水位检测仪系统文献综述

高精度水位监测仪的设计

一.高精度水位监测仪意义

中国水之源总量居世界第六位，人均占有水资源量仅为世界人均占有量的四分之一，并且在地域上分布很不平衡，长江以北的广大地区，特别是北方大、中城市大部分地区处于缺水状态，水资源短缺已成为制约我国经济发展的一个重要因素。合理的利用水资源已成为我国现在面临的一个重要问题。

为了达到水资源的合理利用，除了要在兴修水利工程和提高全民节水意识等方面努力提高。而更重要的是应用新的技术信息，实时准确的了解和掌握各种水情信息，以此根据做出正确的水资源调度和管理，做到防患于未然，尽可能减少水资源的浪费。再加上长久以来水情水位测量一直是水文、水利部门的重要课题。为及时发现事故苗头，防患于未来，经济实用、可靠的水位无线监测系统将会发挥巨大的作用。水位是水库大坝安全、水利排灌调度、蓄水、泄洪的重要参数之一。水位的自动化监测、传输和处理为水库现代化建设提供了良好的基础资料。在工农业生产的许多领域都需要对水位进行监控。在现场可能无法靠近或无需人力来监控时，我们就可以通过远程监控，坐在监控室里对着相关的仪器就能对现场进行监控，既方便又节省人力。

为了保证水利发电站的安全生产,提高发电效率,水电站生产过程需要对水库水位、拦污栅压差和尾水位进行监测。但是,由于不同电站有着不同的实际情况,因此就有着不同的技术要求,而且水位参数的测量方法和测量位置不同，对监测设备的要求亦有所不同。这样往往造成监测系统设备专用化程度高,品种多,互换性差,不利于设备维护,亦增加了设备设计、生产、安装的复杂性。因此,在综合研究水电站水位监测的实际情况以及特点的基础上,利用现代电子技术,特别是单片机技术,设计开发一种通用性好,可靠性高,维护方便,精度高的水位监测系统具有重要的实际意义{1}。

二.高精度水位监测仪的发展历史

目前我国水文自动测报系统建设的三个阶段：初级阶段、发展阶段以及网络化阶段。上一世纪七十年代中期开始到八十年代中期为初级阶段。八十年代中后期开始的十余年为（小流域）水文自动测试系统建设的发展期。九十年代后期为适应防汛和水利调度现代化、信息化的要求，以及近代通信、嵌入式、计算机和网络技术高速发展的时代特点，水文自动测试系统的建设进入了网络化阶段。

近三十年的发展历史，水位自动测报系统的建设和技术有了巨大的进步。在不同的历史时期，所建系统快速采集的数据，为防汛和水利调度的决策提供了依据和参考，发

挥了相当大的社会经济效益。不少系统除常规水雨情信息外，闸门开度、大坝渗压渗流、灌区水位流量、土壤墒情、风向风速、温度湿度、地下水位乃至在线水质监视参数陆续纳入遥测系统，使遥测系统的功能大为扩展，从而可为防汛、水利调度、水环境管理等各应用服务提供了更多的实时数据。

水位自动测报系统运用的先进技术有：

·可靠的传感技术：各种类型的传感技术，声学、光学、力学和化学的传感技术。系统的可自动监测的参数不断丰富。

·所有可利用的通信技术：有线和无线通信技术，自建和公共通信网等。系统的实时传输越来越快捷、准确。

·计算机及电子技术：从单片机到个人电脑、服务器，从高可靠的RTU 到双机冗余，系统功能和可靠性不断提高。

·网络技术：从局域网到广域网，从数据库到数据共享，为预报提供了更好的数据基础。系统为地方乃至全国的防汛、水资源调度及时提供准确数据的能力越来越强。

现在用于自动化监测的水位传感器主要有浮子式水位计、压力式水位计、电子水尺和超声波水位计等。这些传感器可以直接接到嵌入式isc2410主板的扩展口上，自动监测水位参数。{1}

三.高精度水位监测仪的设计的原理框图

上

水位检测仪的控制系统的控制图如上图所示。首先用水位监测仪的超声波水位传感器采集到的物理参数转化为模拟信号。然后通过A/D转换器转换成单片机可识别的数字信号，将其送入单片机控制器中进行处理。随后将输出信号再通过D/A转换器转换为模拟信号，已完成对水位的检测。

四．总结

目前有些水位监控仪在运行过程中存在着一些问题，如：系统不稳定、抗干扰能力差、精度低、输出控制或显示信号不满足要求、现场更改程序或程序升级麻烦及通信能力差等。所以在众多水位监测系统中，集成于单片机的水位检测具有良好的前景，并具有在精度与使用环境上的优势,不需标定，安装实施方便，能瞬时连续长期检测，能先是检测结果等许多优点。多点水位数据采集：具有自动检测水位等功能，可根据需要进行定时检测、选点检测和巡回检测；水位数据传输：采集的数据进行远程传输，需要解决远程传输数据不稳定和有干扰等影响；水位数据分析：通过单片机进行数据分析，然后将数据传输到LED和报警器，进行数据显示或报警；水位数据显示：根据传回的数据通过LED显示；水位预警：根据水位实测值与人工设定的超限制或相关数据模型进行对比分析，若实测值超过设定的范围，则报警。

参考文献

[1] 何国荣.长江科学院院报[J].1999 , 第6期: 5-18.

[2] 罗翼.张宏伟.PIC单片机[M].北京：中国电力出版社. 1993．

[3] 王迎旭.单片机原理与应用[M].北京：机械工业出版社.1995：83-85.

[4] 楼然苗.51系列单片机设计实例[M].北京：航天航空大学出版社.1985．

[5] 赵润林.张迎辉．单片机原理与应用教程[M].北京：北京大学出版社．2005：64-106.

[6] 吴勤勤．控制仪表及装置[M].北京：化学工业出版社．2002：40-105.

[7] 王化祥.自动检测技术[M].北京：化学工业出版社. 2004.

[8] 何希才.传感器及其应用电路[M].北京:电子工业出版社,2001.

[9] 陆玉新.傅崇伦.电子测量[M].北京:国防工业出版社,1985.