一種閘前水位綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開(kāi)了一種閘前水位綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括水位傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、數(shù)據(jù)傳輸模塊、人機(jī)交換服務(wù)器、閘門(mén)裝置、太陽(yáng)能電池組件、蓄電池裝置；水位傳感器采集閘前水位數(shù)據(jù)并通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳輸給微處理器，數(shù)據(jù)傳輸模塊可與人機(jī)交互服務(wù)器實(shí)現(xiàn)雙向通信，閘門(mén)裝置通過(guò)接收人機(jī)交互服務(wù)器的指令，實(shí)現(xiàn)閘門(mén)啟閉的遠(yuǎn)程控制，太陽(yáng)能電池組件與蓄電池裝置連接，為人機(jī)交互服務(wù)器以外的所有裝置供電。本實(shí)用新型專利技術(shù)運(yùn)用了水位傳感器獲得實(shí)時(shí)閘前水位，并與洪峰預(yù)報(bào)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了閘前水位的綜合監(jiān)測(cè)；空間占據(jù)小、智能化程度高，可長(zhǎng)期對(duì)閘前水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，做到了及時(shí)、準(zhǔn)確、安全度汛，保證了人民生活及物資安全。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及水利工程領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及一種閘前水位綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
一直以來(lái)，小型水庫(kù)的溢洪道閘門(mén)及農(nóng)田水利中的小型閘門(mén)都采用比較原始的手動(dòng)控制。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)以及“四化同步”戰(zhàn)略決策的提出，水利設(shè)施的自動(dòng)化要求也逐步提高，促使小型水利工程及農(nóng)田水利工程的自動(dòng)化水平提高，基于此大背景之下的小型水利閘門(mén)的自動(dòng)化問(wèn)題成為未來(lái)發(fā)展的主要方向。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為跟蹤閘前水位提供了可靠的觀測(cè)設(shè)備，如水位傳感器的精度可達(dá)±0.25％FS或者更高。但根據(jù)當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，小型水利工程閘前水位的監(jiān)測(cè)主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：(1)水位的量測(cè)仍沿用水尺測(cè)量，觀測(cè)人員讀數(shù)時(shí)引入的數(shù)據(jù)誤差難以解決；(2)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)水平較低，采集的水位數(shù)據(jù)因延遲而不能同步給管理者，不僅阻礙溢洪道或閘門(mén)泄水作用得到發(fā)揮，在汛期還可能造成大壩漫頂或殃及兩岸和下游；(3)延遲開(kāi)閘泄洪可能使洪水對(duì)泄槽段底板及邊墻或下游連接段造成較大的沖刷，從而縮短水工建筑物的壽命，增加除險(xiǎn)加固的成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種閘前水位綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能及時(shí)且精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)閘前水位，以空間占據(jù)小、智能測(cè)控的簡(jiǎn)易裝置解決溢洪道泄水蓄水問(wèn)題，省去了管理人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)管理閘門(mén)的繁瑣步驟，實(shí)現(xiàn)了閘門(mén)啟閉的遠(yuǎn)程控制，做到及時(shí)準(zhǔn)確、安全度汛，保證了人民生活及物資的安全。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種閘前水位綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括水位傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、數(shù)據(jù)傳輸模塊、人機(jī)交互服務(wù)器、閘門(mén)裝置、太陽(yáng)能電池組件、蓄電池裝置；所述水位傳感器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于實(shí)時(shí)采集閘前水位以及將水位數(shù)據(jù)傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與水位傳感器、微處理器連接，用于接收水位傳感器傳輸?shù)乃粩?shù)據(jù)、將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以及將數(shù)字信號(hào)傳輸至微處理器；所述微處理器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)傳輸模塊連接，用于接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)、并將數(shù)字信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于接收數(shù)據(jù)傳輸模塊傳 輸?shù)男盘?hào)；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊與微處理器、人機(jī)交互服務(wù)器、閘門(mén)裝置連接，用于接收微處理器傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)、并將數(shù)字信號(hào)傳輸至人機(jī)交互服務(wù)器和閘門(mén)裝置，用于接收人機(jī)交互服務(wù)器發(fā)送的信號(hào)、并將信號(hào)傳輸至微處理器；所述人機(jī)交互服務(wù)器包括后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)和終端操作界面，與數(shù)據(jù)傳輸模塊連接；所述后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)并供后期調(diào)用，所述終端操作界面作為數(shù)據(jù)終端用于同步顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；所述閘門(mén)裝置包括閘門(mén)和控制器，與數(shù)據(jù)傳輸模塊連接，用于接收數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)膩?lái)自人機(jī)交互服務(wù)器的閘門(mén)啟閉指令，控制閘門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉；所述太陽(yáng)能電池組件與蓄電池裝置連接，用于給水位傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、數(shù)據(jù)傳輸模塊以及閘門(mén)裝置供電。