專利名稱：光纖式防溢油控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種在石油運輸和轉(zhuǎn)運過程中防止油品溢出的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)傳統(tǒng)的液位測量設(shè)備主要面向液位變化的持續(xù)監(jiān)測，而且在油品溢出控制這ー領(lǐng)域，缺少低成本、操作簡便且高穩(wěn)定性的無電檢測方式的防溢油控制系統(tǒng)，市場上基本都是光纖式液位開關(guān)借助其它PLC、DCS等系統(tǒng)控制，通過組態(tài)進行系統(tǒng)控制，這樣即增加了使用成本，同時使其使用受到限制，且對維護人員的技術(shù)能力要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足提供ー種物理性能穩(wěn)定、安全可靠、無電檢測、結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試維護簡便，有效提高工作效率和油品儲運安全性的光纖式防溢油 控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種光纖式防溢油控制系統(tǒng)，包括與供油系統(tǒng)連接的電動閥、聲光報警器，計算機，還包括用于檢測注油容器中溢油液位的光纖式液位開關(guān)、用于控制光纖式液位開關(guān)的光纖液位開關(guān)控制器，所述的光纖式液位開關(guān)與光纖液位開關(guān)控制器通過光纜連接，所述的聲光報警器與光纖液位開關(guān)控制器通過信號線連接；所述的電動閥與光纖液位開關(guān)控制器通過信號線連接。進ー步，所述的光纖式液位開關(guān)，包括隔離箱、浮球，浮球連桿，在隔離箱的側(cè)壁上設(shè)有光纜夾緊接頭，所述的浮球連桿通過導柱穿過隔離箱設(shè)置，并通過鎖緊螺母與隔離箱固定，浮球設(shè)置在隔離箱下方的浮球連桿末端；所述的隔離箱內(nèi)通過隔板分為上、下腔體；在上腔體內(nèi)設(shè)有至少ー個準直器支架，準直器支架上架設(shè)有至少兩個準直器和用于遮擋準直器輸出平行光的擋光軸，所述的準直器設(shè)置在擋光軸的上方，所述擋光軸的下端設(shè)有磁柱；在所述的下腔體內(nèi)的浮球連桿上設(shè)有磁環(huán)座，在磁環(huán)座上設(shè)有磁環(huán)；所述的磁環(huán)與磁柱的磁極相同，所述的隔離箱上端設(shè)有端蓋，隔離箱下端設(shè)有法蘭座。進ー步，所述的光纖式液位開關(guān)，包括隔離箱、浮球，浮球連桿，在隔離箱的側(cè)壁上設(shè)有光纜夾緊接頭，所述的浮球連桿通過導柱穿過隔離箱設(shè)置，并通過鎖緊螺母與隔離箱固定，浮球設(shè)置在隔離箱下方的浮球連桿末端；所述的隔離箱內(nèi)通過隔板分為上、下腔體；在上腔體內(nèi)設(shè)有至少ー個準直器支架，準直器支架上架設(shè)有至少兩個準直器和用于遮擋準直器輸出平行光的擋光軸，所述的擋光軸為導磁材料，所述的準直器設(shè)置在擋光軸的下方，在所述擋光軸的上端設(shè)有彈簧座，在彈簧座上設(shè)有擋光軸的回位彈簧，所述的隔離箱上端設(shè)有端蓋，隔離箱下端設(shè)有法蘭座。所述的導磁材料包括如純鐵、低碳鋼、鐵硅合金、鐵鋁合金等各種具有導磁功能的材料。進ー步，所述的至少兩個準直器為兩級準直器，其包括發(fā)光端和接收端，發(fā)光端與接收端在所述的準直器支架上一一對應設(shè)置，且兩個兩級準直器在準直器支架上依次縱向由上而下設(shè)置，形成兩級準直器隊列。
