CN107884026A

CN107884026A - 一种用于渠道、河道的智能水量测量系统

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Publication number: CN107884026A
Application number: CN201610866722.4A
Authority: CN
Inventors: 张凯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2018-04-06

Abstract

本发明公开了一种用于渠道、河道的智能水量测量系统，该系统操作灵活方便、适应性强、测量准确、全天候测量、实用可靠、安装方便，以12伏大容量聚合物锂离子电池加太阳能电池板充电的方案供电，数据可在地显示、可在地用U盘拷贝，也可通过GPRS模块远程传输的数据管理方式。在使用时，该系统可根据渠道的不同通过GPRS远程进行参数的设定，灵活配置传感器个数，适用于各种农田灌溉渠道或者河道的在地或远程实时水位、流量、水量监测，为农业灌溉用水提供准确地实时数据。

Description

一种用于渠道、河道的智能水量测量系统

技术领域

本发明属于自动化检测技术领域，涉及智能实时水位、流量、水量测量系统，尤其涉及一种用于渠道、河道的智能水量测量系统。

背景技术

明渠测流是灌区节约用水、提高灌水质量和灌溉效率的有效措施，是执行用水计划过程中能准确引水、输水、配水和灌水的重要手段，也是核定和计收水费的主要依据。采用基础的水尺或者测绳测量获取水位数据，整个测量过程繁琐、费时、费力，而且易受人为因素影响，读数误差较大，而且夜晚测量读数不便导致误差更大。

我国从20世纪50年代开始开展灌区量水技术方面的研究和应用，灌区量水经过60多年的发展，在量水方式、计量精度、数据读取、信号传输等环节都取得一定的研究成果，现有的量水设备已达100多种。

针对大江、大河、大湖泊或是重要河道的水位和水深采用的测量装置是比较精密的电子测量仪器；而对小型的河道、浅水湖泊、池塘和灌溉水渠等进行水位实时远程监测时，尤其是对所有研究河道进行同步数据监测时，由于灌溉水渠的水位测量具有测点多而分散的特点，需要大批量测量仪器进行同步测量。然而现有的测量仪器存在以下几个问题：1.二次仪表功能只限于统计累计水量，瞬时水位、流量等数据无法现场存储、导出；2.远传系统投资大，后期维修成本高、信号不稳定；3.供电以AC220伏为主，电力难保障，特别是对于偏远地区，不适合灌区的广泛运用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种结构简单、易安装、供电方便、成本低、测量精度高、适用范围广的智能水量测量系统，该系统能够实现在地实时显示和远程实时测量各种渠道、河道的水位、流量及水深。

本发明通过以下技术方案实现：一种用于渠道、河道的智能水量测量系统，包括防水电源盒、太阳能电池板、智能水位检测仪、GPRS模块、立杆支架、液位变送器、上位机，所述防水电源盒内安装在太阳能电池板背面，其内部设有大容量聚合物锂离子电池、稳压模块、GPRS模块，通过将太阳电池板输出的电能经稳压模块给大容量聚合物锂离子电池充电，并给整个系统供电；所述智能水位检测仪与防水电源盒、太阳能电池板、GPRS模块及液位变送器通过立杆支架内导线组成电路部分，使用时，上位机根据铺设的渠道形状通过GPRS模块远程设置测量参数，并利用智能水位检测仪控制GPRS模块及液位变送器电路工作，实现水位、流量、水量数据采集处理并无线发送至上位机，完成数据显示、存储及入网；所述液位变送器为投入式静压力液位变送器；

所述智能水位检测仪设有主控单元、显示操作单元，所述主控单元与显示操作单元互通连接，并通过GPRS模块与上位机实现无线连接，所述主控单元包括ARM芯片控制模块、信号采集模块、运算模块、时间控制模块、渠道选择模块、数据存储模块、USB传输模块，所述ARM芯片控制模块用于控制智能水位检测仪的电路工作；所述信号采集模块与ARM芯片控制模块、液位变送器以不同引脚相连，根据铺设渠道的不同，可灵活的选择连接以及采集液位变送器传入的信号；所述运算模块内设嵌入式软件程序用于计算河道实时水位、流量、水量数据；所述时间控制模块用于记录监测实时时间以及控制系统监测时间；所述渠道选择模块用于根据渠道的特定形态通过上位机设置配置文件；所述数据存储模块用于存储监测数据；所述USB传输模块用于外接U盘实地读取监测数据。

进一步地，根据渠道、河道监测需求，所述液位变送器可设置为单路投入式静压力液位变送器，也可以设置为双路投入式静压力液位变送器。

进一步地，所述显示操作单元包括液晶显示屏、与液位变送器对应的接口、复位按钮、背景灯按钮、数据清零按钮及清屏按钮，可在所述液晶显示屏上读取不同渠道配置文件相应的水位、流量、水量及实时时间。

