专利名称：智能式土坝渗压监测仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监测仪器，特别是一种土坝渗压监测仪器。
背景技术：
为了利用水资源，人类在江河上修建了大量的水库和大坝。水利工程的建设和发 展， 一方面促进了社会生产力的发展，提高了社会生活质量，另一方面，大坝和水库始终存 在着失事的安全风险，大坝失事会给下游广大地区人民生命财产安全和环境带来巨大的灾 难。因此，水库大坝的安全运行，不仅关系到管理部门本身的安全生产和经济效益，更关系 到大坝下游千百万人民的生命财产安全乃至国民经济的可持续发展。大坝安全监测仪器是 保证大坝安全运行、发现隐患的重要设施，是大坝日常运行管理的耳目。在大坝安全监测参 数中，渗漏的测量至关重要，通过对大坝渗漏的观测，可以及时对观测资料进行分析，随时 掌握大坝的工作性态，一方面可以对大坝的工作状态进行安全评价和预报，另一方面，则可 以反馈设计，验证设计的结果。 大坝渗漏的监测，目前常用的监测仪器有旋转编码浮子式(机械式和光电式)、 压阻式、光纤式、差动电阻式、弦式等五类，其中，旋转编码浮子式监测仪器的使用受到测压 管垂直度、管深、管壁光滑度的限制，光纤式监测仪器很好的解决了防雷问题，但是建设成 本和通讯部分的维护成本太高，压阻式、差动电阻式、弦式监测仪器防雷性能差，精度受温 度和使用时间而发生飘移，维护成本很高。现在很多水库大坝工程的大坝安全监测系统由 于监测仪器维护成本高的问题而逐步丧失了监测和预报预警功能。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种测量精度高、稳定可靠、易维
护、易安装的智能式土坝渗压监测仪器。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 智能式土坝渗压监测仪器，包括处理器，所述处理器的输入端连接有水位取样传
感器，所述处理器的输出端连接有现地显示电路和传动驱动电路，所述传动驱动电路的输
出端连接有收缆装置，所述收缆装置的输出端连接有用于检测水面的浮球装置。 进一步，所述收缆装置与浮球装置之间还连接有电缆排线装置，所述电缆排线装
置的输入端与传动驱动电路的输出端连接。 进一步，所述处理器还连接有网络驱动、显示电路，组成远程监控网络。
进一步，所述处理器为可编程逻辑控制器PLC或单片机。 进一步，所述水位取样传感器为由线缆带动作圆周运动的计数编码盘以及采样光 电传感器或者旋转编码器。 进一步，所述浮球装置由金属或者塑料重锤浮球、红外感应器和一带屏蔽的导线 组成，所述屏蔽导线与红外感应器相连，所述红外感应器固定安装在浮球底部，当浮球接触 到水面，红外感应器感应到水面后输出一组常开或者常闭信号给处理器。
进一步，所述现地显示电路为液晶显示器或数码管显示器。 进一步，所述处理器还包括输入电路。 进一步，所述输入电路为按键、触摸屏或者PLC。 进一步，所述收缆装置包括电缆储缆轮和导线轮，所述电缆通过导线轮、电缆排线 装置排线后收入电缆储缆轮。 本发明的有益效果是本发明实现自动监测土坝的水位高度，并显示测量数据供
土坝管理者提供决策的数据支持，省去人工操作的人力成本，提高了测量精度和准确度，有
效实现恶劣环境下24小时全天候监控土坝的水位情况，保障了土坝的安全。 由多个智能式土坝渗压监测仪器组成监控网络，多个土坝的测压管水位信息就能
汇总到监控中心，方便监控人员远程监控多个土坝的安全状况，有效实现各土坝的安全监
控和应急调度处理。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的模块框图； 图2是本发明的优选实施例模块框图； 图3是本发明的优选实施例PLC控制模块框图； 图4是本发明的优选实施例部件组成模块框图。
具体实施例方式
参照图1，智能式土坝渗压监测仪器，包括处理器2，所述处理器2的输入端连接有 水位取样传感器l，所述处理器2的输出端连接有现地显示电路3和传动驱动电路4，所述 传动驱动电路4的输出端连接有收缆装置5，所述收缆装置5的输出端连接有用于检测水面 的浮球装置6。 进一步参照图2，所述收缆装置5与浮球装置6之间还连接有电缆排线装置7，所
述电缆排线装置7的输入端与传动驱动电路4的输出端连接。 进一步，所述处理器2还连接有网络驱动、显示电路8，组成监控网络。 进一步，所述处理器2为可编程逻辑控制器PLC或单片机。 进一步，所述水位取样传感器1为由线缆带动作圆周运动的计数编码盘以及采样 光电传感器或者旋转编码器。 进一步参照图4，所述浮球装置6由金属或者塑料重锤浮球、红外感应器和一带屏
蔽的导线组成，所述屏蔽导线与红外感应器相连，所述红外感应器固定安装在浮球底部，当
