电厂液位报警的创新

1、目 录一、颜色识别技术原理2 （一）三原色原理2 （二）TCS230识别颜色的原理2 （三）白平衡和颜色识别原理3二、翻板液位报警器设计方案3 （一）设计目的和要求3 （二）系统设计的基本方案4 1.水位报警器电源设计4 2.水位检测部分5 3水位信号处理部分5 4水位报警指示部分5 （三）系统硬件的基本介绍5三、翻板水位报警器模型的软件与调试8 （一）软件的介绍8 （二） 翻板水位报警器模型的调试9四、翻板液位报警器在生产中的应用10 （一）翻板液位报警器在电厂中的运用10 （二）翻板液位报警器对电厂生产的积极作用11五、结语11参考文献11电厂磁翻板液位报警器的创新摘 要 电力工业作为技术

2、密集型行业，特别强调科学技术的进步和创新。如何使科技释放动力，推动企业创新发展，这就需要我们电力工作者，自觉肩负起推进电力科技创新的使命，以提升企业核心竞争力为目标,建设创新型企业。本液位报警系统主要的创新之处，是利用颜色识别技术TCS230模块对就地磁翻板液位计液位进行监测，为就地二次报警做出了新的尝试，也提供了新的监测思路。本液位报警器具有性能优良、维护简单、运行可靠的特点，而且可运用与就地滤网，油位等报警监测。关键词 颜色识别； TCS230； 液位报警；发电企业中磁翻板液位计在就地水位监控方面起关键性的作用，其就地水位的可靠性，对机组运行，特别是DCS故障机组，具有非常大的现实意义，所

3、以磁翻板液位计在电厂就地液位显示监测便显得尤为重要。为此，采用颜色识别技术设计一种使用方便，体积小巧，功能特殊的液位报警器，来为运行工作的日常监护提供便利，提其高工作效率是十分必要的。一、颜色识别技术原理（一）三原色原理 通常所看到的物体颜色，实际上是物体表面吸收了照射到它上面的白光(日光)中的一部分有色成分，而反射出的另一部分有色光在人眼中的反应。白色是由各种频率的可见光混合在一起构成的，也就是说白光中包含着各种颜色的色光(如红R、黄Y、绿G、青V、蓝B、紫P)。根据德国物理学家赫姆霍兹(Helinholtz)的三原色理论可知，各种颜色是由不同比例的三原色(红、绿、蓝)混合而成的。（二）TC

4、S230识别颜色的原理由三原色感应原理可知，如果知道构成各种颜色的三原色的值，就能够知道所测试物体的颜色。对于TCS230来说，当选定一个颜色滤波器时，它只允许某种特定的原色通过，阻止其他原色的通过。例如：当选择红色滤波器时，入射光中只有红色可以通过，蓝色和绿色都被阻止，这样就可以得到红色光的光强；同理，选择其他的滤波器，就可以得到蓝色光和绿色光的光强。通过这三个值，就可以分析投射到TCS230传感器上的光的颜色。（三）白平衡和颜色识别原理白平衡就是告诉系统什么是白色。从理论上讲，白色是由等量的红色、绿色和蓝色混合而成的；但实际上，白色中的三原色并不完全相等，并且对于TCS230的光传感器来说

5、，它对这三种基本色的敏感性是不相同的，导致TCS230的RGB输出并不相等，因此在测试前必须进行白平衡调整，使得TCS230对所检测的“白色”中的三原色是相等的。进行白平衡调整是为后续的颜色识别作准备。在本装置中，白平衡调整的具体步骤和方法如下：将空的试管放置在传感器的上方，试管的上方放置一个白色的光源，使入射光能够穿过试管照射到TCS230上；根据前面所介绍的方法，依次选通红色、绿色和蓝色滤波器，分别测得红色、绿色和蓝色的值，然后就可计算出需要的3个调整参数。二、翻板液位报警器设计方案（一）设计目的和要求本设计是在研究了翻板液位计的结构特点上，利用颜色传感器，单片机原理综合完成的一个系统设计

6、。该设计的主要任务是通过设计和制作水位报警器来对现场翻板液位水位高限或底限进行就地灯光报警，有效解决了高压高温等危险现场就地巡查的安全性，以及户外设备夜间液位监护巡查方便性。水位报警器的设计要求：1能够对水位的过高和过低做出报警指示。2报警灯光指示要具备高度明显性。3设计的水位报警器不能误报警。（二）系统设计的基本方案根据设计要求，系统可分为四部分，第一部分是辅助电源模块部分，第二部分是翻板水位颜色检测部分，第三部分是水位信号的处理部分，最后一部分是水位报警指示与控制部分。为实现各模块的功能做了如下设计方案。1.水位报警器电源设计采用三端集成稳压78系列的稳压管可得到所需的工作电压，如图2.1

