RU2722862C1 - Automated liquid level monitoring method and device for implementation thereof - Google Patents
Automated liquid level monitoring method and device for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2722862C1 RU2722862C1 RU2019111431A RU2019111431A RU2722862C1 RU 2722862 C1 RU2722862 C1 RU 2722862C1 RU 2019111431 A RU2019111431 A RU 2019111431A RU 2019111431 A RU2019111431 A RU 2019111431A RU 2722862 C1 RU2722862 C1 RU 2722862C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid level
- tube
- messages
- monitoring
- air pressure
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/14—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measurement of pressure
- G01F23/18—Indicating, recording or alarm devices actuated electrically
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиоэлектронной технике, предназначенной для автоматизированного беспроводного контроля высоты уровня жидкости, и может быть использовано для дистанционного мониторинга уровня жидкости в водоемах, на улицах, в помещениях, колодцах, тоннелях, резервуарах и других местах, где необходимо контролировать уровень жидкости с дистанционным способом автоматического съема показаний.The invention relates to electronic equipment intended for automated wireless control of the height of the liquid level, and can be used for remote monitoring of the liquid level in reservoirs, on the streets, in rooms, wells, tunnels, tanks and other places where it is necessary to control the liquid level remotely automatic reading.
Из уровня техники известен бесконтактный радиоволновый способ измерения уровня жидкости в емкости, заключающийся в том, что в сторону поверхности жидкости по нормали к ней излучают частотно-модулированные по линейному закону электромагнитные волны, принимают отраженные электромагнитные волны, выделяют первый сигнал разностной частоты на выходе первого смесителя между падающими и отраженными электромагнитными волнами, выделяют второй сигнал разностной частоты на выходе второго смесителя между падающими электромагнитными волнами и отраженными волнами, сдвинутыми по фазе на угол π/4, вычисляют взаимно корреляционную функцию между этими сигналами и по временному сдвигу, соответствующему ее максимуму, определяют уровень жидкости в емкости, (см. Патент 2650611, опубликовано 16.04.2018 г.).The non-contact radio wave method for measuring the liquid level in a container is known from the prior art, which consists of emitting electromagnetic waves that are normal to the surface of the liquid in a normal direction to it, receiving reflected electromagnetic waves, extracting a first difference frequency signal at the output of the first mixer between the incident and reflected electromagnetic waves, a second difference frequency signal is extracted at the output of the second mixer between the incident electromagnetic waves and the reflected waves shifted in phase by the angle π / 4, the cross-correlation function between these signals is calculated and the time shift corresponding to its maximum is determined the liquid level in the tank, (see Patent 2650611, published April 16, 2018).
Недостатком данного способа является использование измерителя высокой стоимости, необходимость обеспечения измерителя электропитанием в десятки вольт и мощностью в несколько ватт, что ограничивает применение измерителя в беспроводных системах.The disadvantage of this method is the use of a high cost meter, the need to provide the meter with power of tens of volts and a power of several watts, which limits the use of the meter in wireless systems.
Также из уровня техники известен способ определения высоты уровня жидкости, заключающийся в том, что направляют оптическое излучение по достаточно прозрачному протяженному телу (ленте, стержню, волокну), погруженному в жидкость, и регистрируют выходящее из тела излучение, по которому судят о высоте уровня жидкости, излучение в теле направляют под углами падения к боковой поверхности тела, обеспечивающими наибольший выход излучения в жидкость из боковой поверхности, и регистрируют всплеск выхода излучения из боковой поверхности в жидкость вблизи уровня координатным фотоприемником, расположенным вдоль тела (см. Патент RU2231028, опубликовано 20.06.2004 г. ).Also known from the prior art is a method for determining the height of a liquid level, which consists in directing optical radiation along a sufficiently transparent extended body (tape, rod, fiber) immersed in the liquid, and radiation emanating from the body is recorded, which is used to judge the height of the liquid level , the radiation in the body is directed at angles of incidence to the side surface of the body, providing the greatest radiation output to the liquid from the side surface, and a burst of radiation output from the side surface to the liquid is recorded near the level by a coordinate photodetector located along the body (see Patent RU2231028, published June 20. 2004).
Недостатком данного способа является необходимость применения фотоприемников, которые являются ключевым элементом, определяющим точность измерения. Повышение точности измерения достигается путем увеличения количества фотоприемников, что влияет на стоимость измерителя, потребляемую электроэнергию. Необходимо учитывать, что такой способ не позволяет собрать универсальный датчик уровня для нескольких типов жидкостей (так как для этого нужно применять различные материалы прозрачной ленты) и ограничивает использование измерителя вне закрытых резервуаров.The disadvantage of this method is the need for photodetectors, which are a key element that determines the accuracy of measurement. Improving the measurement accuracy is achieved by increasing the number of photodetectors, which affects the cost of the meter, the energy consumed. It should be borne in mind that this method does not allow to assemble a universal level sensor for several types of liquids (since this requires the use of various materials of a transparent tape) and limits the use of the meter outside of closed tanks.
Известен гидростатический способ измерения уровня жидкости, основанный на определении гидростатического давления, оказываемого жидкостью на дно резервуара. Гидростатическое давление зависит от высоты столба жидкости над измерительным прибором, от плотности жидкости и определяется по формуле P=Hρg, следовательно, уровень жидкости определяется по формуле H=P/(ρg),A known hydrostatic method for measuring the liquid level, based on the determination of the hydrostatic pressure exerted by the liquid at the bottom of the tank. Hydrostatic pressure depends on the height of the liquid column above the measuring device, on the density of the liquid and is determined by the formula P = Hρg, therefore, the liquid level is determined by the formula H = P / (ρg),
где Н - высота столба жидкости, м;where H is the height of the liquid column, m;
Р - давление столба жидкости, Па;P is the pressure of the liquid column, Pa;
ρ - плотность жидкости, кг/м3;ρ is the density of the liquid, kg / m3;
g - ускорение свободного падания.g is the acceleration of gravity.
При измерении уровня с помощью дифманометра устанавливают дополнительный уравнительный сосуд, наполненный до определенного уровня той же жидкостью, что и аппарат. Высота столба жидкости в другом колене дифманометра изменяется с изменением уровня в аппарате. Каждому значению уровня в нем отвечает некоторый перепад давления, определяемый расстоянием по высоте между аппаратом и прибором. Если аппарат работает при атмосферном давлении, уравнительный сосуд размещают на отметке нулевого уровня, если под давлением - на высоте максимального уровня (см., например, Учебное пособие «ПРИБОРЫ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ УРОВНЯ», А.Ю. Агеев, Л.Н. Лохтина, МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования, «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Северский технологический институт - филиал НИЯУ МИФИ (СТИ НИЯУ МИФИ), Северск 2014).When measuring the level using a differential pressure gauge, an additional leveling vessel is installed, filled to a certain level with the same liquid as the apparatus. The height of the liquid column in the other bend of the differential pressure gauge changes with a change in the level in the apparatus. Each level value in it corresponds to a certain pressure drop determined by the distance in height between the device and the device. If the apparatus operates at atmospheric pressure, the surge vessel is placed at the zero level, if under pressure - at the maximum level (see, for example, the Study Guide "MEASUREMENT INSTRUMENTS AND MONITORING", A.Yu. Ageev, L.N. Lokhtina , MINISTRY OF EDUCATION AND SCIENCE OF THE RUSSIAN FEDERATION, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Professional Education, National Research Nuclear University MEPhI Seversky Institute of Technology - Branch of NRNU MEPhI (STI NRNU MEPhI), Seversk 2014).
