CN216283814U - 地下水水位监测预警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了地下水水位监测预警系统，包括水位监测模块和预警模块，水位监测模块包括激光测距传感器和信号处理电路，信号处理电路包括差动放大调节单元和稳定滤波反馈单元，差动放大调节单元的输入端连接激光测距传感器的信号输出端，差动放大调节单元的输出端连接稳定滤波反馈单元的输入端，预警模块包括控制器和无线传输模块，控制器的A/D采样端连接稳定滤波反馈单元的输出端，控制器通过数据总线连接无线传输模块；本实用新型通过设置信号处理电路对激光测距传感器的检测信号进行调理，有效避免外部干扰因素对激光测距检测信号的影响，提升检测信号的稳定性和精准度，激光测距数据准确有效，从而保证地下水水位监测预警系统的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及地下水水位监测技术领域，特别是涉及一种地下水水位监测预警系统。
背景技术
随着城市轨道交通的快速发展，地下工程施工难度的增加，有效、安全、可控的施工方法越来越受重视，自动化控制技术随着社会发展，也越来越多的应用到工程施工中，实现信息化施工。目前对地铁轨道基坑施工地下水位检测的主要方式是在施工区域安装差压式水位计或声波式水位计，受传感器精度影响实际使用效果并不理想。
申请为202010998239.8、名称为“一种基于地铁市政工程用地下水位实时监测装置”，该技术方案通过预埋于地下且竖直设置的管道、安装在管道内且与地下水连通的检测管、放置在检测管内的浮球以及安装在检测管顶部的测距传感器，测距传感器实时对浮球的位移进行监测，并将位移信号反馈至终端设备。而申请为201921468306.4、名称为“一种地铁车站基坑地下水位实时监测装置”也公开了类似的技术方案，其技术原理也是利用固定激光测距传感器和激光反射板及其浮板实现了降水井内水位的实时监测。但在实际使用过程中，激光测距传感器很容易受到外部干扰影响，主要包括电源噪声、相位漂移和信号失调等，干扰激光测距检测信号的稳定性，造成激光测距产生误差，对地下水水位监测预警系统的可靠性带来隐患。
所以本实用新型提供一种新的方案来解决此问题。
实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的在于提供地下水水位监测预警系统。
其解决的技术方案是：地下水水位监测预警系统，包括水位监测模块和预警模块，所述水位监测模块包括激光测距传感器和信号处理电路，所述信号处理电路包括差动放大调节单元和稳定滤波反馈单元，所述差动放大调节单元的输入端连接所述激光测距传感器的信号输出端，所述差动放大调节单元的输出端连接所述稳定滤波反馈单元的输入端，所述预警模块包括控制器和无线传输模块，所述控制器的A/D采样端连接所述稳定滤波反馈单元的输出端，所述控制器通过数据总线连接所述无线传输模块。
优选的，所述差动放大调节单元包括运放器AR1和AR2，运放器AR1的反相输入端连接电阻R3、R4的一端和所述激光测距传感器的信号输出端，并通过并联的电阻R1和电容C1接地，电阻R3的另一端接地，运放器AR1和AR2的同相输入端通过电阻R2接地，运放器AR1的输出端连接电阻R4的另一端、电阻R5的一端和MOS管Q1的漏极，运放器AR2的反相输入端连接电容C2的一端，运放器AR2的输出端连接电容C2的另一端，并通过电阻R6连接电阻R5的另一端和MOS管Q1的栅极。
优选的，所述稳定滤波反馈单元包括三极管VT1和MOS管Q2，三极管VT1的集电极连接MOS管Q1的栅极，三极管VT1的发射极接地，三极管VT1的基极和MOS管Q2的源极通过电阻R7接地，MOS管Q2的漏极连接MOS管Q1的源极和电阻R8的一端，MOS管Q2的栅极连接电阻R8的另一端、电感L1的一端和稳压二极管DZ1的阴极，稳压二极管DZ1的阳极接地，电感L1的另一端连接所述控制器的A/D采样端，并通过电容C3接地。
优选的，所述无线传输模块选用WiFi模块。
通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型通过设置信号处理电路对激光测距传感器的检测信号进行调理，有效避免外部干扰因素对激光测距检测信号的影响，提升检测信号的稳定性和精准度，激光测距数据准确有效，从而保证地下水水位监测预警系统的可靠性；
