一種一體化明渠水位與流量在線監測儀的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種一體化明渠水位與流量在線監測儀，其特征是，包括封閉機殼、安裝板、電路板、可充鋰電池組以及磁浮式水位計；所述安裝板固定于封閉機殼內，電路板、可充鋰電池組、磁浮式水位計均安裝在安裝板上，所述電路板包括磁浮式水位計電子倉電路板、遙控終端機、通訊模塊及內置GPRS天線電路板、可充鋰電池組充放電管理電路板。本發明提供一種高度集成、具有防潮、防腐、防銹的特性、適合灌區水位、流量在線自動監測的監測儀，具有固態存儲容量大，功耗低，便于安裝及攜帶的優點，其也可用作城市防洪的水位在線監測。
【專利說明】
一種一體化明渠水位與流量在線監測儀
技術領域
[0001]本發明屬于監測儀技術領域，具體涉及一種一體化明渠水位與流量在線監測儀。
【背景技術】
[0002]目前國家實施的大中型灌區節水改造的重點是干支渠的襯砌和配套、小型農田水利工程建設的重點是斗農渠的襯砌或改為管道，基本要求是大幅減少渠系滲漏損失，配水通暢、閘閥控制靈活，灌溉計量準確，土建工程美觀、監測控制設備自動化程度高，有相應的管理機構和管理措施等。其中灌溉計量準確核心內容之一就是明渠水位、流量實時監測的精準度及自動化程度。因此明渠水位、流量在線監測是推動計量灌溉促進灌區節水和提高作物水分生產率的基礎條件。
[0003]對于目前明渠斷面流量的測量方法有很多，但隨著自動化程度的提高，對測水精度要求的提高，或多或少的存在一些不足，具體如下:
I)我國大部份采用的流速一一面積法，需要人工操作，盡管測量精度很高，但達不到自動化的要求，不能實時在線監測；2)堰槽法，較準確也較易實現自動化測量，但這種方法的精度易受明渠沖淤變法的影響;對于渾水明渠不太適合;3)水位一一流量關系法，雖能實現自動測量流量，但精度不高，不能滿足水量準確計量的要求;4)依靠進口儀器自動測量流量的方法，儀器價格昂貴、維護費用高，且無法滿足明渠流量自動測量的要求；
另外目前國內明渠在線監測大部份都由傳感器、水位計或流量計、采集系統、通訊系統等部分組成，各部分相對獨立，安裝建設配套工程費用較高，功耗大，如需在線實時長期監測，都需配太陽能浮充電源或交流電充電，建設成本高且不便于管理及維護，無法滿足灌區明渠量多面廣測量要求。高度集成，傳感器、采集系統、通訊系統等部份融為一體，便于安裝及攜帶且自帶電源容量能滿足灌區一年放水期的要求的在線監測裝置相對較少。

【發明內容】

[0004]為解決現有技術的不足，本發明提供一種高度集成的一體化明渠水位與流量在線監測儀。
[0005]本發明的技術方案是，一體化明渠水位與流量在線監測儀包括封閉機殼、安裝板、電路板、可充鋰電池組以及磁浮式水位計;所述安裝板固定于封閉機殼內，電路板、可充鋰電池組、磁浮式水位計均安裝在安裝板上，所述電路板包括磁浮式水位計電子倉電路板、遙控終端機及通訊模塊電路板、可充鋰電池組充放電管理電路板，電路板為四層電路板。
[0006]所述遙測終端機的主芯片為ARM芯片中STM32L4系列，通信模塊的主芯片為西門子MC52IR3芯片；監測裝置值守功耗至多為0.0lmA;所述磁浮式水位計包括磁致伸縮線、測桿、電子倉和套在測桿上的非接觸磁球，電路板為四層電路板;所述電路板有硬件接口，硬件接口包括:I路4-20mA/0-5V/0-10V輸入接口、I路可控電源輸出接口、I路RS485接口、I路USB接口、I路藍牙接口、充電電壓檢測輸入接口、內置GPRS天線。
[0007]所述封閉機殼包括機殼本體、頂蓋以及底座，所述頂蓋封閉固定于機殼本體上部，其材質為可透傳GPRS信號的ABS面板，所述底座封閉固定于機殼本體下部，位于同一平面上的固定螺絲之間的角度為120度;所述機殼本體為圓柱形，外形尺寸直徑X長度為75.5mm X227mm，長度不包括測桿長度，測桿長度根據量程不同而不同。
[0008]本發明所達到的有益效果:本發明提供一種高度集成即集傳感采集、監測裝置，電源為一體，且有可太陽能充電或交流電充電接口、智能切換的USB接口，藍牙接口，GPRS載波檢測功能，支持遠程參數設置、程序升級的一體化明渠水位與流量在線監測儀，具有固態存儲容量大、功耗設計低、便于安裝及攜帶、防潮、防腐、防銹的優點，適合灌區水位、流量在線自動監測，也可用作城市防洪在線監測或城市防洪應急、巡測系統水位監測儀。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明的底座的結構不意圖圖；
圖3為本發明的機殼頂蓋結構示意圖；
圖4為非接觸磁球結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖對本發明作進一步描述，以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