进一步地，所述稳压模块能够将太阳电池板输出的电能稳定在12伏给大容量聚合物锂离子电池充电。

进一步地，所述智能水位检测仪所有外部接线均采用航空接口连接。

进一步地，所述投入式静压力液位变送器选用GB-2100A型扩散硅液位变送器。

进一步地，所述所述智能水位检测仪内还设置有警报模块，用于监测装置异常报警和监测完成提示。

进一步地，所述智能水量测量系统可用于测量各种不同渠道、河道，所述渠道、河道截面可铺设为各种形状，包括规则形状、有泉孔等。

本发明所述的电子式智能实时水位监测装置具备如下有益效果：

1、本发明在实现渠道水位数据的自动采集存储、现场显示及在地U盘读取拷贝的同时，还可通过GPRS模块远程传输的数据管理方式，实现渠道水位、流量、水量的远程管理控制，便于管理者迅速及时地了解和掌握渠道水文情况以及用水者的用水量,及时作出决策,有利于水资源合理配置。

2、本发明通过太阳能电池板与大容量聚合物锂离子电池、稳压模块的配合使用，能够实现超长工作时间、全天候水位测量，测量数据全面、完整。

3、本发明智能水位检测仪的运算模块内设有嵌入式软件程序用于对水位信息进行多次采集平均，测量结果准确度高，误差小，之后通过渠道拟合得到参数编写程序计算得出流量，最后通过积分算法得出水量，最终实现了水位、流量、水量的实时测量。

4、本发明结构简单、安装方便、坚固可靠、易操作，可用于测量各种不同渠道、河道，适用范围广，无需人为过多干涉，只需通过上位机配置好参数，就可对多种渠道进行测量监测。

附图说明

图1是本发明用于渠道、河道的智能水量测量系统的功能模块结构示意图；

图2是本发明用于渠道、河道的智能水量测量系统的结构示意图；

图3是本发明的显示操作单元结构示意图。

图4是本发明方形截面渠道监测示意图。

图5是本发明梯形截面渠道监测示意图。

图6是本发明设有泉孔渠道监测示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

请参阅图1-3，本发明一种用于渠道、河道的智能水量测量系统，包括防水电源盒1、太阳能电池板2、智能水位检测仪3、GPRS模块4、立杆支架5、液位变送器6、上位机7，所述防水电源盒1内安装在太阳能电池板2背面，其内部设有大容量聚合物锂离子电池8、稳压模块9、GPRS模块4，通过将太阳电池板2输出的电能经稳压模块9给大容量聚合物锂离子电池8充电，并给整个系统供电；所述智能水位检测仪3与防水电源盒1、太阳能电池板2、GPRS模块4及液位变送器6通过立杆支架5内导线组成电路部分，使用时，上位机7根据铺设的渠道形状通过GPRS模块4远程设置测量参数，并利用智能水位检测仪3控制GPRS模块4及液位变送器6电路工作，实现水位、流量、水量数据采集处理并无线发送至上位机7，完成数据显示、存储及入网；所述液位变送器6为投入式静压力液位变送器；

所述智能水位检测仪3设有主控单元31、显示操作单元32，所述主控单元31与显示操作单元32互通连接，并通过GPRS模块4与上位机7实现无线连接，所述主控单元31包括ARM芯片控制模块310、信号采集模块311、运算模块312、时间控制模块313、渠道选择模块314、数据存储模块315、USB传输模块316，所述ARM芯片控制模块310用于控制智能水位检测仪3的电路工作；所述信号采集模块311与ARM芯片控制模块310、液位变送器6以不同引脚相连，根据铺设渠道的不同，可灵活的选择连接以及采集液位变送器6传入的信号；所述运算模块312内设嵌入式软件程序用于计算河道实时水位、流量、水量数据；所述时间控制模块313用于记录监测实时时间以及控制系统监测时间；所述渠道选择模块314用于根据渠道的特定形态通过上位机设置配置文件；所述数据存储模块315用于存储监测数据；所述USB传输模块316用于外接U盘实地读取监测数据。

根据渠道、河道监测需求，所述液位变送器6可设置为单路投入式静压力液位变送器，也可以设置为双路投入式静压力液位变送器。

所述显示操作单元32包括液晶显示屏320、与液位变送器对应的接口321、复位按钮322、背景灯按钮323、数据清零按钮324及清屏按钮325，可在所述液晶显示屏上读取不同渠道配置文件相应的水位、流量、水量及实时时间。