進一歩，所述的光纖式液位開關(guān)控制器，包括單片機，聲光報警控制単元，電源模塊，所述的單片機通過光源驅(qū)動電路驅(qū)動光源模塊發(fā)送光纖信號，光纖信號通過光準直器將光纖信號傳送至光接收器，光接收器接收到的光纖信號通過電壓放大模塊和信號整形電路將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭A警、報警電信號，并將預警、報警電信號發(fā)送回單片機進行AD采樣和檢測；單片機通過聲光報警控制単元、指示燈、蜂鳴器及報警音樂芯片模塊進行聲光預警、報警提示，所述的聲光報警控制単元、指示燈、蜂鳴器及報警音樂芯片模塊均與單片機電連接。進ー步，還包括有用干與所述系統(tǒng)中的聲光報警器進行聲光報警裝置的繼電器控制信號模塊，所述的繼電器控制信號模塊與單片機電連接；用于單片機檢測信號輸出的DA轉(zhuǎn)換模塊和4-20mA信號輸出模塊，DA轉(zhuǎn)換模塊和4_20mA信號輸出模塊與所述的單片機電連接；用于使用戶根據(jù)不同需求進行上位機軟件配置的RS485信號轉(zhuǎn)換模塊，所述的單片機通過RS485信號轉(zhuǎn)換模塊與計算機電連接。進ー步，當注油容器中溢油液位達到設(shè)定值，設(shè)置在注油容器中的光纖式液位開 關(guān)發(fā)出預警、報警光纖信號，并通過光纜將信號傳輸給光纖式液位開關(guān)控制器，光纖式液位開關(guān)控制器將預警、報警光纖信號轉(zhuǎn)換為預警、報警電信號，并發(fā)出預警、報警信號，同時關(guān)閉電動閥停止對注油容器注油，光纖式液位開關(guān)控制器同時將預警、報警通過RS485信號轉(zhuǎn)換器將信息上傳給計算機進行溢油預警、報警。本發(fā)明還提供一種光纖式液位開關(guān)控制器的控制方法，其特征是當溢油液位達到設(shè)定值時，所述光纖式液位開關(guān)的擋光軸將所述準直器支架上部分準直器光纖信號切斷后，即光纖式液位開關(guān)發(fā)出預警光纖信號，單片機即采樣并轉(zhuǎn)換為預警電信號，隨即通過聲光報警控制單元控制蜂鳴器和指示燈進行預警；當溢油液位達到設(shè)定值時，所述光纖式液位開關(guān)的擋光軸將所述準直器支架上所有準直器光纖信號切斷后，即光纖式液位開關(guān)發(fā)出報警光纖信號，單片機即采樣并轉(zhuǎn)換為報警電信號，隨即通過聲光報警控制単元控制報警音樂芯片模塊驅(qū)動喇叭和指示燈報警；進ー步，還包括當光源驅(qū)動電路、光源模塊、準直器、光接收器發(fā)生故障時，單片機I即采樣和檢測到故障信號，即控制指示燈提示故障。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的光纖式防溢油控制系統(tǒng)可以在易燃易爆、強腐蝕等各種惡劣環(huán)境中使用，其物理性能穩(wěn)定、安全可靠、無電檢測、結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)試維護簡便，降低勞動力，提高工作效率，同時提高油品儲運的安全性。防止油品溢出，高位可聲光報警，關(guān)閉輸油閥。


