CN113514126A - 潮位遥报仪及潮位遥报系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种潮位遥报仪及潮位遥报系统，通过安装支架提供长期固定使用的基础，在安装支架上设置有防护箱体，为防护箱体内的发射机提供保护。水位传感器通过将潮位变化转换为传感信号，通过发射机进行相应信号调制处理，通过发射天线传输无线信号至接收天线，由接收天线将无线信号传输至接收机，完成潮位的可视化展示或相应数据处理。其中，发射机由防护箱体提供防护，有利于提高对高盐潮湿环境适应性。同时，发射机和接收机由集成电路模块构成，在使用和维护过程集成度高，对环境适应性好，且便于更换或维护，降低使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及测量仪器技术领域，特别是涉及一种潮位遥报仪及潮位遥报系统。
背景技术
潮位又称潮高，是海面在潮汐涨落过程中某一时刻所处位置的高度。一般用水尺或验潮仪器进行逐日逐时观测，为海上生产生活或水文研究等提供相应的数据参考。
随着信息技术的发展，潮位的观测手段也得到相应的更新，如潮位遥报仪的诞生，具备可持续观测、精度较稳定、传输距离远且节省人力成本等优点。例如专利申请号为87209196的申请名称为《无线潮位遥报仪》就公开了传统潮位遥报仪的结构，通过重锤式水位传感器、发射机、接收机组成，发射机由编制器、调制器、功放器、电源组成，接收机由调谐器、中放器、解调器、消噪器、特定码甄别器、译码器、显示器、电源组成。
然而，由于潮位遥报仪的工作环境主要为湖海等近水环境，腐蚀度高且潮湿。传统的潮位遥报仪由于电气器件多且结构松散，电气防护等级较低，对高盐潮湿环境适应性较差。同时，由于电气器件的复杂，在维护中不便于快速维修更换器件，影响使用的稳定性。因此，传统的潮位遥报仪还存在以上缺陷，导致在使用中的成本较高，且运行不稳定。
发明内容
基于此，有必要针对传统的潮位遥报仪还存在的缺陷，提供一种潮位遥报仪及潮位遥报系统。
一种潮位遥报仪，包括：
安装支架，安装支架底部用于被固定在使用位置上；
设置在安装支架上的防护箱体；
设置防护箱体内部空间的由集成电路模块构成的发射机；
设置在安装支架上的发射天线，发射天线与发射机电气连接；
与安装支架机械连接且与发射机电气连接的水位传感器；
接收天线，用于接收发射天线发射的无线信号；
由集成电路模块构成的接收机，接收机与接收天线电气连接。
上述的潮位遥报仪，通过安装支架提供长期固定使用的基础，在安装支架上设置有防护箱体，为防护箱体内的发射机提供保护。水位传感器通过将潮位变化转换为传感信号，通过发射机进行相应信号调制处理，通过发射天线传输无线信号至接收天线，由接收天线将无线信号传输至接收机，完成潮位的可视化展示或相应数据处理。其中，发射机由防护箱体提供防护，有利于提高对高盐潮湿环境适应性。同时，发射机和接收机由集成电路模块构成，在使用和维护过程集成度高，对环境适应性好，且便于更换或维护，降低使用成本。
在其中一个实施例中，发射机包括：
与水位传感器电气连接的第一信号处理模块，用于将水位传感器处理为调制信号；
第一无线通信模块，用于将调试信号通过发射天线对外发射。
在其中一个实施例中，第一无线通信模块包括数传电台或GPRS模块。
在其中一个实施例中，第一信号处理模块包括R6100无纸记录仪。
在其中一个实施例中，发射天线设置在安装支架顶部；
其中，发射天线包括全向玻璃钢天线。
在其中一个实施例中，水位传感器包括超声波测距离传感器或液位压力传感器；
其中，超声波测距离传感器固定设置在安装支架上，且水平高度固定。
在其中一个实施例中，接收机包括：
与接收天线电气连接的第二信号处理模块；
与第二信号处理模块电气连接的显示设备。
在其中一个实施例中，还包括：
供电模块，用于为发射机以及水位传感器供电。
在其中一个实施例中，防护箱体为PVC材料的防护箱体。
一种潮位遥报系统，包括云端服务器以及上述任一实施例的潮位遥报仪；
云端服务器用于接收发射天线发射的无线信号；
或，云端服务器用于向接收天线发送云端信号。
上述的潮位遥报系统，潮位遥报仪通过安装支架提供长期固定使用的基础，在安装支架上设置有防护箱体，为箱体内的发射机提供保护。水位传感器通过将潮位变化转换为传感信号，通过发射机进行相应信号调制处理，通过发射天线传输无线信号至接收天线，由接收天线将无线信号传输至接收机，完成潮位的可视化展示或相应数据处理。其中，发射机由防护箱体提供防护，有利于提高对高盐潮湿环境适应性。同时，发射机和接收机由集成电路模块构成，在使用和维护过程集成度高，对环境适应性好，且便于更换或维护，降低使用成本。云端服务器通过接收发射天线发射的无线信号或向接收天线发送云端信号，实现与潮位遥报仪的数据交互，便于后续围绕潮位遥报仪的应用拓展和开发。
附图说明
