一种水位站水位智能监测系统及监测方法

本发明属于水库水位测量，特别是涉及到一种水位站水位智能监测系统及监测方法。

背景技术：

1、在现有的水库水位测量技术中，检查和维修水库水位和传感器极其不便，现如今水位站运用到的水位测量方式主要有超声波测量和雷达测量，其中雷达水位计因其测量精度高、抗干扰能力强、技术成熟、而且在测量时不受水流流速、流水含沙、水中污染物及沉淀物的影响，同时在测量精度上高于机械式或者压力式水位计，所以备受市场青睐，雷达式水位自动检测站采用非接触式雷达水位计进行水位测量，安装方式主要以立杆式为主，即在岸边建设钢筋混凝土基础，然后设立主杆，在主杆上部相应位置安装悬臂，水位计安装在悬臂伸向的一端，主杆高低、悬臂长短、基础的形式和大小建成后固定不变。目前绝大多数的水库自动检测水位站一旦安装完成其传感器的维护与检修就很困难，需要人工爬上竖杆或者架梯进行操作，极其危险；同时，随着水库水位的下降，水面超出了横杆上传感器的工作范围，就导致传感器无法正常的工作，从而影响水库的水位测量精度。

2、因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种水位站水位智能监测系统及监测方法，用于解决水位计维修困难以及水位变化影响测量精度的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水位站水位智能监测系统，包括塔台主体、竖直移动组件、水平伸缩组件、雷达水位计、数据采集控制箱、数据服务器和移动客户端；所述竖直移动组件和数据采集控制箱均安装于塔台主体上；所述水平伸缩组件的后端固定在竖直移动组件的移动端，水平伸缩组件的前端设置有雷达水位计，水平伸缩组件为电驱动的伸缩组件，水平伸缩组件与数据采集控制箱电学连接；所述雷达水位计与数据采集控制箱通信连接；所述数据服务器与移动客户端通信连接，数据服务器与数据采集控制箱通信连接；

3、所述数据采集控制箱包括数据采集模块、数据分析模块、判断模块、控制模块和数据发送模块；所述数据采集模块用于采集雷达水位计的测量数据；所述数据分析模块为基于python的数据分析模块；所述判断模块用于判断雷达水位计的测量值是波动的还是恒定的；所述控制模块用于控制竖直移动组件的移动和水平伸缩组件的伸缩；所述数据发送模块用于将数据分析模块的分析结果通过数据服务器发送到移动客户端。

4、优选的所述竖直移动组件通过竖向滑轨和滑轮的配合实现竖直移动；所述竖向滑轨固定在塔台主体上；所述滑轮安装在第一钢板上；所述第一钢板通过绞索机构驱动；所述水平伸缩组件的后端固定在第一钢板上。

5、优选的所述塔台主体的顶端还设置有避雷针、雨量计和风速仪；所述雨量计和风速仪分别与数据采集控制箱通信连接。

6、优选的所述塔台主体上还设置有太阳能板；所述太阳能板为水位智能监测系统供电。

7、优选的所述数据采集控制箱内置液晶屏。

8、一种水位站水位智能监测方法，采用如上任一所述一种水位站水位智能监测系统，包括以下步骤：

9、步骤一、通过数据采集控制箱调节雷达水位计的水平位置；

10、步骤二、通过数据采集控制箱采集水位站注水前的雷达水位计的高程h1；

11、步骤三、通过数据采集控制箱采集水位站注水后雷达水位计到水面的距离h；

12、步骤四、通过以下公式计算水位值h2；

13、h2＝h1-h   1

14、步骤五、通过判断模块判断水位值h2是波动的还是恒定的；当雷达水位计的读数恒定不变的时候，发送特定的重启自检控制命令到雷达水位计的usb控制协议中，进行关机重启程序；如果水位计读数还是恒定不变，说明水位计发射的脉冲被护坡反射，水面超出测量范围，则通过控制模块控制水平伸缩组件的伸缩调整雷达水位计的水平位置；

15、步骤六、将每间隔一小时雷达水位计测量的数据由基于python的数据分析模块处理，获得当日测量的平均水位、最大水位和最小水位，生成柱状图通过数据服务器发送到移动客户端。

16、优选的步骤五所述的判断模块还用于根据雨量计和风速仪测量的数据预判水位超出雷达水位计的工作范围的时间点；如果超出了雷达水位计的工作范围，控制模块控制水平伸缩组件的伸缩调整雷达水位计的水平位置。