Недостатком данного способа является то, что применение указанного способа возможно только в специально подготовленном резервуаре, баке, емкости и или в случае применения в открытом водоеме требуется или размещение уравнительного сосуда с обеспечением мер по его защите от физических воздействий, которые могут в таком водоеме повредить устройство. Это является существенным ограничением для применения и делает способ измерения дорогостоящим. Так же для автоматизации съема показаний необходимо использовать какой-либо из измерителей уровня в уравнительном сосуде.The disadvantage of this method is that the application of this method is possible only in a specially prepared tank, tank, tank and or if used in an open reservoir, it is necessary to place a surge vessel with measures to protect it from physical influences that could damage the device in such a reservoir . This is a significant limitation to the application and makes the measurement method expensive. Also, to automate the reading, it is necessary to use any of the level meters in the surge vessel.
Наиболее близким к предложенному способу является способ измерения уровня воды с использованием центра сбора данных и гидрологического поста, на котором установлен автоматизированный гидрологический комплекс, в состав которого входит уровнемер гидростатического типа и контроллер. С помощью уровнемера, установленного в месте измерения уровня воды, измеряют уровень воды в точке его установки на гидрологическом посту путем измерения давления высоты столба воды над датчиком давления. С помощью контроллера, соединенного посредством кабеля с уровнемером, управляют процессом измерения, осуществляют накопление измеренных данных об уровне воды, хранение данных и автоматическую передачу данных измерений по каналам связи в центр сбора данных на сервер (см. Руководящий документ РД 52.08.869-2017 «Методика измерений уровня воды в водоемах и водотоках автоматизированными гидрологическими комплексами», МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ, Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), Санкт-Петербург 2017).Closest to the proposed method is a method of measuring the water level using a data collection center and a hydrological station, on which an automated hydrological complex is installed, which includes a hydrostatic type level meter and a controller. Using a level meter installed in the place of measuring the water level, measure the water level at the point of installation at the hydrological station by measuring the pressure of the height of the water column above the pressure sensor. Using a controller connected via a cable to a level gauge, they control the measurement process, accumulate the measured data on the water level, store the data and automatically transfer the measurement data via communication channels to the data collection center on the server (see Guidance document RD 52.08.869-2017 “ Methodology for measuring water levels in ponds and watercourses with automated hydrological complexes ”, MINISTRY OF NATURAL RESOURCES AND ECOLOGY OF THE RUSSIAN FEDERATION, Federal Service for Hydrometeorology and Environmental Monitoring (Roshydromet), St. Petersburg 2017).
Недостатками данного способа при использовании гидростатического уровнемера связанны, являются: необходимость обеспечения требуемой погрешности и как следствия учета температуры воды, а, следовательно, удорожание стоимости уровнемера; методика предполагает установку уровнемера в специальной защитной среде, что подразумевает необходимость предварительной подготовки поста измерения; требуется защита кабельной линии связи, соединяющий уровнемер с контроллером (защита кабеля должна осуществляется как под водой, так и в земле). Так же должен использоваться контроллер. Все это негативно влияет на стоимость и сложность применения данного способа.The disadvantages of this method when using a hydrostatic level gauge are related: are the need to ensure the required error and, as a consequence, take into account the temperature of the water, and, consequently, the cost of the level gauge; the technique involves the installation of a level gauge in a special protective environment, which implies the need for preliminary preparation of the measurement post; protection of the cable communication line connecting the level gauge to the controller is required (cable protection should be carried out both underwater and in the ground). A controller should also be used. All this negatively affects the cost and complexity of using this method.
Из уровня техники известен поплавковый уровнемер, содержащий герметизированную трубку из немагнитного материала, поплавок с кольцевым постоянным магнитом, установленный концентрично с трубкой с возможностью перемещения вдоль нее. Внутри трубки размещены резисторы, последовательно соединенные в цепь, оба конца которой через линию связи подключены к источнику тока, и герконы, один из выводов которых подключен к точке соединения двух резисторов, другие выводы герконов соединены между собой, индикатор уровня жидкости. Дополнительно введены последовательно соединенные RC-фильтр, дифференциальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен со входом микропроцессорного контроллера индикатора уровня жидкости с цифровым дисплеем и клавиатурой, причем один из входов RC-фильтра соединен через линию связи с общей точкой соединенных между собой выводов герконов, а другой вход RC-фильтра The prior art float level gauge containing a sealed tube of non-magnetic material, a float with an annular permanent magnet mounted concentrically with the tube with the ability to move along it. Inside the tube are placed resistors connected in series to a circuit, both ends of which are connected to a current source through a communication line, and reed switches, one of the terminals of which is connected to the connection point of two resistors, the other ends of the reed switches are connected to each other, and a liquid level indicator. In addition, a RC filter, a differential amplifier, an analog-to-digital converter are introduced in series, the output of which is connected to the input of the microprocessor controller of the liquid level indicator with a digital display and keyboard, and one of the inputs of the RC filter is connected through a communication line to a common point of interconnected outputs reed switches and the other RC filter input
соединен с источником тока и с тем концом цепи резисторов, который соединен с герконом. (см., Патент RU 22245, опубликовано 10.03.2002).connected to a current source and to the end of the resistor circuit that is connected to the reed switch. (see, Patent RU 22245, published March 10, 2002).
Недостатком данного устройства является наличие подвижных элементов, что негативно сказывается на надежности датчика, что так же может требовать периодического обслуживания и ограничивает применение в условиях, при которых жидкость может замерзать.The disadvantage of this device is the presence of movable elements, which negatively affects the reliability of the sensor, which may also require periodic maintenance and limits its use in conditions in which the liquid can freeze.
Также из уровня техники известно устройство для измерения уровня воды в водоемах, включающее вертикально расположенную трубу, в нижней части которой размещено отверстие для подвода воды в полость трубы. Внутри трубы размещен свободно плавающий поплавок, который выполнен в виде полого или сплошного диска, перекрывающего сечение трубы по внутреннему его контуру с зазором, а также размещенный в верхней части трубы измеритель расстояния, зондирующий луч которого направлен преимущественно на центральную часть плавающего в воде диска. Труба в верхней части содержит защитный кожух от метеоосадков и выпускное отверстие, связывающее полость трубы с внешней воздушной средой водоема, при этом труба в нижней части содержит насадку с отверстием, которое размещено соосно ее главной оси (см. Патент RU 2627569, опубликовано 08.08.2017 г.).Also known from the prior art is a device for measuring the level of water in water bodies, including a vertically arranged pipe, in the lower part of which there is a hole for supplying water to the cavity of the pipe. A freely floating float is placed inside the pipe, which is made in the form of a hollow or solid disk, overlapping the pipe section along its inner contour with a gap, and also a distance meter located in the upper part of the pipe, whose probe beam is directed mainly to the central part of the disk floating in the water. The pipe in the upper part contains a protective casing from weather showers and an outlet opening connecting the pipe cavity with the external air medium of the reservoir, while the pipe in the lower part contains a nozzle with an opening that is aligned with its main axis (see Patent RU 2627569, published 08.08.2017 g.).
Недостатком данного устройства является наличие подвижных элементов, что негативно сказывается на надежности датчика, что также может требовать периодического обслуживания и ограничивает применение в условиях, при которых жидкость может замерзать. Также в указанном способе применяется лучевой измеритель расстояния, который обладает высокой стоимостью и может требовать периодического обслуживания для очистки оптических элементов.The disadvantage of this device is the presence of movable elements, which negatively affects the reliability of the sensor, which may also require periodic maintenance and limits its use in conditions in which the liquid can freeze. Also, the specified method uses a beam distance meter, which is of high cost and may require periodic maintenance to clean the optical elements.
Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для определения уровня жидкости, содержащее трубку с одним открытым концом, внутри трубки установлена герметичная перегородка с образованием в трубке двух полостей, при этом в первой полости, образованной со стороны Closest to the proposed device is a device for determining the liquid level, containing a tube with one open end, a sealed partition is installed inside the tube with the formation of two cavities in the tube, while in the first cavity formed from the side
открытого конца трубки, установлен первый сенсор давления воздуха, а во второй полости, образованной со стороны закрытого конца трубки, установлены второй сенсор давления воздуха, контроллер управления с программным обеспечением, соединенный с каждым сенсором давления воздуха, причем трубка имеет сквозное отверстие на участке между герметичной перегородкой и закрытым концом (см. US 9958308 В2, опубликовано 01.05.2018).the open end of the tube, the first air pressure sensor is installed, and in the second cavity formed on the closed end of the tube, a second air pressure sensor, a control controller with software connected to each air pressure sensor are installed, the tube having a through hole in the area between the tight a septum and a closed end (see US 9958308 B2, published on 05/01/2018).
Недостатком наиболее близкого решения является отсутствие возможности удаленного автоматизированного мониторинга уровня жидкости и своевременного обнаружения изменения уровня жидкости.The disadvantage of the closest solution is the lack of remote automated monitoring of the liquid level and the timely detection of changes in the liquid level.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является устранение всех вышеперечисленных недостатков, а также возможность автоматизированного контроля уровня жидкости беспроводными средствами в любых местах.The technical problem solved by the invention is the elimination of all of the above disadvantages, as well as the ability to automatically control the liquid level by wireless means in any place.
Техническим результатом изобретения является повышение точности и надежности мониторинга уровня жидкости, а также повышение информативности и достоверности информации об изменении уровня жидкости, обеспечение возможности своевременного обнаружения изменения уровня жидкости, обеспечение возможности удаленного автоматизированного мониторинга уровня жидкости с применением бесконтактных сенсоров давления, исключение необходимости прокладки проводных коммуникаций, обеспечение возможности долгосрочной работы без необходимости технического обслуживания за счет исключения подвижных механических частей, а также акустических и оптических датчиков, которые выходят из строя при контакте с загрязненной жидкостью.The technical result of the invention is to increase the accuracy and reliability of monitoring the liquid level, as well as increasing the information content and reliability of information about changes in the liquid level, providing the possibility of timely detection of changes in the liquid level, providing remote automated monitoring of the liquid level using non-contact pressure sensors, eliminating the need for wired communications ensuring the possibility of long-term operation without the need for maintenance due to the exclusion of moving mechanical parts, as well as acoustic and optical sensors that fail when in contact with contaminated liquid.
Технический результат достигается благодаря устройству для мониторинга уровня жидкости, реализующему заявленный способ мониторинга уровня жидкости, содержащему трубку с одним открытым концом, внутри трубки установлена герметичная перегородка с образованием в трубке двух полостей, при этом в первой полости, образованной со стороны The technical result is achieved thanks to the device for monitoring the liquid level, which implements the claimed method of monitoring the liquid level, containing a tube with one open end, a sealed partition is installed inside the tube with the formation of two cavities in the tube, while in the first cavity formed from the side
открытого конца трубки, установлен первый сенсор давления воздуха, а во второй полости, образованной со стороны закрытого конца трубки, установлены второй сенсор давления воздуха, радиопередающее устройство, контроллер управления с программным обеспечением, соединенный с радиопередающим устройством и с каждым сенсором давления воздуха, источник питания, соединенный с контроллером управления и с радиопередающим устройством, причем трубка имеет сквозное отверстие на участке между герметичной перегородкой и закрытым концом.the open end of the tube, the first air pressure sensor is installed, and in the second cavity formed on the closed end of the tube, a second air pressure sensor, a radio transmitting device, a control controller with software connected to the radio transmitting device and to each air pressure sensor are installed, a power source connected to the control controller and to the radio transmitting device, the tube having a through hole in a section between the sealed partition and the closed end.
Кроме того, первый сенсор давления воздуха выполнен, преимущественно, влагозащищенным.In addition, the first air pressure sensor is made predominantly waterproof.
Радиопередающее устройство может включать сетевой модуль и антенну.The radio transmitting device may include a network module and an antenna.
Также технический результат достигается благодаря осуществлению способа мониторинга уровня жидкости, заключающемуся в том, что в месте мониторинга уровня жидкости устанавливают вышеуказанное устройство открытым концом трубки вниз выше или ниже уровня жидкости, с помощью первого сенсора давления измеряют давление воздуха в первой полости трубки, а с помощью второго сенсора давления измеряют давление воздуха снаружи трубки, сопоставляют с помощью контроллера управления разницу давлений, измеренных первым и вторым сенсорами давлений, и периодически отправляют сообщения с помощью радиопередающего устройства с использованием LPWAN или NBIoT технологии на по меньшей мере одну базовую станцию, установленную в зоне распространения радиосигнала устройства, причем каждое сообщение от устройства содержит идентификационные данные устройства и значение разницы давлений (и при необходимости показания контрольного датчика давления), с помощью по меньшей мере одной базовой станции принимают от устройства каждое сообщение, обрабатывают его и отправляют на сетевой сервер, с помощью сетевого сервера принимают от по меньшей мере одной базовой станции каждое сообщение, по разнице давлений определяют уровень жидкости и The technical result is also achieved due to the implementation of the method of monitoring the liquid level, which consists in the fact that in the place of monitoring the liquid level, the above device is installed with the open end of the tube down above or below the liquid level, the air pressure in the first cavity of the tube is measured using the first pressure sensor, and using the second pressure sensor measures the air pressure outside the tube, compares the pressure difference measured by the first and second pressure sensors using the control controller, and periodically sends messages using a radio transmitter using LPWAN or NBIoT technology to at least one base station installed in the distribution zone the radio signal of the device, and each message from the device contains the identification data of the device and the value of the pressure difference (and, if necessary, the test pressure sensor), using at least one base station is received from the device each message, process it and send it to the network server, using the network server, receive each message from at least one base station, determine the liquid level by the pressure difference and
отправляют на электронное устройство пользователя обработанные сообщения, каждое из которых содержит идентификационные данные устройства и значение высоты уровня жидкости, причем отправку сообщений устройством осуществляют периодически с постоянными интервалами времени при разнице показателей давления между первым и вторым сенсором давления в пределах заданного максимального значения, а при изменении разницы давлений более заданного максимального значения осуществляют немедленную передачу сообщений с меньшими интервалами времени, по которым пользователь судит об изменении уровня жидкости более заданного максимального значения.send processed messages to the user's electronic device, each of which contains the identification data of the device and the value of the height of the liquid level, and the device sends messages periodically at constant time intervals with a difference in pressure between the first and second pressure sensors within the specified maximum value, and when changing pressure differences of more than the specified maximum value carry out immediate transmission of messages with shorter time intervals, at which the user judges the change in the liquid level of more than the specified maximum value.
Кроме того, при принятии по меньшей мере одной базовой станцией сообщений от устройства, на ней могут осуществлять фильтрацию принятых сообщений путем отбрасывания искаженных и/или ложных сообщений.In addition, when receiving at least one base station messages from the device, it can filter received messages by discarding distorted and / or false messages.
Кроме того, при принятии сетевым сервером от по меньшей мере одной базовой станции сообщений, на нем могут осуществлять фильтрацию принятых сообщений путем отбрасывания искаженных и/или ложных сообщений, и осуществляют агрегацию принятых сообщений путем объединения в одно сообщение одного и того же сообщения, принятого разными базовыми станциями.In addition, when a network server receives messages from at least one base station, it can filter received messages by discarding distorted and / or false messages, and aggregate the received messages by combining the same message into different messages base stations.
Кроме того, до начала отправки сообщений на по меньшей мере одну базовую станцию могут осуществлять настройку периодичности отправки сообщений.In addition, prior to sending messages to at least one base station, the frequency of sending messages can be adjusted.
