专利名称：一种可视化远程水位数据采集终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水位采集领域，具体涉及一种可视化远程水位数据采集终端，适用于水利信息化建设中的水位测量、远程水位数据采集。
背景技术：
水位监测是江河、水库防洪预警系统中的重要环节。目前，远程水位测量的研究重点在于水位传感器的研制和数据的米集与传输方式研究。在现有的水位传感器中，非投入式传感器如超声波式，只适合静止的水面，测量准确度受到水面波动、环境温湿度等诸多因素影响，不适合在户外条件下的江河或水库使用；投入式传感器中，电容式传感器由于其介电常数易随温度变化，精度不高且不易进行深水 位测量；压力式传感器精度较高，但是也易受水位波动影响，一般只适用于较深水位测量。现有的无线数据采集仪一般具有开关量和模拟量采集功能，功能可以设置，但一般都不具有针对RS485总线的采集端口，且不具有显示屏，不利于现场故障诊断和水位观察。在当前水利信息化建设中，水位测量面对的环境复杂，要求高，现有的传感器和无线数据采集仪存在适用性不强，统一度不高的问题，难以适应要求。
实用新型内容本实用新型的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种可视化远程水位数据采集终端，该终端实现了水位传感器与无线数据采集仪的整体功能，具备水位测量数字化，测量、采集、传输一体化，水位观察、运行状态监测一体化的特点。本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现—种可视化远程水位数据采集终端，包括用于采集被测水位信息数据的水位测量传感器和用于接收水位测量传感器发出的水位信息数据并进行处理的现场可视化无线数据采集盒。如上所述的水位测量传感器包括铝合金外壳和设置在铝合金外壳内的电路PCB板，电路PCB板包括至少一个用于接收脉冲信号的探针、与探针连接的移位寄存器、与移位寄存器连接的单片机、与单片机连接的用于与现场可视化无线数据采集盒通讯的传感器端485通讯单元、与单片机连接的推挽功率单元和一端与推挽功率单元连接且另一端与铝合金外壳连接的电容，铝合金外壳内还设置有用于将电路PCB板进行隔离防水的防水灌封胶。如上所述的电路PCB板通过导电的卡槽设置在铝合金外壳内。如上所述的探针为铜质镀金或石墨材料。 如上所述的探针至少为8个，各个探针之间按Icm等距离依次排列，移位寄存器为可级联的8位并入串出的移位寄存器。如上所述的电容为容值大于等于IOuf的电解电容。如上所述的现场可视化无线数据采集盒包括金属屏蔽外壳、设置在金属屏蔽外壳上的彩色液晶屏和设置在金属屏蔽外壳内的采集端电路板，采集端电路板包括数据处理单元和用于供电的电源单元，采集端电路板还包括分别与数据处理单元连接的采集端485通讯单元、4 20mA采集单元、开关量采集单元、串口通信单元、IXD接口、射频单元、RTC及FLASH单元和SM卡接口，IXD接口通过排线与彩色液晶屏连接。如上所述的现场可视化无线数据采集盒还包括用于显示工作状态的指示灯。如上所述的射频单元为GPRS射频模块。与现有技术相比，本实用新型的有益效果及优点在于I、使用数字化、接触式的水位测量原理，不受环境参数影响，抗干扰性能好，适应于不同的水深测量；2、水位测量传感器采用RS485接口，克服传统的4 20mA输出方式，利于远距离传送和多点测量；3、水位测量传感器内部使用电解电容将电路分成传感器内外两部分，利于外壳和探针的防腐，延长工作寿命；4、现场可视化无线数据采集盒设置液晶屏，具有工作状态显示、现场水位显示功能，克服传统的无线数据采集仪故障排查不便、工作状态不明、现场无显示的缺点。