圖I是本發(fā)明主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明光纖式液位開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例I光纖式液位開關(guān)隔離箱剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例2光纖式液位開關(guān)隔離箱剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實施例I光纖式液位開關(guān)工作原理結(jié)構(gòu)不意圖；圖6是本發(fā)明實施例2光纖式液位開關(guān)工作原理結(jié)構(gòu)不意圖；圖7是本發(fā)明光纖液位開關(guān)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。實施例I :如圖I、圖2、圖3、圖5、圖7所示，一種光纖式防溢油控制系統(tǒng)，包括與供油系統(tǒng)連接的電動閥I、聲光報警器2，計算機3，還包括用于檢測注油容器中溢油液位的光纖式液位開關(guān)4、用于控制光纖式液位開關(guān)的光纖控制器5，所述的光纖式液位開關(guān)4與光纖式液位開關(guān)控制器5通過光纜連接，所述的聲光報警器2與光纖液位開關(guān)控制器5通過信號線連接；所述的電動閥I與光纖液位開關(guān)控制器5通過信號線連接。所述的光纖式液位開關(guān)4，包括隔離箱4-7、浮球4-9，浮球連桿4_2，在隔離箱7的側(cè)壁上設(shè)有光纜夾緊接頭4-18，所述的浮球連桿4-2通過導柱4-10穿過隔離箱4-7設(shè)置，并通過鎖緊螺母4-3與隔離箱4-7固定，浮球4-9設(shè)置在隔離箱4-7下方的浮球連4_2末端；所述的隔離箱4-7內(nèi)通過隔板分為上腔體和下腔體；在上腔體內(nèi)設(shè)有準直器支架4-11， 準直器支架4-11上架設(shè)有準直器4-13和用于遮擋準直器輸出平行光的擋光軸4-12，所述的準直器4-13設(shè)置在擋光軸4-12的上方，所述擋光軸4-12的下端設(shè)有磁柱4_14 ;在所述的下腔體內(nèi)的浮球連桿4-2上設(shè)有磁環(huán)座4-17，在磁環(huán)座4-17上設(shè)有磁環(huán)4_16 ;所述的磁環(huán)與磁柱的磁極相同。所述的準直器支架4-11在所述的上腔體內(nèi)設(shè)有兩個。所述的準直器
4-13在所述的準直器支架4-11上設(shè)有兩個。所述的準直器4-13為兩級準直器，其包括發(fā)光端4-13-2和接收端4-13-1，發(fā)光端4-13-2與接收端4_13_1在所述的準直器支架4_11上一一對應設(shè)置。所述的兩級準直器在準直器支架4-11上縱向設(shè)置，形成兩級準直器隊列。所述的隔離箱4-7上端設(shè)有端蓋，隔離箱4-7下端設(shè)有法蘭座4-8。所述的導柱4-10通過蓋型螺母4-4固定于隔離箱4-7內(nèi)。所述光纖式液位開關(guān)4的工作原理是首先將浮球4-9手動調(diào)整到監(jiān)測位置，并用鎖緊螺母將浮球連桿加紫，當注油容器中溢油液位上升到限定高度，浮球4-9上升，帶動浮球連桿4-2上移，浮球連桿帶動導套及磁環(huán)16上移，由于磁環(huán)16的磁力與設(shè)置在檔光軸下部的磁柱4-14磁極相同，在同極相斥作用下，使得擋光軸12上移，將準直器發(fā)生的直線光遮擋，使光路不導通。通過光路的導通、斷開反應開關(guān)狀態(tài)。所述的光纖式液位開關(guān)控制器5,包括單片機5-1,聲光報警控制單兀5-2,所述的單片機5-1通過光源驅(qū)動電路5-3驅(qū)動光源模塊5-4發(fā)送光纖信號,光纖信號通過光準直器5-5將光纖信號傳送至光接收器5-6，光接收器5-6接收到的光纖信號通過電壓放大模塊5-7和信號整形電路5-8將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭A警、報警電信號，并將預警、報警電信號發(fā)送回單片機5-1進行AD采樣和檢測；單片機通過聲光報警控制単元5-2、指示燈5-10、蜂鳴器