图1为一实施方式的潮位遥报仪模块结构示意图；
图2为一实施方式的潮位遥报仪安装结构示意图；
图3为另一实施方式的潮位遥报仪模块结构示意图；
图4为一实施方式的潮位遥报系统结构示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种潮位遥报仪。
图1为一实施方式的潮位遥报仪模块结构示意图，如图1所示，一实施方式的潮位遥报仪包括：
安装支架100，安装支架100底部用于被固定在使用位置上；
设置在安装支架100上的防护箱体101；
设置防护箱体101内部空间的由集成电路模块构成的发射机102；
设置在安装支架100上的发射天线103，发射天线103与发射机102电气连接；
与安装支架100机械连接且与发射机102电气连接的水位传感器104；
接收天线105，用于接收发射天线103发射的无线信号；
由集成电路模块构成的接收机106，接收机106与接收天线105电气连接。
如图1所示，安装支架100底部被固定在使用位置上，如码头、堤岸、船舷等，以提供长期稳定的使用支撑。
图2为一实施方式的潮位遥报仪安装结构示意图，如图2所示，安装支架100包括3寸管构成的主干支架和2寸管构成的支干支架。安装支架100底部固定在码头/墩柱上，起到长期支撑的效果。
同理，防护箱体101设置在安装支架100上，由安装支架100提供离地高度或离水高度，降低潮湿或水浸等不利影响。在其中一个实施例中，防护箱体101采用密封设计，有效的起到防水作用。防护箱体101表面设置有三个接头，分别用于电气连接水位传感器104、发射天线103和外部电源。作为一个较优的实施方式，防护箱体101为由1.0mm不锈钢构成的高500mm*宽400mm*深250mm的箱体，箱体材料表面涂有PVC(Polyvinyl chloride聚氯乙烯)材料的防护层。
防护箱体101内部空间用于容置发射机102，为发射机102提供防护，为发射机102提供防水防潮以及防日晒等防护，降低不利环境对发射机102的影响。
发射机102有集成电路模块构成，相比较传统多电子元件的焊接电路，整体结构更加紧密，且防护性能好。发射机102作为处理中心，将水位传感器104传输过来的电信号，转换为数字信号，并进行滤波计算，生成潮位数据。
在其中一个实施例中，图3为另一实施方式的潮位遥报仪模块结构示意图，如图3所示，发射机102包括：
与水位传感器104电气连接的第一信号处理模块200，用于将水位传感器104处理为调制信号；
第一信号处理模块200将将水位传感器104传输过来的电信号，转换为数字信号，并进行滤波计算，生成潮位数据。
第一信号处理模块200可选择模块数据处理器，包括单片机、DSP处理器等。作为一个较优的实施方式，在平衡成本和性能的同时，获取较好的防护性能和耐用性能，第一信号处理模块200选用R6100无纸记录仪。
其中，R6100无纸记录仪的处理器采用高性能的ARM Cortex-M332位的RISC内核，反应速度快；可直接电流输入：4-20mA，便于连接传感器；自带RS232C通讯接口，可通过编程，输出潮位数据；供电电源为12VDC(9VDC-18VDC)直流电源供电，便于野外作业；内置记录储存，并有断电保护，断电后仍能永久保存参数及历史数据；自带USB接口，方便历史数据导出。
在其中一个实施例中，通过对R6100无纸记录仪作适应性调整，以适应潮位遥报仪的发射机102需求，如下：
根据潮位变化的规律，R6100无纸记录仪每隔5至10分钟采集一次潮位数据——提前30秒开始采集数据，求30秒数据的平均值作为潮位数据。通过采用个区段数据的平均值作为潮位数据，有效的克服了偶然误差和波浪的影响。R6100无纸记录仪将潮位数据以潮位值字串的形式，通过总线接口如RS232接口自动定时输出至第一无线通信模块201。
在其中一个实施例中，通过在R6100无纸记录仪上增加潮位设置模块。通过潮位设置模块直接输入当前水位值，作为起算水位，避免了复杂的水准点测量及计算。作为一个较优的实施方式，潮位设置模块包括设置按键。
在其中一个实施例中，通过在R6100无纸记录仪上增加潮位输出模块。通过手动控制潮位输出模块，手动控制R6100无纸记录仪将潮位数据输出至第一无线通信模块201，以便于潮位遥报仪在安装后的维护或测试。
第一无线通信模块201，用于将调试信号通过发射天线103对外发射。
第一无线通信模块201用于将第一信号处理模块200传输过来的潮位数据进行信号调制，调制后的载波载有潮位数据，并将载波通过发射天线103向外发射。
在其中一个实施例中，第一无线通信模块201包括数传电台或GPRS模块。
作为一个较优的实施方式，数传电台包括TDX868A或TDX2000，使用230Mhz信号进行近中距离无线数据传输。
GPRS模块主要针对工业级用户，采用GSM/GPRS网络为传输媒介，为用户提供一超远距离的无线数据传输。