Кроме того, электронное устройство пользователя может иметь программное обеспечение, при этом могут осуществлять настройку сетевого сервера для этого программного обеспечения путем внесения идентификационных данных устройства в базу данных сетевого сервера и ассоциации с программным обеспечением электронного устройства пользователя, а сетевой сервер может осуществлять хранение полученных от по меньшей мере одной базовой станции сообщений, а также значений уровня жидкости, и может осуществлять определение программного In addition, the user's electronic device can have software, and they can configure the network server for this software by entering the device identification data into the network server database and associations with the software of the user's electronic device, and the network server can store data received from at least one base station messages, as well as the values of the liquid level, and can determine the software
обеспечения электронного устройства пользователя, с которым ассоциировано устройство.providing an electronic device to the user with whom the device is associated.
Кроме того, уровень жидкости могут определять путем расчета значения высоты уровня жидкости с использованием следующей зависимости:In addition, the liquid level can be determined by calculating the height of the liquid level using the following relationship:
Н - высота уровня жидкости относительно нижнего открытого конца трубки, Па;N is the height of the liquid level relative to the lower open end of the tube, Pa;
ΔР - значение разницы давлений между сенсорами давления, м;ΔР is the value of the pressure difference between the pressure sensors, m;
ρ - значение плотности жидкости, уровень которой измеряется, кг/м3;ρ is the value of the density of the liquid, the level of which is measured, kg / m 3 ;
L - высота расположения первого сенсора давления воздуха относительно открытого конца трубки, м.L is the height of the first air pressure sensor relative to the open end of the tube, m
Р0 - значение давления второго (контрольного) сенсора давления, Па.P 0 is the pressure value of the second (control) pressure sensor, Pa.
Кроме того, могут использовать вышеуказанное устройство, длина трубки которого не менее ожидаемого изменения уровня жидкости, при этом перед установкой устройства могут осуществлять внесение в базу данных сервера значение длины трубки и ассоциацию с идентификационными данными устройства.In addition, they can use the aforementioned device, the tube length of which is not less than the expected change in the liquid level, and before installing the device they can enter the value of the tube length into the server database and associate it with the identification data of the device.
Изобретение поясняется с помощью чертежей, где на фиг. 1 показано предложенное устройство для мониторинга уровня жидкости; на фиг. 2 показан пример установки устройства в тоннеле; на фиг. 3 показа пример установки устройства в резервуаре (емкости); на фиг. 4 показан пример установки датчик на опоре моста или иного капитального сооружения, например, на реке или ином водоеме; на фиг. 5 схематично показана связь элементов, с помощью которых осуществляется предложенный способ.The invention is illustrated using the drawings, where in FIG. 1 shows an apparatus for monitoring a liquid level; in FIG. 2 shows an example of installing a device in a tunnel; in FIG. 3 shows an example of installation of a device in a tank (tank); in FIG. 4 shows an example of installing a sensor on a bridge or other capital structure support, for example, on a river or other body of water; in FIG. 5 schematically shows the relationship of the elements with which the proposed method is implemented.
Предложенный способ автоматизированного беспроводного мониторинга уровня жидкости с устройством 1 для осуществления способа предназначены для своевременного обнаружения подтоплений и контроля The proposed method of automated wireless liquid level monitoring with a
уровня жидкости, например, в подвалах, тоннелях, цехах, коллекторных колодцах, в отдельных районах улиц, иных мест, где это необходимо. Также предложенный способ с устройством 1 предназначены для мониторинга уровня воды при паводках, мониторинга уровня воды бассейнов, баков с жидкостью, резервуаров водокачек, водоочистных сооружений и др., а также для мониторинга уровня воды таких водоемов, как: озера, реки, водохранилища и прочие водоемы.liquid level, for example, in basements, tunnels, workshops, collector wells, in certain areas of streets, other places where it is necessary. Also, the proposed method with
Предложенный способ реализуется с помощью совокупности технических средств, связанных между собой беспроводными каналами связи и включающих в себя (но, не ограничиваясь): устройство 1 для мониторинга уровня жидкости; базовую станцию 2 (сетевой шлюз); сетевой сервер 3 обработки информации (данных); электронное устройство 4 конечного пользователя со специальным программным обеспечением (приложение пользователя), при этом в качестве электронного устройства 4 могут использовать телефон, смартфон, планшет, ноутбук, персональный компьютер или иное устройство (программное обеспечение или сервис), с помощью которого пользователь осуществляет мониторинг уровня жидкости.The proposed method is implemented using a combination of technical means interconnected by wireless communication channels and including (but not limited to):
Устройство 1 для мониторинга уровня жидкости представляет собой LPWAN или NBIoT датчик уровня жидкости и содержит корпус, выполненный в виде полой трубки 5, преимущественно, цилиндрической формы (или любой иной формы), имеющей необходимую длину, которая должна быть не менее ожидаемого изменения уровня жидкости в месте мониторинга. Трубка 5 имеет один открытый конец 6 и один закрытый конец 7, например, с помощью съемной крышки 8, обеспечивающей доступ внутрь трубки 5 к компонентам, установленным в трубке 5. Внутри трубки 5 установлена герметичная перегородка 9 с образованием двух полостей 10 и 11. Перегородка 9 разделяет внутреннее пространство трубки 5 на две изолированные полости 10 и 11. В полости 10, образованной со стороны открытого конца 6 трубки 5, размещен и жестко установлен первый The
влагозащищенный сенсор 12 давления воздуха, причем сенсор 12 установлен, преимущественно, ближе к перегородке 9 и дальше от открытого конца 6 трубки 5. Нижний конец трубки 5 может быть защищен от обмерзания (обледенения) путем организации расширения таким образом, что нижняя часть трубки 5 будет иметь больший диаметр, нежели диаметр остальной части, а также, но не только, применением материалов или покрытий корпуса минимизирующих накопление капель жидкости на поверхности или иным пригодным способом.a moisture-proof
В полости 11, образованной со стороны закрытого конца 7 трубки 5, размещены и жестко установлены второй контрольный сенсор 13 давления воздуха (показания сенсора 13 необходимы для учета изменения атмосферного давления), элемент 14 питания, контроллер 15 управления со встроенным программным обеспечением и радиопередающее устройство 16. Радиопередающее устройство 16 включают в себя сетевой модуль (причем контроллер 15 может быть совмещен с сетевым модулем) и антенну. Контроллер 15 управления соединен с обоими сенсорами 12 и 13 давления воздуха посредством проводов или путем выполнения на одной единой плате. При этом провода или часть платы, соединяющие первый сенсор 12 давления с контроллером 15, проведены через герметичную перегородку 9. Контроллер 15 осуществляет управление сенсорами 12 и 13 давления воздуха, анализ и обработку данных, полученных от сенсоров 12 и 13, передачу сообщений в сетевой модуль, хранение настроек периодичности отправки сообщений (сигналов). Сетевой модуль обеспечивает передачу сообщений (сигналов) в сети передачи данных, а также хранение необходимых параметров для работы в соответствующей сети передачи данных. Причем в случае передачи сообщений с использованием LPWAN технологии, то сетевой модуль представляет собой радиомодуль, который передает данные по LPWAN каналу; а в случае передачи сообщений с использованием NBIoT технологии, то сетевой модуль представляет собой NBIoT модуль, т.е. модем сотовой связи и для передачи данных используется In the
протокол сотовой сети передачи данных. Элемент 14 питания предназначен для обеспечения автономности работы устройства 1 и соединен с радиопередающим устройством 16 и с контроллером 15. Антенна предназначена для обеспечения передачи сообщений (сигналов) в радиоканал (сотовую сеть).cellular data network protocol. The
