专利名称：一种渗流渗压监测装置的制作方法
技术领域：
本发明属于水库大坝安全监测技术领域，具体涉及一种水库大坝的渗流渗压监测装置。
背景技术：
对水库大坝进行安全监测是十分重要的一项工作，大坝的渗流渗压是衡量水库工 程运行安全程度的重要指标之一，一般是通过监测水位来实现的。目前，国内外监测水库大坝水位的方法很多，其中有浮球式测量方法，它有频繁 活动的机械部件，不利于水位的精确测量，长期稳定性差；专利号为ZL94203512. 7的专 利公开了一种测压管水位检测仪，主要是由步进电机等机械部件组成的，测量精度和可靠 性较低；目前普遍使用的利用水压力测量水位的测量方法，必须将包含有电子器件的传 感器长期浸泡在水中，很容易进水、结露或受潮，一旦进水，传感器将彻底失效；专利号为 ZL200710067265. 3的专利公开了一种利用分布式光纤温度传感器测量水位的方法，此方法 成本较高，一个普通的水库大坝需要有几十甚至上百个测压管，很难普及推广使用；采用同 轴式电容传感器测量水位的方法，只适用于储水设备中水位的测量，不适用于水库大坝水 位测量；专利号为ZL200920051119. 6公开了一种水库大坝无线式渗透压力监测系统，该系 统虽用于水库大坝监测，但它结构复杂，成本高。
发明内容
本发明目的是提供一种新结构的测量水库大坝渗流渗压测量装置，可克服现有技 术存在的缺点。本发明是这样实现的它包括水位传感器和多个监测模块组成的控制盒，其构造 特征是由两根平行并列排布的电缆线、其外包左右两端为凸圆、中部有凹形槽沟的⑴型防 水皮层构成的水位传感器的上端与由可将水位信息和环境温度信息转换为数字信息的信 号采集单元、可对数字信息进行修正和计算的微处理器单元、可将水位运算信息发送出去 的无线通信模块单元、以及电池组单元和可将电池组电压进行升压、并可实时监测电池电 量的电压转换单元组成的控制盒相连接构成为水库大坝渗流渗压监测装置，将该装置安装 于插埋在水库大坝坝体中的测压管内，即可实施监测功能。本发明的工作原理是有防水皮层的水位传感器将水位变化转换为电容信号，电 容信号经过信号采集单元转换为数字信号后随同环境温度一同送入微处理器单元，微处理 器单元根据环境温度对得到的电容值进行线性修正和水位运算，并将修正后的水位值送到 无线通信模块单元实时传送出去。本发明具有下列优点和积极效果1、结构简单，前端数字化，计量结果准确；2、成本低廉，利于大规模推广；3、采用低功耗微处理器和无线通信模块，降低整体待机功耗；
4、采用电压提升电路，充分利用电池电量，延长电池使用寿命，并实时监测电池电量，自动提示工作人员更换电池，便于维护；
5、加入温度补偿，消除温度变化对测量值的影响；6、采用无线通信方式，便于现场安装和维护；7、可广泛应用于水库水位的测量及大坝渗流渗压的测量
图1为本发明结构及实施示意图；图2为水位传感器的电缆线横截面图；图3为本发明控制盒内部构成框图；图4为本发明电路连接图。图中1_控制盒；2-水位传感器；3-测压管；4-水库大坝；5-水库中水面；6-测压管内的水位；7、7’ -电缆芯线；8-防水皮层；9-凹型槽沟；10-信号采集单元；11-微处理器；12-无线通信模块；13-电压转换单元；14-电池组；15-天线。
具体实施例方式如图1、图2、图3所示由两根平行并列排布的电缆线7、7’、其外包左右两端为凸 圆、中部有凹形槽沟9的⑴型防水皮层8构成的水位传感器2的上端与由可将水位信息和 环境温度信息转换为数字信息的信号采集单元10、可对数字信息进行修正和计算的微处理 器11、可将水位运算信息发送出去的无线通信模块12、以及电池组单元14和可将电池组电 压进行升压、并可实时监测电池电量的电压转换单元13组成的控制盒1相连接构成为本发 明水库大坝渗流渗压监测装置，将该装置安装于插埋在水库大坝4的坝体中的测压管3内， 将控制盒1置于测压管3的上端部，水位传感器2垂直向下沉入测压管3内的水中即可进 行监测工作。控制盒1内各监测模块之间的连接关系为信号采集单元10的输入端与水位传感 器2上端连接，输出端通过I2C或SPI总线与具有超低功耗的微处理器11连接，微处理器 11的输出端通过串行通信接口 RS232或RS485与微功耗的无线通信模块12连接，无线通信 模块12还与天线15连接，电压转换单元13的输入端与电池组14连接，输出端分别与信号 采集单元10、微处理器11及无线通信模块12的电源输入端连接，各单元件内部具体连接关 系如图2、4所示1)水位传感器2水位传感器2是由两个平行芯线7、7’和防水皮层8组成，为两芯电缆，其中芯线 7、7’为镀锌铜线，防水皮层8为防水硅材料，采用平行连体方式，防水皮层8的横截面为⑴ 型，中部有凹型沟槽9。
