CN105043494A - 一种地下水实时水位监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下水实时水位监测装置，包含上位机、监控主机、水位监测装置和水位计，上位机与监控主机连接，监控主机与水位监测装置连接，水位监测装置和水位计之间通过低卤低烟阻燃通信电缆互相连接。水位监测装置设有水位信号接收组件、供电组件、雷达液位仪、收集整理水位信号的可编程PLC控制器、无线信号传送器。监控主机包括计算机、水位警报系统、数据库系统、手机和广播站。本发明采用低功耗、低压直流安全电压，与通信采用共线传输。通过本发明的实施，实现对地下水水位的在线监测，同时准确上报地下水水位状态，做到提前预警，提前干预，及时处置。本发明可靠性好，功能完善。

Description

一种地下水实时水位监测装置

技术领域

本发明涉及电力监测设备技术领域，具体是一种地下水实时水位监测装置。

背景技术

地下水监测是水利、环境、地质、交通、农业等部门的一项基础工作。进行地下水水位、水质和水温等要素的监测工作，在水资源的管理、保护、利用等方面发挥着重要的作用，对我国经济发展、人民生活都具有意义。现有的水位变化监测系统所示，包括：依次电连接的信号采集单元、信号处理单元及信号发送单元；信号采集单元用于检测水位信号，信号处理单元用于根据信号采集单元检测到的水位信号生成水位状态发送指令，信号发送单元根据信号处理单元生成的水位状态发送指令发送水位变化信号，该水位变化信号能反应出潮汐变化的情况，且借助无线通讯网络以短信、语音的形式发送到移动终端(如手机)上。

使用时，由于无线通讯网络存在信号盲区，处于信号盲区的移动终端可能无法正常接收信号；或者，由于移动终端没电或者损坏，使得移动终端也无法正常接收信号，导致了工作人员无法及时进行建设和维护，作业效率降低。且在实现实时监控的同时，低功耗的设计成为水位监控的重中之重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下水实时水位监测装置,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种地下水实时水位监测装置，包含上位机、监控主机、水位监测装置和水位计，所述上位机与监控主机之间通过TCP/IP以太网接口互相连接，监控主机与水位监测装置之间通过TCP/IP以太网接口互相连接，水位监测装置和水位计之间通过低卤低烟阻燃通信电缆互相连接；所述水位监测装置设有水位信号接收组件、供电组件、雷达液位仪、收集整理水位信号的可编程PLC控制器、无线信号传送器；所述雷达液位仪、可编程PLC控制器、无线信号传送器依序进行信号和控制连接；所述供电组件与雷达液位仪、可编程PLC控制器、无线信号传送器进行供电连接；所述无线信号接收器与水位监测装置的无线信号传送器相匹配，进行信号无线传输连接；监控主机包括计算机、水位警报系统和数据库系统；监控主机还包括手机和广播站，监控主机以无线网为通信平台，定时接收水位监测装置传输的水位数据；当水位计的数据达到警戒值，嵌入式控制系统将报警标志位置为高，发送信息被水位警报系统接收；水位警报系统判断后，开始向预定的手机号码发送水位警报信息，同时向广播站播放预置的警报录音。

作为本发明进一步的方案：雷达液位仪设有无线遥控器。

作为本发明进一步的方案：水位监测装置设置的立杆上设有避雷器。

作为本发明进一步的方案：所述监控主机的出口和水位监测装置的入口设有滤波器。

作为本发明进一步的方案：所述水位计安装在地下水管道距离地面20-100米的位置。

作为本发明进一步的方案：所述供电组件由依序电连接的太阳能光伏板、充电控制器和可充电蓄电池组成。

作为本发明进一步的方案：监控主机具体的判断过程为：水位计，用于检测水位信号；信号处理单元，连接到水位计，用于根据水位计检测到的水位信号生成水位状态发送指令；及信号发送单元，连接到信号处理单元，用于根据信号处理单元生成的水位状态发送指令发送水位变化信号，信号接收模块用于接收信号发送单元发送的水位变化信号；信号处理模块连接到信号接收模块，用于根据信号接收模块接收到的水位变化信号生成水位状态显示指令；状态演示模块连接到信号处理模块，用于根据信号处理模块生成的水位状态显示指令对水位变化的状态进行图像显示。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用低功耗设计，监控主机出口和水位监测装置入口增加滤波器，提高信号的信噪比；监控主机和水位监测装置之间供电采用低压直流安全电压，与通信采用共线传输。通过本发明的实施，可以实现对地下水水位的在线监测，同时准确上报地下水水位状态，做到提前预警，提前干预，及时处置。同时，通过一对通信电缆，实现通信和供电同时进行，解决了供电难的问题。本发明可靠性好，功能完善。本发明的信号处理单元能够根据信号采集单元检测到的水位信号生成水位状态发送指令；信号发送单元能够根据信号处理单元生成的水位状态发送指令发送水位变化信号；信号接收模块能接受来自信号发送单元发送的水位变化信号；信号处理模块能够根据信号接收模块接收到的水位变化信号生成水位状态显示指令，该指令指示状态演示模块对水位变化的状态进行图像显示；由此可知，水位变化信号与水位变化的状态是相互对应的，如水位变化信号是涨潮时获得的，则显示的水位变化的状态为涨潮，反之亦然，使得工作人员通过显示的图像更易于生动、准确地掌握水位变化的状态，以便有效地组织人员对不受水位影响或受水位影响较小的风力发电机组进行建设和维护，提高了作业效率。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明监控主机对数据处理流程图；