2.采用差动放大调节单元对检测信号进行增强处理，利用差动放大原理可以很好地抑制零漂，利用MOS管Q1自身良好的温度特性对放大后的检测信号波形进行改善，进一步抑制温度噪声；同时，利用相位补偿调节作用进一步提升差动放大调节单元输出信号的稳定性；
3.稳定滤波反馈单元保证了检测信号输出幅值的稳定度，同时利用负反馈调节原理可以有效避免检测信号出现失调，使检测信号得到快速稳定，防止地下水水位监测系统出现误报，保证控制器对检测信号接收的有效性。
附图说明
图1为本实用新型水位监测模块的电路原理图。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。
地下水水位监测预警系统，包括水位监测模块和预警模块，水位监测模块包括激光测距传感器J1和信号处理电路，信号处理电路包括差动放大调节单元和稳定滤波反馈单元，差动放大调节单元的输入端连接激光测距传感器J1的信号输出端，差动放大调节单元的输出端连接稳定滤波反馈单元的输入端；
预警模块包括控制器和无线传输模块，控制器的A/D采样端连接稳定滤波反馈单元的输出端，用于对水位监测模块的水位检测信号进行采集，控制器通过数据总线连接无线传输模块，具体设置时，无线传输模块选用WiFi模块，通过WiFi模块将水位数据发送至用户后台管理中心。
如图1所示，差动放大调节单元包括运放器AR1和AR2，运放器AR1的反相输入端连接电阻R3、R4的一端和激光测距传感器J1的信号输出端，并通过并联的电阻R1和电容C1接地，电阻R3的另一端接地，运放器AR1和AR2的同相输入端通过电阻R2接地，运放器AR1的输出端连接电阻R4的另一端、电阻R5的一端和MOS管Q1的漏极，运放器AR2的反相输入端连接电容C2的一端，运放器AR2的输出端连接电容C2的另一端，并通过电阻R6连接电阻R5的另一端和MOS管Q1的栅极。
稳定滤波反馈单元包括三极管VT1和MOS管Q2，三极管VT1的集电极连接MOS管Q1的栅极，三极管VT1的发射极接地，三极管VT1的基极和MOS管Q2的源极通过电阻R7接地，MOS管Q2的漏极连接MOS管Q1的源极和电阻R8的一端，MOS管Q2的栅极连接电阻R8的另一端、电感L1的一端和稳压二极管DZ1的阴极，稳压二极管DZ1的阳极接地，电感L1的另一端连接控制器的A/D采样端，并通过电容C3接地。
本实用新型的具体工作流程及原理为：利用激光测距传感器J1对地铁轨道基坑施工地下水水位进行实时检测，其检测信号以电信号的形式输出，由于其检测信号微弱，因此首先采用差动放大调节单元对检测信号进行增强处理。其中，电阻R1与电容C1形成的RC滤波器对激光测距传感器J1的输出信号进行降噪，初步滤除因电源噪声引起的尖峰干扰；然后运放器AR1与AR2形成差动放大器对检测信号进行放大，利用差动放大原理可以很好地抑制零漂，MOS管Q1充当差动放大器输出调节管，利用其自身良好的温度特性对放大后的检测信号波形进行改善，进一步抑制温度噪声；同时，电容C2在运放器AR2的负反馈端起到相位补偿调节作用，从而保证MOS管Q1栅极端信号持续稳定，进而提升差动放大调节单元输出信号的稳定性。
稳定滤波反馈单元对检测信号进一步处理，其中，MOS管Q2对Q1的输出信号进行放大调节，利用稳压二极管DZ1对MOS管Q2的栅极导通电压起到稳幅作用，进而极大地保证了检测信号输出幅值的稳定度；同时，利用电阻R7对MOS管Q2的源极信号进行采样，并送至三极管VT1中进行放大反馈调节，即三极管VT1的集电极输出信号反馈至MOS管Q1的栅极，当电路通道中出现串扰时，利用负反馈调节原理可以有效避免检测信号出现失调，使检测信号得到快速稳定，防止地下水水位监测系统出现误报；最后，再由电感L1与电容C3形成的LC滤波对检测信号输出过程进行精确滤波，极大地提升了检测信号输出精度，保证控制器对检测信号接收的有效性。
具体使用时，控制器选用PLC控制模块，PLC控制模块通过对检测信号进行数据分析处理后，计算出地铁轨道基坑施工地下水实时水位，并通过对水位数据处理后通过WiFi模块发送至用户后台管理中心，从而实现对地铁轨道基坑施工地下水水位的远程监控，当水位超出安全范围时进行远程预警部署，极大地提升了水位监测预警的有效性。
综上所述，本实用新型通过设置信号处理电路对激光测距传感器的检测信号进行调理，有效避免外部干扰因素对激光测距检测信号的影响，提升检测信号的稳定性和精准度，激光测距数据准确有效，从而保证地下水水位监测预警系统的可靠性。
以上所述是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。
