1、水利水電技術(shù)第卷年第期基于的深井水塔自動(dòng)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)黎望懷（湖南安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，湖南長沙）摘要：論述了水塔供水電機(jī)配置控制器的必要性，概述了深井、水塔自動(dòng)供水系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用。設(shè)計(jì)了基于（實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：；深井；水塔；水位；自動(dòng)控制；人畜飲水中圖分類號(hào)：￥文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：（）的高可靠性水位自動(dòng)控制系統(tǒng)以及關(guān)鍵的硬件電路，實(shí)現(xiàn)了對水源、水塔水位的檢測和智能控制。詳細(xì)論證了系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)具有較高的（，）：，嬲；（），、試一印；：；隨著科學(xué)成果逐步普及推廣應(yīng)用，水井供水系統(tǒng)也由原來的專人值守革新為自動(dòng)化操作，使供水系統(tǒng)趨于科學(xué)化管理，達(dá)到自動(dòng)操作、安全可靠、保

2、護(hù)水泵和電機(jī)、減少電能、節(jié)省水資源和降低投入成本等。這在農(nóng)村、城市和工廠企業(yè)的供水系統(tǒng)中都是必要的。動(dòng)工作而且可避免水泵干抽和水塔水滿溢出，并可在農(nóng)村電源質(zhì)量較差的地方實(shí)現(xiàn)對電機(jī)在電源過壓或欠壓時(shí)的斷電保護(hù)】。研究現(xiàn)狀及分析目前，國內(nèi)外用于自動(dòng)上水控制的裝置主要近幾年來，隨著農(nóng)村人畜飲水工程的啟動(dòng)和鄉(xiāng)村集鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展，深井取水成了鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村學(xué)校解決飲用水的主要方法。由于取水層較深，多采用機(jī)器鉆井，井管小，直徑一般不超過，水井蓄水容積小。人工抽水容易發(fā)生干抽現(xiàn)象，即水井沒有水而水泵仍在工作，易損壞水泵，而且水塔的水用完了還不知道，有時(shí)則抽滿溢出來，浪費(fèi)水資源和能源。為此必須設(shè)計(jì)一種控制器，能根

3、據(jù)水井和水塔的水位自動(dòng)控制水泵的運(yùn)行和停機(jī)，可在無人看守的情況下自有：浮球升降行程開關(guān)式、干簧管開關(guān)磁浮式、水壓儀表電接點(diǎn)式、電極傳導(dǎo)式等。浮球升降行程開關(guān)式和干簧管開關(guān)磁浮式和基于動(dòng)靜觸片的形式，而動(dòng)靜觸片控制器的觸片長期置于水中容易生銹腐蝕，造成接觸不良。而壓力傳感器成本較高，制作線路復(fù)雜。電極傳導(dǎo)式無論從成本還是可靠性收稿日期：作者簡介：黎望懷（一）。男，工程師。方面，都占一定優(yōu)勢，但也有其缺陷。其不足之處主要表現(xiàn)在。一是電極觸點(diǎn)在水中容易腐蝕和電離，甚至沾上水垢，使其導(dǎo)電性能下降或失效，從而讓控制系統(tǒng)處于癱瘓【。更為嚴(yán)重的是，使系統(tǒng)誤動(dòng)作，造成水泵電機(jī)燒壞和水塔水位溢出，甚至漲爆水管。

4、二是凡采用電極傳導(dǎo)式水位控制的系統(tǒng)，都要用到電子電路，而電子電路的可靠性是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。尤其是采用微處理器的系統(tǒng)，要防止其死機(jī)和誤復(fù)位。針對以上問題，設(shè)計(jì)一套基于的深井、水塔自動(dòng)供水系統(tǒng)，從根本上解決微處理器系統(tǒng)的死機(jī)和誤復(fù)位故障，并有效解決了電極觸點(diǎn)腐蝕、電離和水垢問題。系統(tǒng)組成及原理基于的深井、水塔自動(dòng)供水系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)以下功能而設(shè)計(jì)。（）可實(shí)現(xiàn)對水塔、水池水位的自動(dòng)控制。即水塔水位低于指定低水位時(shí)自動(dòng)打開水泵抽水，當(dāng)水位達(dá)到指定高水位時(shí)自動(dòng)關(guān)閉電泵。（）開機(jī)后不來水自動(dòng)保護(hù)。即開機(jī)后由于進(jìn)水管無水或抽水設(shè)備故障等原因造成水抽不上來，經(jīng)過約延長時(shí)間后，自動(dòng)關(guān)閉電泵并發(fā)出不來水故障報(bào)警

