一种绝对式水位计的制作方法

文档序号:10651217阅读:361来源:国知局
一种绝对式水位计的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种绝对式水位计,包括:控制器、编码器、防滑轮、调平支架、重锤、加热浮子和测绳,其中,所述控制器设置在防水铝壳内部,所述控制器与所述编码器相连接,所述编码器设置在所述调平支架上,所述防滑轮固定在所述编码器的旋转轴上,所述测绳挂设在所述防滑轮内部的防滑槽内,所述重锤与所述加热浮子分别连接在所述测绳两端。
【专利说明】
一种绝对式水位计
技术领域
[0001 ]本发明涉及水位测量领域,具体而言,涉及一种绝对式水位计。
【背景技术】
[0002]水位计是自动测定并记录河流、湖泊和灌渠等水体的水位的仪器。按传感器原理分绝对式、跟踪式、压力式和反射式等,其中,浮子水位计由于在水位变差大、浪涌严重等环境下,具有良好的测量精度和工作稳定性,被广泛应用于水文站、水库站、闸坝站、遥测站、水电站。目前市面上的浮子水位计大多采用增量式编码器,由于增量式编码器不具备断电记忆功能,一旦断电,需要工作人员到现场重新校对水位,无形的增加了现场人员的工作量。另外数据通讯通道单一也是普遍存在的问题,绝大多数水位计采用单个通道数据发送方式,一旦通讯线路出现故障,远程控制则因水位数据更新不及时而做出错误判断,造成巨大经济损失,甚至造成生产安全事故,影响下游地区生产、生活安全。数据接口采用传统通讯协议也是一个不可忽视的问题,现有的水位计采用的通讯接口一般为RS232、RS485、模拟量、音频等传统数据接口,这些接口均属于早期产品,传输距离近、通讯速度慢、线路需要重复铺设、无法快速组建网络。综上所述,目前的市场上的水位计产品,已无法满足新形势下的自动化测量要求。

【发明内容】

[0003]本发明提供一种绝对式水位计,用以克服现有技术中存在的至少一个问题。
[0004]为达到上述目的,本发明提供了一种绝对式水位计,包括:控制器、编码器、防滑轮、调平支架、重锤、加热浮子和测绳,其中:
[0005]所述控制器设置在防水铝壳内部,所述控制器与所述编码器相连接,所述编码器设置在所述调平支架上,所述防滑轮固定在所述编码器的旋转轴上,所述测绳挂设在所述防滑轮内部的防滑槽内,所述重锤与所述加热浮子分别连接在所述测绳两端。
[0006]进一步地,所述控制器包括处理器、通信接口、编码器接口、电源模块以及显示屏和键盘,其中,所述通信接口与所述处理器相连接,用于将数据发送至数据接收端;所述编码器接口连接在所述处理器与编码器之间;所述电源模块与所述处理器相连接,用于为控制器提供稳定的电源;所述显示屏和键盘与所述处理器相连接。
[0007]进一步地,所述通信接口包括以太网接口和/或RS-485接口。
[0008]进一步地,所述调平支架包括支架、调平螺丝和固定螺丝,所述调平螺丝设置在所述支架的底面,通过调节所述调平螺丝在所述支架底面的伸缩长度使所述支架底面处于水平状态并固定所述支架,所述固定螺丝穿过所述调平螺丝顶部中心的孔洞将所述支架固定在安装平面上。
[0009]进一步地,所述加热浮子包括组合片、伴热带安装支架、固定螺丝、伴热带以及加热电缆,所述伴热带安装支架为内部部分挖空的圆形结构,所述圆形结构保留有通过圆形的十字架,所述组合片设置在所述圆形结构上并通过固定螺丝固定,所述组合片及所述圆形结构的底面上设置有伴热带摆放槽,所述伴热带设置在所述伴热带摆放槽内并缠绕在所述组合片及所述圆形结构底面,所述加热电缆与所述伴热带相连接。
[0010]本发明具有以下有益效果:
[0011]绝对式水位计的使用非常简便。控制器带有一个汉字液晶屏和一个六键键盘。用户可以通过液晶屏和键盘轻松的对绝对式水位计的工作参数、测量参数和实时数据查看和修改。
