一种基于云服务器的液位计自动检定装置及方法

1.本发明涉及液位计检定领域，具体涉及一种基于云服务器的液位计自动检定装置及方法。


背景技术：

2.液位计是测量和控制系统中用以指示和控制液位的仪表，液位计在工业生产和我们的日常生活中发挥着极其重要的作用。因此，对液位计进行定期的检定以保证其准确性是必须且必要的。
3.目前国内已经存在多种不同类型的液位计检定装置，其中多数利用钢尺、游标卡尺或光栅尺等作为标准装置，对于液面的跟踪定位的方式也多种多样。但现有的液位计检定装置对液面的跟踪测量精度普遍无法达到较高水平；且需要人工设置液位高度，不能实现装置的完全自动化；还需要检定人员必须在检定现场操作等问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种基于云服务器的液位计自动检定装置及方法，利用伺服电机带动光电开关与摄像头代替人工读数；利用pid控制器实现液位高度闭环自动控制；利用远程无线模块，将标准数据与被检数据进行远程传输与控制，提升检定人员检定时的工作效率。
5.本发明采用如下技术方案实现上述目的：一种基于云服务器的液位计自动检定装置，包括伺服电机、丝杠滑台、摄像头、安装台、读数头、光栅尺、光电开关、石英管、水泵、电磁阀、变频器、pid控制器、水箱、压力传感器、水罐、数字表、触摸屏、远程通信模块和云服务器。
6.所述石英管与水罐上下两端连通，形成连通器；所述丝杠滑台与石英管平行安装；所述光栅尺竖直贴在丝杠滑台上；所述伺服电机安装在丝杠滑台顶部；所述摄像头、读数头、光电开关均安装在安装台上；所述水罐和水箱之间的管路上设置有水泵和电磁阀。
7.所述触摸屏与数字表、伺服电机、变频器、远程通信模块通过通信接口双向连接通讯；所述远程通信模块与云服务器双向连接通讯。
8.进一步的，在云服务器的基础上创建云端平台，云端平台可以进行用户应用开发，实现在电脑网页或手机软件上对液位计自动检定装置的操作，实现在远程客户端上对被检液位计进行检定。
9.进一步的,所述触摸屏利用pid控制器控制变频器的转速，从而改变水泵的注水速度，一旦水罐内液位发生变化，压力传感器将罐内压力再反馈至pid控制器，实现液位高度的闭环自动控制，使所设置的液位高度可以平稳准确到达。
10.进一步的,所述触摸屏通过串口与伺服电机驱动器进行连接通讯，伺服电机带动所述安装台进行运动，光电开关、读数头与摄像头固定在安装台上，跟随安装台上下移动寻
找液位，当光电开关寻至液位高度时，光电开关中电平发生变化，伺服电机停止转动，此时再由摄像头确认高度是否准确，若无误则此时读数头所指示的光栅尺数据为标准数据。
11.进一步的，所述触摸屏与远程通信模块连接，并对远程通信模块中的参数进行匹配设置。
12.进一步的，所述云端平台中设置与触摸屏变量相关联的变量，实现触摸屏与云端平台的无线网络连接，可以实现对数据的双向发送与接收。
13.一种基于云服务器的液位计自动检定方法，采用所述的一种基于云服务器的液位计自动检定装置，包括以下步骤：步骤1：打开触摸屏，输入密码登入（现场检定）；或打开远程客户端，进行用户登录验证（远程检定）；步骤2：根据量程检定点设置检定的目标液位高度；步骤3：伺服电机启动，当光电开关检测到液面时，则伺服电机停止运行，此时读数头读取光栅尺上的数值作为标准液位高度，数字表将接收到的被检液位计数据换算成实时液位高度；步骤4：用摄像头观察光电开关寻至液面是否准确，若准确则进行下一步操作，若误差较大则检查光电开关，并重新进入步骤3；步骤5：重复步骤3和4，完成不少于五次的检定；步骤6：取步骤5所得检定数据，出具检定报告，生成检定证书。
14.本发明的有益效果在于：本发明的基于云服务器的液位计自动检定装置，采用精密光栅尺作为标准装置，利用伺服电机带动光电开关与摄像头，在精密丝杠上运动提高对液面跟踪测量的精度；利用pid控制器和压力传感器实现液位高度闭环自动控制；利用远程无线模块，将标准数据与被检数据进行远程传输，解除了对检定人员工作地点的限制。
15.本发明的基于云服务器的液位计自动检定方法，操作简单，可实现对各类液位计的远程检定。实现了液位高度设置及对液位高度测量的自动化，在远程客户端对被检液位计数据、标准液位数据和运行状态进行集成,使得检定人员的操作更加方便,对检定的整体工作效率有很大的提高。
附图说明
16.图1为本发明的基于云服务器的液位计自动检定装置结构图；图2为本发明的摄像头、安装台、读数头的安装关系示意图；图3为本发明的触摸屏与控制模块的电连接关系图。
17.附图标记：1、伺服电机；2、丝杠滑台；3、摄像头；4、安装台；5、读数头；6、光栅尺；7、光电开关；8、石英管；9、水泵；10、电磁阀；11、变频器；12、pid控制器；13、水箱；14、压力传感器；15、水罐；16、被检液位计；17、数字表；18、触摸屏；19、远程通信模块。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