Трубка 5 имеет в своей стенке сквозное отверстие 17. Отверстие 17 образовано на участке между перегородкой 9 и закрытым концом 7, т.е. в зоне образования второй полости 11. Отверстие 17 предназначено для сообщения полости 11 с внешней средой и может быть защищено от попадания внутрь осадков, пыли и грязи любым пригодным способом.The
Устройство 1 соединено посредством беспроводных каналов связи с базовой станцией 2 (или с несколькими базовыми станциями 2) и обеспечивает передачу на базовую станцию 2 сообщений, содержащих данные о значениях давлений сенсоров 12 и 13 (разницу давлений между сенсорами 12 и 13).The
Способ автоматизированного беспроводного мониторинга уровня жидкости с использованием устройства 1, базовой станции 2, сетевого сервера 3 и электронного устройства 4 пользователя со специальным программным обеспечением заключается в следующем.A method for automated wireless monitoring of a liquid level using a
Для реализации предложенного способа важным является размещение устройства (устройств) 1 и обеспечение конфигурирования сетевого сервера 3 таким образом, чтобы обеспечивалась доставка сообщений от устройства 1 до приложения электронного устройства 4 пользователя. Для этого осуществляют настройку сетевого сервера 3 для приложения устройства 4 пользователя. На данном этапе уникальные идентификаторы (идентификационные данные) устройства 1 (или нескольких устройств, в зависимости от их используемого количества в месте мониторинга) вносятся в базу данных сервера 3 и ассоциируются с приложением электронного устройства 4 пользователя. Уникальным идентификатором устройства 1 является, например, сетевой адрес или идентификационный номер To implement the proposed method, it is important to place the device (s) 1 and to configure the
устройства 1 (ID) или ICCID, или иное (определяется применяемой технологией LPWAN или NBIoT). При реализации способа имеет значение длина трубки 5, которая должна быть не менее ожидаемого изменения уровня жидкости в конкретном месте мониторинга уровня жидкости. Данные о длине трубки 5 устройства 1 вносятся в базу данных сервера 3 на этапе изготовления устройства 1, и ассоциируется длина трубки 5 с уникальным идентификатором устройства 1.Device 1 (ID) or ICCID, or otherwise (determined by applicable LPWAN or NBIoT technology). When implementing the method, the length of the
LPWAN или NBIoT датчик 1 уровня жидкости устанавливают в месте, где необходимо контролировать уровень жидкости (воды). Установку устройства 1 осуществляют вертикально открытым концом 6 трубки 5 вниз выше уровня жидкости или ниже уровня жидкости в зависимости от того, ожидается ли уменьшение высоты уровня жидкости или повышение уровня в месте контроля. В зависимости от места, в котором необходимо осуществлять мониторинг уровня жидкости (помещение, водоем, улица и т.п.), трубка 5 устанавливается открытым концом 6 вниз таким образом, что конец 6 расположен над уровнем жидкости (над уровнем водоема) или над полом, или над землей, или над перекрытием, или над дном резервуара на расстоянии около 1 см. Расстояние между уровнем и открытым концом 6 трубки 5 может быть и иным, в зависимости от ожидаемого изменения уровня жидкости, например, 0,5 см. или 1,5 см. или более см., но не более значения высоты начального критичного уровня жидкости в конкретном месте мониторинга. Расстояние между уровнем и открытым концом 6 трубки 5 определяется частными задачами контроля уровня жидкости, при этом ограничений на высоту от пола/дна нет.LPWAN or NBIoT
Также при осуществлении способа возможен вариант, когда установку устройства 1 осуществляют вертикально открытым концом 6 трубки 5 вниз ниже уровня жидкости. Данный случай установки необходим при мониторинге уменьшения уровня жидкости, например, в баках, резервуарах, колодцах и т.п. В данном случае трубку 5 погружают в жидкость открытым концом 6 на необходимое расстояние, при этом открытый конец 6 Also, when implementing the method, it is possible that the
располагается в жидкости на том уровне, который соответствует минимальному критичному уровню в соответствующем месте мониторинга.located in the liquid at the level that corresponds to the minimum critical level at the appropriate monitoring location.
Так, на фиг. 2 показан вариант размещения устройства 1 в тоннеле, где 18 - это стенки тоннеля, 20 - жидкость; на фиг. 3 показан вариант размещения устройства 1 в резервуаре, где 19 - это стенки резервуара; на фиг. 4 показан вариант размещения устройства 1 на водоемах, где 21 - это опоры моста или иного капитального сооружения. Указанные варианты размещения устройства 1 не являются ограниченными, и устройство 1 может быть закреплено любым возможным способом открытым концом 6 выше уровня жидкости (или ниже уровня жидкости) на заранее подготовленных опорах (столбы, перекрытия, стены и т.п.).So in FIG. 2 shows a variant of placing
Перед установкой устройства 1 в месте, где необходимо контролировать (осуществлять мониторинг) уровень жидкости, проводят следующее: а) подготовка устройства 1 к работе в соответствии с рекомендациями производителя, в том числе настройка периодичности отправки сообщений; б) определение оптимального места для размещения устройства 1 в соответствии с рекомендациями производителя; в) установка устройства 1 на контролируемых объектах, причем для установки датчика 1 может потребоваться подготовка крепежа и/или подготовка самого объекта. При этом отсутствуют существенные ограничения на место установки (крепежа) устройства 1. Методы крепежа устройства 1 не ограничены и могут быть любыми.Before installing
После того, как устройство 1 установлено в месте контроля и настроено, осуществляют непосредственный мониторинг уровня жидкости.After the
Размещенное на определенном расстоянии над уровнем жидкости 20 устройство 1 (в том числе ниже уровня жидкости 20, когда открытый конец 6 трубки 5 погружен в жидкость 20) осуществляет непрерывный автоматизированный мониторинг показателей давления воздуха в нижней части трубки 5 и показателей давления воздуха снаружи трубки 5. Изменение давления воздуха внутри трубки 5 происходит при подъеме (или снижении) Located at a certain distance above the
уровня жидкости 20 выше нижнего края трубки 5 (или при опускании уровня жидкости в полости 10 трубки 5 в сторону нижнего края, в том числе до самого нижнего края). В процессе мониторинга измеряют давление воздуха в первой полости 10 трубки 5 с помощью первого сенсора 12 давления, а также измеряют давление воздуха снаружи трубки 5 с помощью контрольного сенсора 13 давления (в полости 11 через отверстие 17). После измерения давления воздуха сенсорами 12 и 13, сопоставляют с помощью контроллераthe
15 разницу давлений, измеренных сенсорами 12 и 13, анализируют данную разницу и по результатам анализа посредством радиопередающего устройства 16 периодически отправляют в радиоканал значения разницы давлений в сообщениях (радиосигналы). Периодическая отправка сообщений осуществляется с помощью радиопередающего устройства 16 с использованием LPWAN технологии или с использованием NBIoT технологии (в зависимости от наличия зоны покрытия в месте установки устройства 1, дальности передачи сигнала от радиопередающего устройства 16 и пр.). Сообщения отправляют на базовую станцию 2 (или на несколько базовых станций 2), установленную в зоне распространения радиосигнала радиопередающего устройства 16. Причем до начала отправки сообщений на базовую станцию 2, на устройстве 1 (на контроллере 15) осуществляют настройку периодичности отправки сообщений. Настройка периодичности отправки осуществляется, преимущественно, для сообщений о неизменности уровня жидкости 20.15 the pressure difference measured by
Каждое сообщение от устройства 1 содержит идентификационные данные беспроводного устройства 1 и значения давлений обоих сенсоров 12, 13 (или значение разницы давлений между сенсорами 12 и 13, или вычисленное на датчике значение уровня жидкости 20). При небольшом изменении уровня жидкости 20, т.е. в пределах заданного максимального значения, которое составляет до 10%, в радиоканал передаются сообщения первого типа («периодические показания давления»).Each message from
Величину изменения уровня жидкости 20 можно оценивать, например, но не только, по следующим условиям:The magnitude of the change in
- Изменение за единицу времени разницы показаний между значениями основного сенсора 12 (барометра) и контрольного сенсора 13 (барометра) не превышает заданное значение.- The change per unit time of the difference between the readings between the values of the main sensor 12 (barometer) and the control sensor 13 (barometer) does not exceed the set value.
