基本信息
- 項目名稱：
- 太陽能智能無線液位控制器
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本產品主要運用于農村集中供水、工農業(yè)自動供水現(xiàn)場。通過采用太陽能電池供電，解決了現(xiàn)場無外部供電或需要長距離接線供電的問題。系統(tǒng)通過太陽能供電技術和無線通信技術，節(jié)約系統(tǒng)材料成本與安裝成本，降低系統(tǒng)后期故障率，保證了工農業(yè)供水自動化。
- 詳細介紹：
- 本產品主要運用于農村集中供水、工農業(yè)自動供水現(xiàn)場。通過采用太陽能電池供電，解決了現(xiàn)場無外部供電或需要長距離接線供電的問題。利用自學習機制和優(yōu)化硬件電路，實現(xiàn)超低工作功耗，保證長時間無日照情況下電池超長使用時間。通過無線中繼站的方式，實現(xiàn)非視距范圍內的長距離可靠通信。通過微型處理器智能判斷，實現(xiàn)單一端口多傳感器的兼容使用，使得主機具有更強的環(huán)境適應能力。利用液位檢測主機的記憶功能，實現(xiàn)水泵長時間未工作狀態(tài)的判斷，并自動控制水泵工作，有效防止水泵的銹死等問題。利用水塔入水口處的液位檢測，實現(xiàn)短距離線路檢測水泵工作是否異常，節(jié)約系統(tǒng)材料成本與安裝成本，降低系統(tǒng)后期故障率。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計目的： 運用先進微處理器技術、無線電技術、傳感器技術和太陽能發(fā)電技術，研制基于太陽能供電技術的智能無線液位控制器，實現(xiàn)供水自動化，達到節(jié)水、節(jié)能的目的。 基本思路： 系統(tǒng)由三個部分組成。包括太陽能水位檢測與無線發(fā)射單元、太陽能無線中繼站、水泵控制主機。太陽能水位檢測與無線發(fā)射單元負責水塔內液位的檢測和液位信息的無線傳輸。太陽能無線中繼站實現(xiàn)遠距離通信時無線電信息的中繼傳輸。水泵控制主機通過接收對應的水塔液位、告警無線電信息，智能控制水泵動作與告警等，從而實現(xiàn)水塔內液位的自動控制。 創(chuàng)新點： 1)基于自適應算法的無線中繼技術 2)基于自學習機制的智能節(jié)能技術 3)基于太陽能電池的綠色環(huán)保節(jié)能技術 4)單接口兼容多傳感器的液位檢測主機 5)基于入水口處液位檢測的故障檢測技術 技術關鍵： 1)采用太陽能電池和相應的電池管理方法，實現(xiàn)太陽能高效率的利用。 2)運用自學習機制的控制算法，實現(xiàn)電池的超長使用時間，延長電池的使用壽命。 3)采用自適應無線中繼算法，實現(xiàn)遠距離通信情況下單中繼站或多中繼站的自動接入。 4)實現(xiàn)單一接口，兼容多種傳感器。 主要技術指標： 1)水位檢測與無線中繼站蓄電池被太陽能電池充足電能后，在無日照，水泵日工作時長累計8小時情況下，可以連續(xù)可靠工作15個工作日。 2)無線中繼站同頻道通信，接入數量不受限制，系統(tǒng)最遠通信距離暫時為40Km。 3)液位檢測主機待機電流低于16uA,無線中繼站待機電流低于14uA。
科學性、先進性
- 與現(xiàn)有技術和產品相比，本設計通過太陽能電池供電的方式給液位檢測單元以及中繼站提供綠色電能，解決了現(xiàn)場無外部供電或需要長距離接線供電的問題。 利用自學習機制和優(yōu)化硬件電路，實現(xiàn)超低待機功耗與工作功耗，從而保證長時間無日照情況下電池超長使用時間。通過微型處理器智能判斷，實現(xiàn)單一端口多傳感器的兼容使用，使得主機具有更強的環(huán)境適應能力。利用水塔入水口處的液位檢測，實現(xiàn)短距離線路檢測水泵工作是否異常，節(jié)約系統(tǒng)材料成本與安裝成本，降低系統(tǒng)后期故障率。
獲獎情況及鑒定結果
