间的差值在允许范围内，则可以将所有数据的平均值作为基础电容值，由此可以进一步提高环境基础值的监测准确度。

另外，以上方案中，对于环境基础信号集的处理中还包括如下步骤：

根据第i组环境基础电容信号值和第(i+1)组环境基础信号集判断环境液位高度变化值；若环境液位高度变化值超过高度范围阈值，则以第(i+1)组环境基础信号集所对应的最新一组电容信号集作为第(i+2)组环境基础信号集；其中i≥1。如前所述，每一组电容信号集都能够对应一个液位高度的监测结果，环境基础信号值也对应于环境液位高度，如果相邻两次监测到的环境基础信号集对应的环境液位高度差值过大，则以后一组环境信号集中的最新一组监测结果作为新的环境基础信号集。通过上述方式，如果是由于用户自身误处理(例如将带水的抹布防止与容器中)或者说由于有大液滴、积累的水汽等对电容感应电极产生了影响导致的突发情况，这类情况下环境基础信号值会发生较大的变化，则直接以最新数据作为新的环境基础信号值即可，可避免不必要的运算，提高信号处理的速率。

进一步地，以上方案中步骤S103中包括如下步骤：

根据当前时刻的电容信号集与所述环境基础信号集中每一电容感应电极的电容值确定被液位触发的电容感应电极；根据被液位触发的电容感应电极的位置得到当前时刻的液位高度。

也即通过比对每一电容感应电极的电容值与其对应的环境基础电容值之间的关系确定每一电容感应电极是否被触发，相应的可以确定被触发的电容感应电极所在的高度，进而确定液位高度。

优选地，以上方案中步骤S103中包括如下步骤：

若电容感应电极的电容值满足C_bt-C_b0＞ΔC，则判定电容感应电极被触发，其中C_bt为电容感应电极在当前时刻电容信号集中的电容值，C_b0为同一电容感应电极在环境基础信号集中的电容值，ΔC为触发阈值。设置触发阈值的目的是为了防止在有水雾、水滴等情况下不会被误触发。从而进一步提高环境基础信号值的准确度。

进一步优选地，以上方案中的步骤S103还包括：

若根据被液位触发的电容感应电极的位置得到当前时刻的液位高度超过高度范围阈值则以当前时刻的电容信号集作为最新一组环境基础信号集，且以当前时刻作为第一预设周期。如前所述，如果是由于用户自身误处理(例如将带水的抹布防止与容器中)或者说由于有大液滴、积累的水汽等对电容感应电极产生了影响导致的突发情况，当前时刻监测到的电容信号集与环境基础信号值之间的差值会突然发生较大的变化，此时可将当前时刻监测到的每一电容感应电极的电容值作为其新的环境基础信号值。同时在后续的液位高度监测过程中，以当前时刻作为第一预设周期重复上述步骤S101-S103。

参考图4，对于电容感应电极来说，当容器正常使用过程中，其环境基础信号值为一种情况，而当水管堵塞或者有湿物置于容器内，则液位上升，在得到液位高度的同时也会将环境基础信号值调整为与当前液位值相一致的情况，而当解除堵塞或者拿走湿物之后，电容感应电极的电容值又突然降低了很多，此时则直接以降低后的电容值作为其最新的环境基础信号值。

通过本发明以上方案，环境基础信号集随着环境变化更新，当前电容信号值与环境基础信号的差值几乎为零，不会大于阈值，水雾或潮湿环境不会误触发。湿抹布或者大的水滴突然触发后，如果水龙头再次冲水到水流尽，由于采集到的环境基础信号值小于有抹布时的信号值，环境基础信号值更新为最后的监测结果所替代，误触发得到纠正。

实施例2

本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行实施例1所述的液位监测方法。

实施例3

本实施例提供一种液位监测电子设备，如图5所示，包括至少一个处理器501和至少一个存储器502，至少一个所述存储器502中存储有程序信息，至少一个所述处理器501读取所述程序信息后执行实施例1中任一技术方案所述的液位监测方法。

图5中以一个处理器501为例。执行液位监测方法的设备还可以包括：输入装置503和输出装置504。处理器501、存储器502、输入装置503和输出装置504可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。

存储器502作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器501通过运行存储在存储器502中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的液位监测方法。

上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种液位监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

响应于液位监测启动信号，按照预设周期顺次获取电容信号集，每一所述电容信号集中包括预设周期内所有电容感应电极的电容值；

根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集，其中n≥1，m≥1，n的取值随预设周期总数的增加而增加且(n+m)小于预设周期总数；

获取当前时刻的电容信号集，并根据所述当前时刻的电容信号集与所述环境基础信号集确定当前时刻的液位高度；

根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集的步骤中还包括：

根据第i组环境基础电容信号值和第(i+1)组环境基础信号集判断环境液位高度变化值；

若环境液位高度变化值超过高度范围阈值，则以第(i+1)组环境基础信号集所对应的最新一组电容信号集作为第(i+2)组环境基础信号集；其中i≥1。

2.根据权利要求1所述的液位监测方法，其特征在于，根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集的步骤中包括：

对于每一所述电容感应电极，以其在第n预设周期至第(n+m)预设周期内的平均电容值作为其环境基础值；

所有电容感应电极的环境基础值作为所述环境基础信号集。

3.根据权利要求1所述的液位监测方法，其特征在于，根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集的步骤中包括：

对于每一所述电容感应电极，获取其在第n预设周期至第(n+m)预设周期内的最大电容值和最小电容值；

若所述最大电容值与所述最小电容值之间的差值小于设定阈值，则以其在第n预设周期至第(n+m)预设周期内的平均电容值作为其环境基础值；

所有电容感应电极的环境基础值作为所述环境基础信号集。

4.根据权利要求3所述的液位监测方法，其特征在于，根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集的步骤中还包括：

若所述最大电容值与所述最小电容值之间的差值大于或等于所述设定阈值，则依顺序增加n的取值后重复根据第n预设周期至第(n+m)预设周期内的电容信号集确定环境基础信号集的步骤。

5.根据权利要求1-4任一项所述的液位监测方法，其特征在于，获取当前时刻的电容信号集，并根据所述当前时刻的电容信号集与所述环境基础信号集确定当前时刻的液位高度的步骤中：

根据当前时刻的电容信号集与所述环境基础信号集中每一电容感应电极的电容值确定被液位触发的电容感应电极；

根据被液位触发的电容感应电极的位置得到当前时刻的液位高度。

6.根据权利要求5所述的液位监测方法，其特征在于，获取当前时刻的电容信号集，并根据当前时刻的电容信号集与所述环境基础信号集中每一电容感应电极的电容值确定被液位触发的电容感应电极的步骤中包括：

若电容感应电极的电容值满足C_bt-C_b0＞ΔC，则判定电容感应电极被触发，其中C_bt为电容感应电极在当前时刻电容信号集中的电容值，C_b0为同一电容感应电极在环境基础信号集中的电容值，ΔC为触发阈值。

7.根据权利要求6所述的液位监测方法，其特征在于，根据所述当前时刻的电容信号集与所述环境基础信号集确定当前时刻的液位高度的步骤还包括：

若根据被液位触发的电容感应电极的位置得到当前时刻的液位高度超过高度范围阈值则以当前时刻的电容信号集作为最新一组环境基础信号集，且以当前时刻作为第一预设周期后返回按照预设周期顺次获取电容信号集的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行权利要求1-7任一项所述的液位监测方法。

9.一种液位监测电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器读取所述程序信息后执行权利要求1-7任一项所述的液位监测方法。

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