浮球接触到水面，红外感应器感应到水面后输出一组常开或者常闭信号给处理器2。 进一步，所述现地显示电路3为液晶显示器或数码管显示器。 进一步，所述处理器2还包括输入电路9 。 进一步，所述输入电路9为按键或触摸屏或者PLC。 进一步，所述收缆装置5包括电缆储缆轮和导线轮，所述电缆通过导线轮、电缆排 线装置7排线后收入电缆储缆轮。 图3是本发明优选实施例的模块框图，通过控制电机的运转，由传动机构带动水面感应探头装置在测压管内做规则的运动，水面感应探头装置的连接线缆带动计数编码盘 作圆周运动，通过光电耦合电路检测电势的高低电平进行计数，每一个高电平表示水面感 应探头装置运动了 一个单位长度，计数值乘以单位长度等于测压管管口到测压管管内水面 的距离，通过测压管管深和测压管管口高程，可以换算出测压管内液面的高程。输出信号分 为两路， 一路给现场显示，另一路信号用来远程传输。远程传输信号通过智能终端RTU进行 采集，存储，智能终端通过TCP/IP网络通讯协议与上位机进行通讯，上位机接收并存储各 监测点的数据，通过大坝安全监测系统分析软件进行处理、分析、图形化显示，可以实时对 大坝的工作状态进行安全评价和预报，随时掌握大坝的工作性态。 作为优选的实施例，本发明的工作原理为水位探测部分包括铅金属重锤和一根 带屏蔽的导线；传动部分包括电缆储缆轮、导线轮、辅助轮(齿轮或链条传动)、电机传动 轮；信号检测部分包括信号检测轮、取样传感器、水位液晶显示器、红外感应浮球装置；监 控部分包括电子控制器(现场手动操作测量、回位、急停)、水位脉冲信号输入(远传)、回 位脉冲信号输入(远传)、远程测量控制信号(包括测量、回位、急停)。其工作原理是当开 始测量时，电机正向转动，加上重锤的重力，重锤带着导线向下运动，同时取样传感器检测 信号检测轮上的孔数，计量并输出脉冲信号，当重锤接触到水面时，红外感应浮球装置感应 一个闭合信号，电机停止工作，并发出声音报警，此时水位液晶显示器上显示的数据S(Y = SXS)，Y即为管口到管内水面的距离，单位厘米，S为信号监测轮修正系数。按复位按钮， 重锤自动回位，回到初始位置后，水位液晶显示器自动清零，等待下一次测量。
仪器的测量精度不会因为温度的变化和使用年限而发生飘移；测量精度高，误差 为lcm，而且不随量程的变化而变化；在很多接口电路中采用光电耦合装置，提高了仪器的 防雷和抗干扰性能；通过无线通讯装置和防水电路板采用防水材料封装，提高了仪器的防 潮性能。 以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施 例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替 换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求
智能式土坝渗压监测仪器，其特征在于包括处理器(2)，所述处理器(2)的输入端连接有水位取样传感器(1)，所述处理器(2)的输出端连接有现地显示电路(3)和传动驱动电路(4)，所述传动驱动电路(4)的输出端连接有收缆装置(5)，所述收缆装置(5)的输出端连接有用于检测水面的浮球装置(6)。
2. 根据权利要求l所述的智能式土坝渗压监测仪器，其特征在于所述收缆装置(5) 与浮球装置(6)之间还连接有电缆排线装置(7)，所述电缆排线装置(7)的输入端与传动驱 动电路(4)的输出端连接。
3. 根据权利要求1或2所述的智能式土坝渗压监测仪器，其特征在于所述处理器(2) 还连接有网络驱动、显示电路(8)，组成监控网络。
4. 根据权利要求1或2所述的智能式土坝渗压监测仪器，其特征在于所述处理器(2) 为可编程逻辑控制器PLC或单片机。
5. 根据权利要求1或2所述的智能式土坝渗压监测仪器，其特征在于所述水位取样 传感器(1)为由线缆带动作圆周运动的计数编码盘以及采样光电传感器或者旋转编码器。
6. 根据权利要求1或2所述的智能式土坝渗压监测仪器，其特征在于所述浮球装置 (6)由金属或塑料重锤浮球、红外感应器和一带屏蔽的导线组成，所述屏蔽导线与红外感应 器相连，所述红外感应器固定安装在浮球底部，当浮球接触到水面，红外感应器感应到水面 后输出一组常开或者常闭信号给处理器(2)。
7. 根据权利要求1或2所述的智能式土坝渗压监测仪器，其特征在于所述现地显示 电路(3)为液晶显示器或数码管显示器。
8. 根据权利要求1或2所述的智能式土坝渗压监测仪器，其特征在于所述处理器(2) 还包括输入电路(9)。
9. 根据权利要求8所述的智能式土坝渗压监测仪器，其特征在于所述输入电路(9) 为按键、触摸屏或者PLC。
10. 根据权利要求2所述的智能式土坝渗压监测仪器，其特征在于所述收缆装置(5) 包括电缆储缆轮和导线轮，所述电缆通过导线轮、电缆排线装置(7)排线后收入电缆储缆 轮。
全文摘要
本发明公开了智能式土坝渗压监测仪器，包括处理器，所述处理器的输入端连接有水位取样传感器，所述处理器的输出端连接有现地显示电路和传动驱动电路，所述传动驱动电路的输出端连接有收缆装置，所述收缆装置的输出端连接有用于检测水面的浮球装置。本发明实现自动检测土坝的水位高度，并显示测量数据供土坝管理者提供决策的数据支持，省去人工操作的人力成本，提高了测量精度和准确度，有效实现恶劣环境下24小时全天候监控土坝的水位情况，保障了土坝的安全。本发明作为一种智能式土坝渗压检测仪器广泛应用于土坝水位监测中。
文档编号G01F23/30GK101750135SQ20101000256
公开日2010年6月23日 申请日期2010年1月10日 优先权日2010年1月10日
发明者王开春 申请人:广州市水利科学研究所