CN113447094A - 一种自动电测水位仪及水位测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种自动电测水位仪及水位测量方法，该水位仪包括：接收到用户按下开始按钮的操作时，控制水位仪开始工作；卷尺卷绕在直流电机上、且与探头相连；单片机在接收到开始按钮被按下的指令时，控制直流电机开始转动以使卷尺转动，直到卷尺上的探头触碰水面时，根据预设计算规则计算水位值发送至显示器显示；存储器存储水位值以及水位值对应的时间；将水位值以及时间发送至上位机；直流电机包括一个固定直径的卷轮和一个无固定直径的卷轮；卷尺在固定卷轮上缠绕一圈，剩余卷尺缠绕在另一个无动力的卷轮上。该水位仪采用自动控制方式，判断探头的短路信号来自动停止，不仅显示水位数据，而且将水位数据以及对应的时间发送至上位机供读取分析。

Description

一种自动电测水位仪及水位测量方法

技术领域

本发明涉及自动测量技术领域，具体涉及一种自动电测水位仪及水位测量方法。

背景技术

传统的电测水位计是由一卷带有电线回路和探头卷尺和一个信号电路组成。在使用时，测量人员需手动卷动水位计的摇杆，摇杆带动卷轮，使卷尺下降，当卷尺头部的探头接触到水面时，电路闭合，从而使卷筒上附带的蜂鸣器蜂鸣，使测量人员得知探头接触到水面，然后测量人员手动读取卷尺上的数字，从而得知水位数据。

在传统的电测水位计使用过程当中，测量人员需要手动的去卷动卷轮，人工判断是否接触水面，并且手动的读取深度数据，所以很有可能产生很大的误差，而且，测量人员的工作也很繁琐枯燥。并且测量的水位数据也没有记录，为数据分析带来了诸多不便。

发明内容

为此，本发明提供一种自动电测水位仪及水位测量方法，以解决现有技术中的上述问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种自动电测水位仪，包括：开始按钮、单片机、直流电机、卷尺、探头、存储器、显示器和上位机；

接收到用户按下所述开始按钮的操作时，控制所述水位仪开始工作；

所述卷尺卷绕在所述直流电机上、且与所述探头相连；

所述单片机用于在接收到所述开始按钮被按下的指令时，控制所述直流电机开始转动以使卷尺转动，直到所述卷尺上的探头触碰水面时，根据预设计算规则计算出水位值发送至显示器显示；

所述存储器存储所述水位值以及水位值对应的时间，将所述水位值以及水位值对应的时间发送至上位机供读取、分析；

所述直流电机包括一个固定直径的卷轮和一个无固定直径的卷轮；所述卷尺在固定卷轮上缠绕一圈，剩余卷尺缠绕在另一个无动力的卷轮上。

在一些实施例中，所述水位值以txt形式存储。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位仪还包括：远程控制软件，所述远程控制软件安装于上位机上，用于远程控制自动电测水位仪测量水位值，显示水位值，监测水位值的变化。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位仪中，所述根据预设计算规则计算出水位值包括：当探头接收到停止信号时，通过计时变量乘以比例值来计算时间值；时间值乘以卷尺下降的速度值，计算得到所述水位值。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位仪，还包括中断按钮，在测量过程中，接收到用户按下所述中断按钮的操作时，中断测量过程。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位仪中上位机的页面至少包括：开始监测按钮、手动测量按钮、打开数据目录按钮、当前时间、输入倒计时时间框和上位机的连接状态。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位仪中，水位值以txt形式存储入存储器中以CH376S模块作为单片机写入存储器中。

第二方面，本申请实施例还提供了一种自动电测水位测量方法，包括步骤：

检测开始按钮是否被按下；

若检测到所述开始按钮被按下的指令时，控制直流电机开始转动以使卷尺转动，直到所述卷尺上的探头触碰水面时，根据预设计算规则计算出水位值发送至显示器显示；

存储所述水位值以及每个水位值对应的时间，将所述水位值以及水位值对应的时间发送至上位机供读取、分析；

所述卷尺在固定卷轮上缠绕一圈，剩余卷尺缠绕在另一个无动力的卷轮上。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位测量方法中所述水位值以txt形式存储。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位测量方法还用于远程控制自动电测水位仪测量水位值，显示水位值，监测水位值的变化。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位测量方法中还包括所述根据预设计算规则计算出水位值包括：当探头接收到停止信号时，通过计时变量乘以比例值来计算时间值；时间值乘以卷尺下降的速度值，计算得到所述水位值。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位测量方法中在测量过程中，意外发生时，按下中断按钮，中断测量过程。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位测量方法中远程控制页面至少包括：开始监测按钮、手动测量按钮、打开数据目录按钮、当前时间、输入倒计时时间框和上位机的连接状态，

