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1、(10)申请公布号 CN 102728105 A(43)申请公布日 2012.10.17CN102728105A*CN102728105A*(21)申请号 201210250564.1(22)申请日 2012.07.19B01D 17/025(2006.01)B01D 17/12(2006.01)(71)申请人常州大学地址 213164 江苏省常州市武进区滆湖路1号(72)发明人陈树越 孙波(74)专利代理机构北京市惠诚律师事务所 11353代理人王美华(54) 发明名称一种无线传感光电式油水排放自动分离装置(57) 摘要本发明涉及一种无线传感光电式油水排放自动分离装置，包括用于油水排放的分离。
2、阀门、至少一组光电传感器、信号处理运算模块和阀门开关控制器；分离阀门安装在储油罐或其他油水排放装置的出口，光电传感器安装在分离阀门的入口端，光电传感器包括红外光源和接收红外光源发出的红外线的光电检测器件，光电检测器件将输出信号传到信号处理运算模块，信号处理运算模块将信号处理运算后发送控制命令到阀门，阀门可根据设定的阀值自动开关，无线模块根据阀门的打开和闭合的时间实现对储油量的监控，采用此自动分离装置具有装置结构简单、准确度高、成本低的优点。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 。
3、2 页1/1页21.一种无线传感光电式油水排放自动分离装置，其特征是：包括用于油水排放的分离阀门（1）、至少一组光电传感器、信号处理运算模块（5）和阀门开关控制器（7）；分离阀门（1）安装在储油罐或其他油水排放装置的出口（12），光电传感器安装在分离阀门（1）的入口端，所述的光电传感器包括红外光源（3）和接收红外光源（3）发出的红外线的光电检测器件（4），光电检测器件（4）将接收的信号传输至信号处理运算模块（5），信号处理运算模块（5）将信号处理运算后发送控制命令到阀门开关控制器（7），阀门开关控制器（7）根据设定的阀值控制分离阀门（1）启闭。2.根据权利要求1所述的无线传感光电式油水排放自动。
4、分离装置，其特征是：还具有无线通信模块（6），所述的无线通信模块（6）通过网络与一个或多个储油罐或其他油水排放装置的阀门开关控制器（7）信号连接。3.根据权利要求1或2所述的无线传感光电式油水排放自动分离装置，其特征是：所述的红外光源（3）和光电检测器件（4）相对液体密封设置。4.根据权利要求1所述的无线传感光电式油水排放自动分离装置，其特征是：所述的红外光源（3）为发光二级管，光电检测器件（4）为光敏电阻或光电二极管。5.根据权利要求1或2所述的无线传感光电式油水排放自动分离装置，其特征是：所述分离阀门（1）的入口端安装两组光电传感器。6.根据权利要求1所述的无线传感光电式油水排放自动分离装。
5、置，其特征是：所述的信号处理运算模块（5）采用单片机。权 利 要 求 书CN 102728105 A1/3页3一种无线传感光电式油水排放自动分离装置技术领域0001 本发明涉及一种储罐油水排放自动分离装置，它属于一种无线传感光电式油水排放分离装置。背景技术0002 在一些行业,特别是石油化工企业,常常要用一些方法有效地排出油或去除油品中的水分,这种装置称为油水分离器。含有水分的油品进入油水分离器后,由于油和水的密度不同,经沉降,水降到下部,而油在上部,形成一个油水界面。生产工艺要求及时准确地判定油水界面是否达到工艺限定的高位,达到此高位应及时开阀排水,油水界面达到工艺限定的低位时,应及时关阀停。
6、止排水。这是油水分离器在生产工艺使用中的关键所在。0003 确定油罐内的油水量，目前用的较多的是确定油罐内的油水界面，从而确定油罐内的油水量，主要以下几种方法：0004 (1)通过连续扫描测得不同介质的频率来确定油水界面；0005 (2)在量油尺上涂上试油膏或采用试纸确定油水界面；0006 (3)通过测量不同介质的电阻来确定油水界面；0007 不可否认，用以上方法确定油罐内油水量有一定的准确性。但它们存在一个明显的问题，这就是它们都基于油罐内有明显的油水界面，油水之间不互相混合，没有油水过渡带。实际上，以上设想是理想化的，油罐内不仅有油水过渡带，有时油水过渡带还很长，虽然以上方法确定了油水界面。
7、，但油水过渡带内，油和水所占的百分含量都无法确定，从而无法准确计算油罐内的真实油水量。发明内容0008 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种无线传感光电式油水排放自动分离装置，使油水分离装置结构简单、准确度高、成本低。0009 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无线传感光电式油水排放自动分离装置，包括用于油水排放的分离阀门、至少一组光电传感器、信号处理运算模块和阀门开关控制器；分离阀门安装在储油罐或其他油水排放装置的出口，光电传感器安装在分离阀门的入口端，所述的光电传感器包括红外光源和接收红外光源发出的红外线的光电检测器件，光电检测器件将接收的信号传输至信号处理运。
