CN103557902A - 远程监控水位自动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远程监控水位自动测量装置，该装置的微处理器10密封在中空柱管壁内，水平探针电极5和水位触动电极6设置在中空柱管中心腔4内，并划分为若干段，同一段的水位触动电极6并列连接在负极导线8上，水平探针电极5按其在段内相同序数划分为同一组，同一组的水平探针并列连接在同一序数的正极导线7上，通过水位识别器9将电感应水位信号输入微处理器，由微处理器10计算处理，并将电感应水位信号转换成通讯数据信号，通讯数据引出线12与远程监控设备相连；其优点是，具有水位测量精度高，误差小，反应迅速，显示直观，而且适用范围广，建设费用低的技术效果。

Description

远程监控水位自动测量装置

技术领域

本发明涉及自然界江、河、湖、泊、矿井、水井等水位测量装置，尤其是涉及到具有远程监控功能的水位自动测量装置。该装置主要由微处理器、中空柱管、若干水平探针电极、若干个水位触动电极、若干根正极导线、若干根负极导线、水位识别器及开关电源组成。

背景技术

从相关资料获知，目前，我国有3000多个中央级报汛站，8000多个地方水文观测站。由于种种原因，全国许多水文观测站仍然采用竖水位标竿，靠人工观测，这种以人工观测水位变化的方法，不仅劳动强度大，效率低，而且采集的信息频次低、水位数据信息反映滞后，往往使预测预报达不到及时准确的要求。为实现水文信息采集数字化，目前已研制出和使用的有“浮子式水位传感器”、“压差式水位传感器”和“超声波水位传感器”等数字化式水位测量装置，“浮子式水位传感器”是利用浮子随水位的上涨或下降，牵引浮子的绳子缠绕在可以正、反转的转筒周面上，微处理器按照其正、反转转筒的转动圈数来计数水位。这种测量方法，由于缠绕转筒面上的绳子厚度的增加或减少，转筒计数直径会因绳子缠绕厚度的改变，而使计数水位产生较大的误差，因而其水位测量精度较低。其致命的弱点是无法在水流急的水域中正常工作，需要在采集点建设辅助测井，而一口辅助测井建设费用最少需要30万元，而且往往是河道迁移测井无用。而“压差式水位传感器”不能在含有泥沙的水域正常工作，“超声波水位传感器”对工作环境条件要求较高。我国大多数水文观测站都建在自然条件较差的地方，在使用中普遍存在稳定性和可靠性差的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是，提供适用范围广，建设费用低，测量精度高的远程监控水位自动测量装置。

(二)技术方案

一种远程监控水位自动测量装置，其特征在于，包括微处理器，中空柱管、若干根水平探针电极、若干个水位触动电极、若干根正极导线、若干根负极导线、水位识别器，所述的微处理器密封在中空柱管壁内，所述的若干根水平探针电极和若干个水位触动电极设置在中空柱管中心腔内，并沿中空柱管轴向等距离的排列，每个水位触动电极与其相对应的水平探针电极处在同一水平面上，所述等距离排列的若干根水平探针电极和若干水位触动电极划分为若干段，各段的水平探针电极和水位触动电极数量相等，同一段的水位触动电极并列连接在负极导线上，而各段的水平探针电极按其在段内相同序数划分为同一组，同一组的水平探针并列连接在同一序数的正极导线上，所述水位识别器与若干正极导线电连接，所述的若干根正极导线和若干根负极导线与微处理器I／O接口相连结，通过水位识别器将电感应水位信号输入微处理器，由微处理器计算处理，并将电感应水位信号转换成通讯数据信号，所述的微处理器上设置有通讯数据引出线和开关电源线，所述的通讯数据引出线与远程监控设备相连。

上述技术方案的技术思想是，利用水具有导电性质，将水作为导电介质，当水位到达某一计数液面时，处在同一水平液面的水平探针电极和水位触动电极被导通，即正极导线与负极导线构成了电回路，并通过水位识别器识别是哪一计数液面的水平探针电极和水位触动电极被导通，并将这一水位变化信号通过微处理器I／O接口输入到微处理器进行计算处理，并由微处理器将这一电感应信号转换成数字信号，再由微处理器上的通讯数据引出线输入到远程监控设备，由远程监控设备显示水位数值和水位变化曲线。使工作人员能很直观地看到某一水位观测点的水位变化情况。