所述开始监测按钮接收到用户的点击后监测水位值；

所述手动测量按钮接收到用户的点击后手动测量水位值；

打开数据目录按钮接收到用户的点击后打开以txt形式存储的水位值；

所述输入倒计时时间框接收到用户的点击后手动输入自动电测水位仪的监测时间。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位测量方法中所述水位值以txt形式存储入存储器中以CH376S模块作为单片机写入存储器中。

本发明具有如下优点：本申请实施例提供的一种自动电测水位仪及水位测量方法，该水位仪包括：接收到用户按下开始按钮的操作时，控制水位仪开始工作；卷尺卷绕在所述直流电机上、且与探头相连；单片机用于在接收到开始按钮被按下的指令时，控制直流电机开始转动以使卷尺转动，直到卷尺上的探头触碰水面时，根据预设计算规则计算出水位值发送至显示器显示；存储器存储水位值以及水位值对应的时间；直流电机包括一个固定直径的卷轮和一个无固定直径的卷轮；所述卷尺在固定卷轮上缠绕一圈，剩余卷尺缠绕在另一个无动力的卷轮上。该水位仪采用自动控制方式，通过判断探头的短路信号来自动停止，不仅显示水位数据，而且显示水位数据以及对应的时间供其他设备读取，分析。相较于传统水位仪，本申请大大减轻了水位测量人员的工作量，提高了测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明一些实施例提供的一种自动电测水位仪示意图；

图2为本发明一些实施例提供的一种自动电测水位测量方法。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

介绍本申请实施例之前，首先介绍本申请的单片机的技术发展(1)内部结构

单片机的集成化程度已经越来越高，单位面积上的元件在以数十倍数百部的速度增长。

有的单片机含有网络模块，所以能够和互联网或者局域网相连接，从而进行与其他设备进行通信，进而组成物联网。因此，这类单片机在进行网络控制时十分方便，不需要另外添加网络功能元件，仅仅进行简单的设计，便可组成复杂的控制系统。

为了能在变频控制例如变频空调中方便使用单片机，使其具有较大的经济效益。这些相应应用范围的单片机都具有PWM控制电路也就是脉宽调制电路。

单片机的集成程度越来越高，这种单片机将越来越多的核心组合在一起。比如典型的三核心单片机，由三个核组成：处于中心地位的核心用来处理数据和程序存核；另外一个是微控制器和DSP核，还有一个核心为ASIC，即外围专用集成电路核。

此类单片机在超高速计算和对数据的特殊处理上面极大的提高了单片机的性能。它和传统单片机相比极大的提高了单片机的性能，增强了单片机的功能。

(2)功耗、封装技术的进步

新的单片机的功耗在制程技术大大的提高并且在大部分单片机的工作方式编程更加智能后得到了极大的降低，新式单片机的工作方式有点类似于一般家用电脑的工作方式，比如具有自动休眠，根据计算任务的大小自动分配处理核心等功能。

随着高精度贴片工艺在智能芯片生产中的大量采用，单片机的封装水平也产生了极大提高，进而大大的减少了自身的重量和体积。从而增加了自身的稳定性和康外界环境的干扰能力。

目前各单片机生产商都努力提高单片机对电压条件的适应能力，使其在面对突变的过高或者过低的电压时都能依然正常工作，或者是在极限条件下仍能坚持一定时间。现在，一般的适合家庭用的单片机可以在3.3～5.5V的电压下正常工作。而一些具有更强电压适应能力的单片机则可以在2.2～6V的条件下工作。

(3)工艺上的进步

在手机和电脑芯片制造商相互竞争的局面下，现在的智能芯片制程已经向10NM发展。单片机利用了这一技术的发展，大大降低了芯片的制程。从而大大地提高了单片机的内部的晶体管密度和性能可靠程度而且也大大的降低了单片机的发热和功耗。

