井口固定式地下水位激光自動測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種激光式地下水水位自動測量裝置，屬于地下水位測量技術領域。
【背景技術】
[0002]地下水監(jiān)測是收集地下水信息資料的重要手段，準確及時的資料收集不僅能夠指導工作實踐解決問題，而且更是研究地下水位動態(tài)規(guī)律的基礎。掌握不同研究區(qū)域、不同水文地質單元、不同水源地地下水要素時空變化特征，對地下水資源的開發(fā)、保護、研究與管理具有重要意義。地下水主要監(jiān)測要素有地下水位、水溫、水質、流速及流向等，其中地下水水位是最基本、最普遍也是最重要的地下水監(jiān)測要素。
[0003]水位測量中按測量方式可分為測繩式、浮子式、超聲波式、激光式、壓力式及感應式等多種形式。目前國內地下水水位觀測方法多采用傳統(tǒng)方式，應用的儀器設備相對簡單，自動化程度很低且存在較大誤差。隨著國家地下水監(jiān)測工程的啟動，越來越多先進的地下水位監(jiān)測方法和設備將被采用。地下水位激光測量裝置精度高，可靠性好，屬于光波測量技術范疇。激光式水位計分為脈沖法、差頻相位法、相位法，脈沖式激光水位測量因電路實現而造價昂貴，差頻相位法要求在被測兩端有能夠主動配合的目標，相位法則要求的測距端必須能夠反射(反射鏡或反射裝置)。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述現有技術，申請人發(fā)現水的反射性質恰恰能滿足相位法激光測距的反應要求。本實用新型提供一種井口固定式地下水位激光自動測量裝置，其特點是快捷、便利、電路簡單、故障率低、可靠性高。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]—種井口固定式地下水位激光自動測量裝置，包括用于固定在井口的殼體，殼體內設有激光發(fā)射與接收裝置，所述激光發(fā)射與接收裝置包括激光發(fā)射器和信號接收器，所述激光發(fā)射器的發(fā)射端和信號接收器的接收端與井內地下水位相對應，所述激光發(fā)射與接收裝置與信號處理裝置相連，信號處理裝置與成果輸出裝置相連，所述激光發(fā)射與接收裝置、信號處理裝置和成果輸出裝置均與處理器相連。
[0007]另外，根據本實用新型實施例的井口固定式地下水位激光自動測量裝置還可以具有以下附加技術特征:
[0008]優(yōu)選的，所述激光發(fā)射與接收裝置還包括信號控制器，信號控制器與所述激光發(fā)射器相連。
[0009]優(yōu)選的，所述信號處理裝置包括信號過濾器，信號過濾器與所述信號接收器和信號放大器相連，信號放大器與運算器相連。
[0010]優(yōu)選的，所述成果輸出裝置包括存儲器和發(fā)射器，所述存儲器和發(fā)射器與信號處理裝置相連，所述發(fā)射器還與USB接口、藍牙發(fā)射模塊和無線傳輸模塊相連。
[0011]優(yōu)選的，所述處理器為ARM單片機。
[0012]優(yōu)選的，所述殼體上還設有開關，所述開關與所述處理器相連。
[0013]優(yōu)選的，該裝置還包括供電電源。
[0014]優(yōu)選的，所述電源為太陽能電池。
[0015]優(yōu)選的，利用USB接口與電腦相連，通過在電腦中安裝的專用操作軟件，可定制測量時間。
[0016]本實用新型的井口固定式地下水位激光自動測量裝置其工作流程可以是:激光發(fā)射控制器發(fā)出激光脈沖后，經地下水面反射后向各方散射，反射部分激光返回到信號接收器。激光信號通過儀表過濾技術(信號過濾器)、儀表放大技術(信號放大器)和單片機控制技術對數據進行識別、提取、放大、轉換，然后進入數據處理器進行運算。運算完成后處理結果(測量日期時間、地下水位埋深等)保存于儲存器中，再根據需要隨時將結果發(fā)送到手機等設備或經無線傳輸發(fā)送到相應網址或通過USB接口拷貝至計算機或PDA中。
[0017]本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【附圖說明】
[0018]本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0019]圖1是本實用新型井口固定示意圖；
[0020]圖2是本實用新型的原理框圖；
[0021]附圖標記說明:
[0022]殼體1 ;專用井蓋2 ;太陽能電池板3 ;保護外罩4 ;信號控制器5 ;激光發(fā)射器6 ;信號接收器7 ;信號過濾器8 ;信號放大器9 ;運算器10 ;數據存儲器11 ;數據發(fā)射器12 ;USB接口 13 ;藍牙發(fā)射模塊14 ;無線傳輸模塊15 ;ARM單片機16 ;發(fā)射端17 ;接收端18。
【具體實施方式】
[0023]下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0024]如圖1-2所示，本實施例提供了一種井口固定式地下水位激光自動測量裝置，包括殼體1、激光發(fā)射與接收裝置、信號處理裝置、成果輸出裝置和處理器。