7、所示，选用该方法方便简单，工作稳定可靠。 图2.12.水位检测部分采用静态检测被测物颜色（即：被测物和传感器相对静止状态）静态检测被测物颜色（即：被测物和传感器相对静止状态）静态检测被测物颜色（即：被测物和传感器相对静止状态）静态检测被测物颜色（即：被测物和传感器相对静止状态）静态检测被测物颜色进行水位检测。这种检测是根据翻板液位计翻板颜色变化而设计开发的。3水位信号处理部分采用单片机进行报警控制,单片机有体积小,控制精度高,不易误报警，外围电路简单,价格低廉等优点,且方便对水位报警器的功能进行拓展。4水位报警指示部分采用继电器和发光二极管进行水位报警指示，继电器控制报警方便进行改装，也可在继

8、电器上带大功率负载包括电机。继电器的后面可以接电动门对水位进行控制，也就是说该水位报警器，不单单可以进行水位报警，有需要的话可以很方便的进行改装和带负载。（三）系统硬件的基本介绍1.稳压电源模块：采用89C2051有很宽的工作电源电压，可为2.76V,当工作在3V时，电流相当于6V工作时的1/4。89C2051工作于12MHz时，动态电流为5.5mA，空闲态为1mA,掉电态仅为20nA。这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。标准工作电压为5V，本设计中89C2051工作于12MHZ。2.翻板液位计水位检测模块：采用TC230颜色传感芯片。TC230是由TAOS公司推出的可编程彩色光到频率

9、的转换器。它把可配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在一个单一的CMOS电路，同时在单一芯片上集成了红绿蓝（RGB）三种滤光器，是世界上第一个有数字兼容接口的RGB彩色传感器。 TC230输出信号时数字量，可以驱动标准的TTL和CMOS逻辑输入，因此可直接与微处理器或其他逻辑电路相连接。由于输出的是数字量，并且能够实现每个色彩信道10位以上的转换精度，因而不需要A/D转换电路，是电路变得简单。 图2.TC230 图3.颜色模块内部电路图3.水位信号处理模块：采用单片机89C2051进行报警控制。 单片机89C2051在内部I/O控制上继承了MCS51的特性：5路2级优待中断，串等口，2路定时

10、器/计数器，内部连接如下图。 4.水位报警指示部分：报警采用继电器和发光二极管进行水位报警指示，此二极管属射线功能型。三、翻板水位报警器模型的软件与调试（一）软件的介绍软件的设计重要的是建立数学模型，确定算法和安排数据结构，是审查设计能否成功，是否精妙的关键。软件完成各部分的控制，下面介绍软件的设计方案。1软件功能本系统的软件开发相对比较容易，主要是水位计颜色检测的扫描、控制报警信号的输出等。本设计的软件也是在TC230厂商提供函数值的基础上，进行了部分修改与变更，使其能够更好的适应设计的需求。2.主程序流程图（见图3.1）否水位计颜色是否变化是否报警系统初始化开始报警后 图3.1（二） 翻板

11、水位报警器模型的调试与系统设计比较，模型的调试较为抽象更需要耐心和智慧。通常应该注意的问题有：拟定程序流程图，先调试短小的程序，再调试系统程序，在调试程序的过程中有时要出现反复，因为系统由各个小程序或子程序连接在一起的，它们的联系可能出现相互排斥，需要耐心分析排除故障，以期得到良好的结果。我们对设计模型的调试过程如下所示：1.对翻版液位计一侧颜色进行数据采集，标定数据以提供报警值。2.对翻版液位计另一侧颜色进行数据采集，标定数据以提供对比值。3.由两次测量结果，标定颜色数值，为设备提供可靠的报警参数。确定测量位置，变动液位计翻板，确定报警设计模型合乎要求。（此过程为动态校验，无法提供图片）四、

12、翻板液位报警器在生产中的应用（一）翻板液位报警器在电厂中的运用本报警器可就地对翻板水位变化做出反应，一旦翻板液位超限，本报警器会做出声，光两方面报警。这种就地二次报警装置，能够有效的适应电厂各个环境，且报警器本身安装方便，维护简单。报警器运用如下图：（二）翻板液位报警器对电厂生产的积极作用就地液位显示是对电厂宏观运行状况的最直接参考，如果机组一旦发生流量的失陪信号，或部分DCS测点失效的情况下，就地水位将作为唯一的参考值，来对机组进行调整。所以，翻板液位报警器能够提前而直观的对水位情况，进行检测与报警 。这对于保障机组安全运行意义重大。五、结语在电厂数字化建设中，为了满足企业成本与发展的需要，各种创新性的技术尝试都被直接或间接被运用与生产。高密度的技术革新和技术改造，也必将促进企业解决电力生产、环保节能等发展中的重大技术问题。企业积极提倡技术创新，是实现科学发展的需要，更是构建和谐创新型企业的需要。参考文献 1、韩太林、单片机原理与应用、电子工业出版社、2003.8、202 2、张涛、电力电子技术、电子工业出版社、2003.8、170 3、冯建华 赵亮、单片机应用系统设计与产品开发，人民邮电出版社 ，2004.11、252 4、刘树林、低频电子线路，电子工业出版