5-9及報警音樂芯片模塊5-11進行聲光預警、報警提示，所述的聲光報警控制単元5-2、指TjV燈5-10、蜂鳴器5-9及報警音樂芯片5-11模塊均與單片機5_1相電連接。還包括有用干與外界聲光報警器進行聲光報警裝置的繼電器控制信號模塊5-13和繼電器驅(qū)動電路5-19，所述的繼電器控制信號模塊5-13和繼電器驅(qū)動電路5-19與單片機5-1電連接。還包括有用于單片機檢測信號輸出的DA轉(zhuǎn)換模塊5-14和4-20mA信號輸出模塊5-15，DA轉(zhuǎn)換模塊5-14和4_20mA信號5_15輸出模塊與所述的單片機5_1電連接。還包括有用于使用戶根據(jù)不同需求進行上位機軟件配置的RS485信號轉(zhuǎn)換模塊5-16，所述的單片機I通過RS485信號轉(zhuǎn)換模塊5-16與計算機3相電連接。實施例2 :如圖4、圖6所示，與實施例I相同，不同的是所述的光纖式液位開關(guān)4，包括隔離箱4-7、浮球4-9，浮球連桿4-2，在隔離箱7的側(cè)壁上設(shè)有光纜夾緊接頭4_18，所述的浮球連桿4-2通過導柱4-10穿過隔離箱4-7設(shè)置，并通過鎖緊螺母4-3與隔離箱4_7固定，浮球4-9設(shè)置在隔離箱4-7下方的浮球連4-2末端；所述的隔離箱4-7內(nèi)通過隔板分為上腔體和下腔體；在上腔體內(nèi)設(shè)有準直器支架4-11，準直器支架4-11上架設(shè)有準直器
4-13和用于遮擋準直器輸出平行光的擋光軸4-12，所述的擋光軸4-12為導磁材料，所述的準直器4-13設(shè)置在擋光軸4-12的下方，在所述擋光軸4-12的上端設(shè)有彈簧座4_14，在彈簧座4-14上設(shè)有擋光軸的回位彈簧4-20，所述的導磁材料包括如純鐵、低碳鋼、鐵硅合金、鐵鋁合金等各種具有導磁功能的材料。所述光纖式液位開關(guān)4的工作原理是首先將浮球4-9手動調(diào)整到監(jiān)測位置，并用鎖緊螺母將浮球連桿加紫，當注油容器中溢油液位上升到限定高度，浮球4-9上升，帶動浮球連桿4-2上移，浮球連桿帶動導套及磁環(huán)16上移，由于磁環(huán)16的磁力與導磁材料制成的 擋光軸12相吸作用下，使得擋光軸12下移，將準直器發(fā)生的直線光遮擋，使光路不導通。完成遮擋恢復時，所述的回位彈簧帶動擋光軸恢復原位，即通過光路的導通、斷開反應開關(guān)狀態(tài)。實施例3 :本發(fā)明還提供一種光纖式液位開關(guān)控制器的控制方法，當注油容器中溢油液位達到設(shè)定值，設(shè)置在注油容器中的光纖式液位開關(guān)4發(fā)出預警、報警光纖信號，并通過光纜將信號傳輸給光纖式液位開關(guān)控制器5，光纖式液位開關(guān)控制器5將預警、報警光纖信號轉(zhuǎn)換為預警、報警電信號，并發(fā)出預警、報警信號，同時關(guān)閉電動閥I停止對注油容器注油，光纖式液位開關(guān)控制器5同時將預警、報警通過所述光纖式液位開關(guān)控制器5的RS485信號轉(zhuǎn)換器5-16將信息上傳給計算機3進行溢油預警、報警。