一種一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀，其特征是，包括封閉機(jī)殼、安裝板、電路板、可充鋰電池組以及磁浮式水位計；所述安裝板固定于封閉機(jī)殼內(nèi)，電路板、可充鋰電池組、磁浮式水位計均安裝在安裝板上，所述電路板包括磁浮式水位計電子倉電路板、遙控終端機(jī)、通訊模塊及內(nèi)置GPRS天線電路板、可充鋰電池組充放電管理電路板。本發(fā)明提供一種高度集成、具有防潮、防腐、防銹的特性、適合灌區(qū)水位、流量在線自動監(jiān)測的監(jiān)測儀，具有固態(tài)存儲容量大，功耗低，便于安裝及攜帶的優(yōu)點，其也可用作城市防洪的水位在線監(jiān)測。
【專利說明】
一種一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于監(jiān)測儀技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國家實施的大中型灌區(qū)節(jié)水改造的重點是干支渠的襯砌和配套、小型農(nóng)田水利工程建設(shè)的重點是斗農(nóng)渠的襯砌或改為管道，基本要求是大幅減少渠系滲漏損失，配水通暢、閘閥控制靈活，灌溉計量準(zhǔn)確，土建工程美觀、監(jiān)測控制設(shè)備自動化程度高，有相應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)和管理措施等。其中灌溉計量準(zhǔn)確核心內(nèi)容之一就是明渠水位、流量實時監(jiān)測的精準(zhǔn)度及自動化程度。因此明渠水位、流量在線監(jiān)測是推動計量灌溉促進(jìn)灌區(qū)節(jié)水和提高作物水分生產(chǎn)率的基礎(chǔ)條件。
[0003]對于目前明渠斷面流量的測量方法有很多，但隨著自動化程度的提高，對測水精度要求的提高，或多或少的存在一些不足，具體如下:
I)我國大部份采用的流速一一面積法，需要人工操作，盡管測量精度很高，但達(dá)不到自動化的要求，不能實時在線監(jiān)測；2)堰槽法，較準(zhǔn)確也較易實現(xiàn)自動化測量，但這種方法的精度易受明渠沖淤變法的影響;對于渾水明渠不太適合;3)水位一一流量關(guān)系法，雖能實現(xiàn)自動測量流量，但精度不高，不能滿足水量準(zhǔn)確計量的要求;4)依靠進(jìn)口儀器自動測量流量的方法，儀器價格昂貴、維護(hù)費用高，且無法滿足明渠流量自動測量的要求；
另外目前國內(nèi)明渠在線監(jiān)測大部份都由傳感器、水位計或流量計、采集系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等部分組成，各部分相對獨立，安裝建設(shè)配套工程費用較高，功耗大，如需在線實時長期監(jiān)測，都需配太陽能浮充電源或交流電充電，建設(shè)成本高且不便于管理及維護(hù)，無法滿足灌區(qū)明渠量多面廣測量要求。高度集成，傳感器、采集系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等部份融為一體，便于安裝及攜帶且自帶電源容量能滿足灌區(qū)一年放水期的要求的在線監(jiān)測裝置相對較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高度集成的一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀包括封閉機(jī)殼、安裝板、電路板、可充鋰電池組以及磁浮式水位計;所述安裝板固定于封閉機(jī)殼內(nèi)，電路板、可充鋰電池組、磁浮式水位計均安裝在安裝板上，所述電路板包括磁浮式水位計電子倉電路板、遙控終端機(jī)及通訊模塊電路板、可充鋰電池組充放電管理電路板，電路板為四層電路板。
[0006]所述遙測終端機(jī)的主芯片為ARM芯片中STM32L4系列，通信模塊的主芯片為西門子MC52IR3芯片；監(jiān)測裝置值守功耗至多為0.0lmA;所述磁浮式水位計包括磁致伸縮線、測桿、電子倉和套在測桿上的非接觸磁球，電路板為四層電路板;所述電路板有硬件接口，硬件接口包括:I路4-20mA/0-5V/0-10V輸入接口、I路可控電源輸出接口、I路RS485接口、I路USB接口、I路藍(lán)牙接口、充電電壓檢測輸入接口、內(nèi)置GPRS天線。