- 獲獎情況： 2010年“農用水塔無線液位控制器”獲得長沙市第七屆大學生創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新大賽一等獎 2010年參加全國創(chuàng)業(yè)大本營第二季進入前12強 2010年項目獲得團省委“芙蓉學子”專項經費支持； 產品申請實用新型專利，專利號：ZL200920075153.7 論 文： 基于自學習機制的節(jié)能水塔控制器研究 投稿雜志：電子設計工程（中國科技核心期刊） 稿件編號：200910016 產業(yè)化： 注冊長沙眾登機電科技有限公司進行產品的生產與銷售，公司網址：
作品所處階段
- 產業(yè)化
技術轉讓方式
- 合作經營
作品可展示的形式
- 實物 現(xiàn)場圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 產品技術特點與優(yōu)勢： 本項目利用微型處理器技術、無線電技術、先進傳感器技術和太陽能電池技術，實現(xiàn)水泵的遠程控制與故障判斷，解決了當前非自來水供水地區(qū)的用水自動供應問題。產品通過技術手段，保證了控制的可靠性和較高的性價比，具有較高的市場推廣價值。 產品使用： 對于單相水泵而言，產品只需要給控制主機接通220V的交流電，并將水泵直接接入控制主機即可，對于大功率水泵與三相水泵，則可以通過控制交流接觸器進而控制水泵。液位檢測與發(fā)射單元只需調整好太陽能電池的入射角度，然后將檢測探頭放入液體容器中即可。太陽能無線中繼站則根據距離需要進行放置即可。
同類課題研究水平概述
- 伴隨國家對農村飲水工程的投入增加，國內許多地方采用集中供水的方式提供居民用水和牲畜用水，為保證供水水壓，水塔普遍安裝在高處，而水井為獲得更多的地下水，普遍存在于低洼處，這樣導致水塔與水泵距離很遠。另外，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，很多工業(yè)現(xiàn)場也需要能夠對設備供水自動化。 目前普遍采用的液位自動控制系統(tǒng)，存在水位傳感檢測線路長，故障率高，維護極為不方便等缺點。采用GSM遠程監(jiān)控系統(tǒng)則存在系統(tǒng)費用和后期使用費用高等問題，而利用普通的無線通信方式則存在發(fā)射系統(tǒng)無供電電源、電池待機時間短等問題。伴隨太陽能電池的快速發(fā)展和低碳生活的需求，本課題提出采用太陽能電池供電、智能單接口兼容多液位傳感器、基于微型處理器的智能節(jié)電和充電管理技術的太陽能無線液位監(jiān)控系統(tǒng)，配合太陽能無線中繼站，實現(xiàn)水位信息的超長距離傳輸和供電系統(tǒng)的長期有效性。 水塔自動供水設備國內外對其研究都比較多。主要包括有線水塔自動供水控制設備與無線水塔自動供水設備。 有線水塔供水設備主要針對工業(yè)供水領域等，其顯著特征是強調系統(tǒng)的工作可靠性，一般包括精確水位自動監(jiān)控，自動供水、異常情況自動處理、遠程監(jiān)控等功能。該類型設備安裝將為復雜、安裝成本高、線路受到日照、老鼠叮咬等外界因素干擾，導致故障率高，維護工作繁瑣，維護成本高等問題。 無線水塔供水設備在我國也有一定研究，但受設備供電方式的限制，水位檢測系統(tǒng)普遍采用交流電供電，缺水保護采用電線連接檢測。如雙欽科技研制的SCY-A1 多功能無線水位控制器，采用220V/50HZ交流電供電運作，能夠全自動運行，全天候無人值守。又如達華電子研發(fā)的fu-1500M 多功能水位液位無線控制器，220V/50HZ交流電供電運作，水泵水塔之間采用0.5-1.5公里（開闊地）無線變送通信方式，無需連接控制線，全自動運行。該類型系統(tǒng)液位檢測系統(tǒng)對環(huán)境的依賴性比較高，需要專門架設220ｖ的交流供電線到液位檢測端，通信距離受限制，為滿足更遠距離通信時，設備的成本費用增長過高等問題明顯。 研究現(xiàn)有產品存在的問題，結合市場需要，我們提出了基于太陽能的無線液位控制系統(tǒng)。產品具有安裝簡單、后期維護方便、質量可靠等優(yōu)點。同時解決了通信距離短、性價比低、傳感器連接線路過長、水泵無智能管理等問題，實現(xiàn)了超長的電池待機，保證了產品長期穩(wěn)定的工作。