水位傳感器將采集到的水位數(shù)據(jù)傳輸至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再傳輸至微處理器；微處理器將接收到的數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送至人機(jī)交互服務(wù)器中進(jìn)行存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)顯示；數(shù)據(jù)傳輸模塊可與人機(jī)交互服務(wù)器實(shí)現(xiàn)雙向通信，閘門(mén)裝置通過(guò)接收人機(jī)交互服務(wù)器的指令，實(shí)現(xiàn)閘門(mén)啟閉的遠(yuǎn)程控制；太陽(yáng)能電池組件與蓄電池裝置連接，為人機(jī)交互服務(wù)器以外的所有裝置供電，太陽(yáng)能組件經(jīng)過(guò)蓄電池裝置的穩(wěn)壓處理后實(shí)現(xiàn)充、放電；蓄電池裝置可在當(dāng)太陽(yáng)能組件產(chǎn)生的電能大于整套裝置運(yùn)行消耗時(shí)儲(chǔ)存電能；當(dāng)太陽(yáng)能組件產(chǎn)生的電能不足以供給整套裝置運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)切換至蓄電池供電；從而實(shí)現(xiàn)在供電不足的情況下快速將太陽(yáng)能供電狀態(tài)轉(zhuǎn)換為蓄電池供電狀態(tài)，避免因突然停電造成采集數(shù)據(jù)丟失，具有自動(dòng)化程度高和智能運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步的，所述水位傳感器選用壓力式水位傳感器。壓力式水位傳感器具有精度可靠、安裝方便、耐腐蝕和數(shù)據(jù)能遠(yuǎn)程傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，可滿足溢洪道渾濁水質(zhì)的水位量測(cè)要求，并能實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)溢洪道閘前水位的變化，為閘門(mén)啟閉提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊采用GPRS通訊模式，與人機(jī)交互服務(wù)器實(shí)現(xiàn)雙向通信。數(shù)據(jù)傳輸模塊采用GPRS通訊模式，數(shù)據(jù)可在較大范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，同時(shí)安裝完成后只需進(jìn)行軟件升級(jí)而無(wú)需進(jìn)行硬件改動(dòng)，具有通信質(zhì)量好、實(shí)時(shí)傳輸速度快、后期易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)；數(shù)據(jù)傳輸模塊采用Socket TCP/IP協(xié)議，可與所述人機(jī)交互服務(wù)器實(shí)現(xiàn)雙向通信，即數(shù)據(jù)傳輸模塊可將數(shù)字信號(hào)發(fā)送至人機(jī)交互服務(wù)器，同時(shí)管理者可在人機(jī)交互服務(wù)器上將下達(dá)的閘門(mén)啟閉指令通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊反饋至微處理器，實(shí)現(xiàn)閘門(mén)啟閉的遠(yuǎn)程控制。進(jìn)一步的，所述太陽(yáng)能電池組件采用非晶硅太陽(yáng)能板。采用非晶硅太陽(yáng)能板，在弱光條件下也可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，滿足野外條件下嚴(yán)苛的供電要求。進(jìn)一步的，所述蓄電池裝置采用UPS蓄電池。可在供電不足的情況下快速將太陽(yáng)能供電狀態(tài)轉(zhuǎn)換為蓄電池供電狀態(tài)，避免因突然停電造成采集數(shù)據(jù)丟失。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果是：使用了水位傳感器獲得實(shí)時(shí)閘前水位，結(jié)合了水位數(shù)據(jù)和洪峰預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)了閘前水位的綜合監(jiān)測(cè)及閘門(mén)啟閉的遠(yuǎn)程控制，做到及時(shí)準(zhǔn)確、安全度汛，延長(zhǎng)了水工建筑物使用年限；本技術(shù)空間占據(jù)小、智能化程度高且無(wú)需外界電源供電，無(wú)需耗費(fèi)人力即可長(zhǎng)期對(duì)閘前水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理，為蓄泄及閘門(mén)啟閉決策提供有效指導(dǎo)。附圖說(shuō)明圖1是本技術(shù)的模型結(jié)構(gòu)圖。圖中：1為水位傳感器；2為模數(shù)轉(zhuǎn)換器；3為微處理器；4為數(shù)據(jù)傳輸模塊；5為人機(jī)交互服務(wù)；6為閘門(mén)裝置；7為太陽(yáng)能電池組件；8為蓄電池裝置。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步描述：如圖1所示，本技術(shù)是一種閘前水位綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括水位傳感器1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器2、微處理器3、數(shù)據(jù)傳輸模塊4、人機(jī)交互服務(wù)5、閘門(mén)裝置6、太陽(yáng)能電池組件7、蓄電池裝置8。所述水位傳感器1將采集到的水位數(shù)據(jù)傳輸至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器2，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器2將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，為微處理器3所使用。所述微處理器3與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器2和所述數(shù)據(jù)傳輸模塊4連接，并將接收到的數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊4發(fā)送至人機(jī)交互服務(wù)器5中進(jìn)行存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)管理者可在人機(jī)交互服務(wù)器5上將下達(dá)的閘門(mén)啟閉指令通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊4反饋至微處理器3，實(shí)現(xiàn)閘門(mén)啟閉的遠(yuǎn)程控制。所述閘門(mén)裝置6所述數(shù)據(jù)傳輸模塊4連接，可接收所述人機(jī)交互服務(wù)器5通過(guò)的閘門(mén)啟閉指令，控制閘門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)閘前水位的控制。所述太陽(yáng)能電池組件7與所述蓄電池裝置8連接，采用非晶硅太陽(yáng)能板，在弱光條件下也可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，滿足野外條件下嚴(yán)苛的供電要求，經(jīng)過(guò)蓄電池裝置8的穩(wěn)壓處理后實(shí)現(xiàn)充、放電。上述實(shí)例中：所述水位傳感器1選用壓力式水位傳感器，具有精度可靠、安裝方便、耐腐蝕和數(shù)據(jù)能遠(yuǎn)程傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，可滿足溢洪道渾濁水質(zhì)的水位量測(cè)要求，并能實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)溢洪道閘前水位的變化，為閘門(mén)啟閉提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，壓力式水位傳感器固定于溢洪道控制段或水閘閘室段閘門(mén)底部。