一种基于红外遥控和激光测距的油罐液位检测系统及检测方法与流程

本发明涉及一种基于红外遥控和激光测距的油罐液位检测系统及检测方法。

背景技术：

液位测量系统被广泛地应用于液体表面位置检测，广泛应用于工业、农业、环境等领域。常见的液位仪有压力式液位仪、磁翻板液位仪、浮球液位计、超声波液位仪、雷达液位仪等。其中压力式液位仪需要事先安装在油罐的内侧底部，存在安装后检修困难的问题；磁翻板液位仪和浮球液位仪中的浮子需要与石油直接接触而且需要安装与液面高度一致永久磁钢或浮球插杆，装置体积较大安装比较复杂；采用超声波液位仪和雷达液位仪难以满足液位测量的精度要求。激光测距具有测量装置体积小、测量精度高、无接触式测量的优点，在油罐液位测量中尚未被应用。

技术实现要素：

为了克服工业现场的电磁干扰以及满足工业自动化的需求，本发明设计了一种基于红外遥控和激光测距的液位检测系统。

本发明采用如下技术方案：

一种基于红外遥控和激光测距的油罐液位检测系统，其特征在于,所述的装置由激光测距模块、stm32控制模块、rs485模块、显示屏、红外遥控模块、电压转换模块、防爆保护罩、上位机组成，其特征在于：电压转换模块将工业现场常用的24v电压转换5v电压，为单片机供电；激光测距模块和stm32控制模块安装在油罐内侧顶部位置，激光测距模块测量到液面的距离，stm32控制模块向激光测距模块发送测量指令；所述显示屏和红外遥控模块安装在油罐外部平视高度，显示屏显示所测实际液位，红外遥控模块用于控制测量周期；工作现场的测量装置全部封闭在防爆保护罩中；stm32控制模块与显示屏、红外模块之间通过rs485转接后经线缆连接；路由节点安装在油罐附近，经过线缆接收单片机发送的测量数据，通过网络发送给远程上位机。

在上述的一种基于红外遥控和激光测距的油罐液位检测系统，工作现场的测量装置全部封闭在防爆保护罩中，测量频率设置通过红外遥控实现。

一种采用基于红外遥控和激光测距的油罐液位检测系统的检测方法，其特征在于，单片机控制压控振荡器产生四个高频信号，相应的调制波长分别为λ1,λ2,λ3,λ4，测量距离时分别对应n1,n2,n3,n4个整数波长，则在测量同一被测目标的距离时，4个高频信号两两组合，每组得到一个被测目标的估计距离d，然后求各组的估计距离d的平均值作为被测目标的距离求取结果；求某组被测目标估计距离d具体方式如下：

任取λ1、λ2、λ3、λ4中两个调制波长λx、λy，分别对应nx、ny个整数波长，进行组合得到如下两式：

d＝nxλx+δλx

d＝nyλy+δλy

两式中d、nx、ny为未知，首先通过上述针对非整波长部分的相位差检测处理方式算出被测目标的非整波长部分δλx和δλy，根据d、nx、ny的预设限定条件，得出nx、ny，继而求出被测目标的估计距离d，所述的d、nx、ny的限定条件为，被测目标的估计距离d小于60米，nx、ny为整数，且小于65。

有益效果：本发明与现有技术相比，其优势在于更强的抗干扰能力以及远程控制与显示，可广泛用于工业、农业、环境等领域的液位检测。

附图说明

图1是本发明的24v转5v电路。

图2是本发明的液位检测系统测量部分结构示意图。

图3是本发明的工作流程图。

具体实施方式

实施例：

本实施例的液位检测系统结构如图1所示，包括：激光测距模块、stm32控制模块、rs485模块、显示屏、红外遥控模块、电压转换模块、防爆保护罩、路由节点。激光测距模块和stm32控制模块一起安装在油罐内测顶部，激光测距模块通过导线与stm32控制模块异步串口1相连接；显示屏与红外遥控模块一起安装在油罐外表面平视高度，通过另一块stm32控制显示屏的显示内容以及处理红外遥控模块接收到的遥控信号，在stm32板上为显示屏和红外遥控模块预留插针，将显示屏和红外遥控模块插入预留插针位置；两块stm32均采用异步串口2转rs485后经电缆线连接；与显示屏相连的stm32异步串口5转rs485后经电缆线与路由节点连接；在远程服务器上设置数据的显示和控制命令的发送。

具体检测方法如下:

单片机控制压控振荡器产生四个高频信号，相应的调制波长分别为λ1,λ2,λ3,λ4，测量距离时分别对应n1,n2,n3,n4个整数波长，则在测量同一被测目标的距离时，4个高频信号两两组合，每组得到一个被测目标的估计距离d，然后求各组的估计距离d的平均值作为被测目标的距离求取结果；求某组被测目标估计距离d具体方式如下：任取λ1、λ2、λ3、λ4中两个调制波长λx、λy，分别对应nx、ny个整数波长，进行组合得到如下两式：

d＝nxλx+δλx

d＝nyλy+δλy

两式中d、nx、ny为未知，首先通过上述针对非整波长部分的相位差检测处理方式算出被测目标的非整波长部分δλx和δλy，根据d、nx、ny的预设限定条件，得出nx、ny，继而求出被测目标的估计距离d，所述的d、nx、ny的限定条件为，被测目标的估计距离d小于60米，nx、ny为整数，且小于65。以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明做出任何形式上的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还是可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于红外遥控和激光测距的油罐液位检测系统及检测方法，包括：激光测距模块、STM32控制模块、RS485模块、红外遥控模块、电压转换模块等部分。激光测距模块发射激光并接收液面反射激光，计算得到液面高度；STM32控制模块定时向激光测距模块发送测量指令；RS485模块进行电平转换，便于信号远距离传输；红外遥控模块设置激光测量频率；24V电源转换成5V电源后给系统供电；检测系统的所有模块封闭在防爆保护罩中。上位机远程控制、检测液位测量系统。本发明的液位检测系统具有信号抗干扰、远程测量、远程控制的优点，广泛适用于环境恶劣、电磁干扰强烈的工业现场。

技术研发人员：许贤泽;谭盛煌;徐逢秋
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2019.06.14
技术公布日：2019.10.18