所述稳压模块9能够将太阳电池板2输出的电能稳定在12伏给大容量聚合物锂离子电池8充电。

所述智能水位检测仪3所有外部接线均采用航空接口连接。

所述投入式静压力液位变送器选用GB-2100A型扩散硅液位变送器。

所述所述智能水位检测仪3内还设置有警报模块，用于监测装置异常报警和监测完成提示。

所述智能水量测量系统可用于测量各种不同渠道、河道，所述渠道、河道截面可铺设为各种形状，包括规则形状、有泉孔等。

本发明的工作原理：系统使用时，首先将渠道中某段改造渠道为特定形态，如规则形状、截面梯形、截面方形、有泉孔等，便于数学模型的拟合与渠道参数的计算；选择立柱5安装地点，将智能水位检测仪3、防水电源盒1、太阳能电池板2、GPRS模块4、液位变送器6依次固定安装在立柱5上；稳压模块9将太阳电池板2输出的8-40伏电能稳定在12伏给大容量聚合物锂离子电池8充电，为整个系统供电；上位机7根据铺设的渠道形状拟合出测量参数，通过GPRS远程将数据输入到智能水位检测仪中进行配置，并根据需要安装液位变送器的个数；将液位变送器6安装于渠道底部，由于水深与水压存在线性关系，液位变送器6将水压信息转换为与水深相关的电信号传至智能水位检测仪3中，由智能水位检测仪3中的运算模块312计算出渠道实时的流量、水量信息，在智能水位检测仪3的液晶显示屏320上实时显示渠道参数、水位、流量、水量，可通过USB传输模块316外接U盘实地读取监测数据，也可通过GPRS模块4将监测数据传送至上位机7，完成数据显示、存储及入网。

实施例1，将需监测的渠道截面铺设为方形，如图4，通过上位机对铺设的渠道形状进行拟合，与智能水位检测仪进行配置，设置液位变送器为单路投入式静压力液位变送器，使用时，可在智能水位检测仪的液晶显示屏上实时读取渠道水深、流量、水量、日期等数据信息。

实施例2，将需监测的渠道截面铺设为梯形，如图5，通过上位机对铺设的渠道形状进行拟合，与智能水位检测仪进行配置，设置液位变送器为单路投入式静压力液位变送器。使用时，可在智能水位检测仪的液晶显示屏上实时读取渠道水深、流量、水量、日期等数据信息。

实施例3，在渠道上、下游之间铺设一泉孔，如图6，由上位机根据渠道的形状拟合出参数由GPRS远程将数据输入到智能水位检测仪中进行配置，设置液位变送器为双路投入式静压力液位变送器。使用时，可在智能水位检测仪的液晶显示屏上实时读取渠道上下游参数、流量、水量等数据信息。

本发明具有灵活方便、适应性强、测量准确、全天候测量、实用可靠、安装方便等诸多优点，适用于各种农田灌溉渠道或者河道的在地或远程实时水位、流量、水量监测，为农业灌溉用水提供准确地实时数据。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种用于渠道、河道的智能水量测量系统，包括防水电源盒、太阳能电池板、智能水位检测仪、GPRS模块、立杆支架、液位变送器、上位机，其特征在于：所述防水电源盒内安装在太阳能电池板背面，其内部设有大容量聚合物锂离子电池、稳压模块、GPRS模块，通过将太阳电池板输出的电能经稳压模块给大容量聚合物锂离子电池充电，并给整个系统供电；所述智能水位检测仪与防水电源盒、太阳能电池板、GPRS模块及液位变送器通过立杆支架内导线组成电路部分，使用时，上位机根据铺设的渠道形状通过GPRS模块远程设置测量参数，并利用智能水位检测仪控制GPRS模块及液位变送器电路工作，实现水位、流量、水量数据采集处理并无线发送至上位机，完成数据显示、存储及入网；所述液位变送器为投入式静压力液位变送器；

2.根据权利要求1所述的一种用于渠道、河道的智能水量测量系统，其特征在于：根据渠道、河道监测需求，所述液位变送器可设置为单路投入式静压力液位变送器，也可以设置为双路投入式静压力液位变送器。

3.根据权利要求1所述的一种用于渠道、河道的智能水量测量系统，其特征在于：所述显示操作单元包括液晶显示屏、与液位变送器对应的接口、复位按钮、背景灯按钮、数据清零按钮及清屏按钮，可在所述液晶显示屏上读取不同渠道配置文件相应的水位、流量、水量及实时时间。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于渠道、河道的智能水量测量系统，其特征在于：所述稳压模块能够将太阳电池板输出的电能稳定在12伏给大容量聚合物锂离子电池充电。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于渠道、河道的智能水量测量系统，其特征在于：所述智能水位检测仪所有外部接线均采用航空接口连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种用于渠道、河道的智能水量测量系统，其特征在于：所述投入式静压力液位变送器选用GB-2100A型扩散硅液位变送器。

7.根据权利要求1或2所述的一种用于渠道、河道的智能水量测量系统，其特征在于：所述智能水位检测仪内还设置有警报模块，用于监测装置异常报警和监测完成提示。

8.根据权利要求1或2所述的一种用于渠道、河道的智能水量测量系统，其特征在于：所述智能水量测量系统可用于测量各种不同渠道、河道，所述渠道、河道截面可铺设为各种形状，包括规则形状、有泉孔等。