水位传感器2的上端与信号采集单元10的输入端相连。 2)信号采集单元10信号采集单元10由电容转换芯片ICl组成，采用低功耗、高精度、能同时转换电容 信号和环境温度的电容转换芯片AD7745。水位传感器2的一端接电容转换芯片ICl的3脚，另一端接电容转换芯片ICl的8 脚，电容转换芯片ICl的2脚经电阻R201连接到5V电源，14脚连接到5V电源，13脚接地， 13脚和14脚之间并联两个电容Cl和C2，电容转换芯片ICl的数据信号传输端SCL和SDA 分别经电阻R203和R202连接到5V电源，同时，SCL和SDA分别与微处理器IC2的11脚和 13脚连接。3)、微处理器11微处理器11由微处理器IC2组成，采用高速、低功耗微处理器PIC16F690。 PIC16F690的数据信号传输端11脚和13脚通过I2C总线分别与ICl的1脚和16脚相连， PIC16F690的串口 12脚和10脚分别与无线通信模块12的3脚、4脚相连，PIC16F690的I/ 0 口 7脚和8脚分别与无线通信模块12的7脚、6脚相连，PIC16F690的非屏蔽中断17脚 与高效升压芯片IC4的3脚连接。4)、无线通信模块12无线通信模块12由SRWF1208模块组成。5)、电源转换单元13电源转换单元13由高效升压芯片L6902D组成。电池组14的输出端经电感L2与 L6902D的7脚相连，L6902D的电压输出端8脚输出5V电压供其他电路使用，L6902D的低 电压报警信号LBO与PIC16F690的非屏蔽中断17脚相连。
权利要求
一种用于水库大坝的渗流渗压测量装置，包括水位传感器和由多个监测模块组成的控制盒，其构造特征是由两根平行并列排布的电缆线(7、7’)、其外包左右两端为凸圆、中部有凹形槽沟(9)的∞型防水皮层(8)构成的水位传感器(2)的上端与可将水位信息转换为数字信息，同时能将环境温度转换为数字信息的信号采集单元(10)、可对数字信息进行修正和计算的微处理器(11)、可将水位运算信息发送出去的无线通信模块(12)、可将电池组电压进行升压、并可实时监测电池电量的电压转换单元(13)及电池组(14)构成的控制盒(1)相连接构成为渗流渗压监测装置，将该装置放置于水库大坝(4)上的测压管(3)内，控制盒(1)置于测压管(3)的上端部，水位传感器(2)垂直向下沉入测压管(3)内的水中即可进行监测工作。
2.根据权利要求1所述的一种用于水库大坝的渗流渗压测量装置，所述的控制盒(1) 的特征在于其连接关系是信号采集单元(10)的输入端与水位传感器(2)的电缆线的上端 相连接，输出端通过I2C或SPI总线与微处理器(11)连接，微处理器(11)的输出端通过串 行通信接口 RS232或RS485与无线通信模块(12)连接，无线通信模块(12)还与天线(15) 连接，电压转换单元(13)的输出端分别与信号采集单元(10)、微处理器(11)及无线通信模 块(12)的电源输入端连接，电压转换单元(13)的输入端与电池组(14)相连接。
全文摘要
一种渗流渗压监测装置，属于水库大坝安全监测技术领域，其特征是有外包防水皮层的横截面为∞型的双芯电缆线构成的水位传感器的上端与由可将水位信息和环境温度信息转换为数字信息的信号采集单元、可将数字信息进行修正和计算的微处理器、可将水位计算信息发送出去的无线通信模块、以及电池组和可将电池组电压进行升压转换并实时监测电池组电量的电压转换单元组成的控制盒相连接构成水库大坝渗流渗压监测装置。监测时，将该装置安装于插埋在水库大坝坝体中的测压管内，即可实施监测。
文档编号G01L9/00GK101806608SQ20101015477
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月21日 优先权日2010年4月21日
发明者常春波, 曾建潮, 李晓芳, 董增寿, 郭一娜, 高文华 申请人:太原科技大学