[0012]编码器选用德国MEYLE公司生产的绝对式多圈旋转角度编码器,型号为BAMS58,总圈数212(4096),单圈精度360°/212(12位)。绝对式多圈旋转角度编码器,因其每一个位置绝对唯一、抗干扰能力强、无需掉电记忆,有效地解决了增量式编码器断电后,数据丢失的问题,数据的准确可靠性大大提高。
[0013]调平支架的原理是根据不共线的3点确定一个平面,而且是唯一的一个平面。由上图可见,在调平支架的底面设置了3个调平螺丝,当该平面不处于水平状态时,调节3点的螺丝伸出底面的长度即可调平。这种设计的好处是简单,现场易操作,易实现,可固定。
[0014]加热浮子的工作原理是利用伴热带的通电发热的特性,在浮子底部缠绕一层伴热带,使用时接通电源即可。伴热带相较于其他加热材料的好处是具有良好的防水性、可以自动限制加热的温度、可以任意裁剪长度、快速起动、温度均匀、安装简便、维护简单、长时间运行、运行及维护费用低、安全可靠、不污染环境、使用寿命长等特点。加热浮子的主体材料采用高密度聚乙烯材料,该材料具有阻燃性、高强度、耐腐蚀、硬度和强度较高,适合长期在水中漂浮使用。同时,加热浮子自重较重也解决了由水面波动造成的测量值频繁变化的问题。
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本发明一个实施例的绝对式水位计示意图;
[0017]图2为本发明一个实施例的控制器模块示意图;
[0018]图3为本发明一个实施例的调平支架底面俯视图;
[0019]图4为本发明一个实施例的调平支架底面侧视图;
[0020]图5为本发明一个实施例的加热浮子整体结构示意图;
[0021 ]图6为本发明一个实施例的加热浮子侧面剖面图;
[0022]图7为本发明一个实施例的伴热带保护支架俯视图;
[0023]图8为本发明一个实施例的用于绝对式水位计的防滑轮结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0025]图1为本发明一个实施例的绝对式水位计示意图;图中,101为调平支架,102为防滑测绳,103为重锤,104为加热浮子,105为加热电缆,106为安装井口,107为防滑轮;绝对式水位计为用于水位的实时测量、显示以及传输的自动化仪器,包括控制器、编码器、防滑轮、调平支架、重锤、加热浮子、测绳和防水铝壳。其中控制器安装在防水铝盒盒体内部;编码器安装在调平支架上;防滑轮固定在编码器的旋转轴上;重锤与加热浮子连接在测绳两端;测绳挂在防滑轮内部的防滑槽内。
[0026]以下分别对绝对式水位计的各组成部分进行详细说明。
[0027](I)控制器
[0028]控制器完成绝对式水位计数据的读取、处理和发送功能,是绝对式水位计的核心组成。图2为本发明一个实施例的控制器模块示意图;如图所示,控制器包含CPU201、编码器接口 206、电源模块205、显示&键盘模块203、以太网接口 202、RS485接口 204。上图中编码器接口用于读取编码器的数据。CPU选用意法半导体公司的STM32F107作为处理器。显示&键盘模块用于查看数据和工作状态,键盘配合显示屏可以修改控制器的相应参数。电源模块为采集控制器提供电源。以太网接口使绝对式水位计具有网络通讯能力,支持TCP和UDP协议。RS485接口用于RS485总线通讯。
[0029](2)防滑轮与测绳
[0030]图8为本发明一个实施例的用于绝对式水位计的防滑轮结构示意图。如图所示,在绝对式水位计的测量绳I上等间隔的设有绳结2,在盘绳槽轮3的绳槽4内设有第一啮合轮5和第二啮合轮6,测量绳I位于盘绳槽轮3的上半圆周绳槽4内的绳结2夹在第一啮合轮5和第二啮合轮6之间。盘绳槽轮3在转动过程中,测量绳I上的绳结2会很容易的经啮合轮的外圆周而滑人第一啮合轮5和第二啮合轮6之间,所以测量绳I与盘绳槽轮3之间不会出现打滑现象;在测量绳I受外力或经长期使用而发生弹性变形时,绳结2还是会准确的夹在两个啮合轮之间。它不会影响水位计的正常工作,而且杜绝了测量绳I与盘绳槽轮3因打滑而产生的测量误差。盘绳槽轮的绳槽内表面设置有不同规格的尖刺或突起,用以。