[0007]所述封閉機(jī)殼包括機(jī)殼本體、頂蓋以及底座，所述頂蓋封閉固定于機(jī)殼本體上部，其材質(zhì)為可透傳GPRS信號的ABS面板，所述底座封閉固定于機(jī)殼本體下部，位于同一平面上的固定螺絲之間的角度為120度;所述機(jī)殼本體為圓柱形，外形尺寸直徑X長度為75.5mm X227mm，長度不包括測桿長度，測桿長度根據(jù)量程不同而不同。
[0008]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:本發(fā)明提供一種高度集成即集傳感采集、監(jiān)測裝置，電源為一體，且有可太陽能充電或交流電充電接口、智能切換的USB接口，藍(lán)牙接口，GPRS載波檢測功能，支持遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置、程序升級的一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀，具有固態(tài)存儲容量大、功耗設(shè)計低、便于安裝及攜帶、防潮、防腐、防銹的優(yōu)點，適合灌區(qū)水位、流量在線自動監(jiān)測，也可用作城市防洪在線監(jiān)測或城市防洪應(yīng)急、巡測系統(tǒng)水位監(jiān)測儀。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的底座的結(jié)構(gòu)不意圖圖；
圖3為本發(fā)明的機(jī)殼頂蓋結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為非接觸磁球結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0011]如圖1至圖4所示，一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀包括封閉機(jī)殼3、固定于封閉機(jī)殼3內(nèi)的安裝板4、安裝于安裝板4上電路板6封裝的鋰電池及內(nèi)含管理電路板、電路板7和磁浮式水位計;磁浮式水位計包括固定在底座上磁浮式水位計電子倉5、測桿及內(nèi)含磁致伸縮線1、非接觸磁球2;安裝板4是S狀扁板，一端直接固定在底座8上;一體化是通過安裝板4將鋰電池組及電路板固定為一體實現(xiàn)的;所述封閉機(jī)殼3尺寸為75.5 mmX227mm，非接觸磁球2尺寸為直徑50.8mm，高51mm。
[0012]電路板6為封裝的鋰電池及內(nèi)含管理電路板，封裝的鋰電池是由1節(jié)18650鋰電池分5節(jié)串聯(lián)為一組，然后二組并聯(lián)組成，內(nèi)含鋰電池可充管理電路板。
[0013]電路板7內(nèi)含遙測終端機(jī)、通信模塊以及內(nèi)置GPRS天線；電路板7為四層電路板，遙測終端機(jī)、通信模塊電路都在這四層電路板7中實現(xiàn)，且電地分離，電路板提高了可靠性、穩(wěn)定性，防干擾性;且監(jiān)測裝置的尺寸面積只有45 mmX 125mm。
[0014]遙測終端機(jī)的主芯片為ARM芯片中STM32L4系列芯片，通信模塊的主芯片為西門子MC52IR3芯片；STM32L4系列芯片支持64MB存儲器，超大數(shù)據(jù)儲存，可保存5年以上水位、流量數(shù)據(jù)，支持本地、遠(yuǎn)程下載歷史數(shù)據(jù)，具有GPRS主備信道和載波檢測功能;選用這樣的主芯片使得監(jiān)測裝置的值守功耗小于0.0lmAC 7.2VDC)，發(fā)送瞬間功耗小于180mA( 7.2VDC)。