(4)单片机的互联网化

单片机的有一个别名，也就是嵌入式微控制器。之所以单片机拥有这个名称，是原因它具有嵌入到其他大型设备中的功能。目前，把单片机连接上互联网或者物联网来进行远程综合管理已经非常普遍。

然而现今主流的互联网技术一直都具有胖服务器、瘦用户机的特征。但对于嵌入式设备的控制显然是不必要的。为了方便单片机设备连接Internet，需要进行反向的思考。为了使嵌入式设备，如单片机控制的工业机械，能有效地与互联网的连接，需要为嵌入式微控制器设计出专门设备。

目前，在国际上已经有许多公司进行单片机与互联网连接相关方面的研究。同时国内厂商也研发出了各种嵌入式互联网芯片，如乐鑫信息科技公司开发的esp8266芯片，该芯片可以自主的创建或者连接互联网，并且支持用户自主开发固件，以支持相应的功能。

与国外不同的是，国内的嵌入式互联网芯片和物联网平台的提供厂商是不同的，物联网云平台并不提供具体芯片，只提供各种软件接口和应用。需要用户自己选择互联网芯片进行开发。

(5)单片机可靠性发展

在单片机的各种应用中，为了扩大单片机的应用范围和领域，各厂家纷纷提高单片机自身的可靠性。下面列举数例：

低噪声布线技术及驱动技术

在较为老旧的单片机中，电源和地线通常为左上右下或者右上左下对称分布在电路上。但是这样布置电路就会使电源噪声通过整个芯片，从而对内部电路产生干扰。现在，许多微控制器在两个相邻引脚上安装接地和电源引脚。这不仅可以降低了穿过整个芯片的电流，而且让印刷电路板更易于安装去耦电容，并且可以减少系统噪音。

现在新式的单片机的输出能力产生了极大的提高，但是这些大电流驱动电路被集成到芯片中，会在单片机中产生各种干扰性质的噪声，新式的微控制器使用“跳变沿软化技术”消除了大电流带来的高电流瞬态噪声。

高频外部时钟作为一种不可忽视的噪声源，会对单片机和外部电路产生极大的干扰，而采用低频时钟，可显著降低单片机系统的噪声。但当时钟频率比较低的时候，单片机内部的总线速度会随之降低，所以一些单片机采用锁相环技术，避免了这个问题。从而大大的降低了噪声，而又没有过分的损失单片机的计算和数据处理速度。

(6)单片机多样性发展

随着技术的发展和进步，不同厂家生产处不同种类的单片机，分别适用于各种不同的应用环境，但是占据主流的仍旧是80C51系列的单片机。但是可以预见的是，随着单片机厂家的技术不断提高，竞争更加激烈，单片机会越来越多样化。

图1为本发明一些实施例提供的一种自动电测水位仪示意图；

第一方面，本申请实施例提供了一种自动电测水位仪，结合图1，包括：开始按钮101、单片机102、直流电机103、卷尺104、探头105、存储器106、显示器107和上位机108；

接收到用户按下所述开始按钮101的操作时，控制所述水位仪开始工作；

所述卷尺104卷绕在所述直流电机103上、且与所述探头105相连；

所述单片机102用于在接收到所述开始按钮被按下的指令时，控制所述直流电机开始转动以使卷尺转动，直到所述卷尺上的探头触碰水面时，根据预设计算规则计算出水位值发送至显示器107显示；

所述存储器106存储所述水位值以及水位值对应的时间；将所述水位值以及水位值对应的时间发送至上位机108供读取、分析；

所述直流电机103包括一个固定直径的卷轮和一个无固定直径的卷轮；所述卷尺在固定卷轮上缠绕一圈，剩余卷尺缠绕在另一个无动力的卷轮上。

该水位仪采用自动控制方式，通过判断探头的短路信号来自动停止，不仅显示水位数据，而且存储水位数据以及对应的时间供其他设备读取，分析。相较于传统水位仪，本申请减轻了水位测量人员的工作量，提高了测量精度。

在一些实施例中，所述水位值以及水位值对应的时间以txt形式存储。

具体的，本申请实施例中以CH376S模块作为单片机写入存储器SD卡数据的功能模块，在每次自动测量水位之后，将测量的数据以txt文本的形式写入的存储器SD卡中，将数据持久化，供其他设备读取，分析。