其中，发射天线103根据第一无线通信模块201的调制信号，向外发射无线信号。
在其中一个实施例中，如图2所示，发射天线103设置在安装支架100顶部。作为一个较优的实施方式，发射天线103选用全向玻璃钢天线，提高防腐蚀防水性能。
其中，水位传感器104与安装支架100机械连接，由安装支架100将水位传感器104固定在一特定的检测位置。水位传感器104通过检测水位，给出4-20mA的电信号作为传感信号。
在其中一个实施例中，水位传感器104包括超声波测距离传感器或液位压力传感器；
其中，超声波测距离传感器固定设置在安装支架100上，且水平高度固定。
以超声波测距离传感器为例，超声波测距离传感器采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测传感器与目标物之间的距离，采用小角度，小盲区超声波传感器，具有测量准确，无接触，防水，防腐蚀，低成本等优点。超声波测距离传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。如图2所示，超声波测距离传感器设置在安装支架100的支干支架上，支干支架将超声波测距离传感器固定在一特点的高度上，超声波测距离传感器与水位的距离，与潮位的距离呈相关关系，便于后续计算潮位。
在其中一个实施例中，超声波测距离传感器选用MIK-DP 10m量程超声波传感器或GL-102超声波传感器。作为一个较优的实施方式，超声波测距离传感器选用GL-102超声波传感器，GL-102超声波传感器具备15m量程、12V供电，有利于野外使用；且GL-102超声波传感器自带滤波、全密封，防水等级高。
以液位压力传感器为例，液位压力传感器基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号(一般为4～20mA/1～5VDC)。
液位压力传感器采用静压测量原理，当液位压力传感器的变送器投入到被测液体中某一深度时，变送器迎液面受到的压力的同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压Po与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的Po，使传感器测得压力为：ρ.g.H，通过测取压力P，可以得到液位深度。
其公式为：Ρ＝ρ.g.H+Po
式中：
P：变送器迎液面所受压力；
ρ：被测液体密度；
g：当地重力加速度；
Po：液面上大气压；
H：变送器投入液体的深度。
在其中一个实施例中，液位压力传感器选用SRF05传感器或ABSD-802传感器。作为一个较优的实施方式，选用ABSD-802传感器，并配置加长电缆。
其中，接收天线105接收发射天线103发射的无线信号，并将无线信号发送至接收机106。接收机106也由集成电路模块构成，便于维护或更换。在其中一个实施例中，接收天线105包括电台天线。
在其中一个实施例中，如图3所示，接收机106包括：
与接收天线105电气连接的第二信号处理模块202；
第二信号处理模块202用于根据接收天线105接收到的无线信号，处理出潮位信号，并将潮位信号发送至显示设备进行显示。
在其中一个实施例中，第二信号处理模块202包括数传电台或GPRS模块。
与第二信号处理模块202电气连接的显示设备203。
显示设备203用于对潮位信号进行可视化显示，直观展示潮位信息。
在其中一个实施例中，接收机106包括HMI+Arduino构造。作为一个较优的实施方式，接收机106选用WINCE平板。WINCE平板具备4.3英寸真彩LCD屏幕，显示清晰，容易构造友好的人机界面；处理器采用高性能的ARM 9，最高主频300MHZ，反应速度快；接口丰富自带两路RS232C通讯接口，方便实时数据输入输出，自带USB接口，方便历史数据导出，使用WIN CE5.0系统，便于使用VS 2008进行编程。
在其中一个实施例中，如图3所示，另一实施方式的潮位遥报仪还包括供电模块300，用于为发射机102以及水位传感器104供电。
其中，供电模块300包括储能电池或发电供电设备。
在其中一个实施例中，如图2所示，供电模块300包括光伏发电装置，光伏发电装置包括光伏发电板与储能电池，通过光伏发电板为储能电池充电，并由储能电池放电来实现对发射机102以及水位传感器104的供电。
在其中一个实施例中，光伏发电板采用50W18V，且尺寸为680*510mm的单晶太阳能板，设置角度正南偏西斜角20度。