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器2與水位傳感器1連接，所述水位傳感器1將采集到的水位數(shù)據(jù)傳輸至 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器2，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器2將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)才能被所述微處理器3使用。所述微處理器3與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器2和所述數(shù)據(jù)傳輸模塊4連接，所述微處理器3用于采集實(shí)時(shí)水位數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊4發(fā)送至人機(jī)交互服務(wù)器5中進(jìn)行存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)顯示。所述數(shù)據(jù)傳輸模塊4采用本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種閘前水位綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括水位傳感器(1)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)、微處理器(3)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)、人機(jī)交互服務(wù)器(5)、閘門(mén)裝置(6)、太陽(yáng)能電池組件(7)、蓄電池裝置(8)；所述水位傳感器(1)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)連接，用于實(shí)時(shí)采集閘前水位以及將水位數(shù)據(jù)傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)與水位傳感器(1)、微處理器(3)連接，用于接收水位傳感器(1)傳輸?shù)乃粩?shù)據(jù)、將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以及將數(shù)字信號(hào)傳輸至微處理器(3)；所述微處理器(3)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)連接，用于接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)、并將數(shù)字信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)，用于接收數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)傳輸?shù)男盘?hào)；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)與微處理器(3)、人機(jī)交互服務(wù)器(5)、閘門(mén)裝置(6)連接，用于接收微處理器(3)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)、并將數(shù)字信號(hào)傳輸至人機(jī)交互服務(wù)器(5)和閘門(mén)裝置(6)，用于接收人機(jī)交互服務(wù)器(5)發(fā)送的信號(hào)、并將信號(hào)傳輸至微處理器(3)；所述人機(jī)交互服務(wù)器(5)包括后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)和終端操作界面，與數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)連接；所述后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)并供后期調(diào)用，所述終端操作界面作為數(shù)據(jù)終端用于同步顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；所述閘門(mén)裝置(6)包括閘門(mén)和控制器，與數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)連接，用于接收數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)傳輸?shù)膩?lái)自人機(jī)交互服務(wù)器(5)的閘門(mén)啟閉指令，控制閘門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉；所述太陽(yáng)能電池組件(7)與蓄電池裝置(8)連接，用于給水位傳感器(1)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)、微處理器(3)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)以及閘門(mén)裝置(6)供電。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種閘前水位綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括水位傳感器(1)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)、微處理器(3)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)、人機(jī)交互服務(wù)器(5)、閘門(mén)裝置(6)、太陽(yáng)能電池組件(7)、蓄電池裝置(8)；所述水位傳感器(1)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)連接，用于實(shí)時(shí)采集閘前水位以及將水位數(shù)據(jù)傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)與水位傳感器(1)、微處理器(3)連接，用于接收水位傳感器(1)傳輸?shù)乃粩?shù)據(jù)、將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以及將數(shù)字信號(hào)傳輸至微處理器(3)；所述微處理器(3)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)連接，用于接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)、并將數(shù)字信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)，用于接收數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)傳輸?shù)男盘?hào)；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊(4)與微處理器(3)、人機(jī)交互服務(wù)器(5)、閘門(mén)裝置(6)連接，用于接收微處理器(3)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)、并將數(shù)字信號(hào)傳輸至人機(jī)交互服務(wù)器(5)和閘門(mén)裝置(6)，用于接收人機(jī)交互服務(wù)器(5)發(fā)送的信號(hào)、并將信號(hào)傳輸至微處理器(3)；所述人機(jī)交互服務(wù)器(5)包括后臺(tái)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉靜嫻，方朝陽(yáng)，楊洋，陳浩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢大學(xué)，
類型：新型
國(guó)別省市：湖北;42