[0025]殼體1固定在專用井蓋2內側，井蓋上面設有太陽能電池板3，太陽能電池板3外罩有通光的保護外罩4，太陽能電池板3用于給該裝置提供供電電源。殼體1內激光發(fā)射與接收裝置、信號處理裝置、成果輸出裝置和ARM單片機16。殼體1上還設有開關，開關與ARM單片機16相連。
[0026]激光發(fā)射與接收裝置包括信號控制器5、激光發(fā)射器6和信號接收器7，信號控制器5與激光發(fā)射器6相連。激光發(fā)射器6的發(fā)射端17和信號接收器7的接收端18與井內地下水位相對應。信號處理裝置包括信號過濾器8，信號過濾器8與信號接收器7和信號放大器9相連，信號放大器9與運算器10相連。成果輸出裝置包括存儲器11和發(fā)射器12，存儲器11和發(fā)射器12均與運算器10相連，發(fā)射器12還與USB接口 13、藍牙發(fā)射模塊14和無線傳輸模塊15相連。激光發(fā)射與接收裝置、信號處理裝置和成果輸出裝置均與ARM單片機16相連。
[0027]具體的，信號接收器7利用ARM單片機16實現基于數字相關的算法，將激光信號改善信噪比，有效恢復淹沒于強背景噪聲中的微弱信號，轉換為相應的電信號。信號放大器9可以進行微弱光電信號的檢測與采集，具有小尺寸、低功率、低溫漂、高抗干擾、強信噪比、大倍數運放的特點。由太陽能電池持續(xù)供能工作，或經ARM單片機16控制通電時長；數塊鋰電池用以隨時更換，確保測量裝置不間斷運行。測量裝置運行期間結果自動保存到SD儲存卡，ARM單片機16可設置短信發(fā)射模塊實時通知到工作人員，可攜帶筆記本電腦通過USB接口 13將測量結果導出或通過無線傳輸方式發(fā)送至指定網址，也可更換SD儲存卡后帶回辦公室通過讀卡器傳輸至計算機。
[0028]根據本實用新型示例的一種使用方法:打開固定在井口的儀器總開關，通過筆記本電腦定制測量時間、頻次及測量結果存儲格式。激光發(fā)射器6發(fā)出的激光信號經由地下水面反射，再由激光接收器接收，再經信號處理即可儲存、傳輸。該裝置通常被用于地下水專用監(jiān)測井中。
[0029]本實用新型的裝置還可參照專利201320198807.1 (手持式智能化地下水位激光測量裝置)的結構和要求進行設計。
[0030]補充說明，所述的實施方式是用以說明本實用新型，并不用以限制本實用新型。在不進行商業(yè)用途的情況下，歡迎本技術領域的技術、科研人員根據本實用新型的原理進行潤飾和改進。
【主權項】
1.一種井口固定式地下水位激光自動測量裝置，其特征在于，包括用于固定在井口的殼體，殼體內設有激光發(fā)射與接收裝置，所述激光發(fā)射與接收裝置包括激光發(fā)射器和信號接收器，所述激光發(fā)射器的發(fā)射端和信號接收器的接收端與井內地下水位相對應，所述激光發(fā)射與接收裝置與信號處理裝置相連，信號處理裝置與成果輸出裝置相連，所述激光發(fā)射與接收裝置、信號處理裝置和成果輸出裝置均與處理器相連。2.根據權利要求1所述的井口固定式地下水位激光自動測量裝置，其特征在于，所述激光發(fā)射與接收裝置還包括信號控制器，信號控制器與所述激光發(fā)射器相連。3.根據權利要求1所述的井口固定式地下水位激光自動測量裝置，其特征在于，所述信號處理裝置包括信號過濾器，信號過濾器與所述信號接收器和信號放大器相連，信號放大器與運算器相連。4.根據權利要求1或2所述的井口固定式地下水位激光自動測量裝置，其特征在于，所述成果輸出裝置包括存儲器和發(fā)射器，所述存儲器和發(fā)射器與信號處理裝置相連，所述發(fā)射器還與USB接口、藍牙發(fā)射模塊和無線傳輸模塊相連。5.根據權利要求1所述的井口固定式地下水位激光自動測量裝置，其特征在于，所述處理器為ARM單片機。6.根據權利要求1所述的井口固定式地下水位激光自動測量裝置，其特征在于，所述殼體上還設有開關，所述開關與所述處理器相連。7.根據權利要求1所述的井口固定式地下水位激光自動測量裝置，其特征在于，該裝置還包括供電電源。8.根據權利要求7所述的井口固定式地下水位激光自動測量裝置，其特征在于，所述電源為太陽能電池。
【專利摘要】本實用新型公開了一種井口固定式地下水位激光自動測量裝置，包括用于固定在井口的殼體，殼體內設有激光發(fā)射與接收裝置，所述激光發(fā)射與接收裝置包括激光發(fā)射器和信號接收器，所述激光發(fā)射器的發(fā)射端和信號接收器的接收端與井內地下水位相對應，所述激光發(fā)射與接收裝置與信號處理裝置相連，信號處理裝置與成果輸出裝置相連，所述激光發(fā)射與接收裝置、信號處理裝置和成果輸出裝置均與處理器相連。本實用新型具有快捷、便利、電路簡單、故障率低、可靠性高等優(yōu)點。
【IPC分類】G01F23/292
【公開號】CN205049206
【申請?zhí)枴緾N201520838000
【發(fā)明人】張保祥, 張鵬云, 張保林, 徐云海
【申請人】山東省水利科學研究院
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月27日