5、聲。（）系統(tǒng)能對水源情況進(jìn)行檢測，當(dāng)水源無水后自動(dòng)關(guān)閉水泵，并發(fā)出水源無水報(bào)警聲，并在約時(shí)問內(nèi)不再自動(dòng)起動(dòng)水泵，以免頻繁起動(dòng)電泵，燒壞電機(jī)。（）在系統(tǒng)電機(jī)控制部分失效時(shí)，具有超高水位報(bào)警和超低水位報(bào)警。系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)：（）水位檢測電極觸點(diǎn)采用間隙脈沖小電流工作方式，平均電流很小，因此探頭電極使用壽命長。（）控制系統(tǒng)是基于設(shè)計(jì)，無死機(jī)和誤復(fù)位現(xiàn)象，既能達(dá)到控制要求，又可提高系統(tǒng)的可靠性?；诘纳罹⑺詣?dòng)供水系統(tǒng)的系統(tǒng)圖如圖所示。水位檢測負(fù)責(zé)適時(shí)檢測水塔的水位高低，將檢測輸出信號(hào)送到。水源檢測負(fù)責(zé)適時(shí)檢測水井水源的有無，其輸出信號(hào)送至。報(bào)警電路用于超高水位、超低水位和水源無水的報(bào)警。水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)電

6、路可把輸出的電機(jī)控制信號(hào)加以隔離，驅(qū)動(dòng)繼電器，實(shí)現(xiàn)對水泵電機(jī)的起?？刂啤Ｋ娂夹g(shù)第卷年第期黎望懷基于的深井水塔自動(dòng)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)圈水塔自動(dòng)供水系統(tǒng)示意水泵電機(jī)的起停也可以由手動(dòng)開關(guān)控制。電源電路將的交流電經(jīng)變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓后，輸出直流用于驅(qū)動(dòng)繼電器，輸出直流作為水位檢測、水源檢測、報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路和的工作電源。水位檢測所檢測的水塔水位信號(hào)，有高水位、低水位、超高水位和超低水位。水源檢測所檢測的只有水源的有無，兩種信號(hào)，都送到所構(gòu)成的主控系統(tǒng)的輸入端。所實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)根據(jù)水塔水位和水井水源的情況，通過邏輯分析，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)報(bào)警和水泵電機(jī)。電路設(shè)計(jì)及分析基于的深井、水塔自動(dòng)

7、供水控制系統(tǒng)的關(guān)鍵電路是水位、水源檢測電路和水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。下面分別介紹其設(shè)計(jì)原理和電路構(gòu)成。水位、水源檢測電路水位、水源檢測電路提高可靠性的關(guān)鍵是要求檢測電極經(jīng)久耐用。而檢測電極在通電狀態(tài)下置于水中會(huì)發(fā)生電解，并且容易吸附水中的雜質(zhì)，在電極表面形成水垢。解決的根本方法是減少電極通電的時(shí)間，對電極采用脈沖問歇式供電。圖是水位、水源檢測電路的電路原理圖。鼢廠司對荊。勉乏尉啊啊暖上上、和接相應(yīng)的水位檢測電極。其中接水源檢測電極，接低水位檢測電極，接高水位檢測電極。、接所構(gòu)成黎望懷基于的深井水塔自動(dòng)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的控制電路的水位采樣控制輸出。需要檢測某點(diǎn)水位時(shí)才為高電平，大部分時(shí)間處于低電平狀

8、態(tài)，相應(yīng)的檢測電極大部分時(shí)間也處于無電狀態(tài)，不會(huì)被電解和吸附水垢，從而延長了檢測電極的使用壽命。、和工作于開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)需要檢測時(shí)才會(huì)導(dǎo)通。和構(gòu)成基準(zhǔn)電壓電路，給電壓比較器的反相輸入端提供的基準(zhǔn)電壓。為上拉電阻，因?yàn)殡妷罕容^器為開路輸出。下面敘述其工作原理：以水源檢測為例。當(dāng)電極未與水接觸時(shí)，所構(gòu)成的控制電路輸出高電平給，但到地的阻抗為無窮大，仍截止，電壓比較器同相輸入端腳的電壓接近，輸出高電平。當(dāng)電極與水接觸時(shí)，所構(gòu)成的控制電路輸出高電平給，到地的阻抗為水電阻，大約為左右，導(dǎo)通，電壓比較器同相輸入端腳的電壓為左右，同相輸人端的電壓小于反相輸入端，輸出低電平。水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的性

