自动化水位测量系统的制作方法

自动化水位测量系统
【技术领域】
1.本技术涉及一种自动化水位测量系统，属于水位监测技术领域。


背景技术：

2.水位监测是工程监测中的一项重要测项，测量目标量为工程项目现场水位测量点水位管内液面(水面)距离管口的高度。
3.传统测量方式主要采取人工测量的方式，由外业人员携带钢尺水位计到项目现场进行测量。测量时让钢尺水位计的绕线盘自由转动，按下电源按钮，把测头放入水位管内。测量人员手拿钢尺电缆，让测头缓慢的向下移动，当测头的接触点接触到水面时接收系统的音响器会发出连续不断的蜂鸣声。此时读出钢尺电缆在管口处的深度数据，即为地下水位离管口的距离。
4.人工测量采用的钢尺水位计，采用水位管内液体(水)的导电特性，当探头接触水面时，测量设备内蜂鸣器回路被接通，产生持续蜂鸣，此时探头的位置就是管内页面的位置。但是人工测量存在的主要问题：
5.1、人工测量误差较大：钢尺水位计探头一旦浸入水中即持续蜂鸣，若操作人员继续向下移动探头，蜂鸣器不会停止蜂鸣，此时记录的测值可能产生较严重的误差；
6.2、人工测量工作量大：工程项目现场水位监测点多，分布范围较广，每个水位管需要人工定期测量，工作量大；
7.3、人工测量工作流程效率低：人工测量设备需要测量人员现场操作仪器，填写数据表格，再传递到内业人员制作监测数据分析报告，最终进行上报，整个流程效率低，监测数据无法及时有效传递和报告；
8.4、无法实现高频率不间断测量：在工程抢险等需要进行阶段性高频率不间断测量的应用场合，人工测量无法有效覆盖。