其中，當溢油液位達到設(shè)定值時，所述光纖式液位開關(guān)4的擋光軸4-12將所述準直器支架4-11上部分準直器4-13光纖信號切斷后，即光纖式液位開關(guān)4發(fā)出預警光纖信號，單片機5-1即采樣并轉(zhuǎn)換為預警電信號，隨即通過聲光報警控制單元控制蜂鳴器5-9和指示燈5-10進行預警；當溢油液位達到設(shè)定值時，所述光纖式液位開關(guān)4的擋光軸4-12將所述準直器支架4-11上所有準直器光纖信號切斷后，即光纖式液位開關(guān)4發(fā)出報警光纖信號，單片機5-1即采樣并轉(zhuǎn)換為報警電信號，隨即通過聲光報警控制単元5-2控制報警音樂芯片模塊5-11驅(qū)動喇叭5-12和指示燈報警5-10 ；還包括當光源驅(qū)動電路5-3、光源模塊5-4、準直器5_5、光接收器發(fā)生故障吋，單片機I即采樣和檢測到故障信號，即控制指示燈提示故障。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光纖式防溢油控制系統(tǒng)，包括與供油系統(tǒng)連接的電動閥、聲光報警器，計算機，其特征是還包括用于檢測注油容器中溢油液位的光纖式液位開關(guān)、用于控制光纖式液位開關(guān)的光纖液位開關(guān)控制器，所述的光纖式液位開關(guān)與光纖液位開關(guān)控制器通過光纜連接，所述的聲光報警器與光纖液位開關(guān)控制器通過信號線連接；所述的電動閥與光纖液位開關(guān)控制器通過信號線連接。
2.如權(quán)利要求I所述的光纖式防溢油控制系統(tǒng)，其特征是所述的光纖式液位開關(guān)，包括隔離箱、浮球，浮球連桿，在隔離箱的側(cè)壁上設(shè)有光纜夾緊接頭，所述的浮球連桿通過導柱穿過隔離箱設(shè)置，并通過鎖緊螺母與隔離箱固定，浮球設(shè)置在隔離箱下方的浮球連桿末端；所述的隔離箱內(nèi)通過隔板分為上、下腔體；在上腔體內(nèi)設(shè)有至少一個準直器支架，準直器支架上架設(shè)有至少兩個準直器和用于遮擋準直器輸出平行光的擋光軸，所述的準直器設(shè)置在擋光軸的上方，所述擋光軸的下端設(shè)有磁柱；在所述的下腔體內(nèi)的浮球連桿上設(shè)有磁環(huán)座，在磁環(huán)座上設(shè)有磁環(huán)；所述的磁環(huán)與磁柱的磁極相同，所述的隔離箱上端設(shè)有端蓋，隔離箱下端設(shè)有法蘭座。
3.如權(quán)利要求I所述的光纖式防溢油控制系統(tǒng)，其特征是所述的光纖式液位開關(guān)，包括隔離箱、浮球，浮球連桿，在隔離箱的側(cè)壁上設(shè)有光纜夾緊接頭，所述的浮球連桿通過導柱穿過隔離箱設(shè)置，并通過鎖緊螺母與隔離箱固定，浮球設(shè)置在隔離箱下方的浮球連桿末端；所述的隔離箱內(nèi)通過隔板分為上、下腔體；在上腔體內(nèi)設(shè)有至少一個準直器支架，準直器支架上架設(shè)有至少兩個準直器和用于遮擋準直器輸出平行光的擋光軸，所述的擋光軸為導磁材料，所述的準直器設(shè)置在擋光軸的下方，在所述擋光軸的上端設(shè)有彈簧座，在彈簧座上設(shè)有擋光軸的回位彈簧，所述的隔離箱上端設(shè)有端蓋，隔離箱下端設(shè)有法蘭座。
4.如權(quán)利要求2或3所述的光纖式防溢油控制系統(tǒng)，其特征是所述的至少兩個準直器為兩級準直器，其包括發(fā)光端和接收端，發(fā)光端與接收端在所述的準直器支架上一一對應設(shè)置，且兩個兩級準直器在準直器支架上依次縱向由上而下設(shè)置，形成兩級準直器隊列。
5.如權(quán)利要求I所述的光纖式防溢油控制系統(tǒng)，其特征是所述的光纖式液位開關(guān)控制器，包括單片機，聲光報警控制單元，電源模塊，所述的單片機通過光源驅(qū)動電路驅(qū)動光源模塊發(fā)送光纖信號，光纖信號通過光準直器將光纖信號傳送至光接收器，光接收器接收到的光纖信號通過電壓放大模塊和信號整形電路將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭A警、報警電信號，并將預警、報警電信號發(fā)送回單片機進行AD采樣和檢測；單片機通過聲光報警控制單元、指示燈、蜂鳴器及報警音樂芯片模塊進行聲光預警、報警提示，所述的聲光報警控制單元、指示燈、蜂鳴器及報警音樂芯片模塊均與單片機電連接。