9、能關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，故要求其安全、穩(wěn)定。斷路器開關(guān)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的沖擊不能對主控系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，斷路器的開關(guān)動(dòng)作情況要適時(shí)反饋回主控系統(tǒng)。圖是水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)圖。圈水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)示意輸出的水泵電機(jī)開關(guān)控制信號(hào)通過光電隔離控制斷路器的通斷。斷路器的通斷狀態(tài)通過開關(guān)狀態(tài)檢測電路反饋回。設(shè)計(jì)深井、水塔自動(dòng)供水系統(tǒng)的主控部分是基于設(shè)計(jì)。圖是頂層綜合圖。系統(tǒng)主要由三個(gè)模塊構(gòu)成。是水塔水位和水源檢測模塊，是主控模塊，也可以認(rèn)為是中央處理模塊，是報(bào)警模塊。如圖所示，是水塔水位和水源檢測信號(hào)輸入端，（、是水塔水位和水源檢測開關(guān)輸出端。為水泵電機(jī)控制輸出端，報(bào)警信號(hào)輸出端。水塔水位和水源檢測模塊和主控

10、模塊之間是用兩個(gè)單向位數(shù)據(jù)總線連接。各模塊由統(tǒng)一的時(shí)鐘控制。時(shí)鐘信號(hào)由外部有源晶振產(chǎn)生。圖頂層綜合圖結(jié)論基于的深井、水塔自動(dòng)供水系統(tǒng)能使供水系統(tǒng)趨于科學(xué)化管理，達(dá)到自動(dòng)操作、安全可靠，能達(dá)到保護(hù)水泵和電機(jī)、減少電能、節(jié)省水資源和降低投人成本等目的。從根本上解決微處理器系統(tǒng)的死機(jī)和誤復(fù)位缺陷，并采用脈沖間歇檢測方式，有效解決了電極觸點(diǎn)腐蝕、電離和水垢問題。參考文獻(xiàn)：劉穎慧在高位水塔控制中的應(yīng)用】電工園地，（）：呂家元，主編半導(dǎo)體變流技術(shù)】天津：天津大學(xué)出版社，曹文輝實(shí)用的自動(dòng)排水及水塔自動(dòng)控制電路】中國科技信息，（）：【趙利明，張廣輝水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng)重慶電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，（）：（責(zé)任編輯

11、歐陽越） 水利水電技術(shù)；卷年第期 基于CPLD的深井水塔自動(dòng)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次數(shù)：黎望懷， LI Wang-huai湖南安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院,湖南長沙,410151水利水電技術(shù)WATER RESOURCES AND HYDROPOWER ENGINEERING2008，39(90次參考文獻(xiàn)(4條1. 劉穎慧 PLC在高位水塔控制中的應(yīng)用 2003(022. 呂家元 半導(dǎo)體變流技術(shù) 19873. 曹文輝 實(shí)用的自動(dòng)排水及水塔自動(dòng)控制電路期刊論文-中國科技信息 2006(064. 趙利明. 張廣輝 水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng) 2000(09相似文獻(xiàn)(2條1.期刊論文 郭立新. 范林. 徐小艾 深井探查裝置專用字符疊加板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) -計(jì)算機(jī)測量與控制2003,11(4文章介紹了一種基于CPLD的深井探查裝置專用字符疊加板,不僅可完成探測器下放深度測量,更可將探測器的下放深度實(shí)時(shí)顯示于視頻圖像上,在視頻信號(hào)中斷時(shí)仍可繼續(xù)顯示距離信息.它可以通過RS232口與其它數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同步工作,實(shí)現(xiàn)距離測量與數(shù)據(jù)采集相關(guān).經(jīng)實(shí)際應(yīng)用表明,該板穩(wěn)定可靠,測量精確,可在油田、水利打井等行業(yè)中推廣使用.2.期刊論文 周柳奇 基于CPLD的深井水塔自動(dòng)供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) -電氣時(shí)代2008,""(4