CN105318933A - 一种自动记录的数字化水位计 - Google Patents

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何钦
阮园园
林南坚
张记峰
张涛
苏瑞明
毛吉化
宁培淋
王银霞
范文龙
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Abstract

本发明公开了一种自动记录的数字化水位计，包括有控制电路、数据存储电路和水深计量模块，所述控制电路与数据存储电路连接，所述水深计量模块包括有编码器、联动齿轮、传输带和水位开关，所述控制电路与联动齿轮连接，所述联动齿轮的输出端通过编码器连接至控制电路的输入端，所述水位开关通过传输带与联通齿轮连接。本发明采用水位开关、编码器、联动齿轮等实现对水位的精确计算，尤其是采用水位轻触开关和设置有加强筋的锯齿传送带，保证装置的测量不受外界因素影响；同时采用多模式传输和特定编码格式，保证信号传输的实时性和安全性，并实现数据的自动采集，减少人工干预。本发明作为一种自动记录的数字化水位计可广泛应用于基坑监测领域。

Description

一种自动记录的数字化水位计
技术领域
本发明涉及基坑监测领域，尤其是一种自动记录的数字化水位计。
背景技术
在基坑监测领域，水位监测是必测的监测参数之一。在工程监测中，水位的变化间接影响基坑支护结构侧壁压力的变化及周边管线、建/构筑物的沉降变形，该项参数是安全施工重要的参考参数。现有的水位测量仪器主要有钢尺水位计和渗压计。
钢尺水位计利用“地下水导电”的原理，在探头接触水面后，接通蜂鸣器电源，从而从下拉钢尺读取地下水位深度；但该仪器测量需要通过人工测读、记录，不便于操作且无法保证数据真实性，在导电性弱的液体中无法进行测量。
渗压计直接量测水压，利用水压与水柱的线性关系（），同时辅助气压、温度修正间接量测地下水位深度。该测试仪器在测量中因属于间接测量，修正参数较多，测量精度相对较低，且在渗压计没入水面以下过多或过少都会引起较大的测量误差，在水位不能没过渗压计时，无法进行水位测量。
参照以上现有技术中的水位计设备，其存在的主要缺点为：
(1)操作不便，测量数据真实性差：钢尺水位计在定位地下水位深度后需人工测读、记录，操作不便，容易漏记、误记，无法杜绝数据伪造；
(2)适用范围小：钢尺水位计在弱导电液体中无法测量水位深度，在湿度较大环境中容易引起误测；渗压计在水位面以下深度较小时无法进行测量；
(3)测试精度低：钢尺水位计在水位面及水位面以下均触发“蜂鸣器”，认为难于判定水位的具体深度；渗压计在测试孔隙水压力时需进行温度、气压修正，同时受电缆、探头体积影响，导致测试精度较差；
(4)传输模式单一：渗压计结合频率读数仪在现场测量完成后，需将频率读数仪通过USB或串口与电脑进行连接，从而进行数据传输，传输模式单一。
(5)不能进行智能化监测：钢尺水位计和渗压计都无法实现自动采集，均需要人工干预进行数据采集。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种应用于复杂环境的自动记录的高精度数字化水位计。
本发明所采用的技术方案是：一种自动记录的数字化水位计，包括有控制电路、数据存储电路和水深计量模块，所述控制电路与数据存储电路连接，所述水深计量模块包括有编码器、联动齿轮、传输带和水位开关，所述控制电路与联动齿轮连接，所述联动齿轮的输出端通过编码器连接至控制电路的输入端，所述水位开关通过传输带与联通齿轮连接。
进一步，所述水位开关为水位轻触开关。
进一步，所述传输带为设置有加强筋的锯齿传送带。
进一步，所述传输带上还设置有信号传输线，所述信号传输线用于连接水位开关与控制电路。
进一步，还包括有提示模块，所述水位开关还通过信号传输线与提示模块连接。
进一步，所述控制电路还连接有多模式传输模块，所述多模式传输模块包括有USB传输子模块、串口传输子模块、WIFI传输子模块、GPRS传输子模块和/或蓝牙传输子模块。
进一步，所述控制电路还连接有报文生成模块，所述数据存储电路的输出端通过报文生成模块连接至多模式传输模块的输入端。
进一步，所述数据存储电路中数据采用CJSON存储格式。
本发明的有益效果是：本发明采用水位开关、编码器、联动齿轮等实现对水位的精确计算，尤其是采用水位轻触开关和设置有加强筋的锯齿传送带，保证装置的测量不受外界测量环境因素的影响；同时采用多模式传输和特定编码格式，保证信号传输的实时性和安全性，并实现数据的自动采集，减少人工干预。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中传输带结构图；
图3为本发明中水位开关的一般状态图；
图4为本发明中水位开关的工作状态图；
图5为本发明进一步实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
参照图1，一种自动记录的数字化水位计，包括有控制电路、数据存储电路和水深计量模块，所述控制电路与数据存储电路连接，所述水深计量模块包括有编码器、联动齿轮、传输带和水位开关，所述控制电路与联动齿轮连接，所述联动齿轮的输出端通过编码器连接至控制电路的输入端，所述水位开关通过传输带与联通齿轮连接。
