一种液位检测系统及方法与流程

1.本发明涉及水位检测技术领域，具体而言，涉及一种液位检测系统及方法。


背景技术：

2.在日常生产生活中，很多时候都需要进行水位检测，因此涌现出了多种类型的水位检测装置，例如申请号为201110066368.4的专利公开了一种水位检测电路、装置及其方法；但是其需要用到至少两根探针和多个电容元件，电路使用元器件较多，使得电路的成本偏高，同时由于所使用的元器件的增加，也导致其可靠性降低。因此需要提供一种方案以便于在精准测量水位的同时降低设备成本。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种液位检测系统及方法，用以实现在精准测量水位的同时降低设备成本的技术效果。
4.第一方面，本发明提供了一种液位检测系统，包括控制器，所述控制器包括i/o接口、数据滤波模块、标定模块和ad转换模块；与所述i/o接口连接的电阻；与所述电阻和所述ad转换模块连接的第一探针；与所述第一探针相对设置的第二探针；所述第一探针和所述第二探针均设置在待测量水位的容器中，且所述第二探针接地；所述控制器用于通过所述i/o接口输出预设的检测波型并检测所述ad转换模块获取到的采样值；所述数据滤波模块用于对所述采样值进行滤波处理；所述标定模块用于通过设定的标定系数计算得到容器的当前水位。
5.进一步地，所述控制器还包括数据补偿模块；所述标定模块通过设定的标定系数计算得到容器的当前水位后，通过所述数据补偿模块对当前水位进行数据补偿处理，得到校正后的校正水位。
6.进一步地，所述液位检测系统还包括与所述控制器连接的水泵；以及连接在所述水泵和所述容器之间的水管；所述控制器还用于通过所述校正水位对所述水泵进行开关控制，从而控制容器中的水位。
7.进一步地，所述液位检测系统还包括与所述控制器连接的紫外杀毒灯；所述紫外杀毒灯用于对所述容器内部进行杀菌消毒。
8.进一步地，所述液位检测系统还包括与所述控制器连接的显示器，所述显示器用于显示容器内的水位和水泵的运行状态信息。
9.进一步地，所述液位检测系统还包括与所述控制器连接的无线通信模块。
10.进一步地，所述液位检测系统还包括与所述无线通信模块通信连接的远程监控终端。
11.第二方面，本发明实施例提供了一种液位检测方法，应用于上述的液位检测系统，包括：
12.s1.获取预设的检测波型；
13.s2.根据所述检测波型生成对应的检测信号后输送至第一探针并获取第一探针的反馈数据；
14.s3.对所述反馈数据进行ad转换得到对应的采样值；
15.s4.对所述采样值进行滤波处理后通过设定的标定系数计算得到容器的当前水位。
16.进一步地，所述方法还包括：s5.通过所述当前水位进行数据防抖补偿处理，得到校正后的校正水位。
17.进一步地，所述方法还包括所述标定系数的分析流程：
18.获取若干组容器内水位的采样值和真实值；
19.根据所述采样值和所述真实值进行曲线拟合，并分析拟合优度是否满足预设要求；
20.若拟合优度满足预设要求，则记录拟合后的标定系数。
21.本发明能够实现的有益效果是：本发明提供的液位检测系统通过设置的电阻与第一探针和第二探针组成的rc串联电路以及控制器的ad转换模块进行数据采集，得到对应的采样值；然后通过数据滤波模块对获取到的采样值进行滤波处理后，通过标定模块的标定系数计算得到容器的当前水位。在上述过程中使用了更少的元器件，同时结合控制器中的各个计算模块即可实现对水位的检测，在保证液位检测准确性的同时简化了系统结构、降低了成本。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本发明实施例提供的一种液位检测系统的拓扑结构示意图；
24.图2为本发明实施例提供的一种液位检测方法的流程示意图。
25.图标：10
‑
液位检测系统；100
‑
控制器；110
‑
ad转换模块；120
‑
数据滤波模块；130
‑
标定模块；140
‑
数据补偿模块；200
‑
第一探针；300
‑
第二探针；400
‑
水泵；500
‑
紫外杀毒灯；600
‑
显示器；700
‑
无线通信模块；800
‑
远程监控终端。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.请参看图1，图1为本发明实施例提供的一种液位检测系统的拓扑结构示意图。
29.在一种实施方式中，本发明实施例提供了一种液位检测系统10，该液位检测系统10包括控制器100，控制器100包括i/o接口、数据滤波模块120、标定模块130和ad转换模块110；与i/o接口连接的电阻r；与电阻r和ad转换模块110连接的第一探针200；与第一探针
200相对设置的第二探针300；第一探针200和第二探针300均设置在待测量水位的容器中，且第二探针300接地；控制器100用于通过i/o接口输出预设的检测波型并检测ad转换模块110获取到的采样值；数据滤波模块120用于对采样值进行滤波处理；标定模块130用于通过设定的标定系数计算得到容器的当前水位。示例性地，控制器100可以选用单片机(例如stm32单片机)；第一探针200和第二探针300可以选用u型探针。
30.在上述实现过程中，控制器100可以通过i/o接口输入预设的检测波型至第一探针200，同时检测ad转换模块110获取到的第一探针200的采样值，然后通过数据滤波模块120对该采样值进行滤波处理后，通过标定模块130中的标定系数计算得到容器的当前水位。