17、通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

18、1、通过设置竖直移动组件和水平伸缩组件，解决了以往水位站检修维护时需要人工爬上竖杆或者架梯进行操作，危险而且极其不方便的难题。

19、2、通过设置数据采集控制箱根据水库水位的变化调节雷达水位计的水平位置，提高了水位测量精度。

20、3、根据当地的雨量风速预判水位超出水位计的工作范围的时间点，自动控制水平伸缩组件的伸缩调整雷达水位计的水平位置，以满足水位站正常工作。

21、4、当日测量的平均水位、最大水位和最小水位，生成柱状图通过数据服务器发送到移动客户端，提高用户的体验，便于用户管理。

技术特征：

1.一种水位站水位智能监测系统，其特征在于：包括塔台主体(1)、竖直移动组件(2)、水平伸缩组件(3)、雷达水位计(4)、数据采集控制箱(5)、数据服务器(6)和移动客户端(7)；所述竖直移动组件(2)和数据采集控制箱(5)均安装于塔台主体(1)上；所述水平伸缩组件(3)的后端固定在竖直移动组件(2)的移动端，水平伸缩组件(3)的前端设置有雷达水位计(4)，水平伸缩组件(3)为电驱动的伸缩组件，水平伸缩组件(3)与数据采集控制箱(5)电学连接；所述雷达水位计(4)与数据采集控制箱(5)通信连接；所述数据服务器(6)与移动客户端(7)通信连接，数据服务器(6)与数据采集控制箱(5)通信连接；

2.根据权利要求1所述一种水位站水位智能监测系统，其特征在于：所述竖直移动组件(2)通过竖向滑轨(21)和滑轮(22)的配合实现竖直移动；所述竖向滑轨(21)固定在塔台主体(1)上；所述滑轮(22)安装在第一钢板(23)上；所述第一钢板(23)通过绞索机构驱动；所述水平伸缩组件(3)的后端固定在第一钢板(23)上。

3.根据权利要求1所述一种水位站水位智能监测系统，其特征在于：所述塔台主体(1)的顶端还设置有避雷针(8)、雨量计(9)和风速仪(10)；所述雨量计(9)和风速仪(10)分别与数据采集控制箱(5)通信连接。

4.根据权利要求3所述一种水位站水位智能监测系统，其特征在于：所述雨量计(9)为虹吸式雨量计；所述风速仪(10)为风杯风速仪。

5.根据权利要求1所述一种水位站水位智能监测系统，其特征在于：所述塔台主体(1)上还设置有太阳能板(11)；所述太阳能板(11)为水位智能监测系统供电。

6.根据权利要求1所述一种水位站水位智能监测系统，其特征在于：所述数据采集控制箱(5)内置液晶屏(56)。

7.一种水位站水位智能监测方法，采用如权利要求1～6任一所述一种水位站水位智能监测系统，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述一种水位站水位智能监测方法，其特征在于，步骤五所述的判断模块(53)还用于根据雨量计(9)和风速仪(10)测量的数据预判水位超出雷达水位计(4)的工作范围的时间点；如果超出了雷达水位计(4)的工作范围，控制模块(54)控制水平伸缩组件(3)的伸缩调整雷达水位计(4)的水平位置。

技术总结
本发明公开了一种水位站水位智能监测系统及监测方法，属于水库水位测量技术领域，包括塔台主体、竖直移动组件、水平伸缩组件、雷达水位计、数据采集控制箱、数据服务器和移动客户端；水平伸缩组件与数据采集控制箱电学连接；所述雷达水位计与数据采集控制箱通信连接；所述数据服务器与移动客户端通信连接，数据服务器与数据采集控制箱通信连接；通过设置竖直移动组件和水平伸缩组件，水位站检修维护时无需人工爬上竖杆进行操作；可以根据水库水位的变化调节雷达水位计的水平位置，提高了水位测量精度；当日测量的平均水位、最大水位和最小水位，生成柱状图通过数据服务器发送到移动客户端，提高用户的体验，便于用户管理。

技术研发人员：刘鸿涛,李怡阳,赵瑞娟,李晓军,赵虎,单春雨,张福军,孙丽娜,申聪颖,刘璐,樊国庆,朱梦娜,黄恺,蒋宇,向丹丹,王征,刘辉,吴波
受保护的技术使用者：长春工程学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15