工作过程中，控制电路驱动联动齿轮转动，联动齿轮带动编码器产生编码信号，控制电路根据编码器的编码信号得出实际上升或下降的距离，从而获知水位信息。其具体原理为：联动齿轮的齿距为固定值Li，而齿轮旋转一圈表示对应的水位开关移动的距离为k*Li，当编码器产生的信号数量为n时，则可计算得到实际水深L=n*k*Li。
进一步作为优选的实施方式，所述水位开关为水位轻触开关。
与现有技术中的霍尔开关相比，本发明中的水位轻触开关不包含任何电子器件的开关，无论测量的水中导电性如何，均不影响测量，且具有极佳的抗腐蚀性能，尤其适合用于水位计。
参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述传输带为设置有加强筋1的锯齿传送带。
进一步作为优选的实施方式，所述传输带上还设置有信号传输线，所述信号传输线用于连接水位开关与控制电路。
参照图3和图4，进一步作为优选的实施方式，还包括有提示模块3，所述水位开关2还通过信号传输线4与提示模块3连接。
如图3所示，所述水位开关2在一般状态时不工作；当水位开关2中的浮球21接触水面后，在浮力作用下对水位轻触开关进行开闭动作；当水位轻触开关到达水面并继续下降时，浮球21浮起启动轻触开关，如图4所示，从而连通提示模块3，提示模块3开始工作发出提示音，用于提醒测量人员水位轻触开关已经到达水面并完成测量；与此同时，通过信号传输线4触发控制电路向存储器发出记录数据的指令。
进一步作为优选的实施方式，所述控制电路还连接有多模式传输模块，所述多模式传输模块包括有USB传输子模块、串口传输子模块、WIFI传输子模块、GPRS传输子模块和/或蓝牙传输子模块。
参照图5，进一步作为优选的实施方式，所述控制电路还连接有报文生成模块，所述数据存储电路的输出端通过报文生成模块连接至多模式传输模块的输入端。
所述报文生成模块用于将数据存储电路中的数据封装成相应通信协议的数据包，例如TCP数据包、蓝牙数据包等。
进一步作为优选的实施方式，还可将数据存储电路中的数据封装生成蓝牙数据包，并发送至现场附近的数据传输中继节点，由该中继节点接收蓝牙数据包，并将蓝牙数据封装成TCP数据包，并通过WIFI或4G网络等实现远程传输至服务器，服务器可将TCP数据包中的内容发送至服务器内相应的的蓝牙模块并根据蓝牙协议提取其中的有效数据，从而实现基于WIFI或4G网络等无线技术拓展蓝牙通信距离，实现蓝牙信号的远距离传输，适用于水位计与服务器距离较远的情况；而当两者距离较近时，则可直接利用蓝牙通信。
进一步作为优选的实施方式，所述数据存储电路中数据采用CJSON存储格式。
当上述水位开关遇水时，控制电路可根据接收到的数据计算水位深度值，用户可以利用显示装置进行确认，然后通过CJSON编码，编码中key值包含了工地名标题、日期标题、井号标题、水位数据标题，编码中的value值则包含了工地名、日期、井号、水位数据等具体数据，存储空间以树状结构存储，树状存储形式为：
一级菜单：——>>工地名
二级菜单：——>>日期
三级菜单：——>>井号
上述数据被处理器处理后，将被存储数据存储电路和/或外设的TF卡中。
若要读取存储的数据，只需进行与上述编码操作相反的解码操作即可，即通过CJSON的解码方式，向USB口、串口等输出工地号、日期、井号、和水位数据。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种自动记录的数字化水位计，其特征在于：包括有控制电路、数据存储电路和水深计量模块，所述控制电路与数据存储电路连接，所述水深计量模块包括有编码器、联动齿轮、传输带和水位开关，所述控制电路与联动齿轮连接，所述联动齿轮的输出端通过编码器连接至控制电路的输入端，所述水位开关通过传输带与联通齿轮连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动记录的数字化水位计，其特征在于：所述水位开关为水位轻触开关。
3.根据权利要求1所述的一种自动记录的数字化水位计，其特征在于：所述传输带为设置有加强筋的锯齿传送带。
4.根据权利要求1所述的一种自动记录的数字化水位计，其特征在于：所述传输带上还设置有信号传输线，所述信号传输线用于连接水位开关与控制电路。
5.根据权利要求4所述的一种自动记录的数字化水位计，其特征在于：还包括有提示模块，所述水位开关还通过信号传输线与提示模块连接。
6.根据权利要求1所述的一种自动记录的数字化水位计，其特征在于：所述控制电路还连接有多模式传输模块，所述多模式传输模块包括有USB传输子模块、串口传输子模块、WIFI传输子模块、GPRS传输子模块和/或蓝牙传输子模块。
7.根据权利要求1所述的一种自动记录的数字化水位计，其特征在于：所述控制电路还连接有报文生成模块，所述数据存储电路的输出端通过报文生成模块连接至多模式传输模块的输入端。
8.根据权利要求1所述的一种自动记录的数字化水位计，其特征在于：所述数据存储电路中数据采用CJSON存储格式。
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