上述任一实施例的潮位遥报仪，通过安装支架100提供长期固定使用的基础，在安装支架100上设置有防护箱体101，为防护箱体101内的发射机102提供保护。水位传感器104通过将潮位变化转换为传感信号，通过发射机102进行相应信号调制处理，通过发射天线103传输无线信号至接收天线105，由接收天线105将无线信号传输至接收机106，完成潮位的可视化展示或相应数据处理。其中，发射机102由防护箱体101提供防护，有利于提高对高盐潮湿环境适应性。同时，发射机102和接收机106由集成电路模块构成，在使用和维护过程集成度高，对环境适应性好，且便于更换或维护，降低使用成本。
本发明实施例还提供一种潮位遥报系统。
图4为一实施方式的潮位遥报系统结构示意图，如图4所示，一实施方式的潮位遥报系统包括端服务器以及上述任一实施例的潮位遥报仪；
云端服务器1000用于接收发射天线1001发射的无线信号；
或，云端服务器1000用于向接收天线1002发送云端信号。
其中，云端服务器1000通过接收发射天线1001发射的无线信号，在云端一侧完成潮位数据的可视化显示或数据处理，以便于相关用户可通过终端登录云端服务器1000获取潮位数据，实现云端大数据的潮位数据处理或应用拓展。
云端服务器1000向接收天线1002发送云端信号，由接收机承担终端设备的作用，完成相应数据获取或展示。
上述任一实施例的潮位遥报系统，潮位遥报仪通过安装支架提供长期固定使用的基础，在安装支架上设置有防护箱体，为箱体内的发射机提供保护。水位传感器通过将潮位变化转换为传感信号，通过发射机进行相应信号调制处理，通过发射天线传输无线信号至接收天线，由接收天线将无线信号传输至接收机，完成潮位的可视化展示或相应数据处理。其中，发射机由防护箱体提供防护，有利于提高对高盐潮湿环境适应性。同时，发射机和接收机由集成电路模块构成，在使用和维护过程集成度高，对环境适应性好，且便于更换或维护，降低使用成本。云端服务器1000通过接收发射天线1001发射的无线信号或向接收天线1002发送云端信号，实现与潮位遥报仪的数据交互，便于后续围绕潮位遥报仪的应用拓展和开发。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种潮位遥报仪，其特征在于，包括：
安装支架，所述安装支架底部用于被固定在使用位置上；
设置在所述安装支架上的防护箱体；
设置所述防护箱体内部空间的由集成电路模块构成的发射机；
设置在所述安装支架上的发射天线，所述发射天线与所述发射机电气连接；
与所述安装支架机械连接且与所述发射机电气连接的水位传感器；
接收天线，用于接收所述发射天线发射的无线信号；
由集成电路模块构成的接收机，所述接收机与所述接收天线电气连接。
2.根据权利要求1所述的潮位遥报仪，其特征在于，所述发射机包括：
与所述水位传感器电气连接的第一信号处理模块，用于将所述水位传感器处理为调制信号；
第一无线通信模块，用于将所述调试信号通过所述发射天线对外发射。
3.根据权利要求2所述的潮位遥报仪，其特征在于，所述第一无线通信模块包括数传电台或GPRS模块。
4.根据权利要求2所述的潮位遥报仪，其特征在于，所述第一信号处理模块包括R6100无纸记录仪。
5.根据权利要求1所述的潮位遥报仪，其特征在于，所述发射天线设置在所述安装支架顶部；
其中，所述发射天线包括全向玻璃钢天线。
6.根据权利要求1所述的潮位遥报仪，其特征在于，所述水位传感器包括超声波测距离传感器或液位压力传感器；
其中，超声波测距离传感器固定设置在所述安装支架上，且水平高度固定。
7.根据权利要求1所述的潮位遥报仪，其特征在于，所述接收机包括：
与接收天线电气连接的第二信号处理模块；
与第二信号处理模块电气连接的显示设备。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的潮位遥报仪，其特征在于，还包括：
供电模块，用于为所述发射机以及所述水位传感器供电。
9.根据权利要求1至7任意一项所述的潮位遥报仪，其特征在于，所述防护箱体为PVC材料的防护箱体。
10.一种潮位遥报系统，其特征在于，包括云端服务器以及如权利要求1至9任意一项所述的潮位遥报仪；
所述云端服务器用于接收发射天线发射的无线信号；
或，所述云端服务器用于向接收天线发送云端信号。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202110270564.7A CN113514126A (zh) | 2021-03-12 | 2021-03-12 | 潮位遥报仪及潮位遥报系统 |
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|---|---|
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- 2021-03-12 CN CN202110270564.7A patent/CN113514126A/zh active Pending
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