CN203929278U - 一种温度梯度和冰层厚度的在线自动监测装置 - Google Patents
一种温度梯度和冰层厚度的在线自动监测装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种温度梯度和冰层厚度的在线自动监测装置,主要结构有电控箱、电路板、蓄电池箱、光伏电池板、屏蔽电缆、传感信息接线盒、温度传感器阵列板、GPRS天线、信息采集转换器、光伏充电控制器,采用机械结构和集成电路相结合的设计,采用温度传感器采集冰层上部、中间及水下的温度和冰层厚度变化,经微计算机进行程序化、信息化处理,对冰层情况进行自动在线采集监测,并进行预警预报,并与移动通讯GPRS技术相结合,使信息传输更加迅速准确,采用光伏电源,很好的解决了供电安全,此装置设计先进、结构紧凑合理,安装使用方便,冰情数据采集传输快捷,数据处理迅速准确,实现了自动化、程序化,是十分理想的温度梯度和冰层厚度的在线自动监测装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种温度梯度和冰层厚度的在线自动监测装置,属水文监测、冰凌灾害预警预报的技术领域。
背景技术
在北方地区,冬季河流、湖泊中会产生结冰现象,由于冬季寒冷程度的增加,冰水温度会降低,冰层厚度会增加,常会在冬、春季冰层融化时在河流中引发冰凌灾害,给水工结构物的安全运行和人民的生命财产常会造成重大威胁。
如何掌握河流、湖泊的温度梯度和冰层厚度是一个重要的研究课题;目前主要通过气象站监测空气温度,通过接触式和非接触式的方法监测冰层厚度,例如接触式的人工凿冰观测法和热电阻法,人工凿冰观测法和热电阻法劳动强度大、危险性高;非接触式监测主要通过遥感、雷达和声纳技术实现监测,遥感技术适应于对大面积结冰区域的观测,遥感卫星数据得到的冰层厚度数据与冰层真实厚度相差较大;雷达和声纳检测仪器价格昂贵,自动化程度低,不能广泛应用;以上监测技术均存在弊端和不足。
发明内容
发明目的
本实用新型的目的是针对背景技术的不足,采用微计算机信息摄取技术,采用温度传感器采集冰情信息,采用GPRS通讯进行信息传输,光伏电源供电,计算机程序处理温度和冰层信息,对湖泊、河流的水温、冰情信息进行自动采集监测,并进行预测预报,以大幅度提高温度梯度和冰层厚度监测的准确性,实现信息化、自动化在线监测。
技术方案
本实用新型主要结构包括:电控箱、显示屏、指示灯、电源开关、冰上温度信息控制器、冰中温度和冰层厚度信息控制器、冰下温度信息控制器、电路板、控制电路、蓄电池箱、光伏电池板、屏蔽电缆、电源接线盒、传感信息接线盒、GPRS发射天线、温度传感器阵列板、冰上温度传感器阵列组、冰中温度和冰层厚度传感器阵列组、冰下温度传感器阵列组、信息处理计算机、打印机、GPRS接收天线、信息采集转换器、蓄电池、光伏充电控制器;
电控箱为矩形,在电控箱的前部面板上设有液晶显示屏、指示灯、电源开关、冰上温度信息控制器、冰中温度和冰层厚度信息控制器、冰下温度信息控制器;在电控箱的左上部设有GPRS发射天线;在电控箱的左部设有电源接线盒,电源接线盒通过屏蔽电缆连接蓄电池箱,蓄电池箱通过屏蔽电缆连接光伏电池板;在电控箱的右部设有温度传感器信息接线盒,温度传感器信息接线盒通过屏蔽电缆连接温度传感器阵列板,温度传感器阵列板上设有冰上温度传感器阵列组、冰中温度和冰层厚度传感器阵列组、冰下温度传感器阵列组;
在电控箱内设有电路板、温度信息采集转换器,并由导线互相连接,电路板上为控制电路;
在蓄电池箱内设有蓄电池、光伏充电控制器,并由导线互相连接;
在信息接收机房内设有信息处理计算机,在信息处理计算机左上部设有GPRS接收天线,在信息处理计算机右部通过导线连接打印机;
温度传感器阵列板上的冰上温度传感器阵列组置于冰层上部,用于测量冰层上部的温度信息,冰中温度和冰层厚度传感器阵列组置于冰层中间,用于测量冰层中间的温度和冰层厚度信息,冰下温度传感器阵列组置于冰层下部,用于测量冰层下部水中的温度信息;