8、算模块，信号处理运算模块将信号处理运算后发送控制命令到阀门开关控制器，阀门开关控制器根据设定的阀值控制分离阀门自动启闭。0010 所述的无线传感光电式油水排放自动分离装置还具有无线通信模块，所述的无线通信模块通过网络与一个或多个储油罐或其他油水排放装置的阀门开关控制器信号连接。0011 为保护光电传感器，所述的红外光源和光电检测器件相对液体密封设置。0012 所述的红外光源为发光二级管，光电检测器件为光敏电阻或光电二极管。光敏电说 明 书CN 102728105 A2/3页4阻和其它半导体光电器件相比有以下特点:光谱响应范围相当宽。根据光电导材料的不同,光谱响应可从紫外光、可见光、近红外扩展到。
9、远红外,尤其对红光和红外辐射有较高的响应度；工作电流大,可达数毫安；所测光强范围宽。既可测强光也可测弱光；灵敏度高，光导电增益大于1；偏置电压低,无极性之分,使用方便。0013 为取测量平均值，改善测量精度，所述分离阀门的入口端安装两组光电传感器。0014 所述的信号处理运算模块采用单片机。0015 本发明的有益效果是：0016 (1)该分离方法是利用油和水密度差及油和水的不相容性，在静止或流动情况下实现油水的分离，无需外加动力，不消耗药剂，无二次污染。该分离装置制造成本和运行费用低、维护简便，非常经济。0017 (2)采用光电式传感器作为测量感知元件，光学测量方法具有响应时间快、实时性强、结。
10、构简单等特点,光电传感元件体积很小，可在毫米量级，对排油的流速影响较小。0018 (3)以无线传感为基础，可在多点多处进行监测，使得油水分离过程更加精确，无线通信方式使得数据传输更可靠、简单。附图说明0019 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；0020 图1为本发明的油水自动分离装置结构示意图；0021 图2为储罐油水分布示意图；0022 图3为本发明的第一实施例系统检测框图；0023 图4为储油罐排量监控示意图。0024 图中：1.分离阀门，2.油水混合物，3.红外光源，4.光电检测器件，5.信号处理运算模块，6.无线通信模块，7.阀门开关控制器，8.储罐入口，9.油层，10.油水层，。
11、11.水层，12.出口，13.监控中心。具体实施方式0025 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。0026 图1-2为本发明的第一个实施例，无线传感光电式油水排放自动分离装置安装在图1的出口12，取代普通出口阀门。为了取测量的平均值，改善测量精度，在分离阀门1的入口端根据需要安装有两组光电传感器，光电传感器包括红外光源3和接收红外光源3发出的红外线的光电检测器件4，红外光源3为发光二级管，光电检测器件4为光敏电阻或光电二极管。当油水混合物2通过光电传感器时，根据朗伯-比尔定律有：0027 0028 。
12、其中，I0为入射光的强度，I为透射光强度，K为吸光系数，c为溶液的浓度，b为液层的厚度。0029 对于同一物质和一定波长的入射光而言，吸光系数K是一常数。液层厚度即为红外光源3到光电检测器件4的距离。显然，光电检测器件4接收到的透射光强度I随水层说 明 书CN 102728105 A3/3页511、油水层10和油层9依次减弱，反映在输出信号量值上为逐渐减小。光电检测器件4的输出信号传到信号处理运算模块5，信号处理运算模块5的核心控制芯片采用单片机即可，对光电检测器件4输出的信号进行放大、滤波，求平均值等处理后，发送控制命令到阀门开关控制器7，根据设定的阈值使阀门开关控制器7自动开闭。其表达式如。
13、下：0030 0031 上式中，C(t)是阀门控制信号，当传感器输出y(t)大于等于门限T时，C(t)为“1”，阀门打开；否则，C(t)为“0”，阀门关闭。T值的选取与输入光强度、红外光源3与光电检测器件4之间的距离、信号处理运算模块5的放大倍数等因素有关。0032 图3为实施例一的系统检测框图。光电传感器用来对油水成分监测，它主要有红外光源3发出入射光透过油水混合物2，光电检测器件4接收信号，并将信号传到信号处理运算模块5，信号处理运算模块5对测得信号作滤波、放大，求平均值等处理，然后根据处理后的数据发送控制命令到阀门开关控制器7，通过阀门开关控制器7控制分离阀门1的启闭。0033 图4为本。
14、发明第二个实施例。无线通信模块6通过网络与一个或多个储油罐或其他油水排放装置的阀门开关控制器7信号连接。无线通信模块6的核心控制芯片为CC1110，该芯片集成了标准增强型8051和无线收发芯片CC1100，无线通信模块6具有一定的数据处理能力和无线通信功能，无线通信协议采用TI公司推出的基于ZigBee的无线通信解决方案SimpliciTI协议，该协议具有自动组网，低功耗，降低微控制器的资源占用。在该协议作用下，图中J1、J2Jn自动组成星状网络，将监控的信息传到中间的汇聚节点，再通过串口传到监控中心13。0034 这样不断循环检测，不断进行油水排放分离工作，实现对储油罐储油量的监控。0035 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。说 明 书CN 102728105 A1/2页6图1图2图3说 明 书 附 图CN 102728105 A2/2页7图4说 明 书 附 图CN 102728105 A。