(三)有益效果

与现有技术相比，由于本发明利用水的导电性能，水作为导电介质来实现处在同一水平液面的水平探针电极和水位触动电极的导通或断开，并通过水位识别器识别和微处理器进行计算处理，并将这一电感应信号转换成数字信号，再由微处理器上的通讯数据引出线输入到远程监控设备显示水位数值和水位变化曲线。因此具有水位测量精度高，误差小，反应迅速，显示直观，而且适用范围广，建设费用低的技术效果。

作为上述技术方案的补充和完善，本发明还具有如下特征：

所述的中空柱管，是由内管和外管构成，内管的外壁与外管的内壁之间形成一个封闭性管壁腔，所述的微处理器和正、负极导线设置在管壁腔内。这种结构设计，能使本发明的装置加工制作更加方便。

所述的中空柱管的管壁上设置有通水孔。设置通水孔，主要是使中空柱管中心腔水面与被测河水面随时都处同一水平面，防止中空柱管内水面与被测河水面存在高差。

所述的每段的水平探针电极数量设置在5-20根，每段水位触动电极的数量相对应也设置为5-20个。

所述的若干根水平探针电极沿中空柱管轴向等距离的排列，其每相邻二根水平探针电极之间的距离为一个最小水位测量单位。

所述的最小测量单位设置为1cm。

所述中空柱管的两端分别设置有可拆卸式连接结构和微处理器上通讯数据引出线及开关电源线的连接接口。

所述的可拆卸式连接结构设置为外螺母连接结构。

所述的可拆卸式连接结构设置为卡箍式插接结构。

附图说明

图1是本发明远程监控水位自动测量装置轴向剖视示意图。

图2是本发明远程监控水位自动测量装置内的线路布局连接示意图。

图3是本发明远程监控水位自动测量装置方框图。

图中所示：1、外管，2、内管，3、管壁腔，4、中心腔，5、水平探针电极，6、水位触动电极，7、正极导线，8、负极导线，9、水位识别器，10、微处理器，11、I／O接口，12、通讯数据引出线，13、通水孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，一种远程监控水位自动测量装置，该装置主要由包括微处理器10，中空柱管、若干根水平探针电极5、若干个水位触动电极6、若干根正极导线7、若干根负极导线8、水位识别器9组成。所述的中空柱管是由内管2和外管1构成，内管2的外壁与外管1的内壁之间形成一个封闭性管壁腔3，所述的微处理器10和正、负极导线7、8设置在管壁腔3内。所述的若干根水平探针电极5设置在中空柱管中心腔4内，并沿中空柱管轴向等距离的排列，所谓等距离是根据测量需要的最小测量单位来设置，即相邻二根水位探针电极5之间的距离为最小测量单位，可以以毫米或0.5cm或1cm来设置，本实施例将最小测量单位设置为1cm，所述若干个水位触动电极6设置在中空柱管的中心腔4，每个水位触动电极6与其相对应的水平探针电极5处在同一水平面上，若干根水平探针电极5按其排列顺序划分为A、B、C、D.......N段，每段的水平探针电极5数量相等，可按5或者10或者15或者20根水平探针电极5划为一段，本实施例按5根水平探针电极5划为一段，见图2，各段的水平探针电极5按其相同序数划分为同一组，即A1、B1、C1、D1......N1划分为同一组，A2、B2、C2、D2......N2划分为同一组，A3、B3、C3、D3......N3划分为同一组，并依次类推。同一组的水平探针电极5并列连接在同一序数的正极导线7上，水位识别器9与各组的正极导线电连接，见图2所示。所述的若干水位触动电极6按其与水平探针5处在相同水平面位置分为A、B、C、D.......N段，每段水位触动电极6的数量与每段水平探针5数量相等，可按5、10、15、20个水位触动电极6划为一段，本实施例按5个水位触动电极6划为一段，同一段的水位触动电极6并列连接在同一根负极导线8上，即有A段负极导线、B段负极导线......N段负极导线，所述的若干根正极导线7和若干根负极导线8与微处理器I／O11接口相连结，通过水位识别器9识别，将电感应水位信号输入微处理器10，由微处理器10计算处理，并将电感应水位信号转换成通讯数据信号。所述的微处理器10上设置有通讯数据引出线12和开关电源线，所述的通讯数据引出线12与远程监控设备相连，如图3所示。所述的中空柱管的管壁上设置有通水孔13。