冰上温度传感器阵列组上的温度传感器数量为66个,冰中温度和冰层厚度传感器阵列组上的温度传感器数量为66个,冰下温度传感器阵列组上的温度传感器数量为66个,各阵列组上的温度传感器数量视需要加减;
温度传感器信息接线盒内的信息传输为总线控制。
所述的电路板上的控制电路,由微计算机控制电路IC1、实时时钟电路IC2、第一电源电路IC3、第二电源电路IC4、SD卡存储电路IC5、JTAG调试电路IC6、CH376文件管理电路IC7、GPRS通讯控制电路IC8、RS232接口电路IC9、电源监测电路IC10、液晶显示电路IC11、硬件监测电路IC12、光电耦合器电路IC13、隔离式电源转换器电路IC14组成整体电路;各分电路间由导线连接,VCC端为电源端,GND端为接地端;冰上温度信息、冰中温度和冰层厚度信息、冰下温度信息的摄取、传输、处理均由微计算机控制电路IC1的计算机程序完成。
有益效果
本实用新型与背景技术相比具有明显的先进性,是针对河流、湖泊的冰情情况,而设计的一种监测温度梯度和冰层厚度的装置,采用机械结构和集成电路相结合的设计,采用温度传感器阵列板采集冰层上部、中间及水下的温度和冰层厚度变化,经微计算机进行程序化信息化处理,对冰层情况进行自动在线采集监测,并进行预警预报,并与移动通讯GPRS技术相结合,使信息传输更加迅捷、准确,采用光伏电源,很好解决了供电安全,此装置设计先进,结构紧凑合理,安装使用方便,冰情数据采集传输快捷,数据处理迅速准确,实现了自动化、程序化,是十分理想的温度梯度和冰层厚度的在线自动监测装置。
附图说明
图1监测装置整体结构图
图2图1的A-A剖面图
图3图1的B-B剖面图
图4电路板电路图
图中所示,附图标记清单如下:
1、电控箱,2、液晶显示屏,3、指示灯,4、电源开关,5、冰上温度信息控制器,6、冰中温度和冰层厚度信息控制器,7、冰下温度信息控制器,8、GPRS发射天线,9、电源接线盒,10、屏蔽电缆,11、蓄电池箱,12、光伏电池板,13、温度传感器信息接线盒,14、冰上温度传感器阵列组,15、冰中温度和冰层厚度传感器阵列组,16、冰下温度传感器阵列组,17、信息处理计算机,18、GPRS接收天线,19、打印机,20、导线,21、电路板,22、温度信息采集转换器,23、蓄电池,24、光伏充电控制器,25、温度传感器阵列板。
IC1、微计算机控制电路,IC2、实时时钟电路,IC3、第一电源电路,IC4、第二电源电路,IC5、SD卡存储电路,IC6、JTAG调试电路,IC7、CH376文件管理电路,IC8、GPRS通讯控制电路,IC9、RS232接口电路,IC10、电源监测电路,IC11、液晶显示电路,IC12、硬件监测电路,IC13、光电耦合器电路,IC14、隔离式电源转换器电路。
R、电阻,C、电容,L、电感,J、接插件,JP、跳线帽,D、二极管,X、振荡晶体,VCC、电源端,GND、接地端,S、按键。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明:
图1、2、3所示,为监测装置整体结构图,各部位置、连接关系要正确,安装牢固。
电控箱1为矩形,在电控箱1的前部面板上设有液晶显示屏2、指示灯3、电源开关4、冰上温度信息控制器5、冰中温度和冰层厚度信息控制器6、冰下温度信息控制器7;在电控箱1的左上部设有GPRS发射天线8;在电控箱1的左部设有电源接线盒9,电源接线盒9通过屏蔽电缆10连接蓄电池箱11,蓄电池箱11通过屏蔽电缆10连接光伏电池板12;在电控箱1的右部设有温度传感器信息接线盒13,温度传感器信息接线盒13通过屏蔽电缆10连接温度传感器阵列板25,温度传感器阵列板25上设有冰上温度传感器阵列组14、冰中温度和冰层厚度传感器阵列组15、冰下温度传感器阵列组16;
在电控箱1内设有电路板21、温度信息采集转换器22,并由导线互相连接,在电路板21上为控制电路;