图I是本实用新型中水位测量传感器的正视示意图；图2是本实用新型中水位测量传感器的右视示意图；图3是本实用新型中水位测量传感器的俯视示意图；图4是本实用新型中水位测量传感器的内部结构示意图；图5是本实用新型中现场可视化无线数据采集盒的正视示意图；图6是本实用新型中现场可视化无线数据采集盒的俯视示意图；图7是本实用新型中现场可视化无线数据采集盒的仰视示意图；图8是本实用新型中现场可视化无线数据采集盒的原理示意图。图中1、铝合金外壳；2、探针；3、防水灌封胶；4、485通信接口 ；5、电路PCB板；5-1、单片机；5-2、移位寄存器；5-3、传感器端485通讯单元；5_4、电容；5_5、推挽功率单元；6、金属屏蔽外壳；7、彩色液晶屏；8、电源接口 ；9、RS232串行接口 ；10、采集端电路板；10-1、采集端485通讯单元；10-2、4 20mA采集单元；10_3、开关量采集单元；10_4、数据处理单元；10-5、串口通信单元；10-6、电源单元；10-7、LCD接口 ；10_8、射频单元；10_9、RTC及FLASH单元，11、SM卡接口 ；12、第一指示灯；13、第二指示灯；14、第三指示灯；15、RS485数据采集接口 ；16、4 20mA模拟采集接口 ； 17、开关量采集接口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做详细的说明。如图I 图4所示，一种可视化远程水位数据采集终端，包括用于采集被测水位信息数据的水位测量传感器和用于接收水位测量传感器发出的水位信息数据并进行处理的现场可视化无线数据采集盒。水位测量传感器包括铝合金外壳I和设置在铝合金外壳I内的电路PCB板5，电路PCB板)包括至少一个用于接收脉冲信号的探针2、与探针2连接的移位寄存器5-2、与移位寄存器5-2连接的单片机5-1、与单片机5-1连接的用于与现场可视化无线数据采集盒通讯的传感器端485通讯单元5-3、与单片机5-1连接的推挽功率单元5-5、一端与推挽功率单元5-5连接且另一端与铝合金外壳I连接的电容5-4，铝合金外壳I内还设置有用于将电路PCB板5进行隔离防水的防水灌封胶3。电路PCB板5通过导电的卡槽设置在铝合金外壳I内。探针2为铜质镀金或石墨材料。探针2至少为8个，各个探针2之间按Icm等距离依次排列，移位寄存器5_2为可级联的8位并入串出的移位寄存器。电容5-4为容值大于等于IOuf的电解电容。现场可视化无线数据采集盒包括金属屏蔽外壳6、设置在金属屏蔽外壳6上的彩色液晶屏7和设置在金属屏蔽外壳6内的采集端电路板10，采集端电路板10包括数据处理单元10-4和用于供电的电源单元10-6，采集端电路板10还包括分别与数据处理单元10-4连接的采集端485通讯单元10-1、4 20mA采集单元10_2、开关量采集单元10_3、串口通信单元10-5、LCD接口 10-7、射频单元10-8、RTC及FLASH单元10-9和SIM卡接口 11，LCD接口 10-7通过排线与彩色液晶屏7连接。现场可视化无线数据采集盒还包括用于显示现场可视化无线数据采集盒的工作状态的指示灯。射频单元10-8为GPRS射频模块。招合金外壳采用导电的招合金条状U型槽设计(500mm*40mm*10mm) ,U型槽两壁设有间距比FR4型PCB基板厚度大10%的卡槽，用来放置电路PCB板5 ；电路PCB板5与铝合金外壳I等长，安装时通过卡槽插入；探针2以Icm等距垂直焊接在电路PCB板5上，探针2安装好后高度略高于U型槽高度；将焊接调试好的电路PCB板5插入铝合金外壳1，将两对四芯双绞线构成的电缆通过传感器两端的485通信接口 4各自引出。使用时，根据水深选择I条或多条水位测量传感器进行级联，将级联后的水位测量传感器中的第一条最上端与待测水位处的基准水位对齐，固定在建筑物上。级联后的水位测量传感器共享458通信总线，并通过自身唯一的ID号与其它水位测量传感器进行区另O。测量开始时，单片机5-1通过电容5-4在铝合金外壳I上产生一个脉宽为ImS的脉冲；浸入水中的探针2会因为水的导电性，接收到脉冲，而水面上的探针则不能收到；接着移位寄存器5-2对探针2电平状态进行锁存，锁存过程在脉冲高电平期间进行；单片机5-1对50点探针状态进行辨别，识别出传感器浸入水中的长度并存储，同时等待数据被读取。现场可视化无线数据采集盒(以下简称采集盒)使用前，将采集盒的采集端485通讯单元与水位测量传感器的传感器端485通讯单元相连。