[0015]電路板7硬件接口包括:1路4-20mA/0-5V/0-10V輸入接口、I路可控電源7輸出接口、I路RS485接口、I路USB接口、路藍(lán)牙接口、充電電壓檢測輸入接口 ； USB接口可以實現(xiàn)主從智能切換功能，既可以計算機(jī)USB配置參數(shù)，也可以U盤下載數(shù)據(jù)，方便快捷;藍(lán)牙接口可利用手機(jī)短距離無線設(shè)置參數(shù)及查詢當(dāng)前水位、流量、時間等工作狀態(tài);接口設(shè)計根據(jù)國家水情監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)范設(shè)計，一體化明渠在線監(jiān)測水位、流量計設(shè)計主要是針對單個水位傳感器，因此在滿足單個水位、流量站要求的情況下盡量少增加接口，一方面是考慮到監(jiān)測儀體積要小，另一個降低功耗，降低建設(shè)成本。
[0016]監(jiān)測儀設(shè)備硬件程序設(shè)計了多種堰槽法經(jīng)驗公式、多種流量監(jiān)視方法，用戶可以根據(jù)實際情況自主選擇。
[0017]封閉機(jī)殼3包括機(jī)殼本體、封閉固定于機(jī)殼本體上的頂蓋10以及封閉固定于機(jī)殼本體下的底座8;頂蓋10尺寸為直徑71mm，厚3.5mm;底座8外徑68.5mm，(底座8中M18螺紋孔與測桿I進(jìn)行螺紋聯(lián)接，M12螺紋孔為USB接口及電源充電口，3個M3螺紋孔固定安裝板4，所有開孔位置及尺寸如圖2所示)，頂蓋10內(nèi)嵌在機(jī)殼上，機(jī)殼是通過螺絲9固定在底座8上。機(jī)殼本體為圓柱形，位于同一平面上的固定螺絲9之間的角度為120度；螺絲9為內(nèi)嵌在機(jī)殼內(nèi)，這樣的設(shè)計，使得底座8具有優(yōu)秀的防潮效果;為了進(jìn)一步確保防潮效果，底座8還設(shè)有安裝密封圈的密封圈凹槽;頂蓋10通過玻璃膠固定在機(jī)殼3內(nèi)。封閉機(jī)殼3具有體積小、防潮、防腐、防銹的優(yōu)點。
[0018]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀，其特征是，包括封閉機(jī)殼、安裝板、電路板、可充鋰電池組以及磁浮式水位計;所述安裝板固定于封閉機(jī)殼內(nèi)，電路板、可充鋰電池組、磁浮式水位計均安裝在安裝板上，所述電路板包括磁浮式水位計電子倉電路板、遙控終端機(jī)、通訊模塊及內(nèi)置GPRS天線電路板、可充鋰電池組充放電管理電路板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀，其特征是，所述電路板為四層電路板。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀，其特征是，所述電路板有硬件接口，硬件接口包括I路4-20mA/0-5V/0-10V輸入接口、I路可控電源輸出接口、I路RS485接口、I路USB接口、I路藍(lán)牙接口和充電電壓檢測輸入接口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀，其特征是，封閉機(jī)殼包括機(jī)殼本體、頂蓋以及底座，所述頂蓋內(nèi)嵌在機(jī)殼本體上，機(jī)殼本體固定在底座上;所述頂蓋材質(zhì)為可透傳GPRS信號的ABS面板。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀，其特征是，所述磁浮式水位計包括磁致伸縮線、測桿、電子倉和套在測桿上的非接觸磁球。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀，其特征是，所述機(jī)殼本體為圓柱形，外形尺寸直徑X長度為75.5mm X 227mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化明渠水位與流量在線監(jiān)測儀，其特征是，可充鋰電池組是封裝的，鋰電池是由10節(jié)18650鋰電池構(gòu)成，5節(jié)串聯(lián)為一組，然后二組并聯(lián)組成，內(nèi)含鋰電池可充管理電路板。
【文檔編號】G01F23/46GK105841780SQ201610362037
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】周亞平, 高軍, 英小勇, 郝斌, 王湛, 王月明, 張新宇, 張彤彤
【申請人】水利部南京水利水文自動化研究所