同时，还利用单片机内部的时钟日期模块，将测量数据时的日期时间与记录数据同时写入存储器SD卡中。为避免时钟日期经过长久运行出现误差，本水位计可以通过日期时间调整功能对时间进行校正。本水位计的单片机和测量系统模块即可以单独使用，也可以与上位机连接使用，方便数据传输和分析。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位仪还包括：远程控制软件，所述远程控制软件安装于上位机上，用于远程控制自动电测水位仪测量水位值，显示水位值，监测水位值的变化。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位仪中上位机的页面至少包括：开始监测按钮、手动测量按钮、打开数据目录按钮、当前时间、输入倒计时时间框和上位机的连接状态。

具体的，本申请实施例中的远程控制软件包含一套USB转串口驱动和水位计控制程序，用户可以通过软件点击手动测量按钮手动测量水位。也可以通过输入倒计时时间自动进行监测。并将水位变动数据按照折线图绘制出来。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位仪中，所述根据预设计算规则计算出水位值包括：当探头接收到停止信号时，通过计时变量乘以比例值来计算时间值；时间值乘以卷尺下降的速度值，计算得到所述水位值。

具体的，本申请实施例中，单片机在控制电机时，内部有一个计时程序，在每一个控制电机的程序循环后，单片机中的计时变量就会自加一次，由于每次循环的时间是相等的，所以可以通过计时变量乘以一个比例值来推断真实的时间。当探头接收到停止信号时，单片机将此变量通过计算，乘以卷尺下降的速度值，就可以判断出真实的深度值，然后控制显示器将此值显示出来。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位仪，还包括中断按钮，在测量过程中，接收到用户按下所述中断按钮的操作时，中断测量过程。

具体的，本申请实施例中，在测量人员使用过程中可能会出现各种意外情况，例如发现仪器没有放好，或者测量过程中仪器出现了位移，考虑到此类情况，本设计除了有测量按钮外，还有中断按钮，在测量过程中，如果发生了意外，可以按下该按钮，从而中断测量过程。

图2为本发明一些实施例提供的一种自动电测水位测量方法。

第二方面，结合图2，本申请实施例还提供了一种自动电测水位测量方法，包括步骤：

S201：检测开始按钮是否被按下；

S202：若检测到所述开始按钮被按下的指令时，控制直流电机开始转动以使卷尺转动，直到所述卷尺上的探头触碰水面时，根据预设计算规则计算出水位值发送至显示器显示；

S203：存储所述水位值以及每个水位值对应的时间，将水位值以及水位值对应的时间发送至上位机供读取、分析；

其中，所述卷尺在固定卷轮上缠绕一圈，剩余卷尺缠绕在另一个无动力的卷轮上。

本申请中的该水位仪采用自动控制方式，检测开始按钮是否被按下，通过判断探头的短路信号来自动停止，不仅显示水位数据，而且显示水位数据以及对应的时间供其他设备读取，分析。相较于传统水位仪，本申请大大减轻了水位测量人员的工作量，提高了测量精度。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位测量方法中所述水位值以及水位值对应的时间以txt形式存储。

具体的，本申请实施例中以CH376S模块作为单片机写入存储器SD卡数据的功能模块，在每次自动测量水位之后，将以及水位值对应的时间以txt文本的形式写入的存储器SD卡中，将数据持久化，供其他设备读取，分析。

同时，还利用单片机内部的时钟日期模块，将测量数据时的日期时间与记录数据同时写入存储器SD卡中。为避免时钟日期经过长久运行出现误差，本水位计可以通过日期时间调整功能对时间进行校正。本水位计的单片机和测量系统模块即可以单独使用，也可以与上位机连接使用，方便数据传输和分析。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位测量方法还用于远程控制自动电测水位仪测量水位值，显示水位值，监测水位值的变化。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位测量方法中上位机的页面至少包括：开始监测按钮、手动测量按钮、打开数据目录按钮、当前时间、输入倒计时时间框和上位机的连接状态。

所述开始监测按钮接收到用户的点击后监测水位值；

所述手动测量按钮接收到用户的点击后手动测量水位值；

打开数据目录按钮接收到用户的点击后打开以txt形式存储的水位值；

所述输入倒计时时间框接收到用户的点击后手动输入自动电测水位仪的监测时间。

具体的，本申请实施例中的远程控制软件包含一套USB转串口驱动和水位计控制程序，用户可以通过软件点击手动测量按钮手动测量水位。也可以通过输入倒计时时间自动进行监测。并将水位变动数据按照折线图绘制出来。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位测量方法中还包括所述根据预设计算规则计算出水位值包括：当探头接收到停止信号时，通过计时变量乘以比例值来计算时间值；时间值乘以卷尺下降的速度值，计算得到所述水位值。