技术实现要素：

9.本技术提供了一种自动化水位测量系统，无需进行人工测量，且可实现信息交互，提高测量结果的准确性，且实现了监测的实时性。本技术提供如下技术方案：
10.一种自动化水位测量系统，所述系统包括：
11.设置在水位管内的水位传感器，以采集所述水位管的水位数据；
12.与所述水位传感器通过空气线相连的控制装置，以接收所述水位数据并计算，并将计算后的水位结果发送至云平台；
13.所述云平台，与所述控制装置通信相连，以接收所述计算后的水位结果；
14.其中，所述控制装置的底部设置有通气铜管，所述通气铜管与所述空气线的一端相连；所述控制装置内部还具有与所述通气铜管连通的腔体，所述腔体上下通气；所述空气线的另一端与所述水位传感器相连。
15.可选地，所述控制装置的底部连接有固定支架，所述固定支架的底部设置有通孔，
所述空气线的一端穿过所述通孔连接至所述通气铜管，所述通孔的尺寸与所述空气线的直径相适配。
16.可选地，所述控制装置的底部与所述固定支架通过螺丝连接。
17.可选地，所述控制装置的顶部开设有通气孔，所述控制装置还包括设置于所述通气孔内的透气阀，所述通气孔与所述腔体的顶部连通。
18.可选地，所述透气阀内设置有防水透气膜，以防止水渗入所述控制装置。
19.可选地，所述控制装置内部设置有锂电池，以为所述控制装置和所述水位传感器供电。
20.可选地，所述控制装置包括数据传输单元dtu，所述控制装置通过所述dtu与所述云平台无线相连。
21.可选地，所述控制装置基于rs485协议获取所述水位传感器采集的水位数据。
22.可选地，所述水位传感器永久性置于所述水位管内，与所述水位传感器相连的所述控制装置可替换。
23.可选地，所述水位传感器为高精度传感器。
24.本技术的有益效果至少包括：通过设置在水位管内的水位传感器，以采集水位管的水位数据；与水位传感器通过空气线相连的控制装置，以接收水位数据并计算，并将计算后的水位结果发送至云平台；云平台，与控制装置通信相连，以接收计算后的水位结果；其中，控制装置的底部设置有通气铜管，通气铜管与空气线的一端相连；控制装置内部还具有与通气铜管连通的腔体，腔体上下通气；空气线的另一端与水位传感器相连；可以解决人工测量水位时效率低、误差大、且不可实现无间断测量的问题；由于该系统全称自动实现水位测量，因此，无需人为测量水位，提高了测量精度及监测的实时性，方便快捷。
25.另外，通过在控制装置的底部设置有通气铜管，通气铜管与空气线的一端相连；控制装置内部还具有与通气铜管连通的腔体，腔体上下通气；空气线的另一端与水位传感器相连；可以实现水位传感器的大气压平衡，提高水位数据采集的准确性。
26.另外，由于控制装置内部具有相互连通的腔体和通气铜管，这样，只需要在底部设置通气铜管即可实现空气线中的空气与外部连通，不需要设置较长的空气线，可以减少空气线的长度。
27.另外，通过在控制装置内设置时钟控制芯片，可以精准设置采集频率。
28.另外，通过在控制装置内增加dtu传输数据，可以将计算后的水位结果直接推送数据至云平台，不需要另外配置接收控制器中转数据，提高数据传输效率。
29.另外，通过在控制装置底部设置固定支架以固定空气线，加固传感器与控制装置之间的连接，避免使用不当造成设备损坏。
30.另外，通过采用低功耗设计，可以满足长时间的以上的连续监测。
31.另外，水位传感器与水位管绑定，一旦控制装置电量耗尽需要进行充电，可用任一满电备用控制装置替换，不需要再进行重新绑定，解决了因充电而导致的测量中断时间。
32.另外，可通过远程指令控制水位数据的采集频率，解决了因需要工程抢险而需要进行高频监测的需要，不需要派人员到工地现场对设备进行调控。
33.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
34.图1是本技术一个实施例提供的自动化水位测量系统的结构示意图；
35.图2是本技术一个实施例提供的控制装置和固定支架的示意图。
【具体实施方式】
36.下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
37.图1是本技术一个实施例提供的自动化水位测量系统的结构示意图，本实施例中，以该系统用于水位监测场景为例进行说明，在实际实现时，该系统也可以应用于其他液体液面监测的场景，本技术不对该系统的应用场景作限定。自动化水位测量系统至少包括：控制装置1、水位传感器2和云平台3。
38.水位传感器2设置在水位管4内，以采集水位管4的水位数据。
39.可选地，水位传感器2为高精度传感器。高精度传感器是指测量观测结果、计算值或估计值与真值(或被认为是真值)之间的差值小于预设阈值。预设阈值取值通常较小、接近于0。换言之，测量观测结果、计算值或估计值与真值之间接近程度很高，可以很真实的还原物体的本质。
40.控制装置1与水位传感器2通过空气线6相连，以通过空气线6接收水位数据并计算，并将计算后的水位结果发送至云平台。这样，工作人员可以通过云平台实时查看计算后的水位结果，并且可以通过云平台对控制装置1的测量时间间隔进行设置，解决了因工程抢险而需要进行高频监测的需要，且不需要工作人员到现场对控制装置1进行调控。
41.相应地，云平台3与控制装置1通信相连，以接收计算后的水位结果。云平台3还可以将控制装置1发送的计算后的水位结果等数据存储，以供后期查看及参考。换言之，云平台3通过接收控制装置1传来的计算后的水位结果，进行相应的数据后处理，数据展示和数据报告等功能。
42.本实施例中，水位传感器2与控制装置1有线连接，控制装置基于rs485协议获取水位传感器采集的水位数据。在测量过程中，控制装置1设置在水位管4的管口且与水位管4的管口抵持。在其他实施例中，控制装置1也可设置在水位管4的其他位置，在此不做具体限定，根据实际情况而定。
