CN206905848U - 跟踪式一体化水位遥测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种跟踪式一体化水位遥测仪，包括电机驱动机构，其特征是：所述电机驱动机构连接绕线盘(3)，所述绕线盘(3)上缠绕的线缆(4)绕过编码盘(7)连接水面跟踪传感器(6)，所述编码盘(7)连接编码器(14)，所述电机驱动机构、水面跟踪传感器(6)和编码器均连接控制主板(1)。本实用新型不受温湿度等环境影响的特点，结合高性能电机驱动和光电编码技术保证数据的高精度、准确性，同时具备电池供电、大容量存储、无线传输等功能，形成独具特性适合小管径及深井等其他常规水位传感器不易实现的水位监测的跟踪式一体化水位遥测仪。

Description

跟踪式一体化水位遥测仪

技术领域

本实用新型涉及水位监测装置领域，具体地讲，涉及跟踪式一体化水位遥测仪。

背景技术

随着科技的发展，技术的创新，现代化、自动化、多元化的设备逐渐进入各个行业。近年来，随着水库大坝安全、国家地下水监测等有关渗压、地下水监测建设项目的深入，相关水利、国土、环保、地震监测管理部门越来越关注地下水位监测数据的准确性、可靠性。目前市场上针对地下水位的监测仪器设备多种多样，如压力式水位计、超声波水位计、雷达水位计、振弦水位计、浮子水位计等。

但是每种水位计都有一定的应用环境和各自得特性，因此在地下水监测、尤其是大坝渗压的监测领域，目前常用的为压力式水位计、振弦水位计、浮子水位计，其中压力式水位计虽然能适应深井及小管径的测量，但其先天缺陷温漂、零漂严重导致数据计算计量误差偏大，且数据不稳定；浮子水位计精度高、使用较为稳定，但是其应用环境相对受限，对监测管径小于100mm尤其是对大坝渗压监测井不能使用；振弦水位计数据计算相对准确，但其高昂的价格及后续高维护费用，也不能适应水利行业大面积的对水位监测的需求。为此，我们经过实践和现场实际安装使用，研制开发了一套适合小管径，尤其是大坝渗压监测的电动水位监测仪，同时结合数据计算、无线传输、电池供电、直流驱动、存储一体化的电动水位监测仪，既满足小管径、深井应用环境，又具备浮子水位计的稳定、可靠的特性，同时满足野外电池供电、自动数据计算、无线传输、存储等功能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供跟踪式一体化水位遥测仪，满足小管径、深井的应用环境，又具备浮子水位计的稳定、可靠的特性。

本实用新型采用如下技术方案实现实用新型目的：

跟踪式一体化水位遥测仪，包括电机驱动机构，其特征是：所述电机驱动机构连接绕线盘(3)，所述绕线盘(3)上缠绕的线缆(4)绕过编码盘(7)连接水面跟踪传感器(6)，所述编码盘(7)连接编码器(14)，所述电机驱动机构、水面跟踪传感器(6)和编码器均连接控制主板(1)。

作为对本技术方案的进一步限定，所述水面跟踪传感器(6)通过所述线缆(4)连接所述控制装置，所述水面跟踪传感器(6)上设置有一组水位触点(16)。本优选实施例的水面跟踪传感器6含5处水位触点，分别用1-5进行编号，本实用新型不限于5个水位触点(2)，可以为8个、10个、12个等等，可以根据实际需求任意设置。

作为对本技术方案的进一步限定，所述水位触点(16)等间距分布在所述水面跟踪传感器(6)上，所述水面跟踪传感器(6)上设置有接线盒(20)和密封圈(15)。每个所述水位触点(16)之间的间距为1mm，本优选实施例的水面跟踪传感器触点每间隔1mm一个，本实用新型不限于每1mm一个触点，可以为2mm、5mm、1cm等等。

作为对本技术方案的进一步限定，所述驱动机构包括减速电机(12)，所述减速电机(12)通过蜗轮蜗杆机构(19)连接带有换向环(13)的传动轴(2)，所述传动轴(2)连接绕线盘(3)。

作为对本技术方案的进一步限定，所述蜗轮蜗杆机构(19)和所述编码器(14)均设置在机架(11)上，所述机架(11)的底部连接有底板(9)，所述机架(11)中间连接有连接板(10)，所述连接板(10)上设置所述控制主板(1)。

作为对本技术方案的进一步限定，所述线缆(4)穿过导向轮(5)，所述导向轮(5)固定在所述机架(11)上。

作为对本技术方案的进一步限定，每个所述水面跟踪传感器(6)包括一组测量单元，每个所述测量单元均对应连接所述水位触点(16)，所有所述测量单元均连接到水位控制单元，所述水位控制单元连接水面跟踪控制单元，所述 水面跟踪控制单元分别连接数据上传接口、稳压模块、串口芯片和数据写入接口。