Claims (4)
1.地下水水位监测预警系统，包括水位监测模块和预警模块，其特征在于：所述水位监测模块包括激光测距传感器和信号处理电路，所述信号处理电路包括差动放大调节单元和稳定滤波反馈单元，所述差动放大调节单元的输入端连接所述激光测距传感器的信号输出端，所述差动放大调节单元的输出端连接所述稳定滤波反馈单元的输入端，所述预警模块包括控制器和无线传输模块，所述控制器的A/D采样端连接所述稳定滤波反馈单元的输出端，所述控制器通过数据总线连接所述无线传输模块。
2.根据权利要求1所述地下水水位监测预警系统，其特征在于：所述差动放大调节单元包括运放器AR1和AR2，运放器AR1的反相输入端连接电阻R3、R4的一端和所述激光测距传感器的信号输出端，并通过并联的电阻R1和电容C1接地，电阻R3的另一端接地，运放器AR1和AR2的同相输入端通过电阻R2接地，运放器AR1的输出端连接电阻R4的另一端、电阻R5的一端和MOS管Q1的漏极，运放器AR2的反相输入端连接电容C2的一端，运放器AR2的输出端连接电容C2的另一端，并通过电阻R6连接电阻R5的另一端和MOS管Q1的栅极。
3.根据权利要求2所述地下水水位监测预警系统，其特征在于：所述稳定滤波反馈单元包括三极管VT1和MOS管Q2，三极管VT1的集电极连接MOS管Q1的栅极，三极管VT1的发射极接地，三极管VT1的基极和MOS管Q2的源极通过电阻R7接地，MOS管Q2的漏极连接MOS管Q1的源极和电阻R8的一端，MOS管Q2的栅极连接电阻R8的另一端、电感L1的一端和稳压二极管DZ1的阴极，稳压二极管DZ1的阳极接地，电感L1的另一端连接所述控制器的A/D采样端，并通过电容C3接地。
4.根据权利要求1-3任一所述地下水水位监测预警系统，其特征在于：所述无线传输模块选用WiFi模块。
Priority Applications (1)
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| CN202123039173.9U CN216283814U (zh) | 2021-12-06 | 2021-12-06 | 地下水水位监测预警系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202123039173.9U CN216283814U (zh) | 2021-12-06 | 2021-12-06 | 地下水水位监测预警系统 |
Publications (1)
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| CN216283814U true CN216283814U (zh) | 2022-04-12 |
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| CN202123039173.9U Active CN216283814U (zh) | 2021-12-06 | 2021-12-06 | 地下水水位监测预警系统 |
Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118311906A (zh) * | 2024-06-05 | 2024-07-09 | 深圳市双佳医疗科技有限公司 | 一种人体生物电信号的无线传输与远程监控系统 |
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2021
- 2021-12-06 CN CN202123039173.9U patent/CN216283814U/zh active Active
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| CN118311906A (zh) * | 2024-06-05 | 2024-07-09 | 深圳市双佳医疗科技有限公司 | 一种人体生物电信号的无线传输与远程监控系统 |
| CN118311906B (zh) * | 2024-06-05 | 2024-09-20 | 深圳市双佳医疗科技有限公司 | 一种人体生物电信号的无线传输与远程监控系统 |
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