所述的水位识别器9是一种主要由常用IC比较器、二极管、触发器等元件构成的能够改变电位的器件。

所述中空柱管的两端分别设置有可拆卸式连接结构和微处理器上通讯数据引出线及开关电源线的连接接口。

所述的可拆卸式连接结构设置为外螺母连接结构或卡箍式插接结构。设置连接结构主要是因为一根中空柱管若是太长，其加工有一定困难，且运输也不方便。因此，采用多根中空柱管的连接方式，以适用不同河床的测量不同深度的需要。

安装使用方法：将已装配好了各测量元器件的中空柱管的下端固定在河床，固定底座内设置有与中空柱管中心腔相通的水流通道，使河水能顺利进入中空柱管中心腔，水流通道和中空柱管管壁上的通水孔的设置就是为了使中空柱管中心腔的水位随时与河床水位保持一致，不能存在高差。然后根据测量的需要，将多根中空柱管连接，再将通讯数据引出线和开关电源线接入外围设备。还可采用悬挂式安装，即将已装配好了各测量元器件的中空柱管安装在悬臂上。这种安装使用方式，更适用于临时急需测量水位的需要。从而彰显出本发明具有适用范围广，建设费用低的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种远程监控水位自动测量装置，其特征在于，包括微处理器(10)，中空柱管、若干根水平探针电极(5)、若干个水位触动电极(6)、若干根正极导线(7)、若干根负极导线(8)、水位识别器(9)，所述的微处理器(10)密封在中空柱管壁内，所述的若干根水平探针电极(5)和若干个水位触动电极(6)设置在中空柱管中心腔(4)内，并沿中空柱管轴向等距离的排列，每个水位触动电极(6)与其相对应的水平探针电极(5)处在同一水平面上，所述等距离排列的若干根水平探针电极(5)和若干水位触动电极(6)划分为若干段，各段的水平探针电极(5)和水位触动电极(6)数量相等，同一段的水位触动电极(6)并列连接在负极导线(8)上，而各段的水平探针电极(5)按其在段内相同序数划分为同一组，同一组的水平探针并列连接在同一序数的正极导线(7)上，所述水位识别器(9)与若干正极导线(7)电连接，所述的若干根正极导线(7)和若干根负极导线(8)与微处理器(10)I／O接口(11)相连结，通过水位识别器(9)将电感应水位信号输入微处理器，由微处理器(10)计算处理，并将电感应水位信号转换成通讯数据信号，所述的微处理器(10)上设置有通讯数据引出线(13)和开关电源线，所述的通讯数据引出线(12)与远程监控设备相连。

2.如权利要求1所述的一种远程监控水位自动测量装置，其特征在于，所述的中空柱管，是由内管(2)和外管(1)构成，内管(2)的外壁与外管(1)的内壁之间形成一个封闭性管壁腔(3)，所述的微处理器(10)和正、负极导线(7、8)设置在管壁腔内。

3.如权利要求1所述的一种远程监控水位自动测量装置，其特征在于，所述的中空柱管的管壁上设置有通水孔(13)。

4.如权利要求1所述的一种远程监控水位自动测量装置，其特征在于，所述的每段的水平探针电极(5)数量设置为5-20根，每段水位触动电极(6)的数量相对应也设置为5-20个。

5.如权利要求1所述的一种远程监控水位自动测量装置，其特征在于，所述的若干根水平探针电极(5)沿中空柱管轴向等距离的排列，其每相邻二根水平探针电极之间的距离为一个最小水位测量单位。

6.如权利要求5所述的一种远程监控水位自动测量装置，其特征在于，所述的最小测量单位设置为1cm。

7.如权利要求1所述的一种远程监控水位自动测量装置，其特征在于，所述中空柱管的两端分别设置有可拆卸式连接结构和微处理器上通讯数据引出线及开关电源线的连接接口。

8.如权利要求7所述的一种远程监控水位自动测量装置，其特征在于，所述的可拆卸式连接结构设置为外螺母连接结构。

9.如权利要求7所述的一种远程监控水位自动测量装置，其特征在于，所述的可拆卸式连接结构设置为卡箍式插接结构。

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