[0011]如圖1至圖4所示，一體化明渠水位與流量在線監測儀包括封閉機殼3、固定于封閉機殼3內的安裝板4、安裝于安裝板4上電路板6封裝的鋰電池及內含管理電路板、電路板7和磁浮式水位計;磁浮式水位計包括固定在底座上磁浮式水位計電子倉5、測桿及內含磁致伸縮線1、非接觸磁球2;安裝板4是S狀扁板，一端直接固定在底座8上;一體化是通過安裝板4將鋰電池組及電路板固定為一體實現的;所述封閉機殼3尺寸為75.5 mmX227mm，非接觸磁球2尺寸為直徑50.8mm，高51mm。
[0012]電路板6為封裝的鋰電池及內含管理電路板，封裝的鋰電池是由1節18650鋰電池分5節串聯為一組，然后二組并聯組成，內含鋰電池可充管理電路板。
[0013]電路板7內含遙測終端機、通信模塊以及內置GPRS天線；電路板7為四層電路板，遙測終端機、通信模塊電路都在這四層電路板7中實現，且電地分離，電路板提高了可靠性、穩定性，防干擾性;且監測裝置的尺寸面積只有45 mmX 125mm。
[0014]遙測終端機的主芯片為ARM芯片中STM32L4系列芯片，通信模塊的主芯片為西門子MC52IR3芯片；STM32L4系列芯片支持64MB存儲器，超大數據儲存，可保存5年以上水位、流量數據，支持本地、遠程下載歷史數據，具有GPRS主備信道和載波檢測功能;選用這樣的主芯片使得監測裝置的值守功耗小于0.0lmAC 7.2VDC)，發送瞬間功耗小于180mA( 7.2VDC)。
[0015]電路板7硬件接口包括:1路4-20mA/0-5V/0-10V輸入接口、I路可控電源7輸出接口、I路RS485接口、I路USB接口、路藍牙接口、充電電壓檢測輸入接口 ； USB接口可以實現主從智能切換功能，既可以計算機USB配置參數，也可以U盤下載數據，方便快捷;藍牙接口可利用手機短距離無線設置參數及查詢當前水位、流量、時間等工作狀態;接口設計根據國家水情監測系統規范設計，一體化明渠在線監測水位、流量計設計主要是針對單個水位傳感器，因此在滿足單個水位、流量站要求的情況下盡量少增加接口，一方面是考慮到監測儀體積要小，另一個降低功耗，降低建設成本。
[0016]監測儀設備硬件程序設計了多種堰槽法經驗公式、多種流量監視方法，用戶可以根據實際情況自主選擇。
[0017]封閉機殼3包括機殼本體、封閉固定于機殼本體上的頂蓋10以及封閉固定于機殼本體下的底座8;頂蓋10尺寸為直徑71mm，厚3.5mm;底座8外徑68.5mm，(底座8中M18螺紋孔與測桿I進行螺紋聯接，M12螺紋孔為USB接口及電源充電口，3個M3螺紋孔固定安裝板4，所有開孔位置及尺寸如圖2所示)，頂蓋10內嵌在機殼上，機殼是通過螺絲9固定在底座8上。機殼本體為圓柱形，位于同一平面上的固定螺絲9之間的角度為120度；螺絲9為內嵌在機殼內，這樣的設計，使得底座8具有優秀的防潮效果;為了進一步確保防潮效果，底座8還設有安裝密封圈的密封圈凹槽;頂蓋10通過玻璃膠固定在機殼3內。封閉機殼3具有體積小、防潮、防腐、防銹的優點。
[0018]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和優點。本行業的技術人員應該了解，上述實施例不以任何形式限制本發明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種一體化明渠水位與流量在線監測儀，其特征是，包括封閉機殼、安裝板、電路板、可充鋰電池組以及磁浮式水位計;所述安裝板固定于封閉機殼內，電路板、可充鋰電池組、磁浮式水位計均安裝在安裝板上，所述電路板包括磁浮式水位計電子倉電路板、遙控終端機、通訊模塊及內置GPRS天線電路板、可充鋰電池組充放電管理電路板。2.根據權利要求1所述的一種一體化明渠水位與流量在線監測儀，其特征是，所述電路板為四層電路板。3.根據權利要求1所述的一種一體化明渠水位與流量在線監測儀，其特征是，所述電路板有硬件接口，硬件接口包括I路4-20mA/0-5V/0-10V輸入接口、I路可控電源輸出接口、I路RS485接口、I路USB接口、I路藍牙接口和充電電壓檢測輸入接口。4.根據權利要求1所述的一種一體化明渠水位與流量在線監測儀，其特征是，封閉機殼包括機殼本體、頂蓋以及底座，所述頂蓋內嵌在機殼本體上，機殼本體固定在底座上;所述頂蓋材質為可透傳GPRS信號的ABS面板。5.根據權利要求1所述的一種一體化明渠水位與流量在線監測儀，其特征是，所述磁浮式水位計包括磁致伸縮線、測桿、電子倉和套在測桿上的非接觸磁球。6.根據權利要求4所述的一種一體化明渠水位與流量在線監測儀，其特征是，所述機殼本體為圓柱形，外形尺寸直徑X長度為75.5mm X 227mm。7.根據權利要求1所述的一種一體化明渠水位與流量在線監測儀，其特征是，可充鋰電池組是封裝的，鋰電池是由10節18650鋰電池構成，5節串聯為一組，然后二組并聯組成，內含鋰電池可充管理電路板。
【文檔編號】G01F23/46GK105841780SQ201610362037
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】周亞平, 高軍, 英小勇, 郝斌, 王湛, 王月明, 張新宇, 張彤彤
【申請人】水利部南京水利水文自動化研究所