作为对本技术方案的进一步限定，所述控制主板(1)设置有CPU控制单元，所述CPU控制单元分别连接所述电机驱动单元、显示屏、有线/无线通讯模块、电源和时钟芯片，所述CPU控制单元还通过串行通信芯片连接所述水位传感器(6)和所述编码器(14)。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：该设备可自动判断、跟踪水位变化，精度可达1mm甚至更高，将电机控制、数据计算、数据存储、数据传输整合为一体，具备防雨、防潮、高精度、易维护等特点。本实用新型集中了浮子水位计不受温湿度等环境影响的特点，结合高性能电机驱动和光电编码技术保证数据的高精度、准确性，同时具备电池供电、大容量存储、无线传输等功能，形成独具特性适合小管径、深井水位测量等不适用常规水位传感设备检测的特定应用场合的电动水位监测仪。选用传感器为水面跟踪感应式传感器，独特的电容效应感知液位测量原理，不受泥沙、结垢、结冰、水汽等外界环境的影响，可适用一切测量水质，满足小管径(最低可至35mm)及深井水位监测等特定的应用需求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为本实用新型的水面跟踪传感器的结构示意图。

图4为本实用新型的电路原理方框图。

图5为本实用新型的水面跟踪传感器的原理方框图。

图中：1主板、2传动轴、3绕线盘、4线缆、5导向轮、6水面跟踪传感器、7编码盘、8电池、9底板、10连接板、11、机架、12、减速电机、13、换向环、14、编码器、15、密封垫，16、水位触点，19、蜗轮蜗杆机构，20、接线盒。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1-图5所示，本实用新型包括电机驱动机构，所述电机驱动机构连接绕线盘3，所述绕线盘3上缠绕的线缆4绕过编码盘7连接水面跟踪传感器6，所述编码盘7连接编码器14，所述电机驱动机构、水面跟踪传感器6和编码器均连接控制主板1。

所述水面跟踪传感器6通过所述线缆4连接所述控制装置，所述水面跟踪传感器6上设置有一组水位触点16。

所述水位触点16等间距分布在所述水面跟踪传感器6上，所述水面跟踪传感器6上设置有接线盒20和密封圈15。每个所述水位触点16之间的间距为1mm。

所述驱动机构包括减速电机12，所述减速电机12通过蜗轮蜗杆机构19连接带有换向环13的传动轴2，所述传动轴2连接绕线盘3。

所述蜗轮蜗杆机构19和所述编码器14均设置在机架11上，所述机架11的底部连接有底板9，所述机架11中间连接有连接板10，所述连接板10上设置所述控制主板1。

所述线缆4穿过导向轮5，所述导向轮5固定在所述机架11上。

每个所述水面跟踪传感器6包括一组测量单元，每个所述测量单元均对应连接所述水位触点16，所有所述测量单元均连接到水位控制单元，所述水位控制单元连接水面跟踪控制单元，所述水面跟踪控制单元分别连接数据上传接口、稳压模块、串口芯片和数据写入接口。

所述控制主板1设置有CPU控制单元，所述CPU控制单元分别所述电机驱动机构、显示屏、有线/无线通信模块、电源和时钟芯片，所述CPU控制单元还通过RS485芯片连接所述水位传感器6和所述编码器14。

设备工作时，水面跟踪传感器6置于水中，水面跟踪传感器6内设有密集 水位触点16，通过线缆4将水面位置信息传递给控制主板1的CPU控制单元，当水面变化时，CPU控制单元根据线缆4传递过来的水面位置信息，按照既定的逻辑关系进行判断，向减速电机12发出正转或反转命令，减速电机12通过传动轴2，驱动绕线盘3进行转动，绕线盘3通过线缆4带动编码盘7进行转动，其中导向轮5作为保护装置，保证水面跟踪传感器6的垂直变化，编码盘7的转动被编码器14记录下来传至CPU控制单元，CPU控制单元进行逻辑分析完成一整套的流程控制及测量，实现水面跟踪传感器6与水面的同步变化，从而完成对水位数据的实时监测。水面跟踪传感器6可实现对水位毫米级变化的跟踪和监测，本实用新型不限于每1mm一个触点，可以为0.2mm、0.5mm、1cm等等。因此该设备水位测量精度可达到1mm以内；同时线缆4与水面跟踪传感器6设计为可拆卸式连接，当水面跟踪传感器6需要校准或故障更换时，打开接线盒20和密封垫15即可进行相应操作；面对毫米级的监测精度，以微积分控制理念结合高性能的减速电机，实现精准控制和跟踪。CPU控制单元可进行数据存储和按照设定的命令进行数据上传及召测应答等功能；CPU控制单元的供电部分，可根据现场情况接入太阳能电池板或市电作为充电动能，也可直接采用电池8供电，进行定期的电池维护和更换即可。