- Изменение за единицу времени разницы между текущей разницей давлений и предыдущей разницей за прошлый период времени.- Change per unit time of the difference between the current pressure difference and the previous difference for the last time period.
Таким образом, сообщения первого типа отправляют при постоянном уровне жидкости 20 или при незначительном (не критичном) изменении уровня жидкости 20. Сообщения первого типа отправляют периодически с постоянными интервалами времени, которые задаются пользователем. При этом пользователь в зависимости от задачи контроля, от условий эксплуатации, от своих потребностей и от места установки устройства 1, где осуществляется мониторинг, может настроить любые интервалы времени для отправки сообщений (через несколько секунд или через несколько минут, или через каждый час, или один раз в день в определенное время, или один раз месяц в определенное время соответствующего дня и так далее).Thus, messages of the first type are sent at a
В случае обнаружения по сравнению с предыдущими показаниями резкого изменения разницы давления более, чем на величину заданного максимального значения (свыше 10%), либо при постоянно изменяющемся значении разницы давлений в короткие промежутки времени, автоматически осуществляется немедленная (моментальная) внеочередная передача второго типа сообщений («тревога»). Сообщения второго типа отправляют вне установленного пользователем расписания для первого типа сообщений и с меньшими интервалами времени (например, через секунду или через минуту или через час, но не более интервала времени, установленного для сообщений первого типа). Таким образом, сообщение «тревога» передается при резком изменении высоты уровня жидкости 20, либо при постоянно изменяющейся высоте уровня жидкости 20 в короткие промежутки времени (при превышении заданных граничных значений разницы давления). По If a sharp change in the pressure difference is detected by comparison with the previous readings by more than the value of the specified maximum value (over 10%), or when the pressure difference constantly changes in short periods of time, the immediate (instantaneous) extraordinary transmission of the second type of messages is automatically performed ( "anxiety"). Messages of the second type are sent outside the schedule set by the user for the first type of messages and with shorter time intervals (for example, after a second or after a minute or after an hour, but no more than the time interval set for messages of the first type). Thus, the message "alarm" is transmitted when there is a sharp change in the height of the
сообщениям второго типа пользователь судит об изменении высоты уровня жидкости 20 более заданного максимального значения (или менее заданного минимального значения в случае, когда трубку 5 при установке погружают в жидкость 5 и контролируют уменьшение уровня жидкости 20).messages of the second type, the user judges a change in the height of the
Таким образом, устройство 1 передает два типа сообщений: а) «периодические показания давления»; б) «тревога».Thus,
Сообщение типа «периодические показания давления» предназначено для передачи приложению пользователя информации о факте работоспособности самого устройства 1 и радиоканала до базовой станции 2, а также для отражения текущих значений давлений сенсоров 12, 13 и, соответственно, текущей высоте уровня жидкости 20. Сообщение типа «тревога» отправляется при обнаружении изменения разницы давлений и, соответственно, высоты уровня жидкости 20 более (или менее) нормальной высоты уровня жидкости 20, причем для минимизации вероятности недоставки сообщений типа «тревога» они отправляются многократно (например, 2-5 раз, или большее количество раз в зависимости от потребности пользователя).A message of the type "periodic pressure readings" is intended to transmit information to the user application about the fact of the operability of the
Для отправки устройством 1 сообщений (радиосигналов) используется LPWAN технология или NBIoT технология, причем протокол передачи данных (сотовой сети) определяется применяемой в конкретном случае LPWAN технологией или NBIoT технологией. Частотный диапазон зависит от применяемой в конкретном случае LPWAN технологии или NBIoT технологии и действующих в конкретном регионе правил и разрешений.To send messages (radio signals) by
Для приема сообщений от устройства (устройств) 1 в зоне распространения радиосигнала радиопередающего устройства 16 должна присутствовать по меньшей мере одна базовая станция 2 (сетевой шлюз). Однако может быть и большее количество базовых станций 2, причем для приема сообщения от устройства 1 могут использоваться уже заранее установленные базовые станции 2, либо при их отсутствии в зоне In order to receive messages from the device (s) 1, at least one base station 2 (network gateway) must be present in the radio signal propagation zone of the
распространения сигнала от датчика 1 устанавливают базовую станцию 2 (или несколько базовых станций 2).signal propagation from the
После отправки устройством 1 сообщений, с помощью базовой станции 2 (или нескольких базовых станций 2) принимают от устройства 1 каждое сообщение, обрабатывают его и отправляют его на сетевой сервер 3.After
Базовая станция 2 (базовые станции) осуществляет безусловную автоматизированную передачу принятых из радиоканала сообщений на сервер 3 обработки сообщений (с учетом необходимости фильтрации сообщений). Базовая станция 2 осуществляет отправку сообщения на серверBase station 2 (base stations) provides unconditional automated transmission of messages received from the radio channel to the message processing server 3 (taking into account the need for message filtering).
3 немедленно после его получения из радиоэфира от устройства 1. Способ передачи данных базовой станцией 2 на сервер 3 определяется конкретной моделью базовой станции 2. В частности распространены следующие способы - через оптоволоконный канал, ethernet канал, через сотовую сеть и через WiFi. Используемый канал передачи данных определяется составом поддерживаемых сетевым шлюзом протоколов и передачи данных.3 immediately after receiving it from the radio from
Сервер 3 может быть расположен как в «облаке», так и на стороне пользователя, это определяется применяемой в конкретном случае LPWAN технологией или NBIoT технологией.
После принятия сервером 3 каждого сообщения от базовой станции 2, сетевой сервер 3 осуществляет обработку каждого принятого от базовой станции 2 (станций) сообщения и передачу этих сообщений приложению конечного пользователя на его электронное устройство 4. При обработке на сетевом сервере 3 сообщений по показателям давления и с учетом длины трубки 5 определяют высоту уровня жидкости 20 в месте установки устройства 1. Уровень жидкости 20 определяют по разнице давлений путем расчета значения высоты уровня жидкости 20. Расчет значения высоты уровня жидкости 20 осуществляют с использованием следующей формулы:After
Н - высота уровня жидкости относительно нижнего открытого конца трубки, Па;N is the height of the liquid level relative to the lower open end of the tube, Pa;
ΔР - значение разницы давлений между сенсорами давления, м;ΔР is the value of the pressure difference between the pressure sensors, m;
ρ - значение плотности жидкости, уровень которой измеряется, кг/м3;ρ is the value of the density of the liquid, the level of which is measured, kg / m 3 ;
L - высота расположения первого сенсора давления воздуха относительно открытого конца трубки, м.L is the height of the first air pressure sensor relative to the open end of the tube, m
Р0 - значение давления второго (контрольного) сенсора давления, Па.P 0 is the pressure value of the second (control) pressure sensor, Pa.