图中：1-上位机、2-监控主机、3-水位监测装置、4-水位计、22-信号处理单元、23-信号发送单元、24-信号接收模块、25-信号处理模块、26-状态演示模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-图2，本发明实施例中，一种地下水实时水位监测装置，包含上位机1、监控主机2、水位监测装置3和水位计4，所述上位机1、监控主机2、水位监测装置3、水位计4从上至下依次连接，监控主机2的数量为一个或一个以上，每个监控主机2所连接的水位监测装置3的数量为一个以上，每个水位监测装置3所连接的水位计4的数量为一个以上，上位机1与监控主机2之间通过TCP/IP(网络通信协议)以太网接口互相连接，监控主机2与水位监测装置3之间通过TCP/IP(网络通信协议)以太网接口互相连接，水位监测装置3与水位计4之间通过一对低卤低烟阻燃通信电缆互相连接。

所述水位监测装置3设有水位信号接收组件、供电组件、雷达液位仪、收集整理水位信号的可编程PLC控制器、无线信号传送器；所述供电组件由依序电连接的太阳能光伏板、充电控制器和可充电蓄电池组成；所述雷达液位仪、可编程PLC控制器、无线信号传送器依序进行信号和控制连接；所述供电组件与雷达液位仪、可编程PLC控制器、无线信号传送器进行供电连接；所述无线信号接收器与水位监测装置3的无线信号传送器相匹配，进行信号无线传输连接。数据传输设备采用GPRS无线通讯方式数据，通过中国移动3G网络短信上传的传输方式。数据传输支持定时上报、断点续传、历史数据存储、远程设置参数等功能。雷达液位仪设有无线遥控器。主服务器设有声光报警器。水位监测装置3设置的立杆上设有避雷器，确保设备安全。水位计4，以检测和定时通过无线网络发送水位计4的实时水位数据。由于水位计4采用嵌入式控制系统，当水位到达警戒水位后，能够向监控主机2发送预警标志位。警戒水位是在监控主机2中预先设置的警戒值。

所述水位信号接收组件设有依序进行信号和控制连接的无线水位信号接收器、主服务器和中心数据库；所述无线水位信号接收器、主服务器和中心数据库设置在城市水位监测中心。

所述监控主机的出口和水位监测装置的入口设有滤波器。

所述水位计4安装在地下水管道距离地面20-100米的位置。实现对地下水水位的监测。

监控主机2包括计算机、水位警报系统和数据库系统。监控主机2以无线网为通信平台，定时接收水位监测装置3传输的水位数据，以便集中调度管理。当水位计4的数据达到警戒值，嵌入式控制系统将报警标志位置为高，发送信息被水位警报系统接收。水位警报系统判断后，开始向预定的手机号码发送水位警报信息，同时向广播站播放预置的警报录音，及时的通知周边群众做好防洪避险工作，提高避险的及时性。水位警报系统采用VisualC++6.0作为开发工具开发，提供的通信控件MSComm是实现串行通信的通用方式。系统软件包括用户界面程序、初始化程序、短消息收发程序、紧急情况语音播报程序及水位数据存储的数据库管理程序。

监控主机2还包括手机和广播站，所述手机和广播站分别通过第二GSM无线通信接口与监控主机2相连。

监控主机2对水位监测装置3传输的水位信息进行判断，如果水位到达警戒水位，向指定手机发送短信警报，同时向广播站发送警报录音，从而及时采取应急避险措施。

监控主机2具体的判断过程为：水位计4，用于检测水位信号；信号处理单元22，连接到水位计4，用于根据水位计4检测到的水位信号生成水位状态发送指令；及信号发送单元23，连接到信号处理单元22，用于根据信号处理单元22生成的水位状态发送指令发送水位变化信号，系统还包括：信号接收模块24，用于接收信号发送单元23发送的水位变化信号；信号处理模块25，连接到信号接收模块24，用于根据信号接收模块24接收到的水位变化信号生成水位状态显示指令；状态演示模块26，连接到信号处理模块25，用于根据信号处理模块25生成的水位状态显示指令对水位变化的状态进行图像显示。由此可知，水位变化信号与水位变化的状态是相互对应的，使得工作人员通过显示的图像更易于生动、准确地掌握水位变化的状态，提高了作业效率。