具体的，本申请实施例中，单片机在控制电机时，内部有一个计时程序，在每一个控制电机的程序循环后，单片机中的计时变量就会自加一次，由于每次循环的时间是相等的，所以可以通过计时变量乘以一个比例值来推断真实的时间。当探头接收到停止信号时，单片机将此变量通过计算，乘以卷尺下降的速度值，就可以判断出真实的深度值，然后控制显示器将此值显示出来。

在一些实施例中，上述一种自动电测水位测量方法中在测量过程中，意外发生时，按下中断按钮，中断测量过程。

具体的，本申请实施例中，在测量人员使用过程中可能会出现各种意外情况，例如发现仪器没有放好，或者测量过程中仪器出现了位移，考虑到此类情况，本设计除了有测量按钮外，还有中断按钮，在测量过程中，如果发生了意外，可以按下该按钮，从而中断测量过程。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (10)

1.一种自动电测水位仪，其特征在于，包括：开始按钮、单片机、直流电机、卷尺、探头、存储器、显示器和上位机；

接收到用户按下所述开始按钮的操作时，控制所述水位仪开始工作；所述卷尺卷绕在所述直流电机上、且与所述探头相连；所述单片机用于在接收到所述开始按钮被按下的指令时，控制所述直流电机开始转动以使卷尺转动，直到所述卷尺上的探头触碰水面时，根据预设计算规则计算出水位值发送至显示器显示；所述存储器存储所述水位值以及水位值对应的时间，将所述水位值以及水位值对应的时间发送至上位机供读取、分析；所述直流电机包括一个固定直径的卷轮和一个无固定直径的卷轮；所述卷尺在固定卷轮上缠绕一圈，剩余卷尺缠绕在另一个无动力的卷轮上。

2.根据权利要求1所述的自动电测水位仪，其特征在于，所述水位值以及水位值对应的时间以txt形式存储入存储器中。

3.根据权利要求1所述的自动电测水位仪，其特征在于，还包括：远程控制软件，所述远程控制软件安装于所述上位机上，用于远程控制自动电测水位仪测量水位值，显示水位值，监测水位值的变化。

4.根据权利要求3所述的自动电测水位仪，其特征在于，所述上位机的页面至少包括：开始监测按钮、手动测量按钮、打开数据目录按钮、当前时间、输入倒计时时间框和上位机的连接状态。

5.根据权利要求2所述的自动电测水位仪，其特征在于，所述水位值以txt形式存储入存储器中以CH376S模块作为单片机写入存储器中。

6.一种自动电测水位测量方法，其特征在于，包括步骤：

检测开始按钮是否被按下；若检测到所述开始按钮被按下的指令时，控制直流电机开始转动以使卷尺转动，直到所述卷尺上的探头触碰水面时，根据预设计算规则计算出水位值发送至显示器显示；存储所述水位值以及每个水位值对应的时间；将所述水位值以及水位值对应的时间发送至上位机供读取、分析；所述卷尺在固定卷轮上缠绕一圈，剩余卷尺缠绕在另一个无动力的卷轮上。

7.根据权利要求1所述的自动电测水位测量方法，其特征在于，所述水位值以及水位值对应的时间以txt形式存储入存储器中。

8.根据权利要求6所述的自动电测水位测量方法，其特征在于，所述方法还包括：远程控制自动电测水位仪测量水位值，显示水位值，监测水位值的变化。

9.根据权利要求8所述的自动电测水位测量方法，其特征在于，所述远程控制页面至少包括：开始监测按钮、手动测量按钮、打开数据目录按钮、当前时间、输入倒计时时间框和上位机的连接状态，

所述开始监测按钮接收到用户的点击后监测水位值；

所述手动测量按钮接收到用户的点击后手动测量水位值；

打开数据目录按钮接收到用户的点击后打开以txt形式存储的水位值；

所述输入倒计时时间框接收到用户的点击后手动输入自动电测水位仪的监测时间。

10.根据权利要求7所述的所述的自动电测水位测量方法，其特征在于，所述水位值以txt形式存储入存储器中以CH376S模块作为单片机写入存储器中。

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