Помимо того, что сетевой сервер 3 осуществляет обработку сообщений, полученных от базовой станции 2, расчет значений высоты уровня жидкости 20 и передачу сообщений приложению конечного пользователя, сервер 3 также осуществляет хранение полученных от базовой станции 2 сообщений, хранение показателей давлений сенсоров 12 и 13, хранение рассчитанных значений высоты уровня жидкости 20 и определение приложения электронного устройства 4 пользователя, с которым ассоциированы устройства 1.In addition to the fact that the
Все принятые от устройства 1 сообщения должны пройти фильтрацию и агрегацию. Это необходимо для выявления сообщений, которые были искажены в процессе передачи по радиоканалу и удаления их из дальнейшей обработки. Фильтрация может проводиться как на базовой станции 2 (сетевом шлюзе) при принятии сообщений от устройства 1, так и на сетевом сервере 3 при принятии сообщений от базовой станции 2. Агрегация проводится на сетевом сервере 3 при принятии сообщений от базовой станции 2 (базовых станций). При фильтрации сообщений осуществляется отбрасывание искаженных сообщений и/или ложных сообщений, т.е. отбрасывают как искаженные сообщения, так и ложные, или отбрасывают только искаженные, если отсутствуют ложные сообщения, или отбрасывают только ложные, если отсутствуют искаженные сообщения. Агрегация сообщений осуществляется для объединения в одно сообщение одного и того же сообщения, принятого на разных базовых станциях 2.All messages received from
После того, как сетевой сервер 3 принял от базовой станции 2 каждое сообщение, обработал его, рассчитал уровень жидкости 20, с помощью сетевого сервера 3 отправляют уже обработанные сообщения посредством канала передачи данных на электронное устройство 4 пользователя (приложению пользователя), при этом каждое обработанное сообщение включает идентификационные данные устройства 1 (например, его уникальный идентификатор) и значение рассчитанного уровня жидкости 20. Метод передачи данных определяется составом поддерживаемых сетевым сервером 3 и приложением пользователя протоколов. Примером передачи данных может быть общедоступный или проприетарный API или открытый протокол MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) или иной пригодный для передачи данных протокол.After the
При получении электронным устройством 4 от сервера 3 каждого обработанного сообщения на устройстве 4 с помощью приложения осуществляют сопоставление идентификационных данных устройства 1 (соотнесение идентификатора датчика 1) с физическим объектом контроля, в месте которого установлено устройство 1, и осуществляют уведомление (информирование) пользователя. Информирование пользователя осуществляют путем периодической отправки ему сообщений (через определенные периоды времени, настраиваемые пользователем), включающих идентификационные данные устройства 1 и текущее значение показателей давления сенсоров 12 и 13 (первый тип сообщения - «периодические показания давления»). При получении такого типа сообщения пользователь с помощью своего устройства 4 может в любое время проверить состояние работоспособности устройства 1 и радиоканала, а также убедиться в неизменности уровня жидкости 20, или в незначительном его изменении. При этом электронное устройство 4 при периодическом получении сообщения «периодические показания давления» может автоматически оповещать (информировать) пользователя о работоспособности путем воспроизведения сигнала любым возможным Upon receipt by the
способом (воспроизведение звукового сигнала, световая индикация, вибрация и т.п.), а может находиться в пассивном состоянии (состоянии покоя) и пользователь самостоятельно с помощью приложения может проверить работоспособность устройства 1 и радиоканала, а также текущий уровень жидкости 20 (в данном случае при открытии пользователем приложения на своем устройстве 4, приложение может информировать пользователя любым указанным способом). А при резком изменении уровня жидкости 20 или постоянном изменении в короткий промежуток времени, т.е. при изменении разницы давления более заданного максимального значения, пользователя уведомляют путем отправки ему сообщения, включающего идентификационные данные устройства 1 и сигнал тревоги (второй тип сообщения - «тревога»). Таким образом, при изменении уровня жидкости 20 в месте установки устройства 1, пользователя уведомляют об этом с помощью его устройства 4 путем воспроизведения сигнала тревоги.method (sound signal playback, light indication, vibration, etc.), and can be in a passive state (idle state) and the user can independently use the application to check the operability of
Метод информирования (уведомления) пользователя может быть любым, например, путем подачи тревожного сигнала на устройстве 4 или путем световой индикации, или вибрация устройства, или любым иным возможным способом, в том числе комбинацией указанных методов. Причем приложение пользователя может отображать, например, карту расположения объектов мониторинга с устройствами 1 или список таких объектов, и пользователь имеет возможность в режиме реального времени, находясь на любом расстоянии от объекта мониторинга, проверить уровень жидкости 20.The method of informing (notifying) the user can be any, for example, by applying an alarm to the
Таким образом, благодаря реализации предложенного способа обеспечивается непрерывный мониторинг уровня жидкости в любых местах, где это необходимо осуществлять, например, с целью обнаружения подтоплений или с целью обнаружения критичного изменения высоты уровня жидкости 20.Thus, due to the implementation of the proposed method, continuous monitoring of the liquid level is provided in any places where it is necessary to carry out, for example, in order to detect flooding or in order to detect a critical change in the height of the
Если кратко охарактеризовать предложенный способ, то он осуществляется следующим образом. Устройство 1 периодически отправляет сообщения типа «периодические показания давления» на базовую станцию 2, If you briefly characterize the proposed method, then it is carried out as follows. The
которая отправляет эти сообщения на сервер 3, а далее сервер 3 рассчитывает уровень жидкости и отправляет обработанные сообщения на электронное устройство 4 пользователя. Сообщение «периодические показания давления» отправляется с необходимой для пользователя периодичностью с постоянными интервалами времени и пользователь в любое время может с помощью приложения своего устройства 4 проверить работоспособность устройства 1 и радиоканал, а также текущий уровень жидкости. Как только уровень жидкости изменится более критичного значения, устройство 1 незамедлительно отправляет сообщение типа «тревога» также на базовую станцию 2, которая отправляет это сообщение на сервер 3, а далее сервер 3 рассчитывает уровень жидкости и отправляет обработанное сообщение с рассчитанным значением уровня жидкости на устройство 4 пользователя. При получении приложением устройства 4 пользователя такого типа сообщения («тревога»), устройство 4 уведомляет пользователя о факте изменения уровня жидкости путем подачи тревожного сигнала на устройстве 4 или путем световой индикации или любым иным возможным способом. При получении сообщения типа «тревога» пользователь может незамедлительно отреагировать на изменение уровня жидкости и предпринять необходимые меры для устранения неблагоприятных последствий.which sends these messages to
Благодаря использованию базовых станций 2 сообщения от устройства 1 могут быть переданы на любые расстояния, причем пользователь может находиться в любом месте и на любом расстоянии от устройства 1. В соответствии с общепринятой идеологией построения LPWAN сетей или NBIoT сетей размещение базовых станций 2 (сетевых шлюзов) и обеспечение зоны радиопокрытия является задачей оператора связи.Thanks to the use of
Кроме того, благодаря предложенному способу обеспечивается:In addition, thanks to the proposed method provides:
- удаленный автоматизированный контроль уровня жидкости 20 на базе устройства 1 с недорогими сенсорами 12, 13 давления воздуха, - remote automated control of
обеспечивающими точность, сопоставимую с существенно более дорогими датчиками уровня;providing accuracy comparable to significantly more expensive level sensors;
- удаленный автоматизированный контроль без необходимости прокладки проводных коммуникаций;- remote automated control without the need for wired communications;
- отсутствие необходимости обслуживания устройства 1 и долгая работа от одного элемента питания 14 (3-5 лет);- the absence of the need for maintenance of the
- универсальность устройства 1 и применимого способа - возможность применения способа для контроля уровня жидкости в резервуарах, водоемах и широкого круга помещений и технологических объектов;- the versatility of
- отсутствие существенных ограничений по типу контролируемой жидкости;- the absence of significant restrictions on the type of controlled fluid;
- отсутствие ограничений на диапазон минимального и максимального измеряемого уровня жидкости 20;- the absence of restrictions on the range of the minimum and maximum measured
- низкая стоимость устройства 1 и совокупная стоимость владения системой за счет долгого срока работы устройства 1 и отсутствия необходимости обслуживания устройства 1;- low cost of the
- снижение стоимости на внедрение системы и малый срок внедрения, а также снижение стоимости на дальнейшую эксплуатацию.- reducing the cost of introducing the system and a short implementation period, as well as reducing the cost of further operation.