[0031 ]进一步地,盘绳槽轮由前侧轮、后侧轮、芯轮组成;芯轮夹在前侧轮和后侧轮之间,并由螺钉将它们连接在一起。
[0032]进一步地,盘绳槽轮的绳槽的宽度C分别与啮合轮的前轮与后轮之间的间隙D相等,且大于测量绳的宽度E,并小于绳结的宽度F。
[0033](3)调平支架
[0034]调平支架作用是保证在设备使用时测绳垂直于水面,保证测量精度。图3为本发明一个实施例的调平支架底面俯视图,图中301为支架,302为调平螺丝,303为编码器安装位置;图4为本发明一个实施例的调平支架底面侧视图;调平支架包括支架、调平螺丝、固定螺丝。
[0035]调平螺丝的作用是调节螺丝在底面的伸缩长度使调平支架底面处于水平状态并固定支架。调平螺丝使用M8不锈钢六角螺丝,在顶部中心处垂直打通一个直径是4mm的洞,使固定螺丝可以穿过调平螺丝,将支架固定在安装平面上。调平螺丝使用M4不锈钢自攻螺丝。
[0036](4)加热浮子
[0037]图5为本发明一个实施例的加热浮子整体结构示意图;图6为本发明一个实施例的加热浮子侧面剖面图;图7为本发明一个实施例的伴热带保护支架俯视图,图中,601为固定螺丝,602为组合片,603为伴热带摆放槽,604为伴热带安装支架,伴热带保护支架。加热浮子的作用是在冬季水面结冰时,使浮子周围的水不结冰,保证浮子可以跟随水位的变化而上下移动。如图所示,加热浮子由组合片、伴热带安装支架、特制固定螺丝、伴热带以及加热电缆组成。
[0038]以下结合图1-图7详细说明本发明的工作原理及优点:
[0039]绝对式水位计是针对水位遥测站、水库及水电站上、下游水位监测而设计开发的新型产品,实现水位的实时测量、数据现场显示、所测得的水位数据以数字量水位数据形式发送,发送方式采用双通道方式(以太网和RS485)发送,两路通道互为备用。测量原理为“浮子” + “配重”方式。“浮子” + “配重”为传统的水位测量原理,绝对式水位计不仅采用了这种传统的测量方式,还选用了目前最先进的绝对式编码器以及防滑、防跳动设计技术,实现了传统方式与现代科学技术的完美结合。其特点是结构简单,安装使用方便,水位数据数字量双通道输出,便于组网和与其它外设相连接。由于安装地点的条件限制(野外、高寒),所有元器件的均采用工业级温度标准(-40 °(:?85°(:),盒体防水等级1?65以上,更适合野外长期工作。
[0040]绝对式水位计控制器的CPU选用意法半导体公司的STM32F107作为处理器。STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。STM32F107属于互联型CPU,所以绝对式水位计拥有一个RS485总线接口和一个以太网接口。控制器最大的优点是双通道数据发送,即以太网和RS485通道同时发送数据,并互为备用,保证数据接收端接收数据的可靠性。以太网接口更为拓展和组网应用提供了便利,若现场已铺设以太网,只需将绝对式水位计接入网络即可,在没有以太网的地点,可以就近连接已有的以太网,减少了铺设通讯线路的工作量,极大的方便日后增减设备。
[0041]绝对式水位计的使用非常简便。控制器带有一个汉字液晶屏和一个六键键盘。用户可以通过液晶屏和键盘轻松的对绝对式水位计的工作参数、测量参数和实时数据查看和修改。
[0042 ] 编码器选用德国MEYLE公司生产的绝对式多圈旋转角度编码器,型号为BAMS58,总圈数212(4096),单圈精度360°/212(12位)。绝对式多圈旋转角度编码器,因其每一个位置绝对唯一、抗干扰能力强、无需掉电记忆,有效地解决了增量式编码器断电后,数据丢失的问题,数据的准确可靠性大大提高。