采用防腐蚀的316不锈钢作为水面跟踪传感器6的防护外壳，分为传感器封装固定仓和接线盒21两部分，水面跟踪传感器采用电容感应液体原理，内置电路板，每1mm设置固定一个水位触点16，电路板内置塑封在不锈钢或其他耐腐蚀耐老化材料的外壳内，预留10对外水位触点；接线盒21作为传感器电路板与通信线缆的对接处理室，具有防水、防潮、密封、通信等多种功能，同时在传感器出现故障时，可打开进行维修或直接更换。本优选实施例的水面跟踪传感器6含5处水位触点，分别用1-5进行编号，本实用新型不限于5个水位触点，可以为8个、10个、12个等等，可以根据实际需求任意设置，分辨率1mm，水位触点16采用高规格不锈钢或镀铬、镀金金属材质等处理，具备抗腐蚀、高灵敏度特点；通过通信线缆4和CPU控制单元可实时读取水位信号；通 信线缆4既作为数据通信载体又承担悬挂水面跟踪传感器6的功能，选用高强度的抗拉和耐腐蚀线缆，满足对不同水质的测量需求；线路板胶装塑封在水面跟踪传感器6不锈钢防护壳内，只裸露水位触点16，实现数据的实时监测。

水面跟踪传感器6的5个触点竖排密集分布1毫米1个点，有效保证传感器6监测的灵敏度和精度，传感器6入水后根据水位触点16周边液体电容效应，可自动监测判断水面跟踪传感器6与水面的位置。

设备初始安装时将水面跟踪传感器6置入入水一半的位置，即水位面保持在中间水位触点的位置，同时通过线缆4将信号传入CPU控制单元内；当水位上升或下降时，CPU控制单元收到信号后，通过微积分运算给减速电机12发出驱动信号，拉升或下降水面跟踪传感器6位置，保证水面始终在中间水位触点的位置，从而完成水面跟踪传感器6对水面的跟踪，在水面跟踪传感器6动作的同时通过线缆4带动编码盘7的转动，编码盘7的转动经编码器14记录下来，将信号传给CPU控制单元从而完成对水位变化的记录。整个操作过程全部由CPU控制单元自行进行检测、微积分运算、减速电机12来实现自动跟踪水位的变化；水面跟踪传感器6实施例为5处触点，多触点探测监测方式有效提高灵敏度和测量精度，降低设备整体运行功耗、延长了设备使用年限和寿命，减少维修和更换的费用，提高了系统的整体效益。

驱动机构采用直流12v减速电机12拖动，通过改变减速电机12电流方向实现电机的正反转；在电机停止时，增加制动措施，保证水位传感器始终保持在水面的相对位置，从而保证数据的准确性。

以上公开的仅为本实用新型的一个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.跟踪式一体化水位遥测仪，包括电机驱动机构，其特征是：所述电机驱动机构连接绕线盘(3)，所述绕线盘(3)上缠绕的线缆(4)绕过编码盘(7)连接水面跟踪传感器(6)，所述编码盘(7)连接编码器(14)，所述电机驱动机构、水面跟踪传感器(6)和编码器均连接控制主板(1)。

2.根据权利要求1所述的跟踪式一体化水位遥测仪，其特征是：所述水面跟踪传感器(6)通过所述线缆(4)连接所述控制装置，所述水面跟踪传感器(6)上设置有一组水位触点(16)。

3.根据权利要求2所述的跟踪式一体化水位遥测仪，其特征是：所述水位触点(16)等间距分布在所述水面跟踪传感器(6)上，所述水面跟踪传感器(6)上设置有接线盒(20)和密封圈(15)。

4.根据权利要求2所述的跟踪式一体化水位遥测仪，其特征是：所述驱动机构包括减速电机(12)，所述减速电机(12)通过蜗轮蜗杆机构(19)连接带有换向环(13)的传动轴(2)，所述传动轴(2)连接绕线盘(3)。

5.根据权利要求4所述的跟踪式一体化水位遥测仪，其特征是：所述蜗轮蜗杆机构(19)和所述编码器(14)均设置在机架(11)上，所述机架(11)的底部连接有底板(9)，所述机架(11)中间连接有连接板(10)，所述连接板(10)上设置所述控制主板(1)。

6.根据权利要求5所述的跟踪式一体化水位遥测仪，其特征是：所述线缆(4)穿过导向轮(5)，所述导向轮(5)固定在所述机架(11)上。

7.根据权利要求3所述的跟踪式一体化水位遥测仪，其特征是：每个所述水面跟踪传感器(6)包括一组测量单元，每个所述测量单元均对应连接所述水位触点(16)，所有所述测量单元均连接到水位控制单元，所述水位控制单元连接水面跟踪控制单元，所述水面跟踪控制单元分别连接数据上传接口、稳压模块、串口芯片和数据写入接口。

8.根据权利要求7所述的跟踪式一体化水位遥测仪，其特征是：所述控制主板(1)设置有CPU控制单元，所述CPU控制单元分别连接所述电机驱动机构、显示屏、有线/无线通讯模块、电源和时钟芯片，所述CPU控制单元还通过串行通信芯片连接所述水位传感器(6)和所述编码器(14)。