在蓄电池箱11内设有蓄电池23、光伏充电控制器24,并由导线互相连接;
在信息接收机房内设有信息处理计算机17,在信息处理计算机17左上部设有GPRS接收天线18,在信息处理计算机17右部通过导线20连接打印机19;
温度传感器阵列板25上的冰上温度传感器阵列组14置于冰层上部,用于测量冰层上部的温度信息,冰中温度和冰层厚度传感器阵列组15置于冰层中间,用于测量冰层中间的温度和冰层厚度信息,冰下温度传感器阵列组16置于冰层下部,用于测量冰层下部水中的温度信息;
冰上温度传感器阵列组14上的温度传感器数量为66个,冰中温度和冰层厚度传感器阵列组15上的温度传感器数量为66个,冰下温度传感器阵列组16上的温度传感器数量为66个,各阵列组上的温度传感器数量视需要加减;
温度传感器信息接线盒13内的信息传输为总线控制。
图4所示,为电路板控制电路图,电路板控制电路由14个分电路组成整体电路,各分电路间由导线连接,控制电路电源由蓄电池箱11供给12V直流电源,经电源变化稳压整流后,各分电路间使用3.3V直流电源,VCC端为电源端,GND端为接地端。
被测量的冰上温度信息、冰中温度和冰层厚度信息、冰下温度信息的摄取、传输、处理均由微计算机控制电路IC1的计算机程序完成。
Claims (1)
1.一种温度梯度和冰层厚度的在线自动监测装置,其特征在于:主要结构包括:电控箱、显示屏、指示灯、电源开关、冰上温度信息控制器、冰中温度和冰层厚度信息控制器、冰下温度信息控制器、电路板、控制电路、蓄电池箱、光伏电池板、屏蔽电缆、电源接线盒、传感信息接线盒、GPRS发射天线、温度传感器阵列板、冰上温度传感器阵列组、冰中温度和冰层厚度传感器阵列组、冰下温度传感器阵列组、信息处理计算机、打印机、GPRS接收天线、信息采集转换器、蓄电池、光伏充电控制器;
电控箱为矩形,在电控箱的前部面板上设有液晶显示屏、指示灯、电源开关、冰上温度信息控制器、冰中温度和冰层厚度信息控制器、冰下温度信息控制器;在电控箱的左上部设有GPRS发射天线;在电控箱的左部设有电源接线盒,电源接线盒通过屏蔽电缆连接蓄电池箱,蓄电池箱通过屏蔽电缆连接光伏电池板;在电控箱的右部设有温度传感器信息接线盒,温度传感器信息接线盒通过屏蔽电缆连接温度传感器阵列板,温度传感器阵列板上设有冰上温度传感器阵列组、冰中温度和冰层厚度传感器阵列组、冰下温度传感器阵列组;
在电控箱内设有电路板、温度信息采集转换器,并由导线互相连接,电路板上为控制电路;
在蓄电池箱内设有蓄电池、光伏充电控制器,并由导线互相连接;
在信息接收机房内设有信息处理计算机,在信息处理计算机左上部设有GPRS接收天线,在信息处理计算机右部通过导线连接打印机;
温度传感器阵列板上的冰上温度传感器阵列组置于冰层上部,冰中温度和冰层厚度传感器阵列组置于冰层中间,冰下温度传感器阵列组置于冰层下部;
冰上温度传感器阵列组上的温度传感器数量为66个,冰中温度和冰层厚度传感器阵列组上的温度传感器数量为66个,冰下温度传感器阵列组上的温度传感器数量为66个,各阵列组上的温度传感器数量视需要加减;
温度传感器信息接线盒内的信息传输为总线控制。
2. 根据权利要求1所述的一种温度梯度和冰层厚度的在线自动监测装置,其特征在于:所述的电路板上的控制电路,由微计算机控制电路(IC1)、实时时钟电路(IC2)、第一电源电路(IC3)、第二电源电路(IC4)、SD卡存储电路(IC5)、JTAG调试电路(IC6)、CH376文件管理电路(IC7)、GPRS通讯控制电路(IC8)、RS232接口电路(IC9)、电源监测电路(IC10)、液晶显示电路(IC11)、硬件监测电路(IC12)、光电耦合器电路(IC13)、隔离式电源转换器电路(IC14)组成整体电路;各分电路间由导线连接,VCC端为电源端,GND端为接地端。
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