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小型智能无线测报水尺的研制 |
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| 小型智能无线测报水尺的研制 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 17:19:33  |
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摘 要：小型智能无线测报水尺应用已经成熟的超声波传感技术，通过微处理芯片对水位信息进行智能化分析处理，利用数字编码技术和双向无线发射通讯技术，实现对当前测报水位的遥控及数字和语音两种传送模式，接收当前水位信息则可利用无线、有线专用或公用通讯设备。是对目前已经投入使用的遥感电子水尺的拾遗补缺，它不仅继承了遥感电子水尺的所有优点，而且工程造价偏低，容易得到普及和推广，适用范围也更加广泛，特别对平水期及小河报汛站点也很适用，可广泛使用于水库、河流等的水位测报。
关键词：智能化；无线测报；自计式水尺
目前，黄河流域很多固定报汛站点原先安设的河道观测水尺因位置较高，小流量时大部分不靠水，无法正常发挥其观测作用。因此，研制一种小型、适用于平水期小流量水位测报的自计式智能无线测报水尺就显得十分必要。
1 目前黄河水位测报中存在的问题
长期以来，黄河流域洪水陡涨陡落、流速大、漂浮物多，使得一些洪水暴涨暴落的小河报汛站点及中游干支流水位观测站点在洪水期到来时无法实测过水断面。黄河下游大部分干流水位观测站通常位于不具备设站条件的游荡性河道，其断面宽浅、冲淤变化范围大，流向偏角测量靠目测或使用简易水尺观测效果都不理想；有的区域洪水漫滩水面宽达数千米，并且在断面上还有村庄、树林、田地、沙丘等障碍，致使通视效果极差。这些水位测报站点显然不具备安装目前推广使用的自动遥测电子水尺的条件，这也是全河水位自动测报不能得以普及的症结所在。
对基层站点水尺观测人员的调查和大量资料的分析表明，人工观测水位变化在平水期问题并不明显，但在每年汛期及连阴雨天气，由于观测员至少要在0.5h内观测报送一次当前水位，主汛期甚至需要6min观测报送一次当前水位，因此一个报汛站点往往需要有3～4个人轮换值班观测。特别在夜间观测时，用手电筒照射常会因距离远而看不清水尺标度，只能靠眼力进行估报。如果近距离观测的话，则有一定危险性。
2 小型智能无线测报水尺的优点及构成
小型智能无线测报水尺首先体现的优点是小型化，前端部分设备总重量不超过5kg，因此携带、拆卸、安装及维护都非常方便，在平水期及漫滩区过水断面发生变化时，可根据实际观测的需要十分方便地进行水尺位置的挪动。其次，小型智能无线测报水尺具有与自计遥感电子水尺同样高的智能化程度，因为它也是利用已经成熟的超声波传感技术进行现场水位采样及传感，通过传感器将模拟电压信号送入A/D转换器，再由A/D转换器转换成数字信号向外发送；它还可以通过数字编码技术将模拟电压信号转换成语音信号向外发送。目前黄河上的遥测电子水尺大多是有线传送模式，工程量较大，耗资也多，而小型智能无线测报水尺采用的是先进的无线通讯技术，节省了大量的线路传输材料投资，因此工程造价低。小型智能无线测报水尺还可以3种模式进行自动测报，即时显示当前水位值及记忆存储60条最新水位信息，以便让有关人员进行监测查询和对比检测。除此以外，它还具有一种十分特殊的功能，就是任何一种通讯设备都可以通过不同方式与主机连通，得到当前水位的即时信息。
小型智能无线测报水尺由前端和主机两大部分组成，前端部分包括测量机构、安装架、太阳能电池、蓄电瓶、超声波传感器、数字编码系统以及信号发射等部件。
前端电路与超声波传感器全部安装于一铝合金壳体内，壳体防护等级为IP65，有良好的密封性能，适应于室外恶劣场合的安装。水位采样仪表、太阳能电池板与直流电池组全部固定在一安装架上，安装架装在DN80的安装管上或通过夹具卡在水尺上。
小型智能无线测报水尺的主机安装位置可根据实际需要设定与前端之间的距离，一般可在500～5000m范围内进行合理选择，距离前端部分越近越好。
3 小型智能无线测报水尺的功能
3.1 3种测量水位模式
（1）定时测量模式。测报间隔时间可以任意设定（例如设定为0.5h），只要达到设置时间，主机即向前端发送高频信号，由天线→双向耦合器→高频接收机→解码器送至微电脑进行处理后，向前端发出相应指令，前端即可对当前水位进行测量并向主机发送出当前水位信息，记录和存储在主机中。
（2）设置水位高度测量模式。可预先设置水位高度测报值（例如设置1.0、1.1、1.2m等），只要当前水位达到任一设置值，前端就会自动启动发射机，向主机即时发送当前水位信息并自动记录和存储在主机中。
（3）受控测量模式。主机可随时向前端发出测量指令，由天线→双向耦合器→高频接收机→解码器送至微电脑进行处理后，将指令送至前端，前端即可对当前水位进行测量并向主机发送当前水位信息，记录和存储在主机中。
3.2 现场人工控制测量当前水位
若水位观测员到达现场对比检测当前水位，只需要按下前端上相应按键，前端即可自动对当前水位进行测量，以数码显示形式报出当前水位值。
3.3 防盗、防破坏自动报警
水位监测水尺大多安装在野外，易丢失或遭受破坏，如现场发生针对智能水尺的盗窃或破坏行为，则前端可自动探测并启动发射机向主机传送警报。
3.4 保证连续供电
小型智能无线测报水尺采用12V直流电源和太阳能电池板配合供电方式，白天由太阳能电池给系统供电，同时给12V电瓶充电；夜间或阴雨天由12V电瓶给系统供电。在没有阳光照射的情况下，电瓶能保证系统连续工作15d。
3.5 密码设定
前端部分设定有6500个地址密码，以方便主机的识别与控制。
4 结语
小型智能无线测报水尺实际上是对目前已经投入使用的遥感电子水尺的拾遗补缺，它不仅继承了遥感电子水尺的所有优点，而且工程造价偏低，容易得到普及和推广，适用范围也更加广泛，特别对平水期及小河报汛站点也很适用，可广泛使用于水库、河流等的水位测报。
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