基本信息
- 项目名称：
- 太阳能智能无线液位控制器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本产品主要运用于农村集中供水、工农业自动供水现场。通过采用太阳能电池供电，解决了现场无外部供电或需要长距离接线供电的问题。系统通过太阳能供电技术和无线通信技术，节约系统材料成本与安装成本，降低系统后期故障率，保证了工农业供水自动化。
- 详细介绍：
- 本产品主要运用于农村集中供水、工农业自动供水现场。通过采用太阳能电池供电，解决了现场无外部供电或需要长距离接线供电的问题。利用自学习机制和优化硬件电路，实现超低工作功耗，保证长时间无日照情况下电池超长使用时间。通过无线中继站的方式，实现非视距范围内的长距离可靠通信。通过微型处理器智能判断，实现单一端口多传感器的兼容使用，使得主机具有更强的环境适应能力。利用液位检测主机的记忆功能，实现水泵长时间未工作状态的判断，并自动控制水泵工作，有效防止水泵的锈死等问题。利用水塔入水口处的液位检测，实现短距离线路检测水泵工作是否异常，节约系统材料成本与安装成本，降低系统后期故障率。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 运用先进微处理器技术、无线电技术、传感器技术和太阳能发电技术，研制基于太阳能供电技术的智能无线液位控制器，实现供水自动化，达到节水、节能的目的。 基本思路： 系统由三个部分组成。包括太阳能水位检测与无线发射单元、太阳能无线中继站、水泵控制主机。太阳能水位检测与无线发射单元负责水塔内液位的检测和液位信息的无线传输。太阳能无线中继站实现远距离通信时无线电信息的中继传输。水泵控制主机通过接收对应的水塔液位、告警无线电信息，智能控制水泵动作与告警等，从而实现水塔内液位的自动控制。 创新点： 1)基于自适应算法的无线中继技术 2)基于自学习机制的智能节能技术 3)基于太阳能电池的绿色环保节能技术 4)单接口兼容多传感器的液位检测主机 5)基于入水口处液位检测的故障检测技术 技术关键： 1)采用太阳能电池和相应的电池管理方法，实现太阳能高效率的利用。 2)运用自学习机制的控制算法，实现电池的超长使用时间，延长电池的使用寿命。 3)采用自适应无线中继算法，实现远距离通信情况下单中继站或多中继站的自动接入。 4)实现单一接口，兼容多种传感器。 主要技术指标： 1)水位检测与无线中继站蓄电池被太阳能电池充足电能后，在无日照，水泵日工作时长累计8小时情况下，可以连续可靠工作15个工作日。 2)无线中继站同频道通信，接入数量不受限制，系统最远通信距离暂时为40Km。 3)液位检测主机待机电流低于16uA,无线中继站待机电流低于14uA。
科学性、先进性
- 与现有技术和产品相比，本设计通过太阳能电池供电的方式给液位检测单元以及中继站提供绿色电能，解决了现场无外部供电或需要长距离接线供电的问题。 利用自学习机制和优化硬件电路，实现超低待机功耗与工作功耗，从而保证长时间无日照情况下电池超长使用时间。通过微型处理器智能判断，实现单一端口多传感器的兼容使用，使得主机具有更强的环境适应能力。利用水塔入水口处的液位检测，实现短距离线路检测水泵工作是否异常，节约系统材料成本与安装成本，降低系统后期故障率。
获奖情况及鉴定结果
- 获奖情况： 2010年“农用水塔无线液位控制器”获得长沙市第七届大学生创业创新大赛一等奖 2010年参加全国创业大本营第二季进入前12强 2010年项目获得团省委“芙蓉学子”专项经费支持； 产品申请实用新型专利，专利号：ZL200920075153.7 论 文： 基于自学习机制的节能水塔控制器研究 投稿杂志：电子设计工程（中国科技核心期刊） 稿件编号：200910016 产业化： 注册长沙众登机电科技有限公司进行产品的生产与销售，公司网址：
作品所处阶段
- 产业化
技术转让方式
- 合作经营
作品可展示的形式
- 实物 现场图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 产品技术特点与优势： 本项目利用微型处理器技术、无线电技术、先进传感器技术和太阳能电池技术，实现水泵的远程控制与故障判断，解决了当前非自来水供水地区的用水自动供应问题。产品通过技术手段，保证了控制的可靠性和较高的性价比，具有较高的市场推广价值。 产品使用： 对于单相水泵而言，产品只需要给控制主机接通220V的交流电，并将水泵直接接入控制主机即可，对于大功率水泵与三相水泵，则可以通过控制交流接触器进而控制水泵。液位检测与发射单元只需调整好太阳能电池的入射角度，然后将检测探头放入液体容器中即可。太阳能无线中继站则根据距离需要进行放置即可。
同类课题研究水平概述
- 伴随国家对农村饮水工程的投入增加，国内许多地方采用集中供水的方式提供居民用水和牲畜用水，为保证供水水压，水塔普遍安装在高处，而水井为获得更多的地下水，普遍存在于低洼处，这样导致水塔与水泵距离很远。另外，随着工业的迅速发展，很多工业现场也需要能够对设备供水自动化。 目前普遍采用的液位自动控制系统，存在水位传感检测线路长，故障率高，维护极为不方便等缺点。采用GSM远程监控系统则存在系统费用和后期使用费用高等问题，而利用普通的无线通信方式则存在发射系统无供电电源、电池待机时间短等问题。伴随太阳能电池的快速发展和低碳生活的需求，本课题提出采用太阳能电池供电、智能单接口兼容多液位传感器、基于微型处理器的智能节电和充电管理技术的太阳能无线液位监控系统，配合太阳能无线中继站，实现水位信息的超长距离传输和供电系统的长期有效性。 水塔自动供水设备国内外对其研究都比较多。主要包括有线水塔自动供水控制设备与无线水塔自动供水设备。 有线水塔供水设备主要针对工业供水领域等，其显著特征是强调系统的工作可靠性，一般包括精确水位自动监控，自动供水、异常情况自动处理、远程监控等功能。该类型设备安装将为复杂、安装成本高、线路受到日照、老鼠叮咬等外界因素干扰，导致故障率高，维护工作繁琐，维护成本高等问题。 无线水塔供水设备在我国也有一定研究，但受设备供电方式的限制，水位检测系统普遍采用交流电供电，缺水保护采用电线连接检测。如双钦科技研制的SCY-A1 多功能无线水位控制器，采用220V/50HZ交流电供电运作，能够全自动运行，全天候无人值守。又如达华电子研发的fu-1500M 多功能水位液位无线控制器，220V/50HZ交流电供电运作，水泵水塔之间采用0.5-1.5公里（开阔地）无线变送通信方式，无需连接控制线，全自动运行。该类型系统液位检测系统对环境的依赖性比较高，需要专门架设220ｖ的交流供电线到液位检测端，通信距离受限制，为满足更远距离通信时，设备的成本费用增长过高等问题明显。 研究现有产品存在的问题，结合市场需要，我们提出了基于太阳能的无线液位控制系统。产品具有安装简单、后期维护方便、质量可靠等优点。同时解决了通信距离短、性价比低、传感器连接线路过长、水泵无智能管理等问题，实现了超长的电池待机，保证了产品长期稳定的工作。