Благодаря применению сенсоров 12 и 13 давления воздуха для измерения уровня жидкости, исключается необходимость применения подвижных механических частей, а также акустических и оптических датчиков, использование которых не целесообразно ввиду потенциального контакта с жидкостью, и может быть затруднительно из-за выхода из строя при контакте с загрязненной жидкостью, или ввиду особенностей контрольного помещения.Thanks to the use of
Архитектурное решение основано на общепринятой архитектуре IoT, в которой предусмотрено наличие сетевого шлюза, сервера обрабатывающего сообщения и передающего их приложению пользователя.The architectural solution is based on the generally accepted IoT architecture, which provides for a network gateway, a server for processing messages and transmitting them to the user application.
Claims (16)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019111431A RU2722862C1 (en) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | Automated liquid level monitoring method and device for implementation thereof |
| PCT/RU2020/000222 WO2020214064A1 (en) | 2019-04-16 | 2020-05-14 | Method and device for the automatic wireless monitoring of a liquid level |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019111431A RU2722862C1 (en) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | Automated liquid level monitoring method and device for implementation thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2722862C1 true RU2722862C1 (en) | 2020-06-04 |
Family
ID=71067470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019111431A RU2722862C1 (en) | 2019-04-16 | 2019-04-16 | Automated liquid level monitoring method and device for implementation thereof |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2722862C1 (en) |
| WO (1) | WO2020214064A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761758C1 (en) * | 2020-12-31 | 2021-12-13 | Осаюхинг Омникомм | Inventions related to a capacitive media interface level sensor |
| RU213665U1 (en) * | 2021-12-24 | 2022-09-21 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛАРТЕХ" | INTELLIGENT EXTERNAL RECORDER WITH OPTICAL RECEPTION FOR MECHANICAL METERING DEVICES |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114370857B (en) * | 2021-11-22 | 2024-05-17 | 长安大学 | Shield tunnel segment floating monitoring equipment, monitoring system and monitoring method |
| CN115076601B (en) * | 2022-05-10 | 2024-02-20 | 潍柴动力股份有限公司 | Method, device and system for detecting reliability of residual liquid level of gas tank |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1315814A1 (en) * | 1983-07-22 | 1987-06-07 | Московский Институт Инженеров Сельскохозяйственного Производства Им.Горячкина | Piezometric method of measuring liquid level in hermetically-sealed tanks |
| RU8469U1 (en) * | 1997-12-11 | 1998-11-16 | Закрытое акционерное общество - Научно-производственная фирма "Апекс" | COMPLEX FOR DETERMINING OIL PRODUCT WEIGHT IN A TECHNOLOGICAL RESERVOIR |
| US6711949B1 (en) * | 2001-02-01 | 2004-03-30 | Fluent Systems, Llc | Remote fluid level detection system |
| DE10324009A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-08 | Robert Bosch Gmbh | Differential pressure sensor for measuring the height of the liquid in a tank, in particular the urea tank of a urea metering system |
| DE10343852A1 (en) * | 2003-09-23 | 2005-04-28 | Karlsruhe Forschzent | Apparatus and method for glass level measurement in a vitrification furnace for radioactive waste |
| US9958308B2 (en) * | 2014-01-28 | 2018-05-01 | Roderick John Murphy | Apparatus and method for determining the depth of liquid in a drum |
-
2019
- 2019-04-16 RU RU2019111431A patent/RU2722862C1/en active
-
2020
- 2020-05-14 WO PCT/RU2020/000222 patent/WO2020214064A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1315814A1 (en) * | 1983-07-22 | 1987-06-07 | Московский Институт Инженеров Сельскохозяйственного Производства Им.Горячкина | Piezometric method of measuring liquid level in hermetically-sealed tanks |
| RU8469U1 (en) * | 1997-12-11 | 1998-11-16 | Закрытое акционерное общество - Научно-производственная фирма "Апекс" | COMPLEX FOR DETERMINING OIL PRODUCT WEIGHT IN A TECHNOLOGICAL RESERVOIR |
| US6711949B1 (en) * | 2001-02-01 | 2004-03-30 | Fluent Systems, Llc | Remote fluid level detection system |
| DE10324009A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-08 | Robert Bosch Gmbh | Differential pressure sensor for measuring the height of the liquid in a tank, in particular the urea tank of a urea metering system |
| DE10343852A1 (en) * | 2003-09-23 | 2005-04-28 | Karlsruhe Forschzent | Apparatus and method for glass level measurement in a vitrification furnace for radioactive waste |
| US9958308B2 (en) * | 2014-01-28 | 2018-05-01 | Roderick John Murphy | Apparatus and method for determining the depth of liquid in a drum |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2761758C1 (en) * | 2020-12-31 | 2021-12-13 | Осаюхинг Омникомм | Inventions related to a capacitive media interface level sensor |
| RU213665U1 (en) * | 2021-12-24 | 2022-09-21 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛАРТЕХ" | INTELLIGENT EXTERNAL RECORDER WITH OPTICAL RECEPTION FOR MECHANICAL METERING DEVICES |
| RU2784822C1 (en) * | 2022-02-01 | 2022-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Device for monitoring the water level in open reservoirs |
| RU2812614C1 (en) * | 2022-12-01 | 2024-01-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет"(ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Method for measuring average water level in open reservoirs and device for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020214064A1 (en) | 2020-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2722862C1 (en) | Automated liquid level monitoring method and device for implementation thereof | |
| US10508939B2 (en) | Flow imaging and monitoring for synchronized management of wide area drainage | |
| EP3485235B1 (en) | Systems and methods for sewer monitoring | |
| KR101059129B1 (en) | Apparatus for measuring flow a velocity and a flow rate of subterranean water and the monitoring device using thereof | |
| KR102077502B1 (en) | Integrated underground safety management system using underground manholes | |
| CN103874920B (en) | Outer wall attached type ultrasound wave concentration measurement system and method thereof | |
| US9470563B1 (en) | Methods and systems for detecting fluidic levels and flow rate and fluidic equipment malfunctions | |
| KR20120033810A (en) | Ocean observing bouy system and method using wireless communication modem | |
| JP2020186911A (en) | Sewerage monitoring system and construction method thereof | |
| US20170268954A1 (en) | Pipeline Wireless Sensor Network | |
| CN111765945A (en) | Inspection well water level monitoring system and method | |
| CN105737944A (en) | Device and method for detecting oil level of oil storage cabinet of corrugated pipe tube transformer | |
| CN105910764B (en) | Transformer oil storage capsules break detection method | |
| CN203550999U (en) | Flood monitoring device and flood disaster managing system | |
| KR101689606B1 (en) | Open channel Flowmeter System without Dead Zone and Controlling Meathod for the Same | |
| CN105675058B (en) | Transverse wave pipe oil conservater oil level and leakage detection device and method | |
| TW201307811A (en) | Auto-measuring system for measuring a plurality of data of a river | |
| KR101440924B1 (en) | Flowmeter system without contacting fluid and controlling method for the same | |
| CN106257245A (en) | Conduit section monitoring system | |
| CN205352627U (en) | Transformer stores up oil tank capsule detection device that breaks | |
| Cartwright et al. | Using the acoustic Doppler velocimeter (ADV) in the MUDBED real-time observing system | |
| CN209893131U (en) | Pipe network detection structure | |
| CN209485495U (en) | A kind of liquid nitrogen container liquid level sensor | |
| CN105445488B (en) | A kind of flow tests the speed unit and to be tested the speed the flow tachymeter of unit using the flow | |
| WO2011066832A1 (en) | Alarm system for storage tanks holding liquid or semi-liquid |