一种无线超声波水位计的制作方法
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及一种水位计，特别是一种无线超声波水位计。
【背景技术】
[0002]目前，国内许多水文站监测水位仍采用人工方法，人工测量水位所使用的水尺分直立式、倾斜式、矮粧式和悬锤式四种。其中直立式水尺应用最普遍，其它三种，则根据地形和需要选定。
[0003]直立式水尺:
[0004]直立式水尺由水尺靠粧和水尺板组成。一般沿水位观测断面设置一组水尺粧，同一组的各支水尺设置在同一断面线上。使用时将水尺板固定在水尺靠粧上，构成直立水尺。水尺靠粧可采用木粧、钢管、钢筋混凝土等材料制成，水尺靠粧要求牢固，打入河底，避免发生下沉。水尺靠粧布设范围应高于测站历年最高水位、低于测站历年最低水位0.5米。水尺板通常是长I米，宽8?10厘米的搪瓷板、木板或合成材料制成。水尺的刻度必须清晰，数字清楚，且数字的下边缘应放在靠近相应的刻度处。水尺的刻度一般是I厘米，误差不大于0.5毫米。相邻两水尺之间的水位要有一定的重合，重合范围一般要求在0.1?0.2米，当风浪大时，重合部分应增大，以保证水位连续观读。水尺板安装后，需用四等以上水准测量的方法测定每支水尺的零点高程。在读得水尺板上的水位数值后加上该水尺的零点高程就是要观测的水位值。
[0005]倾斜式水尺:
[0006]当测验河段内，岸边有规则平整的斜坡时，可采用此种水尺。此时，可以平整的斜坡上(在岩石或水工建筑物的斜面上)，直接涂绘水尺刻度。设△ Z代表直立水尺最小刻画的长度，代表边坡系数为m的斜坡水尺最小刻画长度，则同直立式水尺相比，倾斜式水尺具有耐久、不易冲毁，水尺零点高程不易变动等优点，缺点是要求条件比较严格，多沙河流上，水尺刻度容易被淤泥遮盖。
[0007]矮粧式水尺:
[0008]当受航运、流冰、浮运影响严重，不宜设立直立式水尺和倾斜式水尺的测站，可改用矮粧式水尺。矮粧式水尺由矮粧及测尺组成。矮粧的入土深度与直立式水尺的靠粧相同，粧顶一般高出河床5-20cm，粧顶加直径为2-3cm的金属园钉，以便放置测尺。两相邻粧顶高差宜在0.4-0.Sm之间，平坦岸坡宜在0.2-0.4m之间，测尺一般用硬质木料做成。为减少壅水，测尺截面可做成菱形。观测水位时，将测尺垂直放于粧顶，读取测尺读数，加粧顶高程即得水位。
[0009]悬锤式水尺:
[0010]悬锤式水尺通常设置在坚固的陡岸、桥梁或水工建筑物上。它也大量被用于地下水位和大坝渗流水位的测量。由一条带有重锤的测绳或链所构成的水尺。它用于从水面以上某一已知高程的固定点测量离水面的竖直高差来计算水位。悬锤的重量应能拉直悬索，悬索的伸缩性应当很小，在使用过程中，应定期检查测索引出的有效长度与计数器或刻度盘的一致性，其误差不超过±lcm。
[0011]上述直立式、倾斜式、矮粧式和悬锤式四种方法的不足之处在于:(1)无法实时监测到所需要的数据；(2)无法同时监测到各监测点的降雨量；(3)监测地形复杂，存在测量人的人身安全问题。
[0012]为了克服上述四种方法的不足之处，市场上已经出现压力式和浮子式等接触式水位计，但传统的压力式和浮子式等接触式水位计存在以下缺点:1、传统的水位计只是单一传感器，不能存储及无线发射数据；2、需建观测井，部署不灵活，在测量过程中水面容易干扰破坏流场，只适用于窄小流场、易变流场和有害流场的测量，测量装置受高速水流冲击和漂浮物缠绕堵塞等影响；3、与机械的浮子式水位计容易因部件磨损锈蚀而产生故障，降低了无故障工作时间。
[0013]目前市场上已有的超声波液位计大多采用温度补偿方法对超声波传播速度进行校正，以提高仪表测量精度。此方法需在系统外加一个温度测量单元，通过测量环境温度，获得实际声速；由此也引进了温度测量误差，从而限制了系统精度的进一步提高。
【实用新型内容】
[0014]为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种无线超声波水位计，该水位计采用气介测量方式，集数据采集、存储、发送于一体，无线发送采用Zigbee技术，不但计量精度高，而且低功耗，数据传输可靠，减少了基建投资。
[0015]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0016]一种无线超声波水位计，包括设置在水面一旁的立柱1，立柱I向前伸出设置有仪器盒2，仪器盒2底部设置有超声波传感器5和温度传感器4，仪器盒2顶部设置有射频天线3，一参考挡板固定在超声波传感器5的探头与水面之间，仪器盒2内部设置有CC2430芯片，CC2430芯片的输入端与超声波传感器5和温度传感器4连接，输出端与射频天线3连接，CC2430芯片采用Zigbee技术通过射频天线与上位机连接。
[0017]进一步地，CC2430芯片与电源模块连接，电源模块为太阳能电池装置或蓄电池，太阳能电池装置采用太阳能电池板和充电电池的组合结构。
[0018]进一步地，CC2430芯片还可以与RS232接口连接，RS232接口与上位机连接。
[0019]本实用新型的无线超声波水位计与传统的水位计相比具有以下特点:
[0020]1.无线传输、组网灵活。河工模型试验场中各测点与上位机之间的距离可达数百米，但节点与节点之间的距离多在几米至几十米之间，ZigBee技术的通信协议支持数据以接力的方式在多个测量节点之间相互协调完成通信，无需外加大功率的射频功率放大器。无线连接使设备间原本复杂的连线变得简洁，便于实验装置的维护，基建投资较少。
[0021]2.低速率、低功耗。河工模型试验中水位值的采样频率较低，往往每秒数次甚至以分钟计，节点间数据通信量不大，250kb/s的传输速率足以满足需求；ZigBee技术采用了多种节电的工作模式，设计时可以令大多数时间中处于非采集、处理状态下的传感器节点处于休眠状态，以此来有效地控制功耗，延长电池的使用寿命。
[0022]3.低成本、低复杂度。本系统采用了廉价的SoC硬件平台，与MCU+射频收发器的方案相比有效地降低了产品成本和开发难度；免专利费的协议栈以及214GHz开放频段实现了零使用成本。
[0023]4.数据传输可靠。ZigBee技术的通信协议在PHY层和