[0043]调平支架的原理是根据不共线的3点确定一个平面,而且是唯一的一个平面。由上图可见,在调平支架的底面设置了3个调平螺丝,当该平面不处于水平状态时,调节3点的螺丝伸出底面的长度即可调平。这种设计的好处是简单,现场易操作,易实现,可固定。
[0044]加热浮子的工作原理是利用伴热带的通电发热的特性,在浮子底部缠绕一层伴热带,使用时接通电源即可。伴热带相较于其他加热材料的好处是具有良好的防水性、可以自动限制加热的温度、可以任意裁剪长度、快速起动、温度均匀、安装简便、维护简单、长时间运行、运行及维护费用低、安全可靠、不污染环境、使用寿命长等特点。加热浮子的主体材料采用高密度聚乙烯材料,该材料具有阻燃性、高强度、耐腐蚀、硬度和强度较高,适合长期在水中漂浮使用。同时,加热浮子自重较重也解决了由水面波动造成的测量值频繁变化的问题。
[0045]本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图,附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0046]本领域普通技术人员可以理解:实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中,也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。
[0047]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种绝对式水位计,其特征在于,包括:控制器、编码器、防滑轮、调平支架、重锤、加热浮子和测绳,其中: 所述控制器设置在防水铝壳内部,所述控制器与所述编码器相连接,所述编码器设置在所述调平支架上,所述防滑轮固定在所述编码器的旋转轴上,所述测绳挂设在所述防滑轮内部的防滑槽内,所述重锤与所述加热浮子分别连接在所述测绳两端。2.根据权利要求1所述的绝对式水位计,其特征在于,所述控制器包括处理器、通信接口、编码器接口、电源模块以及显示屏和键盘,其中,所述通信接口与所述处理器相连接,用于将数据发送至数据接收端;所述编码器接口连接在所述处理器与编码器之间;所述电源模块与所述处理器相连接,用于为控制器提供稳定的电源;所述显示屏和键盘与所述处理器相连接。3.根据权利要求2所述的绝对式水位计,其特征在于,所述通信接口包括以太网接口和/或RS-485接口。4.根据权利要求1所述的绝对式水位计,其特征在于,所述调平支架包括支架、调平螺丝和固定螺丝,所述调平螺丝设置在所述支架的底面,通过调节所述调平螺丝在所述支架底面的伸缩长度使所述支架底面处于水平状态并固定所述支架,所述固定螺丝穿过所述调平螺丝顶部中心的孔洞将所述支架固定在安装平面上。5.根据权利要求1所述的绝对式水位计,其特征在于,所述加热浮子包括组合片、伴热带安装支架、固定螺丝、伴热带以及加热电缆,所述伴热带安装支架为内部部分挖空的圆形结构,所述圆形结构保留有通过圆形的十字架,所述组合片设置在所述圆形结构上并通过固定螺丝固定,所述组合片及所述圆形结构的底面上设置有伴热带摆放槽,所述伴热带设置在所述伴热带摆放槽内并缠绕在所述组合片及所述圆形结构底面,所述加热电缆与所述伴热带相连接。
【文档编号】G01F23/44GK106017615SQ201610574630
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月20日
【发明人】李志洪
【申请人】哈尔滨今星微电子科技有限公司
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