6.如權(quán)利要求5所述的光纖式防溢油控制系統(tǒng)，其特征是還包括有用于與所述系統(tǒng)中的聲光報警器進行聲光報警裝置的繼電器控制信號模塊，所述的繼電器控制信號模塊與單片機電連接；用于單片機檢測信號輸出的DA轉(zhuǎn)換模塊和4-20mA信號輸出模塊，DA轉(zhuǎn)換模塊和4-20mA信號輸出模塊與所述的單片機電連接；用于使用戶根據(jù)不同需求進行上位機軟件配置的RS485信號轉(zhuǎn)換模塊，所述的單片機通過RS485信號轉(zhuǎn)換模塊與計算機電連接。
7.—種如權(quán)利要求I至6所述的光纖式液位開關(guān)控制器的控制方法，當注油容器中溢油液位達到設(shè)定值，設(shè)置在注油容器中的光纖式液位開關(guān)發(fā)出預警、報警光纖信號，并通過光纜將信號傳輸給光纖式液位開關(guān)控制器，光纖式液位開關(guān)控制器將預警、報警光纖信號轉(zhuǎn)換為預警、報警電信號，并發(fā)出預警、報警信號，同時關(guān)閉電動閥停止對注油容器注油，光纖式液位開關(guān)控制器同時將預警、報警通過RS485信號轉(zhuǎn)換器將信息上傳給計算機進行溢油預警、報警。
8.如權(quán)利要求7所述的光纖式液位開關(guān)控制器的控制方法，其特征是 當溢油液位達到設(shè)定值時，所述光纖式液位開關(guān)的擋光軸將所述準直器支架上部分準直器光纖信號切斷后，即光纖式液位開關(guān)發(fā)出預警光纖信號，單片機即采樣并轉(zhuǎn)換為預警電信號，隨即通過聲光報警控制單元控制蜂鳴器和指示燈進行預警；或 當溢油液位達到設(shè)定值時，所述光纖式液位開關(guān)的擋光軸將所述準直器支架上所有準直器光纖信號切斷后，即光纖式液位開關(guān)發(fā)出報警光纖信號，單片機即采樣并轉(zhuǎn)換為報警電信號，隨即通過聲光報警控制單元控制報警音樂芯片模塊驅(qū)動喇叭和指示燈報警。
9.如權(quán)利要求8所述的光纖式液位開關(guān)控制器的控制方法，其特征是還包括當光源驅(qū)動電路、光源模塊、準直器、光接收器發(fā)生故障時，單片機I即采樣和檢測到故障信號，即控制指示燈提示故障。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在石油運輸和轉(zhuǎn)運過程中防止油品溢出的控制系統(tǒng)。一種光纖式防溢油控制系統(tǒng)，包括與供油系統(tǒng)連接的電動閥、聲光報警器，計算機，還包括用于檢測注油容器中溢油液位的光纖式液位開關(guān)、用于控制光纖式液位開關(guān)的光纖液位開關(guān)控制器，所述的光纖式液位開關(guān)與光纖液位開關(guān)控制器通過光纜連接，所述的聲光報警器與光纖液位開關(guān)控制器通過信號線連接；所述的電動閥與光纖液位開關(guān)控制器通過信號線連接。本發(fā)明還提供光纖式液位開關(guān)控制器的控制方法。本發(fā)明提供的裝置與方法可提高工作效率，同時提高油品儲運的安全性，防止油品溢出。
文檔編號G05D9/12GK102830719SQ201210355818
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月23日
發(fā)明者劉信, 尚文博, 李曉焱 申請人:蘭州奧普信息技術(shù)有限公司