给采集盒上电后，PC机通过RS232串口通信单元对采集盒进行参数、功能设置，设置好后，采集盒开始按照设置的ID号依次读取对应水位测量传感器的水位数据，并根据水位测量传感器上下顺序进行水位统计，最后通过射频单元10-8将水位数据上传服务器，同时通过彩色液晶屏7显示出水位柱状图及水位数据。采集盒上的SIM卡接口 11为自弹式设计，利于更换；4 20mA模拟采集接口 16、开关量采集接口 17属于传统结构，便于兼容不同的传感器；指示灯(12，13，14)用于辅助指示装置工作状态、6PRS射频天线为射频单元10-8的一部分，用于收发无线信号。
权利要求1.一种可视化远程水位数据采集终端，其特征在于包括用于采集被测水位信息数据的水位测量传感器和用于接收水位测量传感器发出的水位信息数据并进行处理的现场可视化无线数据采集盒。
2.根据权利要求I所述的一种可视化远程水位数据采集终端，其特征在于所述的水位测量传感器包括铝合金外壳(I)和设置在铝合金外壳(I)内的电路PCB板(5)，电路PCB板(5 )包括至少一个用于接收脉冲信号的探针(2 )、与探针(2 )连接的移位寄存器(5-2 )、与移位寄存器(5-2)连接的单片机(5-1)、与单片机(5-1)连接的用于与现场可视化无线数据采集盒通讯的传感器端485通讯单元(5-3)、与单片机(5-1)连接的推挽功率单元(5-5)和一端与推挽功率单兀(5-5)连接且另一端与招合金外壳(I)连接的电容(5-4),招合金外壳(I)内还设置有用于将电路PCB板(5)进行隔离防水的防水灌封胶(3)。
3.根据权利要求2所述的一种可视化远程水位数据采集终端，其特征在于所述的电路PCB板(5)通过导电的卡槽设置在铝合金外壳(I)内。
4.根据权利要求2所述的一种可视化远程水位数据采集终端，其特征在于所述的探针(2)为铜质镀金或石墨材料。
5.根据权利要求2所述的一种可视化远程水位数据采集终端，其特征在于所述的探针(2)至少为8个，各个探针(2)之间按Icm等距离依次排列，移位寄存器(5-2)为可级联的8位并入串出的移位寄存器。
6.根据权利要求2所述的一种可视化远程水位数据采集终端，其特征在于所述的电容(5-4)为容值大于等于IOuf的电解电容。
7.根据权利要求I所述的一种可视化远程水位数据采集终端，其特征在于所述的现场可视化无线数据采集盒包括金属屏蔽外壳(6)、设置在金属屏蔽外壳(6)上的彩色液晶屏(7)和设置在金属屏蔽外壳(6)内的采集端电路板(10)，采集端电路板(10)包括数据处理单元(10-4)和用于供电的电源单元(10-6)，采集端电路板(10)还包括分别与数据处理单元(10-4)连接的采集端485通讯单元(10-1 )、4 20mA采集单元(10_2)、开关量采集单元(10-3)、串口通信单元(10-5)、LCD接口(10-7)、射频单元(10-8)、RTC及 FLASH单元(10-9)和SIM卡接口( 11)，IXD接口( 10-7)通过排线与彩色液晶屏(7)连接。
8.根据权利要求7所述的一种可视化远程水位数据采集终端，其特征在于所述的现场可视化无线数据采集盒还包括用于显示工作状态的指示灯。
9.根据权利要求7所述的一种可视化远程水位数据采集终端，其特征在于所述的射频单元(10-8)为GPRS射频模块。
专利摘要本实用新型公开了一种可视化远程水位数据采集终端，包括水位测量传感器和现场可视化无线数据采集盒。水位测量传感器包括铝合金外壳和设置在铝合金外壳内的电路PCB板，现场可视化无线数据采集盒包括金属屏蔽外壳、设置在金属屏蔽外壳上的彩色液晶屏和设置在金属屏蔽外壳内的采集端电路板。本实用新型的数字化的水位测量传感器具有数据准确、抗干扰性强、维护方便等特点；现场可视化数据采集盒具有现场、远程采集两种功能，能通过串口根据需要进行不同方式的设置，功能丰富，操作人性化。
文档编号G01F23/00GK202442748SQ20122005994
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者宋元胜, 邓柳 申请人:邓柳