31.在一种实施方式中，控制器100还包括数据补偿模块140；标定模块130通过设定的标定系数计算得到容器的当前水位后，通过数据补偿模块140对当前水位进行数据补偿处理，得到校正后的校正水位。通过设置的数据补偿模块140可以进一步提高水位检测的准确性。示例性地，数据补偿模块140可以使用目前广泛使用的各类抖动补偿算法对当前水位进行校正。
32.在一种实施方式方式中，液位检测系统10还包括与控制器100连接的水泵400；以及连接在水泵400和容器之间的水管；控制器100还用于通过校正水位对水泵400进行开关控制，从而控制容器中的水位。
33.在上述实现过程中，通过设置的水泵400可以满足一些需要对容器内进行补水的场景的需求，同时能够对水位进行实时检测。
34.在一种实施方式中，液位检测系统10还包括与控制器100连接的紫外杀毒灯500；紫外杀毒灯500用于对容器内部进行杀菌消毒。
35.在上述实现过程中，液位检测系统10还设置了紫外杀毒灯500，通过设置的紫外杀毒灯500可以对容器内部进行杀菌消毒，使容器内的水更加得干净。
36.在一种实施方式中，液位检测系统10还包括与控制器100连接的显示器600，显示器600用于显示容器内的水位和水泵400的运行状态信息。
37.在上述实现过程中，为了方便用户实时查看容器内的水位，控制器100还可以连接一个显示器600，通过显示器600可以实时显示容器内的水位，同时控制器100还可以获取水泵400的运行状态信息并在显示器600上进行显示。
38.在一种实施方式中，液位检测系统10还包括与控制器100连接的无线通信模块700。示例性地，该无线通信模块700可以选用wifi模块、蓝牙模块、4g通信模块、5g通信模块等。
39.通过上述实施方式，控制器100可以通过无线通信模块700将系统的运行数据发送给远端设备，便于对液位检测系统10进行远程监控。
40.示例性地，液位检测系统10还包括与无线通信模块700通信连接的远程监控终端800。通过设置的远程监控终端800可以对多个液位检测系统10进行监控，使用更加便捷。
41.具体地，远程监控终端800可以选用电脑终端或者移动终端(例如用户的手机、平板电脑等)，用户可以根据实际使用需求进行选择。
42.请参看图2，图2为本发明实施例提供的一种液位检测方法的流程示意图。
43.在一种实施方式中，本发明实施例还提供了一种用于上述液位检测系统的液位检测方法，其具体内容如下。
44.s1.获取预设的检测波型。
45.具体地，用户可以手动设置需要使用到的检测波型，同时设置对应的频率，控制器通过获取用户配置的信息生成对应的。
46.s2.根据所述检测波型生成对应的检测信号后输送至第一探针并获取第一探针的反馈数据。
47.s3.对所述反馈数据进行ad转换得到对应的采样值。
48.具体地，控制器可以通过ad转换模块对反馈数据采集，采集每个周期内有效值，一次采集周期将采集一定数量的原始值，并对它们做数据滤波处理，得出一个有效采集ad值＝原始值的滤波值。每次命令将触发采集一定数量有效ad值。
49.s4.对所述采样值进行滤波处理后通过设定的标定系数计算得到容器的当前水位。
50.在获取到采样值后就可以对采样值进行滤波处理，然后通过设定的标定系数计算得到容器的当前水位。
51.具体地，滤波过程中，设采样的频率为t，原始值为x，有效值为y。在一个周期内对模拟量采集n组(这里要求fn＝t)，其中
‘
f’表示检测波型的频率，采集的周期数为m，即m组观测数据(x
iraw
,x
ierr
)，raw为周期内原始值，err为周期内偏差值，采样有效值的计算方程：
[0052][0053]
求解得到采样有效值y，这里的有效值为二次滤波后的采样值，将有效值通过标定后得到当前水位。
[0054]
在一种实施方式中，上述方法还包括：s5.通过当前水位进行数据防抖补偿处理，得到校正后的校正水位。
[0055]
具体地，防抖补偿处理时可以使用目前广泛使用的各类抖动补偿算法对当前水位进行校正。具体选用的补偿算法可以根据实际需求进行选择。
[0056]
在一种实施方式中，上述方法还包括：标定系数的分析流程：获取若干组容器内水位的采样值和真实值；根据采样值和真实值进行曲线拟合，并分析拟合优度是否满足预设要求；若拟合优度满足预设要求，则记录拟合后的标定系数。
[0057]
具体地，可以根据以下公式分析拟合优度是否满足预设要求：
[0058][0059]
上式中，r2表示拟合优度；m表示采集的周期数；s
i
表示第i个采样值；r
i
表示第i个采样值对应的真实值；表示所有采样值的均值；表示所有真实值的均值。
[0060]
综上所述，本发明实施例提供一种液位检测系统及方法，包括控制器，控制器包括i/o接口、数据滤波模块、标定模块和ad转换模块；与i/o接口连接的电阻；与电阻和ad转换模块连接的第一探针；与第一探针相对设置的第二探针；第一探针和第二探针均设置在待测量水位的容器中，且第二探针接地；控制器用于通过i/o接口输出预设的检测波形并检测ad转换模块获取到的采样值；数据滤波模块用于对采样值进行滤波处理；标定模块用于通过设定的标定系数计算得到容器的当前水位。通过上述方式，在保证液位检测准确性的同
时简化了系统结构、降低了成本。
[0061]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。