43.参考图2所示的控制装置1，控制装置1包括壳体11、设置在壳体11内的控制器(未图示)、通气铜管1212和腔体1313。
44.通气铜管12位于壳体11内、且设置在控制装置1底部。通气铜管12与空气线6的一端相连；控制装置内部还具有与通气铜管12连通的腔体13，腔体13上下通气；空气线6的另一端与水位传感器相连。这样，水位传感器与控制装置之间的空气连通，而由于控制装置的腔体13上下通气，这样，可以使得水位传感器内压力与大气压力平衡，从而使测量值更贴近实际值。
45.在本实施例中，控制器为pcb板。控制器内预设有算法，该算法为减法，为常规计算程序。最终计算得到的计算后的水位结果为空气线6的长度与水位传感器2测得的水位信息之差，即该水位结果为水位管4内的液体的水面至水位管4口的距离。
46.为了保证水位管4内外的空气能够得到流通，以防止水汽聚集在控制装置1内继而
对控制装置1造成影响，控制装置的顶部开设有通气孔14，控制装置还包括设置于通气孔14内的透气阀15，通气孔14与腔体13的顶部连通。
47.其中，透气阀15内设置有防水透气膜，以防止水渗入控制装置。这样，既可以保证水汽无法进入至透气阀15内，也可保证水位管4内外的空气流通。在本实施例中，该透气阀15为塑料透气阀15，其成本较低，且重量较轻，便于安装。
48.可选地，本实施例中，参考图2，控制装置1的底部连接有固定支架5，固定支架5的底部设置有通孔51，空气线6的一端穿过通孔51连接至通气铜管12，通孔51的尺寸与空气线6的直径相适配。
49.其中，通孔51的尺寸与空气线6的直径相适配是指：通孔51的尺寸略大与空气线6的直径，以使通孔51与空气线6的表面接触。
50.示意性地，控制装置的底部与固定支架5通过螺丝连接。在其它实施例中，控制装置的底部也可以与固定支架5卡合，本实施例不对控制装置与固定支架5之间的连接方式作限定。
51.控制装置内部设置有锂电池16，以为控制装置和水位传感器供电。锂电池16可拆卸的设置于壳体11内，或通过紧固件设置在壳体11内。锂电池16结构较轻，且能够长时间供电，节省能源且方便快捷。
52.本实施例中，控制装置包括数据传输单元(data transfer unit，dtu)(图中未示出)，控制装置通过dtu与云平台无线相连。
53.控制装置1内部还设置有时钟控制芯片(图中未示出)，该时钟控制芯片可以实现控制器所属的pcb板上，也可以作为独立的pcb板与控制器相连。时钟控制芯片可以精准设置水位数据的采集频率。基于此，控制装置1采用低功耗设计，即控制装置1以第一频率获取水位数据；在接收到云平台3的频率调节指令时，以通过时钟控制芯片将采集频率调节至第二频率，以第二频率获取水位数据，第二频率大于第一频率，以满足高频率监测需求。这种低功耗模式使得控制装置1的用电量低于正常控制装置的用电量，以使得控制装置1能够长时间且连续监测。
54.可选地，水位传感器永久性置于水位管内，与水位传感器相连的控制装置可替换。
55.为了防止在控制装置1供电不足或没电的情况下，将该水位管4内的控制装置1替换时，需要将控制装置1与水位传感器2重新绑定，因此，水位传感器2与每个水位管4绑定。当控制装置1没电进行替换时，只需要将控制装置1与水位传感器2进行信息交互即可，无需另行绑定，不会造成因充电导致的测量时间中断问题的发生。
56.综上所述，本实施例提供的自动化水位测量系统，通过设置在水位管内的水位传感器，以采集水位管的水位数据；与水位传感器通过空气线相连的控制装置，以接收水位数据并计算，并将计算后的水位结果发送至云平台；云平台，与控制装置通信相连，以接收计算后的水位结果；其中，控制装置的底部设置有通气铜管，通气铜管与空气线的一端相连；控制装置内部还具有与通气铜管连通的腔体，腔体上下通气；空气线的另一端与水位传感器相连；可以解决人工测量水位时效率低、误差大、且不可实现无间断测量的问题；由于该系统全称自动实现水位测量，因此，无需人为测量水位，提高了测量精度及监测的实时性，方便快捷。
57.另外，通过在控制装置的底部设置有通气铜管，通气铜管与空气线的一端相连；控
制装置内部还具有与通气铜管连通的腔体，腔体上下通气；空气线的另一端与水位传感器相连；可以实现水位传感器的大气压平衡，提高水位数据采集的准确性。
58.另外，由于控制装置内部具有相互连通的腔体和通气铜管，这样，只需要在底部设置通气铜管即可实现空气线中的空气与外部连通，不需要设置较长的空气线，可以减少空气线的长度。
59.另外，通过在控制装置内设置时钟控制芯片，可以精准设置采集频率。
60.另外，通过在控制装置内增加dtu传输数据，可以将计算后的水位结果直接推送数据至云平台，不需要另外配置接收控制器中转数据，提高数据传输效率。
61.另外，通过在控制装置底部设置固定支架以固定空气线，加固传感器与控制装置之间的连接，避免使用不当造成设备损坏。
62.另外，通过采用低功耗设计，可以满足长时间的以上的连续监测。
63.另外，水位传感器与水位管绑定，一旦控制装置电量耗尽需要进行充电，可用任一满电备用控制装置替换，不需要再进行重新绑定，解决了因充电而导致的测量中断时间。
64.另外，可通过远程指令控制水位数据的采集频率，解决了因需要工程抢险而需要进行高频监测的需要，不需要派人员到工地现场对设备进行调控。
65.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
66.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。