信号发送单元23与信号接收模块24可以通过直接电连接实现有线连接，也可以通过无线发射/接收设备实现无线连接。当然状态演示模块26不仅能显示图像还可以播放语音。状态演示模块26可以为显示屏或指示灯，显示屏或指示灯都易于准确生动地显示水位变化的状态。

所述监控主机2与水位监测装置3之间的通信距离是0公里～20公里。

在实际应用中，上位机1以及与上位机通信的至少一台监控主机2，每台监控主机2下带若干个挂接在同一线路上的水位监测装置3，每个水位监测装置3与若干个水位计4通信。

所述监控主机2与上位机1之间利用TCP/IP以太网接口通信，每台监控主机2通过TCP/IP(网络通信协议)以太网接口对水位监测装置3远程供电和控制，监控主机2采用热插拔式积木结构设计，部署在地下水监测位置附近的分控变电站内，通过TCP/IP(网络通信协议)以太网接口连接水位监测装置3，实现远程供电和载波通讯信号共缆传输；监控主机2采用白发蓝LED对其功能、运行及故障进行明确指示。

所述水位监测装置3具备防水功能，体积小巧，无需安装在防水设备箱内，可以根据水位计4的实际安装位置，并通过一对通信电缆，实现上行和下行数据命令的传递以及工作取电。

操作人员直接通过PC机中安装的短消息客户端程序，利用AT指令控制水位警报系统收发短消息，接收各个监测终端采集的水位数据，然后对数据进行显示、存储、打印处理，并同时对监测终端的警戒值，警报录音等进行预置。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种地下水实时水位监测装置，包含上位机、监控主机、水位监测装置和水位计，其特征在于，所述上位机与监控主机之间通过TCP/IP以太网接口互相连接，监控主机与水位监测装置之间通过TCP/IP以太网接口互相连接，水位监测装置和水位计之间通过低卤低烟阻燃通信电缆互相连接；所述水位监测装置设有水位信号接收组件、供电组件、雷达液位仪、收集整理水位信号的可编程PLC控制器、无线信号传送器；所述雷达液位仪、可编程PLC控制器、无线信号传送器依序进行信号和控制连接；所述供电组件与雷达液位仪、可编程PLC控制器、无线信号传送器进行供电连接；所述无线信号接收器与水位监测装置的无线信号传送器相匹配，进行信号无线传输连接；监控主机包括计算机、水位警报系统和数据库系统；监控主机还包括手机和广播站，监控主机以无线网为通信平台，定时接收水位监测装置传输的水位数据；当水位计的数据达到警戒值，嵌入式控制系统将报警标志位置为高，发送信息被水位警报系统接收；水位警报系统判断后，开始向预定的手机号码发送水位警报信息，同时向广播站播放预置的警报录音。

2.根据权利要求1所述的地下水实时水位监测装置，其特征在于，雷达液位仪设有无线遥控器。

3.根据权利要求1所述的地下水实时水位监测装置，其特征在于，水位监测装置设置的立杆上设有避雷器。

4.根据权利要求1所述的地下水实时水位监测装置，其特征在于，所述监控主机的出口和水位监测装置的入口设有滤波器。

5.根据权利要求1所述的地下水实时水位监测装置，其特征在于，所述水位计安装在地下水管道距离地面20-100米的位置。

6.根据权利要求1所述的地下水实时水位监测装置，其特征在于，所述供电组件由依序电连接的太阳能光伏板、充电控制器和可充电蓄电池组成。

7.根据权利要求1所述的地下水实时水位监测装置，其特征在于，监控主机具体的判断过程为：水位计，用于检测水位信号；信号处理单元，连接到水位计，用于根据水位计检测到的水位信号生成水位状态发送指令；及信号发送单元，连接到信号处理单元，用于根据信号处理单元生成的水位状态发送指令发送水位变化信号，信号接收模块用于接收信号发送单元发送的水位变化信号；信号处理模块连接到信号接收模块，用于根据信号接收模块接收到的水位变化信号生成水位状态显示指令；状态演示模块连接到信号处理模块，用于根据信号处理模块生成的水位状态显示指令对水位变化的状态进行图像显示。