19.如图1所示，一种基于云服务器的液位计自动检定装置，包括伺服电机1、丝杠滑台
2、摄像头3、安装台4、读数头5、光栅尺6、光电开关7、石英管8、水泵9、电磁阀10、变频器11、pid控制器12、水箱13、压力传感器14、水罐15、数字表17、触摸屏18、远程通信模块19和云服务器。
20.所述石英管8与水罐15上下两端连通，形成连通器。所述丝杠滑台2与石英管8平行安装；光栅尺6竖直贴在丝杠滑台2上，伺服电机1安装在丝杠滑台2顶部，安装台4安装在丝杠滑台2上随电机转动而上下运动。
21.所述水罐15下部安装有水泵9，水泵9连接变频器11，变频器11连接pid控制器12。水罐15底部还安装有压力传感器14，所述压力传感器14连接pid控制器12。所述水罐15底部通过进水管与出水管连接水箱13，所述电磁阀10安装在水罐15的进水管与出水管上。
22.被检液位计16安装在水罐15内，所述数字表17与被检液位计16电性连接，用于被检液位计的数据处理。
23.如图2所示，所述读数头5、摄像头3、光电开关7均安装在安装台4上，保持同一水平高度，其中读数头5紧挨光栅尺6安装。
24.如图3所示，所述触摸屏18与伺服电机1、摄像头3、读数头5、光电开关7、电磁阀10、变频器11、pid控制器12、数字表17和远程通信模块19电性连接，所述远程通信模块19与云服务器行数据传输。
25.所述触摸屏是本发明基于云服务器的液位计自动检定装置的核心控制模块，具有控制、运算及存储功能，向数字表、pid控制器、电磁阀和伺服电机发出控制指令。
26.所述触摸屏对数字表下达采集指令，所述数字表收到指令,采集被检液位计的数据及液体温度数据。数字表用于采集被检液位计发送的4-20ma的电流信号，触摸屏将接收到的换算转换为被检实时液位高度。
27.所述触摸屏控制变频器的启动与停止，控制电磁阀的开闭，完成注水功能。
28.利用触摸屏在pid控制器上设置目标液位高度。所述压力传感器检测水罐内的压力值并输出4-20ma电流至pid控制器。所述pid控制器接收压力传感器的4-20ma电流后，将水罐内的压力值发送给触摸屏，触摸屏经过内部程序换算后，显示为反馈实时液位高度。所述pid控制器可控制变频器，变频器根据实时液位高度来改变水泵的泵水速率，用于控制水泵的注水。当所述实时液位高度接近目标液位高度时，pid控制器降低变频器转速，从而降低水泵泵水速率，使水罐内液面可以缓慢稳定到达所述目标液位高度。与现有的其他液位计检定装置相比，注水之后无需等待液位平稳之后再开始检定，从而实现了液位高度的闭环自动控制，能更快地达到平稳、准确控制所需要的液位高度。
29.所述触摸屏通过串口与伺服电机驱动器进行通讯连接，伺服电机接收到指令开始转动，驱动安装台在丝杠滑台上运动，从而带动光电开关与摄像头上下移动寻找液位，对液面进行追踪。当光电开关寻至液位高度时，光电开关中电平发生变化，则伺服电机停止转动，此时再由摄像头同步确认液位高度是否准确，若无误则此时光栅尺数据为标准液位高度数据。
30.进一步的，所述触摸屏与数字表、远程通信模块、电磁阀和伺服电机双向数据通讯，远程通信模块通过4g或以太网使触摸屏与云服务器进行联网通信。
31.进一步的,所述触摸屏遵循rs485通讯协议，通过通信接口与数字表进行通讯，在触摸屏中设置不同变量同时设计用户界面，达到数字表与触摸屏双向通讯的目的。
32.进一步的，在云服务器的基础上创建云端平台，云端平台可以进行用户应用开发，实现在电脑网页或手机软件上对液位计自动检定装置的操作，实现在远程客户端上对被检液位计进行检定。
33.进一步的,检定人员的通讯终端可充当远程客户端，智能手机、笔记本电脑或计算机等均可以使用，登陆网页客户端，在互联网良好的情况下，可对液位计检定实验进行数据及工作实时状态的监控。
34.所述触摸屏接收检定人员在远程客户端发出的指令，并将被检液位计的数据、标准液位高度的数据及工作状态发送至远程客户端。所测得的液位高度数据经过云端服务器里中转与存储，可使触摸屏与远程客户端的数据互通。
35.在保证云服务器正常工作的前提下，本发明的基于云服务器的液位计自动检定装置的检定方法，操作过程如下：步骤1：打开触摸屏，输入密码登入（现场检定）；或打开远程客户端，进行用户登录验证（远程检定）；步骤2：根据量程检定点设置检定的目标液位高度；步骤3：伺服电机启动，当光电开关检测到液面时，则伺服电机停止运行，此时读数头读取光栅尺上的数值作为标准液位高度，数字表将接收到的被检液位计数据换算成实时液位高度；步骤4：用摄像头观察光电开关寻至液面是否准确，若准确则进行下一步操作，若误差较大则检查光电开关，并重新进入步骤3；步骤5：重复步骤3和4，完成不少于五次的检定；步骤6：取步骤5所得检定数据，出具检定报告，生成检定证书。
36.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等、均应包含在本发明的保护范围之内。